複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び複合部材の製造方法
【課題】弾性を有しない多孔質母材を弾性化し、かつ薄膜化を可能とする。
【解決手段】複合部材は、多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなり、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、多孔質母材に前記フッ素エラストマーを充填した複合部材を製造する。フッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填され、またフッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填される。多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であり、多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンである。
【解決手段】複合部材は、多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなり、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、多孔質母材に前記フッ素エラストマーを充填した複合部材を製造する。フッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填され、またフッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填される。多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であり、多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多孔質母材にフッ素エラストマーが充填されてなる複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び複合部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子写真複写機やレーザービームプリンタなどの定着装置には、トナー定着部体が用いられている。このトナー定着部体では、トナーが接着する表面部材にＰＴＦＥ多孔質構造体が用いられ、この表面は孔を形成する陥没部分があり、この陥没部分にトナーが埋没・付着する問題点があった。
【０００３】
そのために、従来トナー定着部体としての定着ベルトや定着ロールの表面は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や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）などの無孔質・充実体で形成されていた。また、トナー定着部体においては、トナーを鮮明な画質を高めて定着するために、表面離型層の下層にエラストマー等で構成される弾性層が形成されていた。また、フッ素樹脂チューブ状物を用いることでトナーの離型性を高めたり、用紙上のトナーへの圧しムラを抑制できるため、印刷画像の画質を高めることができ、かつ耐久性に優れる定着ロールおよび定着ベルトを有する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、最近の複写機、プリンタの消費電力低減化の要求も多大なものとなっており、トナーの定着は電力を加熱源として融着するので弾性層と離型層の層厚みが伝熱抵抗となるためにこの層の薄膜化が要求され、この薄膜化により昇温時間の短縮および昇温に必要な熱エネルギーの低減が可能となる。
【０００５】
例えば、離型層はフッ素樹脂フィルムであり、弾性層は多孔質フッ素樹脂フィルムの細孔内に弾性体が充填されてなり、離型層は最表面層であり、且つ弾性層と接しているもので、離型性に優れることで、これらの課題を解決しようとするものが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２４９３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２５７７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ＰＴＦＥ多孔質体はこれまで定着部材へのトナー付着を防ぐためのシリコンオイル供給用部材としては使用されてきているが、ＰＴＦＥ多孔質の空孔部にトナーが付着するため、トナーと直接接触するトナー定着部体としては使用されていない。
【０００７】
また、離型層、弾性層および基層を構成層とするものでは、３層構造とするために基層の上にフッ素樹種多孔質フィルムをラップしてさらに熱融着して、或は接着剤を介して、無孔質のフッ素樹脂フィルムをラップしなければならない。このように、フッ素樹脂層形成の加工工程数の多さ、ラップにより円筒状を形成する際の段差の発生防止対策の加工の複雑さ、離型層と弾性層を構成するフッ素樹脂の接着の信頼性に乏しい等問題点を多く有している。
【０００８】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性を有しない多孔質母材を弾性化し、かつ薄膜化を可能とする複合部材およびその製造方法を提供し、複合部材で構成されるトナー定着部体、さらにトナー定着部体を用いた定着装置、また複合部材で構成される化学・医療用部品、さらに化学・医療用部品を用いた化学・医療用装置、複合部材で構成される加工搬送部品、さらに加工搬送部品を用いた加工装置、複合部材で構成される流体制御部品、さらに流体制御部品を用いた流体制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、
多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなることを特徴とする複合部材である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
前記多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、
前記多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項４に記載の複合部材である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、
前記多孔質母材が、ロール形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、
前記多孔質母材が、ベルト形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、
前記多孔質母材が、チューブ形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、
前記多孔質母材が、シート形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、
請求項６又は請求項７に記載の複合部材を有するものであることを特徴とするトナー定着部体である。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、
請求項１０に記載のトナー定着部体を有するものであることを特徴とする定着装置である。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、
請求項８又は請求項９に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする化学・医療用部品である。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、
請求項１２に記載の化学・医療用部品を有するものであることを特徴とする化学・医療用装置である。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする加工搬送部品である。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、
請求項１４に記載の加工搬送部品を有するものであることを特徴とする加工装置である。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする流体制御部品である。
【００２６】
請求項１７に記載の発明は、
請求項１６に記載の流体制御部品を有するものであることを特徴とする流体制御装置である。
【００２７】
請求項１８に記載の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を製造する方法であって、
液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、
前記加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、
前記多孔質母材の空孔内に、前記フッ素エラストマーを充填する複合部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００２８】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００２９】
請求項１に記載の発明では、多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなる構造でゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマーの充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。
【００３０】
