JP3481882B2 - オイル塗布ローラ - Google Patents

オイル塗布ローラ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電複写機、電子
写真式プリンタ等(中でもカラーコピーや多色印刷のた
めのもの)における定着装置の部品であるオイル塗布ロ
ーラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】静電複写機や電子写真式プリンタにおけ
る定着装置では、定着ロール上に残ったトナーが記録紙
を汚損するのを防止するために、定着ロールに直接また
は間接的に接して回転するオイル塗布ローラを設けて常
時微量のシリコーンオイルを定着ロールに塗布するのが
普通である。
【0003】オイル塗布ローラとしては既に様々なもの
が提供されているが、塗布するオイルを蓄えておくオイ
ル保持部材として管壁に多数の細孔を有する金属製パイ
プや耐熱性繊維からなる円筒状成形体を用い、その表面
に耐熱性フェルトからなるオイル塗布部材層を設けたオ
イル塗布ローラ、中でも、オイル保持部材として耐熱性
繊維が結合剤によって相互に結合されてなり繊維間に結
合剤の存在しない微細な連通空隙および均一に分布した
孔径0.05〜2mmの気孔群を有し総空隙率が30〜
90%である多孔質円筒状成形体からなるもの(特開平
9−108601号公報)を用いたオイル塗布ローラ
は、オイル保持部材がシリコーンオイルを多量に保持す
ることができ、且つそれを高負荷条件下でも長期にわた
って安定して吐出可能なものであるから、長期間安定し
たオイル塗布が行われるという特長がある。
【0004】しかしながら、これをカラー複写機やカラ
ープリンタの定着装置に使用した場合、上述の特長が発
揮されることには変わりがないが、モノクロ方式のもの
の場合よりも多量のオイルを定着ロールに塗布する必要
上50〜1000cstという比較的低粘度のシリコー
ンオイルが使われるので、使用開始から暫くの間(通紙
枚数にして数百枚ないし千枚までの間)はオイル塗布量
が過大になる傾向がある。また、同じ理由により機械停
止中にも透み出すオイルの量が増え、通紙再開直後の短
時間、やはり適正量を超えるシリコーンオイルが定着ロ
ールに塗布されてしまうという問題がある。
【0005】さらに、複写または印刷がプラスチックシ
ート製のOHP用紙に行われる場合はごく僅かなオイル
塗布むらによってもトナーの定着が影響を受けて定着画
像に濃淡むらを生じやすいが、テープ状フェルトをらせ
ん状に巻き付けることにより形成されたフェルト層の表
面は見かけは平坦でもテープ状フェルトの端面の突き合
わせ部分に微妙な段差があって、それがらせん状に伸び
ているから、僅かながらも筋状のオイル塗布むらを生じ
る原因となり、ひいては定着画像の濃淡むらの原因とな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであっ
て、低粘度のシリコーンオイルといえども使用開始時か
ら適正量のオイル塗布を可能にするオイル塗布ローラを
提供することを課題としている。
【0007】本発明はまた、停止中の無用なオイルの滲
み出しが少なく、通紙再開直後に過剰なオイル塗布が行
われるおそれのないオイル塗布ローラを提供しようとす
るものである。
【0008】本発明のさらに別の目的は、OHP用紙に
対する複写または印刷の場合といえども定着画像に濃淡
むらを生じさせない、きわめて均一なオイル塗布を可能
にするオイル塗布ローラを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるオイル塗布
ローラは、多孔質丸棒状成形体(中空の円筒状成形体を
含む)、好ましくは耐熱性繊維が結合剤によって相互に
結合されてなり繊維間に結合剤の存在しない微細な連通
空隙および均一に分布した孔径0.05〜2mmの気孔
群を有し総空隙率が30〜90%である多孔質丸棒状成
形体をオイル保持部材として用い、これにシリコーンオ
イルを含浸し、その外周に厚さ0.5〜5mmの耐熱性
繊維フェルト層を設け、好ましくはその外周に厚さ0.
3〜3mm、圧縮硬さが0.03〜1.5N/cm
の、連通気孔を有する弾性体層を設け、さらにその外
周を、厚さ15〜130μm、平均気孔径0.1〜1.
