JPH10138264A - 複合フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱定着フィルムとして用いられるフッ素樹脂
被覆複合ポリイミドフィルムを製造するにあたり、複雑
な工程を必要とせず、外観的にも強度的にも良好でとく
に層間の接着強度がすぐれた高品質の複合フィルムを安
定して製造し得る方法を提供する。 【解決手段】 芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を付
着させた後、溶剤を除去し、さらに表面にフッ素樹脂を
塗装した後に熱処理を施して、ポリイミド前駆体のイミ
ド転化とフッ素樹脂の焼成とを同時に行うようにする。
熱処理の温度は３１０〜３８０℃が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子複写機やプリ
ンタなどの熱定着部での使用に適したフッ素樹脂被覆複
合ポリイミドフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式による普通紙複
写機、いわゆる電子複写機としては、光により電荷を発
生する感光体を利用して静電潜像を形成し、その静電潜
像に着色荷電粉体であるトナーを付着させて現像すなわ
ち可視像化し、これを熱により記録紙上に定着させる方
式のものが知られている。定着にあたっては、内部にヒ
ータを備えた熱定着ローラを用いる方式が一般的であ
る。これは、熱定着ローラに圧接して加圧ローラを設
け、この２つのローラ間に、トナー像が形成された記録
紙を順次送りこむことによってトナーの加熱溶融を行
い、トナー像を記録紙上に定着させるという方法であ
る。

【０００３】ところで、近年の複写機のめざましい普及
に伴い、機器の簡易化・小型化、そして高速化・省エネ
ルギー化への要求がさらに高まっている。これらの要求
に応えるべく、熱定着ローラを使用しない熱定着方式が
開発されている。この種の方式の一つに、熱定着ローラ
の代わりに、ポリイミドあるいはポリイミド系樹脂フィ
ルムからなるシームレス管状物、すなわちポリイミドチ
ューブを使用するようにした、フィルム定着方式とよば
れるものがある。

【０００４】この方式による定着装置は、薄膜ポリイミ
ドフィルムからなるチューブの内側にヒータと駆動ロー
ルとを備え、ヒータに圧接した部分の外側に加圧ロール
を備えた構造を有しており、さらにポリイミドチューブ
の内側には、フィルムのエンドレス走行を安定させるた
めのテンションローラや、ヒータのホルダーなどが必要
に応じて設けられる。定着にあたっては、トナー像を形
成した記録紙をポリイミドチューブと加圧ロールとの間
に供給しつつ、ポリイミドチューブ内側のヒータからの
加熱により、順次トナー像を定着させる機構となってい
る。

【０００５】この熱定着フィルムを用いた定着装置は、
薄いポリイミドフィルムの内側に設置されたヒータが、
外表面上を通過する記録紙上のトナーを加熱し溶融させ
ることによって熱定着を行なうため、熱定着ローラのよ
うに予め定着ローラを予備加熱する時間を必要とせず、
電源スイッチを入れるとすぐに熱定着を開始できる、い
わゆるクィックスタートが可能であり、連続通紙の場合
でも温度低下が小さく高速化も可能という特長を有して
いる。また、可能熱容量の大きいローラを加熱する必要
がないことから、ヒータの電気容量も小さくて済み消費
電力も少ないという省エネルギー効果もある。

【０００６】熱定着フィルムとしての使用に適して厚み
の一様なポリイミドシームレスチューブを得る代表的な
方法として、たとえば特開平３−１８０３０９号公報や
特開平３−２６１５１８号公報に開示されているよう
に、芯体となる金型の外面にポリアミド酸溶液のような
ポリイミド前駆体溶液を均一な厚さで付着させ、加熱に
より乾燥およびイミド化した後、チューブ状物を芯体か
ら分離するという方法などが、知られている。

【０００７】熱定着フィルムとして使用されるポリイミ
ドチューブは、その表面を、トナーとの離型性にすぐれ
たフッ素樹脂により被覆したものが一般的である。通
常、このようなフッ素樹脂被覆ポリイミドチューブの場
合、要求される熱伝導性や機械的強度を満たすため、ポ
リイミド層の厚さは３０〜１００μｍ程度、フッ素樹脂
層の厚さは５〜３０μｍ程度とされている。