請求項２に記載の発明では、フッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることで、多孔質母材の外表面から内部全体がゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。
【００３１】
請求項３に記載の発明では、フッ素エラストマーが、多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることで、多孔質母材の内部のみがゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。
【００３２】
請求項４に記載の発明では、多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であり、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材の表面から行なうことにより分布が全体にほぼ均一に形成される。
【００３３】
請求項５に記載の発明では、多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであり、ゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、より薄膜化が可能である。
【００３４】
請求項６に記載の発明では、多孔質母材が、ロール形状であり、複合部材を定着ロールなどに好ましく用いることができる。
【００３５】
請求項７に記載の発明では、多孔質母材が、ベルト形状であり、複合部材を搬送ベルト、定着ベルトなどに好ましく用いることができる。
【００３６】
請求項８に記載の発明では、多孔質母材が、チューブ形状であり、複合部材を液供給チューブなどに好ましく用いることができる。
【００３７】
請求項９に記載の発明では、多孔質母材が、シート形状であり、複合部材を種々の用途のシート状部品などに好ましく用いることができる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明では、トナー定着部体が、好ましい定着ロール、搬送ベルト、定着ベルトなどを有する。
【００３９】
請求項１１に記載の発明では、定着装置が、好ましいトナー定着部体を有する。
【００４０】
請求項１２に記載の発明では、化学・医療用部品が、好ましいチューブ形状部品、シート状部品である。
【００４１】
請求項１３に記載の発明では、化学・医療用装置が、好ましい化学・医療用部品を有する。
【００４２】
請求項１４に記載の発明では、加工搬送部品が、好ましいベルト形状部品、シート形状部品であり、搬送性に優れる。
【００４３】
請求項１５に記載の発明では、加工装置が、好ましい加工搬送部品を有する。
【００４４】
請求項１６に記載の発明では、流体制御部品が、好ましいチューブ形状部品、シート状部品である。
【００４５】
請求項１７に記載の発明では、流体制御装置が、好ましい流体制御部品を有する。
【００４６】
請求項１８に記載の発明では、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、この加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填して弾性を得たもので、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材の表面側から全体にほぼ均一に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
この発明の複合部材は、多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなる複合部材であって、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、多孔質母材にフッ素エラストマーを充填してなる。以下、この発明を詳細に説明する。
（多孔質母材）
この発明の複合部材に係る多孔質母材としては、多孔質フッ素樹脂、パルプ、シリカゲル、セライト、フェルト、発泡ウレタン、スポンジなどが用いられる。
【００４８】
多孔質フッ素樹脂を構成するフッ素樹脂としては、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）、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）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などが挙げられ、ＰＴＦＥが、例えば、耐熱性、柔軟性などの点で好適である。
【００４９】
多孔質フッ素樹脂としては、例えば延伸多孔質ＰＴＦＥなどが挙げられ、延伸多孔質ＰＴＦＥでは、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム製造時の長手方向または延伸多孔質ＰＴＦＥ製造時の長手方向に直交する方向の一軸方向のみに延伸すれば、一軸延伸多孔質ＰＴＦＥが得られ、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム製造時の長手方向および延伸多孔質ＰＴＦＥ製造時の長手方向に直交する方向の二軸方向に延伸すれば二軸延伸多孔質ＰＴＦＥが得られる。
【００５０】
一軸延伸多孔質ＰＴＦＥでは、折り畳み結晶の空間が空孔となった繊維質構造となっており、二軸延伸多孔質ＰＴＦＥでは、折り畳み結晶の空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている。
【００５１】
多孔質フッ素樹脂の空孔率は、２０％〜８０％であることが望ましく、空孔率が小さすぎると、液状のフッ素エラストマーを充填できる空間が少なくなるため、液状のフッ素エラストマーの充填が十分にできないことがあり、空孔率が大きすぎると、強度が不十分となることがある。多孔質フッ素樹脂の最大空孔径は、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填する充填の容易さなどの特性から、適宜設定すればよいが、例えば０．１μｍ〜５μｍであることが望ましい。最大空孔径が小さすぎると液状のフッ素エラストマーの充填が困難であり、最大細空径が大きすぎると、強度が不十分となることがある。
【００５２】
延伸多孔質ＰＴＦＥの好適な厚みは、延伸多孔質ＰＴＦＥの空孔率、最大空孔径などに応じて変動するが、例えば、１０μｍ以上であることが好ましく、厚みが薄すぎると、強度が小さくなることがある。なお、各層の厚みは、ダイヤルゲージで測定した平均厚さである。
【００５３】
多孔質フッ素樹脂には、例えばカーボン粒子、金属微粒子、その他の無機粉体などを、複合部材に要求される特性が損なわれない範囲で含有させてもよく、これにより導電性の付与、熱伝導性の制御などが可能になる。
【００５４】
多孔質フッ素樹脂の形態は、複合部材を製造する際に都合のよい形態であればよく、特に制限されないが、ベルト形状、またはロール形状、チューブ形状、またはシート形状などが挙げられる。
（フッ素エラストマー）
この発明の複合部材に係るフッ素エラストマーは、多孔質母材の空孔内に充填されてなるものであり、例えば液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムが充填されてなるものである。このフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムとして、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」などが挙げられる。
【００５５】
液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されていないゴムは、未架橋の状態で液状であり、架橋反応させることで固形状のゴムとなるものである。液状のときに、多孔質母材の多孔質フッ素樹脂の空孔内に浸入させ、その後架橋反応させてゴムとする。
【００５６】
液状のゴム（未架橋）の粘度は、多孔質母材の空孔へ含浸できる程度であればよく、特に限定されないが、多孔質母材として、例えば多孔質フッ素樹脂を用いる場合、多孔質フッ素樹脂の空孔への浸入のし易さを考慮すると、２５℃で１０００ポイズ以下であることが望ましい。粘度が大きすぎると、多孔質フッ素樹脂の空孔内への浸入が困難となるため、例えば希釈して２０％〜３０％粘度を小さくする。
【００５７】
フッ素エラストマーには、例えばカーボン粒子、金属微粒子、その他の無機粉体などを、複合部材に要求される特性が損なわれない範囲で含有させてもよく、これにより強度の向上、導電性の付与、熱伝導性の制御などが可能になる。
【００５８】
複合部材の硬度は、フッ素エラストマーの硬度により調整でき、例えば、複合部材の硬度としては、デュロメータＡ硬度で８０以下であることが望ましく、複合部材の硬度が大きすぎると、フッ素エラストマーを設けることによる効果が十分に確保できないことがある。また、フッ素エラストマーは、引張強さが０．１ＭＰａ以上であることが望ましく、フッ素エラストマーの引張強さが小さすぎると、複合部材の強度が弱くなるため、複合部材の耐久性が不十分となることがある。
【００５９】
（複合部材）
この発明にかかる複合部材は、図１に示すように、多孔質母材１の空孔内に、フッ素エラストマー２が充填されてなる構造であり、多孔質母材１の弾力性及び伸縮性に劣る特性をゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマー２の充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。また、複合部材は、耐熱性、耐薬品性、タック性を有する。
【００６０】