0μm、気孔率60〜90%、透気度3〜1500秒/
100ccの多孔質膜で覆って最表面層としたことを特
徴とするものである。
【0010】ここで「圧縮硬さ」はJIS K6767
に規定された方法により測定される25%圧縮荷重であ
り、「透気度」はB型ガーレー式デンソメータにより測
定されるガーレー数(単位:秒/100cc)であり、
「総空隙率」および「気孔率」は比重測定値から次式に
より計算される値である。 総空隙率,気孔率(%)=〔1−嵩比重/真比重〕×1
00
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のオイル塗布ローラにおけ
る芯部のオイル保持部材は、好適には前記特開平9−1
08601号公報に開示されているものと同様のもので
あって、大容量の気孔群中に多量のシリコーンオイルを
保持する。保持されたシリコーンオイルは、微細な繊維
間空隙を経由して毛細管現象により耐熱性繊維フェルト
層に移行し、次いで、弾性体層を設けた場合においては
弾性体層も経由して、多孔質膜に浸透し、最後にローラ
表面に滲み出す。
【0012】最外層に存在する多孔質膜は、シリコーン
オイルの塗布量をきわめて好ましい水準で安定化させ
る。多孔質膜を表面に付設することはオイルの滲出を制
限するから、使用開始から暫くの間および運転再開直後
のオイル滲出を抑制するだけでなく定常運転中のオイル
滲出まで減少させてしまい、必要な量のオイル塗布がで
きなくなると予想されたが、50〜1000cstとい
う低粘度シリコーンオイルと厚さ15〜130μm、平
均気孔径0.1〜1.0μm、気孔率60〜90%、透
気度3〜1500秒/100ccのポリテトラフルオロ
エチレン製多孔質膜との組み合わせにおいては、使用開
始時および運転開始時におけるオイル過剰塗布の問題が
顕著に改善されると共に、意外にも、定常運転中はこの
多孔質膜を設けない場合よりもむしろ多い量のオイル塗
布が行われ、その結果、きわめて安定したオイル塗布が
行われるようになったのである。
【0013】なお、上記多孔質膜よりも気孔径が大きく
それにより透気度が小さいものは、本来のオイル塗布量
安定化作用において劣るものではないと思われるが、定
着ローラから拾ったトナーにより気孔が目詰まりを起こ
すためか長期間使用した場合のオイル塗布量減少が著し
いので、好ましくない。
【0014】多孔質膜とフェルト層との間に弾性体層を
設けた場合における弾性体層は、その弾性変形能に基づ
く緩衝作用により、オイル塗布ローラと定着ローラとの
間の接触圧がフェルト層の凹凸により変動して前述のオ
イル塗布むら、ひいては画像定着むらの原因となるのを
防止する。
【0015】次に本発明のオイル塗布ローラの代表的な
製造法を説明するが、製造法はこれに限定されるわけで
はない。
【0016】本発明のオイル塗布ローラに最も好ましい
オイル保持部材は、特開平9−108601号公報記載
の方法により製造することができる。すなわち、アルミ
ノシリケート質繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維、アラ
ミド繊維等の耐熱性繊維(好ましくは繊維径が約2〜1
5μmのもの)に、気孔を形成させるための耐水性粒状
有機物、たとえば微粒子状にした合成樹脂、木粉、カー
ボン粉等、および適当な結合剤、さらに必要ならば製品
の繊維間空隙量調整のための無機質充填材を、通常下記
の比率で配合し、適量の水を加えて混合したものを所望
の形状に成形する。
【0017】 耐熱性繊維(充填材を使用する場合は充填材との合計量) 100重量部 耐水性粒状有機物 10〜300重量部 結合剤 2〜100重量部 (有機結合剤と無機結合剤の混合物を用いる場合は50〜300重量部)
【0018】得られた成形体を加熱下に乾燥して硬化さ
せ、さらに約150〜400℃に昇温して(無機結合剤
を併用した場合はさらに約400〜1000℃で焼成し
て)粒状有機物を燃焼または分解・ガス化させることに
より消失させると、その後に気孔が残る。
【0019】以上の工程における原料の選択、配合比、
成形条件等を選ぶことにより、焼成済み成形体に孔径
0.05〜2mmの気孔群と、好ましくは孔径5〜30
μmの繊維間連通空隙が形成され、それにより総空隙率
が30〜90%(好ましくは約70〜85%)になるよ
うにする。このようにすることは、機械的な強度を確保
しつつなるべく多量のオイルを保持可能にし、且つ保持
したオイルを円滑に吐出可能にするために必要である。
【0020】得られたオイル保持部材を粘度が50〜1
000cstのシリコーンオイル中に浸漬して該オイル
を吸収させ、保持部材中の気孔のほとんどがシリコーン
オイルで満たされるようにする。
【0021】オイル保持部材としては、ほかにも任意の
繊維質または金属製の多孔質円筒状成形体を使用するこ
とができる。
【0022】その後、厚さ0.5〜5mm、好ましくは
1〜3mmのフェルトを幅30mm程度のテープ状に裁
断したものを、オイル保持部材の外周にらせん状に巻き
付けて固定する。フェルトとしては、アラミド繊維等の
耐熱性合成繊維からなる嵩密度150〜300kg/m
程度のものが適当である。このフェルト層は、オイル
保持部材からオイルを吸い上げるだけでなく、弾性変形
することによって定着装置のヒートローラとオイル塗布
ローラとの接触面積を大きくし、オイル塗布むらをなく
す作用もする。
【0023】フェルト層の上に弾性体層を設ける場合は
このあとシート状の多孔質弾性体を巻き付ける。適当な
弾性体素材としては、不織布、発泡ポリウレタン、発泡
メラミン樹脂等がある。用いる弾性体シートは適度の厚