【０００８】このようなポリイミド層の表面にフッ素樹
脂を被覆したポリイミド複合フィルムの製造方法とし
て、たとえば基層となるポリイミド層の表面に、直接フ
ッ素樹脂ディスパージョンを塗装するようにした方法な
どがあげられる。しかしながら、このような方法により
得られる複合フィルムにおいては、基層とフッ素樹脂層
との層間の接着強度が不足し、定着フィルムとしての使
用中両層に剥離を生じて画像品質の低下を招くことがあ
った。そこで、両層間の接着強度を高めるために、さら
に様々な提案が成されている。たとえば、形成したポリ
イミド層表面にプライマを塗布した後フッ素樹脂ディス
パージョンを塗布して焼付けるようにした方法、あるい
はポリイミド層の表面をたとえば特開平６−３１４７３
号公報に開示されているエキシマレーザ光の照射などに
よりエッチングし、粗面化されたポリイミド層の表面に
フッ素樹脂ディスパージョンを塗布して焼付けるように
した方法、さらには特開平６−８３５０号公報に開示さ
れているように、ポリイミド層とフッ素樹脂層との間に
接着性の中間層を設けるようにした方法などが知られて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな製造方法によって得られる複合ポリイミドフィルム
においても、層間の接着強度の向上は未だ十分なものと
はいえず、接着強度にもバラツキが生じ易かった。しか
も、定着フィルムとしての使用環境は２００℃もあるた
め、そのような高温で長時間使用されることによる接着
強度の低下、すなわち接着耐久性の低下を防ぐことは、
さらに困難であった。また、複数の層を重ね合わせる製
造方法であれば膜厚のバラツキも生じ易く、さらには基
層となるポリイミド樹脂の成膜工程と、プライマ塗装や
エッチングなどの表面処理工程と、さらにフッ素樹脂の
成膜工程など、工程数が多くなって生産性が劣るように
なるばかりでなく、工程数が増えるにしたがって、その
間に取扱い上の不手際からゴミや異物の付着、あるいは
キズ、ピンホールやシワの発生など、外観上あるいは強
度上の欠陥を生じる危険性が増していた。したがって、
得られる製品の品質も安定せず低下しがちであった。

【００１０】本発明は、このような従来の事情に対処し
て成されたものであり、複雑な工程を必要とせず、外観
的にも強度的にも良好でとくに層間の接着強度がすぐれ
た高品質の複合フィルムを安定して製造し得る方法を提
供することを、その目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の複合フィルムの
製造方法は、フッ素樹脂表層とポリイミド樹脂基層とか
ら成る複合フィルムの製造方法において、芯体の表面に
ポリイミド前駆体溶液を付着させて付着物中間体とした
のち、前記付着物中間体から溶剤を除去しポリイミド前
駆体を主体として成る層を形成し、次いでこのポリイミ
ド前駆体を主体として成る層の表面にフッ素樹脂含有液
を塗装して塗装物中間体とし、しかるのちこの塗装物中
間体に熱処理を施して、ポリイミド前駆体のイミド転化
とフッ素樹脂の焼成とを同時に行って、フッ素樹脂表層
とポリイミド樹脂基層とを形成するようにしたことを特
徴としている。

【００１２】本発明においてポリイミド樹脂原料として
使用可能なポリイミド前駆体の種類にはとくに制限はな
いが、たとえば芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン
酸とを反応させて得られるものなどがあげられ、芳香族
ジアミンとしては、たとえば３，３´−ジメトキシ−
４，４´−ジアミノジフェニルエーテルや３，３´−ジ
アミノフェニルエーテルなど、芳香族テトラカルボン酸
としては、たとえば３，３´，４，４´−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物やピロメリット酸二無水物など
があげられる。これらの芳香族ジアミンと芳香族テトラ
カルボン酸との反応は、たとえばジメチルアセトアミ
ド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ンなどの有機極性溶剤中で容易に行われる。

