JPH1015968A - ポリイミドチューブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を実質的
に均一な厚さで付着させ、次いで加熱によりイミド転化
反応を行わせてチューブ状物を形成し、しかるのちこの
チューブ状物を芯体から分離するようにしたポリイミド
チューブの製造方法において、チューブ状物を芯体から
容易に分離し得る製法を提供する。 【解決手段】 多孔質セラミックス製円筒状芯体を用い
る。イミド転化完了後、チューブ状物を芯体から分離す
るにあたり、チューブ状物および芯体と反応しない液体
を、芯体の開口端より注入して芯体の外周表面の細孔か
ら滲出させ、滲出した液体によって芯体の外周表面とチ
ューブ状物との接着力を弱めたのち、分離する。イミド
転化の途中から上記芯体を用いるようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子複写機などの
熱定着部での使用に適したポリイミド樹脂チューブの製
造方法に関する。

【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
ルギー化の要求がさらに高まっている。そのような要求
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。そのような方式の一つとして、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という特長を有している。ま
た、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
という利点もある。

【０００６】このようなポリイミドチューブにおいて、
厚みにバラツキがあるとトナーの溶融が均一にできなく
なり、オフセット現象が発生する。また、チューブの周
長差、すなわち管状物の長さ方向における内径のバラツ
キは、薄膜チューブを２軸又は３軸問で回転させる場合
に、チューブの長さ方向への蛇行を発生させることにな
る。したがって、ポリイミドチューブの熱定着用シーム
レスベルトとしての使途に対しては、精度の高い円筒度
が要求される。また、駆動プーリーからの駆動力をチュ
ーブにスムーズに伝達するためには、チューブの内面の
粗さも用途に応じて一定の粗度が必要である。

【０００７】そこで、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
ため、これまでにも様々な方法が提案されている。な
お、ポリイミドチューブの製造に際しては、熱可塑性樹
脂で作るチューブのように押出成形やインフレーション
または真空成形ができないという問題がある。そのた
め、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、表面が
平滑な金属管やガラス管などを芯体とし、その外面にポ
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が、そ
の代表的な製造方法として開発されている。

【０００８】しかしながら、ポリイミド樹脂は接着剤と
して使用される樹脂であり、ポリアミド酸溶液を金型塗
布し加熱によりイミド転化すると、ポリイミドチューブ
は収縮して芯体に密着または接着してしまい、その緊縛
力から、芯体とポリイミドチューブを取り外すことは一
層困難になる。

【０００９】そこで、このような芯体からの離型を容易
にするため、これまでにも様々な方法が提案されてい
る。たとえば、特開平３−１１０１３７号公報に開示さ
れているように、ポリイミド前駆体溶液を芯体に塗布し
た後、溶剤が１〜３０％程度残存した時点で芯体から離
型し、次いでそのチューブの内径よりも小径の芯体に再
挿入し、その後焼成してイミド転化すなわちイミド閉環
させ、芯体からチューブを離型するという２種類の大き
さの芯体を使用する方法が提案されている。また、特開
平６−１４３５１２号公報、特開平６−３４４３６０号
公報、あるいは特開平６−２９８９５２号公報などに
は、芯体に小孔を設けておき、芯体にポリイミド前駆体
溶液を塗布後、芯体の内側から小孔を通して空気を圧送
し、芯体からチューブを離型するという方法も提案され
ている。

【００１０】また、芯体とチューブをスムーズに分離す
るために芯体表面の接着エネルギーを下げる方法とし
て、特開平６−３４４３６０号公報には、芯体表面に予
め離型剤としてシリコーンオイルを塗布しておく方法が
開示されている。あるいはフッ素樹脂などの離型性樹脂
からなる芯体を用いたり、またはそのような樹脂で表面
を被覆した金属製芯体を用いたりする方法が提案されて
いる。

【００１１】一方、ポリイミド前駆体溶液を芯体に塗布
後、加熱して、イミド閉環は不完全あるいは未完了の段
階だがチューブ状物として保持可能な強度に達した時点
で芯体から分離し、さらに加熱・乾燥して完全にイミド
閉環させて、ポリイミドチューブを得るようにした方法
も提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た改良方法にもそれぞれ難点があり、現在のところで
は、チューブの芯体からの離型が容易になったとは未だ
いい難い。たとえば、２種類の大きさの芯体を使用する
方法は、完全にイミド閉環したときに収縮するチューブ
の内径を予想して２番目の芯体の大きさを設定する必要
があり、工程が繁雑なばかりでなく、イミド化の中間段
階でチューブの取り出しと再挿入を行うため、製品の歩
留まりも低下するという難点があった。