図１（ａ）に示す複合部材は、フッ素エラストマー２が、多孔質母材１の両側の外表面から内部の空孔１ａ内に充填されてなる。図１（ｂ）に示す複合部材は、フッ素エラストマー２が、多孔質母材１の片側の外表面から内部の空孔１ａ内に充填されてなる。複合部材は、多孔質母材１の外表面から内部全体がゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。図１（ｃ）に示す複合部材は、フッ素エラストマー２が、多孔質母材１の内部の空孔１ａ内のみに充填されてなることで、多孔質母材１の内部のみがゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。
【００６１】
多孔質母材１は、多孔質フッ素樹脂であり、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材１の表面から行なうことにより分布が全体にほぼ均一に形成され、成形が容易である。多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであり、ゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、より薄膜化が可能である。
【００６２】
多孔質母材１が、ロール形状であり、複合部材を定着ロールなどの表面材として耐熱性好ましく用いることができる。多孔質母材１が、ベルト形状であり、複合部材を搬送ベルト、定着ベルトなどの基材、あるいは表面材として好ましく用いることができる。
【００６３】
画像形成装置には、定着装置が備えられ、この定着装置はトナー定着部体を有し、このトナー定着部体を構成する定着ロール、搬送ベルト、定着ベルトなどに複合部材が好ましく用いられる。
【００６４】
多孔質母材１が、チューブ形状であり、複合部材を液供給チューブなどに好ましく用いることができる。また、多孔質母材１が、シート形状であり、複合部材を種々の用途のシート状部品などに好ましく用いることができる。
【００６５】
化学・医療用装置には、化学・医療用部品が備えられ、化学・医療用部品は、液供給チューブ、種々の用途のシート状部品などを有し、液供給チューブ、種々の用途のシート状部品などに複合部材が好ましく用いられる。例えば、実験液を供給するチューブ、点滴液を供給するチューブとして液供給チューブを用いることができ、この場合液供給チューブは弾力性、耐薬品性に優れる。また、例えば、化学品を置くシート、手術用具を置くシートとしてシート状部品を用いることができ、この場合シート状部品は弾力性、耐薬品性に優れる。
【００６６】
加工装置には、加工搬送部品が備えられ、加工搬送部品は、ベルト形状部品、シート形状部品を有し、複合部材が好ましく用いられる。例えば、リフロー半田付きの搬送用のシート及びベルトとしてベルト形状部品、シート形状部品を用いることができ、この場合ベルト形状部品、シート形状部品が耐熱性、タック性に優れ、搬送部品を確実に搬送することができる。また、例えば、半導体用シリコンウエハを搬送するハンドリングとしてシート形状部品を用いることができ、この場合シート形状部品がタック性に優れ、半導体用シリコンウエハをタックして確実に搬送することができる。また、シート形状部品が磨耗などで交換する場合にも、搬送台に置くだけでタックしてセットでき交換が容易である。また、マスキング材、パッキン材としてシート形状部品を用いることができ、この場合シート形状部品が弾性や耐薬品性に優れる。
【００６７】
流体制御装置には、流体制御部品が備えられ、流体制御部品は、チューブ形状部品、シート状部品を有し、複合部材が好ましく用いられる。例えば、液体など供給するチューブ形状部品として用いることができ、この場合チューブ形状部品が耐熱性、耐薬品性に優れる。また、例えば、流体の制御を行うバルブのダイアフラムとしてシート状部品を用いることができ、この場合シート状部品が耐熱性、耐薬品性に優れる。
【００６８】
（複合部材の製造方法）
複合部材の製造方法としては、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、多孔質母材にフッ素エラストマーを充填した複合部材を製造し、多孔質母材の空孔内に液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムを充填する方法であれば特に限定されない。
【００６９】
多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂の空孔内に、液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムを充填する方法としては、未架橋ゴムを液状の流動可能な状態として細孔内に含浸させるなどして充填し、その後架橋させる。未架橋ゴムを液状の流動可能な状態とするには、溶媒に溶解または分散させ希釈化する。
【００７０】
液状の未架橋ゴムを多孔質フッ素樹脂の空孔内に充填する方法としては、例えば、液状の未架橋ゴムを満たした浴中に多孔質フッ素樹脂を浸漬する方法、液状の未架橋ゴムを多孔質フッ素樹脂に転写法、遠心分離法、リング塗工などで塗布する方法、注型内にセットした多孔質フッ素樹脂に液状の未架橋ゴムを注入して含浸する方法などがある。
（実施例）
以下、実施例に基づいてこの発明を詳細に述べる。ただし、この実施例はこの発明を制限するものではない。
【００７１】
多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂であるシート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いた。多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、厚さ４０μｍ、空孔径０．１μｍ〜１μｍ、空孔率４０％〜５０％を使用した。
【００７２】
液状のフッ素エラストマーとして、信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」）を用いた。信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」は、一液型のＳＩＦＥＬ３１５５を用い、この一液型のＳＩＦＥＬ３１５５の物性は以下の通りである。
【００７３】
一般特性 硬度 ５５
硬化前物性 外観 乳白色液状、粘度２３℃ ４０Ｐａ・ｓ
硬化後物性
比重２３℃ １．８７
硬度 ５５
引張強さ ７．８ＭＰａ
伸び％ ２５０
引裂強さ ９．８ＫＮ／ｍ
図１（ａ）に示す複合部材の製造は、図２（ａ）に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン１を入れ、上型１１からフッ素エラストマーの原液を１回目の注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７４】
次に、図２（ｂ）に示すように、下型１０からフッ素エラストマーの原液を２回目の注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７５】
このフッ素エストラマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。フッ素エストラマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量はフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン１の両側の外表面から内部の空孔内に充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ａ）に示す複合部材が製造された。
【００７６】
図１（ｂ）に示す複合部材の製造は、図３に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン１を入れ、上型１１からフッ素エラストマーの原液を注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７７】
このフッ素エストラマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。フッ素エストラマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量はフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン１の片側の外表面から内部の空孔内に充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ｂ）に示す複合部材が製造された。
【００７８】
図１（ｃ）に示す複合部材の製造は、図３に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン１を入れ、上型１１からフッ素エラストマーの原液を注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７９】
このフッ素エストラマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。フッ素エストラマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量はフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン１の内部の空孔内のみに充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ｃ）に示す複合部材が製造された。
【００８０】