【００１３】このような反応により形成される重合体、
いわゆるポリアミド酸を、本発明においてはポリイミド
前駆体と称しており、ポリイミド前駆体溶液とは溶剤中
にポリアミド酸が溶解してワニス状となっているものを
表わしている。ポリイミド前駆体溶液は、芯体へ均一な
厚さで付着し易い粘度となるように、その濃度を調節し
て使用される。下記の化１は、代表的な全芳香族ポリイ
ミド前駆体（ポリアミド酸）の一般式を示している。な
お、ＡｒおよびＡｒ´は芳香環を表す。

【００１４】

【化１】 また、ポリイミド前駆体を主体として成る層とは、ポリ
イミド前駆体溶液が芯体に付着してなる付着物中間体か
ら溶剤の大部分が蒸発により除去されて、ポリイミド前
駆体が芯体表面に層状に残留したものを表している。こ
のポリイミド前駆体を主体として成る層においては、必
ずしも溶剤が完全に除去されている必要はなく、ある程
度は残留していてもかまわない。

【００１５】なお、イミド転化とは、ポリイミド前駆体
が加熱により脱水閉環してポリイミド樹脂となる縮合反
応のことを示しており、本発明においてポリイミド樹脂
基層とは、イミド転化により形成されるポリイミド樹脂
を主体としてなる層を意味している。イミド転化は常温
付近ではほとんど進行せず、通常ポリイミドのガラス転
位温度付近にまで段階的に加熱されることにより完結す
るとされる。

【００１６】本発明において、金属製やセラミックス製
などの耐熱性の材料からなりたとえば円筒形などの形状
の芯体の外面に、ポリイミド前駆体溶液を均一な厚さで
付着させるにあたってどのような方法を用いてもよい
が、たとえば浸漬や塗布などの一般的な塗装方法により
芯体の外周上部に所定量付着させた後、その長手方向を
鉛直に保持した金属芯体の外側に、所定のクリアランス
を有する『通しダイス』状の外金型を嵌め、その自重に
よって外金型を降下させる、いわゆるダイスコート法な
どはとくに好適である。

【００１７】本発明において、上記したように芯体の外
面にポリイミド前駆体溶液を均一な厚さで付着させて付
着物中間体としたのち、付着物中間体から溶剤を除去す
るにあたり、２５℃以上１２０℃以下の温度で加熱する
ことが好ましい。より好ましくは３０℃以上５０℃以下
の温度での加熱である。２５℃以上１２０℃以下の温度
で加熱することにより、イミド転化をほとんど起こさな
いでポリイミド前駆体溶液から溶剤を効率よく除去する
ことができる。このような温度範囲で３０分〜２４時間
程度加熱することが望ましい。１２０℃を越える温度で
加熱した場合には、溶剤の蒸発とポリイミド前駆体のイ
ミド転化が同時に進行してしまうことによって、のちに
形成するフッ素樹脂表層との接着強度が低下するように
なるため、好ましくない。また、２５℃より低い温度で
の加熱は、溶剤除去に長時間を要するので、これも好ま
しくない。

【００１８】本発明において表層を構成するフッ素樹脂
材料としては、たとえばポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、あるいは
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体（ＦＥＰ）など、あるいは必要に応じてこれらの
２種以上を混合したものなどが好適である。これらは、
フッ素樹脂ディスパージョンなど、水中に分散させた状
態の含有液とされて使用され、スプレー塗装など公知の
方法によりフッ素樹脂塗装することができる。

【００１９】本発明において、塗装物中間体に施す熱処
理は、ポリイミド樹脂のイミド転化の完結とフッ素樹脂
の焼成が可能な３１０℃以上の温度で行うようにするこ
とがことが好ましい。３１０℃に達するまで段階的ある
いは連続的に温度を上昇させて熱処理を行なうようにす
れば、イミド転化を効率よく進行させることができる。
なお、この熱処理の最終到達温度は３１０℃以上でかつ
３８０℃以下とすることが好ましい。３８０℃を超える
場合には、フッ素樹脂の劣化が進むため好ましくない。
３１０℃より低い場合には、イミド転化が不十分となっ
て得られるフィルムの強度が低下するためやはり好まし
くない。