【００１３】一方、外側に膜を形成するよう構成された
芯体に小孔を設ける方法には、空気孔を設けることによ
って構造が複雑となるため芯体の作製費が高騰するとい
う難点があった。そればかりでなく、焼成後はチューブ
が収縮するため、その緊縛力に逆らうべく空気を圧送す
ると、膜の剥がれや折れ曲りが生じ易くなり、製品の品
質が低下し歩留まりも低下するという難点もあった。

【００１４】また、芯体表面の接着エネルギーを下げる
ようにした場合には、芯体表面が濡れにくい性質となる
ため、液状のポリイミド前駆体溶液を芯体表面に塗布す
る時に、溶液の粘度の低い場合にはとくに、ハジキ現象
や流れ現象など多くの好ましくない現象が新たに発生し
ピンホールが生じ易くなるなど、ムラなく均一な厚さの
塗膜を得ることを難しくしていた。さらには、これらの
離型性材料は、ポリイミド前駆体溶液を完全にイミド閉
環させるのに必要な３８０〜４００℃という高温に耐え
得るとはいい難いため、イミド化の中間段階で取出して
別の金属製芯体に取付けるようにすることもあった。

【００１５】イミド閉環が不完全な段階で芯体から分離
する方法では、分離は容易ではあるが、その後の加熱の
際に収縮してシワを生じるなど、チューブが変形し易い
という難点があった。さらに、イミド閉環が不完全な段
階では流動部分が存在するため、芯体から分離したとき
には膜厚が均一であっても、その後の加熱段階で不均一
になるなどの難点もあり、得られる製品の品質が低下し
がちであった。

【００１６】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、定着フィルムとしての使用に適
したポリイミドチューブの製造方法、さらに詳しくは、
芯体とチューブの分離が容易で高品質のチューブが簡便
に得られるポリイミドチューブの製造方法を提供するこ
とを、その目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のポリイミドチュ
ーブの製造方法は、多孔質セラミックス製円筒状芯体の
外周表面に、ポリイミド前駆体溶液を実質的に均一な厚
さで付着させ、次いで加熱によりイミド転化反応を行わ
せてチューブ状物を形成し、しかるのちこのチューブ状
物を前記芯体から分離するようにしたことを、第一の特
徴としている。本発明のポリイミドチューブの製造方法
の第二の特徴は、イミド転化反応が完了して形成された
前記チューブ状物を前記芯体から分離するにあたり、前
記チューブ状物および前記芯体と反応しない液体を、前
記芯体の開口端より注入して前記芯体の外周表面の細孔
から滲出させ、滲出した前記液体によって前記芯体の外
周表面と前記チューブ状物との接着力を弱めたのち、前
記チューブ状物を前記芯体から分離するようにしたこと
である。

【００１８】さらに、本発明のポリイミドチューブの製
造方法の第三の特徴は、金属製芯体の外周表面にポリイ
ミド前駆体溶液を実質的に均一な厚さで付着させ、次い
で加熱によりイミド転化反応を行わせてイミド転化が未
完了のチューブ状物中間体を形成し、次いでこのチュー
ブ状物中間体を前記芯体から分離したのち多孔質セラミ
ックス製円筒状芯体外周表面に装着し、さらに加熱しイ
ミド転化反応を完了させてチューブ状物を形成し、しか
るのちこのチューブ状物および前記多孔質セラミックス
製円筒状芯体と反応しない液体を、前記芯体の開口端よ
り注入して前記多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周
表面の細孔から滲出させ、滲出した前記液体によって前
記多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周表面と前記チ
ューブ状物との接着力を弱めたのち、前記チューブ状物
を前記多孔質セラミックス製円筒状芯体から分離するよ
うにしたことである。

【００１９】本発明において使用可能なポリイミド前駆
体として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´−ジメチル−４，４´−ジアミノビフェニル、
３，３´−ジアミノジフェニルエーテル、４，４´−ジ
アミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミンな
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、
ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−３，３´，
４，４´−テトラカルボン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
極性溶剤中で行なわれる。

【００２０】本発明において、所望の厚さを得るため
に、ポリイミド前駆体溶液は、先に述たように比較的高
い粘度で使用されることになる。そこで、芯体の外周全
体に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。

【００２１】本発明において、図１に模式的に示す多孔
質セラミックス製円筒状芯体１としては、平均細孔径２
〜５０μｍ、気孔率９０〜４０％の貫通細孔を有するも
のが使用可能である。多孔質セラミックス製円筒状芯体
１は、円筒部２の中央に貫通孔３を有しており、円筒部
２の外周にポリイミド樹脂からなるチューブ状物４が形
成される。貫通孔３の開口端より液体５が注入される
と、円筒部２の外周表面から液体５が滲出し、円筒部２
の外周とチューブ状物４との接着力が損なわれるため、
円筒部２からチューブ状物４が容易に分離されるように
なる。なお、同図において、外周表面から滲出する液体
５は複数の細矢印で表され、支持部６は、外周表面から
液体５が滲出するのを妨げることなく円筒部２を支持し
液体５の注入を容易にするために、貫通孔３の開口端に
取付けられてる。