図４は多孔質ポリテトラフルオロエチレンへの液状のフッ素エラストマーの含浸を示す図であり、図４（ａ）は液状のフッ素エラストマーを含浸する前の多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面を示し、表面には多数の空孔が現れている。この多孔質ポリテトラフルオロエチレンに、図２及び図３に示すようにして液状のフッ素エラストマーを含浸した。図４（ｂ）は図２に示すようにして多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面と裏面の両側から液状のフッ素エラストマーを含浸したものであり、液状のフッ素エラストマー１００％含浸は表面と裏面ともに空孔がフッ素エラストマーによってふさがっている様子が窺える。図４（ｃ）は図３に示すようにして多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面から液状のフッ素エラストマーを含浸したものであり、液状のフッ素エラストマー２５％含浸は表面の空孔がフッ素エラストマーによってふさがっているが、裏面から見ると空孔に隙間があるのが窺える。また、多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面から液状のフッ素エラストマーを含浸し、液状のフッ素エラストマー２０％含浸は、図示していないが表面と裏面の空孔に隙間があるのが窺えた。
［ロール形状部品］
複合部材は、図５に示すように、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがロール形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてロール形状多孔質母材２０を製造した。多孔質ポリテトラフルオロエチレンのロール形状は、所定の寸法に加工され、収縮率を考慮したロール形状多孔質母材２０である。
【００８１】
ロール形状多孔質母材２０は、図６（ａ）に示すように、外径型３０の内部にセットし、図６（ｂ）に示すように、ロール形状多孔質母材２０の内部に加圧空気を供給し、外径型３０の内部の形状に沿って膨らまし、必要な内径を成形する。
【００８２】
このようにして、出来上がったロール形状多孔質母材２０を外径型３０から取り出し、使用温度まで、例えば２００℃〜２５０℃エージングし、直径４０ｍｍの内径まで加熱収縮をする。このエージングしたロール形状多孔質母材２０を、図７（ａ）に示すように、プライマー処理をした芯金３１にかぶせる。
【００８３】
タンク３２に貯留された真空脱泡した液状のフッ素エストラマーを、図７（ｂ）に示すように、芯金３１にかぶせたロール形状多孔質母材２０に浸漬して真空含浸を行う。但し、この時液状のフッ素エストラマーを２０％〜８０％の間で希釈し、必要な希釈量で調整にすることもできる。
【００８４】
所定量に含浸されたロール形状多孔質母材２０を、図７（ｃ）に示すように、加熱機３３によって加熱してロール形状多孔質母材２０の収縮によって、ロール形状多孔質母材２０を芯金３１に固着させる。この状態で、１５０℃１０分の１次加硫を行い、続いて２次加硫２００℃で４時間の処理で所望のロール形状部品が製造でき、ロール表面に残ったフッ素エストラマーは簡単には剥がすことができる。
【００８５】
［チューブ形状部品］
複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがチューブ形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてチューブ形状多孔質母材は、ロール形状多孔質母材と同様に成形される。液状のフッ素エストラマーを注型する金型の中子にチューブ形状多孔質母材をセットし、この金型に液状のフッ素エストラマーを金型に注入し、チューブ形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、フッ素エラストマーを充填したロール形状多孔質母材と同様に製造される。
【００８６】
［ベルト形状部品］
複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがベルト形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてベルト形状多孔質母材は、ロール形状多孔質母材と同様に成形され、液状のフッ素エストラマーを金型に注入し、ベルト形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、フッ素エラストマーを充填したロール形状多孔質母材と同様に製造される。
【００８７】
［シート形状部品］
複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがシート形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてシート形状多孔質母材は、図２及び図３に示したように、シート形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填して製造される。
【００８８】
ロール形状部品、チューブ形状部品、ベルト形状部品及びシート形状部品は、多孔質母材またはフッ素エラストマーに、あるいは多孔質母材及びフッ素エラストマーに、例えばカーボン粒子、金属微粒子、その他の無機粉体などを、複合部材に要求される特性が損なわれない範囲で含有させてもよく、これにより導電性の付与、熱伝導性の制御などが可能になり、静電気の除去、ごみ付着の防止ができる。
【００８９】
カーボン粒子をフッ素系溶剤テトラゾールＦ（パーフルオロアルカン）に分散し、多孔質母材に含浸させる。そして、多孔質母材を４０℃〜８０℃で加熱してフッ素系溶剤テトラゾールＦ（パーフルオロアルカン）を除去し、これにより多孔質母材の内部にカーボン粒子が残留して高抵抗１０６ 〜 １０１０ Ωを得ることができた。
【００９０】
また、カーボン粒子を液状のフッ素エストラマーの原液４００Ｐｏｉｓｅ〜２０００Ｐｏｉｓｅに稀釈剤と共に分散させ、液状のフッ素エストラマーを多孔質母材に含浸させ、これにより多孔質母材の内部にフッ素エストラマーと共にカーボン粒子が残留して高抵抗１０６ 〜 １０１０ Ωを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明は、多孔質母材にフッ素エラストマーが充填されてなる複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び複合部材の製造方法に適用可能であり、弾性を有しない多孔質母材を弾性化し、かつ薄膜化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】複合部材を示す模式図である。
【図２】複合部材の製造を示す模式図である。
【図３】複合部材の製造を示す模式図である。
【図４】多孔質ポリテトラフルオロエチレンへの液状のフッ素エラストマーの含浸を示す図である。
【図５】多孔質母材を示す斜視図である。
【図６】ロール形状部品の製造を示す工程図である。
【図７】ロール形状部品の製造を示す工程図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 多孔質ポリテトラフルオロエチレン
１０ 下型
１１ 上型
２０ ロール形状多孔質母材
３０ 外径型
３１ 芯金
３２ タンク
３３ 加熱機
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多孔質母材にフッ素エラストマーが充填されてなる複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び複合部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子写真複写機やレーザービームプリンタなどの定着装置には、トナー定着部体が用いられている。このトナー定着部体では、トナーが接着する表面部材にＰＴＦＥ多孔質構造体が用いられ、この表面は孔を形成する陥没部分があり、この陥没部分にトナーが埋没・付着する問題点があった。
【０００３】
そのために、従来トナー定着部体としての定着ベルトや定着ロールの表面は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や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）などの無孔質・充実体で形成されていた。また、トナー定着部体においては、トナーを鮮明な画質を高めて定着するために、表面離型層の下層にエラストマー等で構成される弾性層が形成されていた。また、フッ素樹脂チューブ状物を用いることでトナーの離型性を高めたり、用紙上のトナーへの圧しムラを抑制できるため、印刷画像の画質を高めることができ、かつ耐久性に優れる定着ロールおよび定着ベルトを有する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、最近の複写機、プリンタの消費電力低減化の要求も多大なものとなっており、トナーの定着は電力を加熱源として融着するので弾性層と離型層の層厚みが伝熱抵抗となるためにこの層の薄膜化が要求され、この薄膜化により昇温時間の短縮および昇温に必要な熱エネルギーの低減が可能となる。
【０００５】
例えば、離型層はフッ素樹脂フィルムであり、弾性層は多孔質フッ素樹脂フィルムの細孔内に弾性体が充填されてなり、離型層は最表面層であり、且つ弾性層と接しているもので、離型性に優れることで、これらの課題を解決しようとするものが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２４９３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２５７７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ＰＴＦＥ多孔質体はこれまで定着部材へのトナー付着を防ぐためのシリコンオイル供給用部材としては使用されてきているが、ＰＴＦＥ多孔質の空孔部にトナーが付着するため、トナーと直接接触するトナー定着部体としては使用されていない。
【０００７】