【００２０】本発明において、塗装物中間体に上記の熱
処理を施すことにより、ポリイミド前駆体のイミド転化
とフッ素樹脂の焼成とを同時に行ってフッ素樹脂表層と
ポリイミド樹脂基層とを同時に形成することができる。
そして、形成された複合フィルムを芯体から分離するこ
とによって、画像定着用に適した複合フィルムを製造す
ることができる。

【００２１】本発明によれば、厚さ５〜１００μｍのフ
ッ素樹脂表層と厚さ５０〜２００μｍのポリイミド樹脂
基層から成る総厚さ５５〜３００μｍの複合フィルムを
製造することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を実施例にし
たがって説明する。

【００２３】実施例１ 外径５０ｍｍ、長さ５００ｍｍ、肉厚２．３ｍｍの管状
で表面を硬質ニッケルメッキ処理したアルミニウム製芯
体の表面に、ポリアミド酸（宇部興産社製、商品名Ｕワ
ニスＳ）を溶剤（ジメチルアセトアミド／ナフサ（９／
１）中に溶解させて得た粘度４０ポアズのポリイミド前
駆体溶液を、ダイスコートした。そしてコートされたこ
の芯体を、温度５０±２℃のオーブンに収容し３５分間
加熱して乾燥させ、ポリイミド前駆体を主体として成る
層を形成した。

【００２４】次いで、このポリイミド前駆体を主体とし
て成る層を形成した芯体を、常温下で１６０ｒｐｍで回
転させながら、その表面に、フッ素樹脂ディスパージョ
ン（旭硝子社製、商品名ＡＤ−６３９）をスプレーを用
いて塗装し、厚さの均一な２層からなる塗装物中間体を
得た。

【００２５】このようにして得られた塗装物中間体を、
１５０℃から２３０℃に至る連続雰囲気炉（有効炉長５
ｍ）内を約１５分間で通過させ、さらに２５０℃から３
６０℃に至る同様の連続雰囲気炉内を約８分間で通過さ
せて、熱処理を行なった。

【００２６】そして、このようにして芯体上に焼成成膜
したフッ素樹脂表層とポリイミド樹脂基層とからなる管
状物を、常温までゆっくりと冷却したのち芯体から剥離
させたところ、総膜厚５１μｍ、長さ４７０ｍｍの透明
な管状複合フィルムが得られた。

【００２７】実施例２ 外径１３０ｍｍ、長さ６５０ｍｍ、肉厚２．３ｍｍの管
状で表面を硬質ニッケルメッキ処理したアルミニウム製
芯体の表面に、ポリアミド酸（デュポン社製、商品名パ
イルＭＬ）をダイスコートした。

【００２８】そしてコートされたこの芯体を、温度３０
℃から５０℃に至る連続雰囲気炉（有効炉長５ｍ）内を
約３０分間で通過させて乾燥させ、ポリイミド前駆体を
主体として成る層を形成した。

【００２９】次いで、このポリイミド前駆体を主体とし
て成る層を形成した芯体を、常温下で１６０ｒｐｍで回
転させながら、その表面に、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）デ
ィスパージョン（ダイキン工業社製、商品名Ｄ−１）を
スプレーを用いて塗装し、厚さの均一な２層からなる塗
装物中間体を得た。

【００３０】そして、このようにして得られた塗装物中
間体を、２１０℃から３８０℃に至る連続雰囲気炉（有
効炉長５ｍ）内を約２５分間で通過させて、熱処理を行
なった。

【００３１】このようにして芯体上に焼成成膜したフッ
素樹脂表層とポリイミド樹脂基層とからなる管状物を、
常温までゆっくりと冷却したのち芯体から剥離させたと
ころ、総膜厚４３μｍ、厚さのバラツキが±２．５％以
下の透明な管状複合フィルムが得られた。

【００３２】実施例３ フッ素樹脂ディスパージョンをＰＴＦＥ（デュポン社
製、商品名８５１−２０４）に変え、連続雰囲気炉の入
口温度を２１０℃、出口温度を４８０℃、通過時間を１
２分間とした他は実施例１と同様にして、透明でピンホ
ールもない管状複合フィルムを得た。