【００２２】なお、円筒部２にポリイミド前駆体溶液を
塗布しそのまま加熱してイミド転化を完了させる場合
に、より平滑なチューブ内面を得るためには、細孔径が
上記範囲のうち比較的小さいものを使用することが好ま
しい。一方、前もって金属製芯体上にチューブ状物中間
体を形成し、その後に取り外して多孔質セラミックス製
円筒状芯体に装着して加熱を続ける場合には、イミド転
化完了後の分離し易さを主眼として、上記範囲で細孔径
が大きめのものを用いることができる。なぜならば、多
孔質セラミックス製円筒状芯体に装着される時点で、チ
ューブ状物として保持できる強度を有するまでにすでに
加熱成形されているので、芯体表面の凹凸がチューブ内
面の平滑性に影響を及ぼすおそれはないからである。

【００２３】なお、前もって金属製芯体上に形成された
チューブ状物中間体を取り外して装着する場合、２番目
に使用する多孔質セラミックス製円筒状芯体の外径は、
最初に使用する金属芯体の外径と同じであってもよい。
従来の方法のように、完全にイミド転化が完了したとき
に収縮するチューブの内径を予想して２番目の芯体の外
径を小さく設定するような複雑な手順は、必要としな
い。なぜならば、最初の芯体の外径でイミド転化が完了
したとき収縮したチューブが示す緊縛力は、本発明の方
法によって、芯体からのチューブの分離が可能な程度に
まで充分弱められ得るからである。

【００２４】本発明において、上記液体を、多孔質セラ
ミックス製円筒状芯体の貫通孔である中空部に注入する
場合には、芯体の外周表面の細孔から効果的にあるいは
効率よく滲出する方法であれば、とくに制限はない。た
とえば、円筒状芯体の長手方向を垂直に保持し、上方の
開口端から液体を注入することができる。このとき、下
方の開口端を塞いで液体を中空部に貯留させ、外周表面
の細孔から液体が滲出するようにしてもよい。

【００２５】本発明において、多孔質セラミックス製円
筒状芯体の開口端より注入され、チューブ状物や芯体と
も反応しない液体としては、たとえばキシレンやパラフ
ィンなどの疎水性溶媒、あるいは水やアルコールなどの
親水性溶媒があげられる。さらには、これらの溶媒に離
型性材料を溶解させて溶液としたものも同様に使用可能
である。このような液体が多孔質セラミックス製円筒状
芯体の細孔から滲出することによって、芯体の外周表面
とチューブ状物との接着力が弱められ密着性が損なわれ
るため、チューブ状物の分離が容易になる。

【００２６】本発明において、最初の金属製芯体上に形
成されたチューブ状物中間体を取り外す段階としては、
チューブ状物としての強度が保持できるようになりしか
もイミド転化が未完了な段階であれば、とくに制限はな
い。ただし、イミド転化が加熱により進行するにしたが
ってチューブは収縮し取外しにくくなるので、チューブ
状物としての強度が保持できるようなったなるべく早い
時点で取外すことが好ましい。

【００２７】

【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。

【００２８】実施例１ 外径２５ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、肉厚３ｍｍの多孔質セ
ラミックス製円筒状芯体の外周表面に、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、粘度
１５００ポアズのポリイミド前駆体溶液を調製し、芯体
の外周表面上部にこれをヘラで塗布した。なお、この多
孔質セラミックス製円筒状芯体は、平均細孔径５μｍ、
気孔率６５％であった。

【００２９】そして、この芯体の上部に、その長手方向
に移動可能であって所定のクリアランスをもって配置さ
れる外金型を嵌めて、外金型の自重とポリイミド前駆体
溶液の粘性によって自然降下させ、芯体外周表面にポリ
イミド前駆体溶液の薄膜を形成した。なお、この薄膜形
成は室温で行った。

【００３０】その後この薄膜を形成した芯体を、温度３
５０℃の焼成炉中に２５分間保持して加熱焼成させた
後、炉から出して冷却した。その後、円筒状芯体の一方
の開口端を塞ぎ他方からエタノールを１５０ｍｌ注入し
て、外周表面の細孔から滲出させた。その後、芯体から
チューブを取り外したところ、容易に取り外すことがで
き、内径２５ｍｍ、肉厚５０μｍ、有効長３３０ｍｍ
の、変形もなく均一な膜厚のポリイミドチューブが得ら
れた。

【００３１】実施例２ 外径３０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの金属製芯体の外周表面
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、粘度１６５０ポアズのポリイミド前駆体溶
液を調製し、芯体の外周表面上部にこれをヘラで塗布し
た。