また、離型層、弾性層および基層を構成層とするものでは、３層構造とするために基層の上にフッ素樹種多孔質フィルムをラップしてさらに熱融着して、或は接着剤を介して、無孔質のフッ素樹脂フィルムをラップしなければならない。このように、フッ素樹脂層形成の加工工程数の多さ、ラップにより円筒状を形成する際の段差の発生防止対策の加工の複雑さ、離型層と弾性層を構成するフッ素樹脂の接着の信頼性に乏しい等問題点を多く有している。
【０００８】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性を有しない多孔質母材を弾性化し、かつ薄膜化を可能とする複合部材およびその製造方法を提供し、複合部材で構成されるトナー定着部体、さらにトナー定着部体を用いた定着装置、また複合部材で構成される化学・医療用部品、さらに化学・医療用部品を用いた化学・医療用装置、複合部材で構成される加工搬送部品、さらに加工搬送部品を用いた加工装置、複合部材で構成される流体制御部品、さらに流体制御部品を用いた流体制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、
多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなることを特徴とする複合部材である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
前記多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、
前記多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項４に記載の複合部材である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、
前記多孔質母材が、ロール形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、
前記多孔質母材が、ベルト形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、
前記多孔質母材が、チューブ形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、
前記多孔質母材が、シート形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材である。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、
請求項６又は請求項７に記載の複合部材を有するものであることを特徴とするトナー定着部体である。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、
請求項１０に記載のトナー定着部体を有するものであることを特徴とする定着装置である。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、
請求項８又は請求項９に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする化学・医療用部品である。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、
請求項１２に記載の化学・医療用部品を有するものであることを特徴とする化学・医療用装置である。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする加工搬送部品である。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、
請求項１４に記載の加工搬送部品を有するものであることを特徴とする加工装置である。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする流体制御部品である。
【００２６】
請求項１７に記載の発明は、
請求項１６に記載の流体制御部品を有するものであることを特徴とする流体制御装置である。
【００２７】
請求項１８に記載の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を製造する方法であって、
液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、
前記加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、
前記多孔質母材の空孔内に、前記フッ素エラストマーを充填する複合部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００２８】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００２９】
請求項１に記載の発明では、多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなる構造でゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマーの充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。
【００３０】
請求項２に記載の発明では、フッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることで、多孔質母材の外表面から内部全体がゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。
【００３１】
請求項３に記載の発明では、フッ素エラストマーが、多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることで、多孔質母材の内部のみがゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。
【００３２】
請求項４に記載の発明では、多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であり、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材の表面から行なうことにより分布が全体にほぼ均一に形成される。
【００３３】
請求項５に記載の発明では、多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであり、ゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、より薄膜化が可能である。
【００３４】
請求項６に記載の発明では、多孔質母材が、ロール形状であり、複合部材を定着ロールなどに好ましく用いることができる。
【００３５】
請求項７に記載の発明では、多孔質母材が、ベルト形状であり、複合部材を搬送ベルト、定着ベルトなどに好ましく用いることができる。
【００３６】
請求項８に記載の発明では、多孔質母材が、チューブ形状であり、複合部材を液供給チューブなどに好ましく用いることができる。
【００３７】
請求項９に記載の発明では、多孔質母材が、シート形状であり、複合部材を種々の用途のシート状部品などに好ましく用いることができる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明では、トナー定着部体が、好ましい定着ロール、搬送ベルト、定着ベルトなどを有する。
【００３９】
請求項１１に記載の発明では、定着装置が、好ましいトナー定着部体を有する。
【００４０】
請求項１２に記載の発明では、化学・医療用部品が、好ましいチューブ形状部品、シート状部品である。
【００４１】
請求項１３に記載の発明では、化学・医療用装置が、好ましい化学・医療用部品を有する。
【００４２】
請求項１４に記載の発明では、加工搬送部品が、好ましいベルト形状部品、シート形状部品であり、搬送性に優れる。
【００４３】
請求項１５に記載の発明では、加工装置が、好ましい加工搬送部品を有する。
【００４４】
請求項１６に記載の発明では、流体制御部品が、好ましいチューブ形状部品、シート状部品である。
【００４５】
請求項１７に記載の発明では、流体制御装置が、好ましい流体制御部品を有する。
【００４６】
請求項１８に記載の発明では、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、この加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填して弾性を得たもので、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材の表面側から全体にほぼ均一に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
この発明の複合部材は、多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなる複合部材であって、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、多孔質母材にフッ素エラストマーを充填してなる。以下、この発明を詳細に説明する。
（多孔質母材）
この発明の複合部材に係る多孔質母材としては、多孔質フッ素樹脂、パルプ、シリカゲル、セライト、フェルト、発泡ウレタン、スポンジなどが用いられる。
【００４８】
多孔質フッ素樹脂を構成するフッ素樹脂としては、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）、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）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などが挙げられ、ＰＴＦＥが、例えば、耐熱性、柔軟性などの点で好適である。