【００３３】比較例１ 実施例１と同様の芯体を用いて実施例１と同様のポリア
ミド酸（宇部興産社製、商品名ＵワニスＳ）をダイスコ
ートした。そしてコートされたこの芯体を、温度１５０
℃のオーブンに収容し４０分間加熱して乾燥させた。そ
の後３６０℃で４０分間の熱処理を行なったのち、常温
になるまで放置した。そして、２．５規定の水酸化ナト
リウム溶液中に約１５分間浸漬したのち水道水にて十分
に洗浄し水きりを行なった。

【００３４】このようにして芯体表面に形成されたポリ
イミド樹脂管状体の表面に、実施例２と同様のフッ素樹
脂（ＰＴＦＥ）ディスパージョン（ダイキン工業社製、
商品名Ｄ−１）をスプレーを用いて塗装し、その後３７
０℃で２０分間焼成した。

【００３５】このようにして芯体上に焼成成膜した管状
物を、常温までゆっくりと冷却したのち芯体から剥離さ
せて透明な管状複合フィルムを得た。

【００３６】比較例２ 実施例１と同様の芯体を用いて実施例１と同様のポリア
ミド酸（宇部興産社製、商品名ＵワニスＳ）をダイスコ
ートした。そしてコートされたこの芯体を、温度１５０
℃のオーブンに収容し４０分間加熱して乾燥させた。そ
してその表面に、フッ素樹脂系プライマ（ダイキン工業
社製、商品名Ｅ１１００）をスプレー塗装した後、常温
で約３０分間乾燥させ、さらに１５０℃に加熱乾燥させ
た。

【００３７】次いで、このプライマ層の上にフッ素樹脂
（ＰＴＦＥ）ディスパージョン（ダイキン工業社製、商
品名Ｄ−１）をスプレー塗装した後、３４０℃で３０分
間焼成した。

【００３８】このようにして芯体上に焼成成膜した管状
物を、常温までゆっくりと冷却したのち芯体から剥離さ
せて管状複合フィルムを得た。

【００３９】このようにして本発明の実施例の方法によ
って得られた管状複合フィルムと比較例の方法による管
状複合フィルムの各種物性を測定して、本発明の効果を
調べた。その結果を次の表１に示す。なお、表中の実機
回転強度試験とは、製造された複合フィルムを２５０℃
のオーブン中に連続１０００時間放置して劣化させた後
に行なったものである。

【００４０】

【表１】 表１からも明らかなように、本発明の製造方法によれ
ば、膜厚のバラツキが少なく、ピンホール、シワやハジ
キもみられず美麗な外観を有し、引張り強度の大きい複
合フィルムが得られた。しかも、高温での接着耐久性の
低下もみられなかった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複雑な工程を必要とせず、外観的にも強度的にも良好で
とくに層間の接着強度がすぐれた高品質の複合フィルム
を安定して製造し得る方法を提供することが可能であ
る。

【００４２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０１ // Ｂ２９Ｋ 27:12 79:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 23:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フッ素樹脂表層とポリイミド樹脂基層と
   から成る複合フィルムの製造方法において、 芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を付着させて付着物
   中間体としたのち、前記付着物中間体から溶剤を除去し
   ポリイミド前駆体を主体として成る層を形成し、次いで
   このポリイミド前駆体を主体として成る層の表面にフッ
   素樹脂含有液を塗装して塗装物中間体とし、しかるのち
   この塗装物中間体に熱処理を施して、ポリイミド前駆体
   のイミド転化とフッ素樹脂の焼成とを同時に行って、フ
   ッ素樹脂表層とポリイミド樹脂基層とを形成するように
   したことを特徴とする複合フィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 前記塗装物中間体に施す熱処理が、３１
   ０〜３８０℃の温度で行われるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲請求項１記載の複合フィルムの製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記複合フィルムが管状であることを特
   徴とする特許請求の範囲請求項１または２記載の複合フ
   ィルムの製造方法。