【００３２】そして、この芯体の上部に、その長手方向
に移動可能であって所定のクリアランスをもって配置さ
れる外金型を嵌めて、外金型の自重とポリイミド前駆体
溶液の粘性によって自然降下させ、芯体外周表面にポリ
イミド前駆体溶液の薄膜を形成した。なお、この薄膜形
成は室温で行った。

【００３３】その後この薄膜を形成した金属製芯体を、
温度２３０℃の焼成炉中に３０分間保持し、イミド転化
は未完了の段階で薄膜がチューブ状物としての強度を保
持できるようになった時点で、炉から取出した。

【００３４】次いで、取り出されたチューブ状物中間体
を、多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周表面に装着
し、温度３６０℃の焼成炉中で３０分間保持し加熱焼成
し、イミド転化を完了させた。なお、この多孔質セラミ
ックス製円筒状芯体は、外径３０ｍｍ、長さ３５０ｍ
ｍ、肉厚５ｍｍであり、平均細孔径１５μｍ、気孔率６
０％であった。

【００３５】その後、円筒状芯体の一方の開口端を塞ぎ
他方から水を１７０ｍｌ注入して、外周表面の細孔から
滲出させた。その後、芯体からチューブを取り外したと
ころ、容易に取り外すことができ、内径３０ｍｍ、肉厚
５０μｍ、有効長３３０ｍｍで、変形もなく均一な膜厚
のポリイミドチューブが得られた。

【００３６】比較例１ 多孔質セラミックス製円筒状芯体の代わりに、ＳＵＳ製
芯体を用いた他は実施例１と同様にして、ポリイミドチ
ューブを作製した。得られたチューブは、芯体に強固に
接着しているため、分離することはできなかった。

【００３７】比較例２ イミド転化未完了の段階で取り出したチューブ状物中間
体を、多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周表面に装
着しないで、そのまま加熱焼成した他は実施例２と同様
にして、ポリイミドチューブを作製した。得られたチュ
ーブは、膜厚が不均一で変形もあり、定着フィルムとし
ては使用不可能であった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
芯体とチューブの分離が容易で、高品質のチューブが簡
便に得られるポリイミドチューブの製造方法が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に係わる多孔質セラミックス
製円筒状芯体を示す模式図である。

【符号の説明】

１……多孔質セラミックス製円筒状芯体 ２……円筒部 ３……貫通孔 ４……チューブ状物 ５……液体 ６……支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 79:00 Ｂ２９Ｌ 23:00 (72)発明者 鈴木 祐司 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 岩田 俊光 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 西岡 淳一 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 小林 公樹 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周
   表面に、ポリイミド前駆体溶液を実質的に均一な厚さで
   付着させ、次いで加熱によりイミド転化反応を完了させ
   てチューブ状物を形成し、しかるのちこのチューブ状物
   を前記芯体から分離するようにしたことを特徴とするポ
   リイミドチューブの製造方法。
2. 【請求項２】 イミド転化反応が完了して形成された前
   記チューブ状物を前記芯体から分離するにあたり、 前記チューブ状物および前記芯体と反応しない液体を、
   前記芯体の開口端より注入して前記芯体の外周表面の細
   孔から滲出させ、滲出した前記液体によって前記芯体の
   外周表面と前記チューブ状物との接着力を弱めたのち、
   前記チューブ状物を前記芯体から分離するようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲請求項１記載のポリイミ
   ドチューブの製造方法。
3. 【請求項３】 金属製芯体の外周表面にポリイミド前駆
   体溶液を実質的に均一な厚さで付着させ、次いで加熱に
   よりイミド転化反応を行わせてイミド転化が未完了のチ
   ューブ状物中間体を形成し、次いでこのチューブ状物中
   間体を前記金属製芯体から分離したのち多孔質セラミッ
   クス製円筒状芯体外周表面に装着し、さらに加熱しイミ
   ド転化反応を完了させてチューブ状物を形成し、しかる
   のちこのチューブ状物および前記多孔質セラミックス製
   円筒状芯体と反応しない液体を、前記芯体の開口端より
   注入して前記多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周表
   面の細孔から滲出させ、滲出した前記液体によって前記
   多孔質セラミックス製円筒状芯体の外周表面と前記チュ
   ーブ状物との接着力を弱めたのち、前記チューブ状物を
   前記多孔質セラミックス製円筒状芯体から分離するよう
   にしたことを特徴とするポリイミドチューブの製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記多孔質セラミックス製円筒状芯体
   が、平均細孔径２〜５０μｍ、かつ気孔率９０〜４０％
   の貫通細孔を有する多孔質セラミックスからなることを
   特徴とする特許請求の範囲請求項１、２、あるいは３記
   載のポリイミドチューブの製造方法。