【００４９】
多孔質フッ素樹脂としては、例えば延伸多孔質ＰＴＦＥなどが挙げられ、延伸多孔質ＰＴＦＥでは、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム製造時の長手方向または延伸多孔質ＰＴＦＥ製造時の長手方向に直交する方向の一軸方向のみに延伸すれば、一軸延伸多孔質ＰＴＦＥが得られ、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム製造時の長手方向および延伸多孔質ＰＴＦＥ製造時の長手方向に直交する方向の二軸方向に延伸すれば二軸延伸多孔質ＰＴＦＥが得られる。
【００５０】
一軸延伸多孔質ＰＴＦＥでは、折り畳み結晶の空間が空孔となった繊維質構造となっており、二軸延伸多孔質ＰＴＦＥでは、折り畳み結晶の空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている。
【００５１】
多孔質フッ素樹脂の空孔率は、２０％〜８０％であることが望ましく、空孔率が小さすぎると、液状のフッ素エラストマーを充填できる空間が少なくなるため、液状のフッ素エラストマーの充填が十分にできないことがあり、空孔率が大きすぎると、強度が不十分となることがある。多孔質フッ素樹脂の最大空孔径は、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填する充填の容易さなどの特性から、適宜設定すればよいが、例えば０．１μｍ〜５μｍであることが望ましい。最大空孔径が小さすぎると液状のフッ素エラストマーの充填が困難であり、最大細空径が大きすぎると、強度が不十分となることがある。
【００５２】
延伸多孔質ＰＴＦＥの好適な厚みは、延伸多孔質ＰＴＦＥの空孔率、最大空孔径などに応じて変動するが、例えば、１０μｍ以上であることが好ましく、厚みが薄すぎると、強度が小さくなることがある。なお、各層の厚みは、ダイヤルゲージで測定した平均厚さである。
【００５３】
多孔質フッ素樹脂には、例えばカーボン粒子、金属微粒子、その他の無機粉体などを、複合部材に要求される特性が損なわれない範囲で含有させてもよく、これにより導電性の付与、熱伝導性の制御などが可能になる。
【００５４】
多孔質フッ素樹脂の形態は、複合部材を製造する際に都合のよい形態であればよく、特に制限されないが、ベルト形状、またはロール形状、チューブ形状、またはシート形状などが挙げられる。
（フッ素エラストマー）
この発明の複合部材に係るフッ素エラストマーは、多孔質母材の空孔内に充填されてなるものであり、例えば液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムが充填されてなるものである。このフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムとして、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」などが挙げられる。
【００５５】
液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されていないゴムは、未架橋の状態で液状であり、架橋反応させることで固形状のゴムとなるものである。液状のときに、多孔質母材の多孔質フッ素樹脂の空孔内に浸入させ、その後架橋反応させてゴムとする。
【００５６】
液状のゴム（未架橋）の粘度は、多孔質母材の空孔へ含浸できる程度であればよく、特に限定されないが、多孔質母材として、例えば多孔質フッ素樹脂を用いる場合、多孔質フッ素樹脂の空孔への浸入のし易さを考慮すると、２５℃で１０００ポイズ以下であることが望ましい。粘度が大きすぎると、多孔質フッ素樹脂の空孔内への浸入が困難となるため、例えば希釈して２０％〜３０％粘度を小さくする。
【００５７】
フッ素エラストマーには、例えばカーボン粒子、金属微粒子、その他の無機粉体などを、複合部材に要求される特性が損なわれない範囲で含有させてもよく、これにより強度の向上、導電性の付与、熱伝導性の制御などが可能になる。
【００５８】
複合部材の硬度は、フッ素エラストマーの硬度により調整でき、例えば、複合部材の硬度としては、デュロメータＡ硬度で８０以下であることが望ましく、複合部材の硬度が大きすぎると、フッ素エラストマーを設けることによる効果が十分に確保できないことがある。また、フッ素エラストマーは、引張強さが０．１ＭＰａ以上であることが望ましく、フッ素エラストマーの引張強さが小さすぎると、複合部材の強度が弱くなるため、複合部材の耐久性が不十分となることがある。
【００５９】
（複合部材）
この発明にかかる複合部材は、図１に示すように、多孔質母材１の空孔内に、フッ素エラストマー２が充填されてなる構造であり、多孔質母材１の弾力性及び伸縮性に劣る特性をゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマー２の充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。また、複合部材は、耐熱性、耐薬品性、タック性を有する。
【００６０】
図１（ａ）に示す複合部材は、フッ素エラストマー２が、多孔質母材１の両側の外表面から内部の空孔１ａ内に充填されてなる。図１（ｂ）に示す複合部材は、フッ素エラストマー２が、多孔質母材１の片側の外表面から内部の空孔１ａ内に充填されてなる。複合部材は、多孔質母材１の外表面から内部全体がゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。図１（ｃ）に示す複合部材は、フッ素エラストマー２が、多孔質母材１の内部の空孔１ａ内のみに充填されてなることで、多孔質母材１の内部のみがゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。
【００６１】
多孔質母材１は、多孔質フッ素樹脂であり、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材１の表面から行なうことにより分布が全体にほぼ均一に形成され、成形が容易である。多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであり、ゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、より薄膜化が可能である。
【００６２】
多孔質母材１が、ロール形状であり、複合部材を定着ロールなどの表面材として耐熱性好ましく用いることができる。多孔質母材１が、ベルト形状であり、複合部材を搬送ベルト、定着ベルトなどの基材、あるいは表面材として好ましく用いることができる。
【００６３】
画像形成装置には、定着装置が備えられ、この定着装置はトナー定着部体を有し、このトナー定着部体を構成する定着ロール、搬送ベルト、定着ベルトなどに複合部材が好ましく用いられる。
【００６４】
多孔質母材１が、チューブ形状であり、複合部材を液供給チューブなどに好ましく用いることができる。また、多孔質母材１が、シート形状であり、複合部材を種々の用途のシート状部品などに好ましく用いることができる。
【００６５】
化学・医療用装置には、化学・医療用部品が備えられ、化学・医療用部品は、液供給チューブ、種々の用途のシート状部品などを有し、液供給チューブ、種々の用途のシート状部品などに複合部材が好ましく用いられる。例えば、実験液を供給するチューブ、点滴液を供給するチューブとして液供給チューブを用いることができ、この場合液供給チューブは弾力性、耐薬品性に優れる。また、例えば、化学品を置くシート、手術用具を置くシートとしてシート状部品を用いることができ、この場合シート状部品は弾力性、耐薬品性に優れる。
【００６６】
加工装置には、加工搬送部品が備えられ、加工搬送部品は、ベルト形状部品、シート形状部品を有し、複合部材が好ましく用いられる。例えば、リフロー半田付きの搬送用のシート及びベルトとしてベルト形状部品、シート形状部品を用いることができ、この場合ベルト形状部品、シート形状部品が耐熱性、タック性に優れ、搬送部品を確実に搬送することができる。また、例えば、半導体用シリコンウエハを搬送するハンドリングとしてシート形状部品を用いることができ、この場合シート形状部品がタック性に優れ、半導体用シリコンウエハをタックして確実に搬送することができる。また、シート形状部品が磨耗などで交換する場合にも、搬送台に置くだけでタックしてセットでき交換が容易である。また、マスキング材、パッキン材としてシート形状部品を用いることができ、この場合シート形状部品が弾性や耐薬品性に優れる。
【００６７】
流体制御装置には、流体制御部品が備えられ、流体制御部品は、チューブ形状部品、シート状部品を有し、複合部材が好ましく用いられる。例えば、液体など供給するチューブ形状部品として用いることができ、この場合チューブ形状部品が耐熱性、耐薬品性に優れる。また、例えば、流体の制御を行うバルブのダイアフラムとしてシート状部品を用いることができ、この場合シート状部品が耐熱性、耐薬品性に優れる。
【００６８】
（複合部材の製造方法）
複合部材の製造方法としては、液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、多孔質母材にフッ素エラストマーを充填した複合部材を製造し、多孔質母材の空孔内に液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムを充填する方法であれば特に限定されない。
【００６９】
多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂の空孔内に、液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムを充填する方法としては、未架橋ゴムを液状の流動可能な状態として細孔内に含浸させるなどして充填し、その後架橋させる。未架橋ゴムを液状の流動可能な状態とするには、溶媒に溶解または分散させ希釈化する。
【００７０】
液状の未架橋ゴムを多孔質フッ素樹脂の空孔内に充填する方法としては、例えば、液状の未架橋ゴムを満たした浴中に多孔質フッ素樹脂を浸漬する方法、液状の未架橋ゴムを多孔質フッ素樹脂に転写法、遠心分離法、リング塗工などで塗布する方法、注型内にセットした多孔質フッ素樹脂に液状の未架橋ゴムを注入して含浸する方法などがある。
（実施例）
以下、実施例に基づいてこの発明を詳細に述べる。ただし、この実施例はこの発明を制限するものではない。
【００７１】
多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂であるシート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いた。多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、厚さ４０μｍ、空孔径０．１μｍ〜１μｍ、空孔率４０％〜５０％を使用した。
【００７２】
液状のフッ素エラストマーとして、信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」）を用いた。信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」は、一液型のＳＩＦＥＬ３１５５を用い、この一液型のＳＩＦＥＬ３１５５の物性は以下の通りである。
【００７３】
一般特性 硬度 ５５
硬化前物性 外観 乳白色液状、粘度２３℃ ４０Ｐａ・ｓ
硬化後物性
比重２３℃ １．８７
硬度 ５５
引張強さ ７．８ＭＰａ
伸び％ ２５０
引裂強さ ９．８ＫＮ／ｍ
図１（ａ）に示す複合部材の製造は、図２（ａ）に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン１を入れ、上型１１からフッ素エラストマーの原液を１回目の注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７４】
次に、図２（ｂ）に示すように、下型１０からフッ素エラストマーの原液を２回目の注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７５】
このフッ素エストラマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。フッ素エストラマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量はフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン１の両側の外表面から内部の空孔内に充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ａ）に示す複合部材が製造された。
【００７６】
図１（ｂ）に示す複合部材の製造は、図３に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン１を入れ、上型１１からフッ素エラストマーの原液を注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７７】
このフッ素エストラマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。フッ素エストラマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量はフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン１の片側の外表面から内部の空孔内に充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ｂ）に示す複合部材が製造された。
【００７８】
図１（ｃ）に示す複合部材の製造は、図３に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン１を入れ、上型１１からフッ素エラストマーの原液を注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、フッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。
【００７９】
このフッ素エストラマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。フッ素エストラマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量はフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン１の内部の空孔内のみに充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ｃ）に示す複合部材が製造された。
【００８０】
図４は多孔質ポリテトラフルオロエチレンへの液状のフッ素エラストマーの含浸を示す図であり、図４（ａ）は液状のフッ素エラストマーを含浸する前の多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面を示し、表面には多数の空孔が現れている。この多孔質ポリテトラフルオロエチレンに、図２及び図３に示すようにして液状のフッ素エラストマーを含浸した。図４（ｂ）は図２に示すようにして多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面と裏面の両側から液状のフッ素エラストマーを含浸したものであり、液状のフッ素エラストマー１００％含浸は表面と裏面ともに空孔がフッ素エラストマーによってふさがっている様子が窺える。図４（ｃ）は図３に示すようにして多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面から液状のフッ素エラストマーを含浸したものであり、液状のフッ素エラストマー２５％含浸は表面の空孔がフッ素エラストマーによってふさがっているが、裏面から見ると空孔に隙間があるのが窺える。また、多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面から液状のフッ素エラストマーを含浸し、液状のフッ素エラストマー２０％含浸は、図示していないが表面と裏面の空孔に隙間があるのが窺えた。
［ロール形状部品］
複合部材は、図５に示すように、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがロール形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてロール形状多孔質母材２０を製造した。多孔質ポリテトラフルオロエチレンのロール形状は、所定の寸法に加工され、収縮率を考慮したロール形状多孔質母材２０である。
【００８１】
ロール形状多孔質母材２０は、図６（ａ）に示すように、外径型３０の内部にセットし、図６（ｂ）に示すように、ロール形状多孔質母材２０の内部に加圧空気を供給し、外径型３０の内部の形状に沿って膨らまし、必要な内径を成形する。
【００８２】
このようにして、出来上がったロール形状多孔質母材２０を外径型３０から取り出し、使用温度まで、例えば２００℃〜２５０℃エージングし、直径４０ｍｍの内径まで加熱収縮をする。このエージングしたロール形状多孔質母材２０を、図７（ａ）に示すように、プライマー処理をした芯金３１にかぶせる。
【００８３】
タンク３２に貯留された真空脱泡した液状のフッ素エストラマーを、図７（ｂ）に示すように、芯金３１にかぶせたロール形状多孔質母材２０に浸漬して真空含浸を行う。但し、この時液状のフッ素エストラマーを２０％〜８０％の間で希釈し、必要な希釈量で調整にすることもできる。
【００８４】
所定量に含浸されたロール形状多孔質母材２０を、図７（ｃ）に示すように、加熱機３３によって加熱してロール形状多孔質母材２０の収縮によって、ロール形状多孔質母材２０を芯金３１に固着させる。この状態で、１５０℃１０分の１次加硫を行い、続いて２次加硫２００℃で４時間の処理で所望のロール形状部品が製造でき、ロール表面に残ったフッ素エストラマーは簡単には剥がすことができる。
【００８５】
［チューブ形状部品］
複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがチューブ形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてチューブ形状多孔質母材は、ロール形状多孔質母材と同様に成形される。液状のフッ素エストラマーを注型する金型の中子にチューブ形状多孔質母材をセットし、この金型に液状のフッ素エストラマーを金型に注入し、チューブ形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、フッ素エラストマーを充填したロール形状多孔質母材と同様に製造される。
【００８６】
［ベルト形状部品］
複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがベルト形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてベルト形状多孔質母材は、ロール形状多孔質母材と同様に成形され、液状のフッ素エストラマーを金型に注入し、ベルト形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、フッ素エラストマーを充填したロール形状多孔質母材と同様に製造される。
【００８７】
［シート形状部品］
複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがシート形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてシート形状多孔質母材は、図２及び図３に示したように、シート形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填して製造される。
【００８８】
ロール形状部品、チューブ形状部品、ベルト形状部品及びシート形状部品は、多孔質母材またはフッ素エラストマーに、あるいは多孔質母材及びフッ素エラストマーに、例えばカーボン粒子、金属微粒子、その他の無機粉体などを、複合部材に要求される特性が損なわれない範囲で含有させてもよく、これにより導電性の付与、熱伝導性の制御などが可能になり、静電気の除去、ごみ付着の防止ができる。
【００８９】
カーボン粒子をフッ素系溶剤テトラゾールＦ（パーフルオロアルカン）に分散し、多孔質母材に含浸させる。そして、多孔質母材を４０℃〜８０℃で加熱してフッ素系溶剤テトラゾールＦ（パーフルオロアルカン）を除去し、これにより多孔質母材の内部にカーボン粒子が残留して高抵抗１０６ 〜 １０１０ Ωを得ることができた。
【００９０】
また、カーボン粒子を液状のフッ素エストラマーの原液４００Ｐｏｉｓｅ〜２０００Ｐｏｉｓｅに稀釈剤と共に分散させ、液状のフッ素エストラマーを多孔質母材に含浸させ、これにより多孔質母材の内部にフッ素エストラマーと共にカーボン粒子が残留して高抵抗１０６ 〜 １０１０ Ωを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明は、多孔質母材にフッ素エラストマーが充填されてなる複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び複合部材の製造方法に適用可能であり、弾性を有しない多孔質母材を弾性化し、かつ薄膜化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】複合部材を示す模式図である。
【図２】複合部材の製造を示す模式図である。
【図３】複合部材の製造を示す模式図である。
【図４】多孔質ポリテトラフルオロエチレンへの液状のフッ素エラストマーの含浸を示す図である。
【図５】多孔質母材を示す斜視図である。
【図６】ロール形状部品の製造を示す工程図である。
【図７】ロール形状部品の製造を示す工程図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 多孔質ポリテトラフルオロエチレン
１０ 下型
１１ 上型
２０ ロール形状多孔質母材
３０ 外径型
３１ 芯金
３２ タンク
３３ 加熱機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなることを特徴とする複合部材。
【請求項２】
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材。
【請求項３】
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材。
【請求項４】
前記多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項５】
前記多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項４に記載の複合部材。
【請求項６】
前記多孔質母材が、ロール形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項７】
前記多孔質母材が、ベルト形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項８】
前記多孔質母材が、チューブ形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項９】
前記多孔質母材が、シート形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項１０】
請求項６又は請求項７に記載の複合部材を有するものであることを特徴とするトナー定着部体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のトナー定着部体を有するものであることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項８又は請求項９に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする化学・医療用部品。
【請求項１３】
請求項１２に記載の化学・医療用部品を有するものであることを特徴とする化学・医療用装置。
【請求項１４】
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする加工搬送部品。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加工搬送部品を有するものであることを特徴とする加工装置。
【請求項１６】
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする流体制御部品。
【請求項１７】
請求項１６に記載の流体制御部品を有するものであることを特徴とする流体制御装置。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を製造する方法であって、
液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、
前記加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、
前記多孔質母材の空孔内に、前記フッ素エラストマーを充填する複合部材の製造方法。
【請求項１】
多孔質母材の空孔内に、フッ素エラストマーが充填されてなることを特徴とする複合部材。
【請求項２】
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材。
【請求項３】
前記フッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の複合部材。
【請求項４】
前記多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項５】
前記多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項４に記載の複合部材。
【請求項６】
前記多孔質母材が、ロール形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項７】
前記多孔質母材が、ベルト形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項８】
前記多孔質母材が、チューブ形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項９】
前記多孔質母材が、シート形状である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項１０】
請求項６又は請求項７に記載の複合部材を有するものであることを特徴とするトナー定着部体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のトナー定着部体を有するものであることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項８又は請求項９に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする化学・医療用部品。
【請求項１３】
請求項１２に記載の化学・医療用部品を有するものであることを特徴とする化学・医療用装置。
【請求項１４】
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする加工搬送部品。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加工搬送部品を有するものであることを特徴とする加工装置。
【請求項１６】
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を有するものであることを特徴とする流体制御部品。
【請求項１７】
請求項１６に記載の流体制御部品を有するものであることを特徴とする流体制御装置。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の複合部材を製造する方法であって、
液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、
前記加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、
前記多孔質母材の空孔内に、前記フッ素エラストマーを充填する複合部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２２３２０４（Ｐ２００９−２２３２０４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９９７９（Ｐ２００８−６９９７９）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（５９６０８６２６２）株式会社立花商店 (8)
【出願人】（５０７２２６０１９）ＭＣ山三ポリマーズ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（５９６０８６２６２）株式会社立花商店 (8)
【出願人】（５０７２２６０１９）ＭＣ山三ポリマーズ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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