さを有することが必要で、厚さが0.3mm未満ではフ
ェルト層の凹凸を吸収しきれないことが多く、オイル塗
布むら防止効果が不十分となる。一方、厚さが3mmを
超えると必要量のオイルが最表面層に供給されにくくな
る。弾性体層の圧縮硬さは、この層が適度な圧縮弾性を
示すために重要である。硬さが0.03N/cm未満
でも1.5N/cmを超えても、弾性体層はフェルト
層の凹凸を吸収してオイル塗布ローラ接触圧を均一化す
るのに必要な適度の弾性変形を示さない。
【0024】最後に前述の多孔質膜を巻き付けて固定す
る。多孔質膜としてはポリテトラフルオロエチレン製の
ものが上記好ましい作用に優れていて最適である。ポリ
テトラフルオロエチレン製多孔質膜は、気孔の大きさお
よび量、膜厚等が異なる様々な特性のものが市販されて
おり、本発明で使用するものも容易に入手可能である。
市販品の例としては、日東電工株式会社のミクロテック
ス、住友電気工業株式会社のポアフロン等がある。
【0025】以上により、本発明のオイル塗布ローラが
得られる。なお、複写機やプリンタの定着装置に装着す
るための支軸の取り付けは、シリコーンオイル含浸前ま
たは含浸後の任意の段階で行うことができる。
【0026】
【実施例】比較例1 平均繊維径3.8μmのアルミノシリケート質繊維を主
材として作られた外径22mm、内径6mm、長さ30
0mmの円筒状多孔質成形体(微細な繊維間空隙と孔径
約0.1〜0.3mmの気孔を有し、総空隙率が78%
のもの)に粘度100cstのシリコーンオイル約73
gを含浸、次いで中空部に支軸を挿通し、両端部で固定
した。このあと外周面にアラミド系耐熱性繊維製フェル
ト(嵩密度260kg/m,厚さ2mm)を巻付けて
固定し、カラー複写機の定着装置用オイル塗布ローラを
得た。
【0027】比較例2 比較例1のオイル塗布ローラの外周面に耐熱性紙(アラ
ミド繊維とポリエステル繊維を混抄したもの;厚さ55
μm,平均気孔径30μm,透気度2秒/100cc)
を巻き付けて固定した。
【0028】実施例1,2 比較例1のオイル塗布ローラの外周面に、表1に示した
ようなポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜を巻き付
けて固定した。
【0029】試験例1 上記各例のオイル塗布ローラについて、カラー複写機定
着装置のシリコーンオイル塗布ローラとしての適性を下
記の試験法により試験した。
【0030】試験方法:塗布ローラをオイル吐出特性試
験機に装着し、通紙速度16枚/分で連続通紙したとき
のオイル塗布量(mg/枚)の変化を調べる。
【0031】試験結果は表1に示したとおりで、特定の
多孔質膜で表面を覆うことにより初期の過剰塗布の問題
は解消し、塗布量の減少もないことがわかる。
【0032】
【表1】
【0033】試験例2 実施例1および比較例2のオイル塗布ローラについて、
中速複写機に装着してオイル塗布量の安定性を試験し
た。試験は、65ppmで2000枚通紙後、通紙を中
断し、3時間後に通紙を再開して通紙中断前後のオイル
塗布量を比較することにより行なった。
【0034】その結果は表2のとおりで、実施例品が通
紙再開直後も余分なオイルを塗布しないことがわかる。
【0035】
【表2】
【0036】実施例3〜6,対照例1〜3 比較例1と同様にして製造された円筒状多孔質成形体
(外径29mm)内径8mm、長さ338mm)に粘度
100cstのシリコーンオイル約120gを含浸、次
いで中空部に支軸を挿通し、両端部で固定する。次いで
外周面に、幅30mmのテープ状に裁断したアラミド繊
維製フェルト(嵩密度260kg/m,厚さ2mm)
をらせん状に巻付けて固定し、その上にポリエステル繊
維製の不織布を巻き付けて弾性体層とし、さらにその上
にポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜(平均気孔径
0.1μm、気孔率60%、厚さ30μm)を巻き付け
て固定する。
【0037】弾性体層の素材である不織布を種々変更し
て上記製法によりオイル塗布ローラを製造し、製品につ
いて、下記の試験法により性能を比較した。また、比較
のため、弾性体層を設けずに同様にして製造したオイル
塗布ローラについても試験した。
【0038】試験法:カラー複写機の定着装置にオイル
塗布ローラを装着し、毎分4枚の通紙速度で、A4サイ
ズのOHP用紙全面にマゼンタ単色のトナーを定着させ
る。定着されたトナーによる全面のマゼンタ色のむらを
肉眼で観察し、下記の判定基準で画像品質を評価する。
【0039】 ◎:非常に良好 ○:良好 △:一部にフェルトの巻き筋に対応する濃淡が認められ
る。 ×:濃淡むらがはなはだしい。 試験結果を表3に示す。
【0040】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 敏之 静岡県浜松市上島5−5−7 (72)発明者 仲間 茂 静岡県浜松市上島5−5−7 (72)発明者 阿部 勇美 静岡県浜松市上島5−5−7 (72)発明者 古屋 博規 栃木県黒磯市下厚崎226−20 株式会社 ゼニス内 (56)参考文献 特開 平9−108601(JP,A) 特開 平6−75496(JP,A) 特開 昭63−172186(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05C 1/08 B32B 5/24 G03G 15/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質丸棒状成形体にシリコーンオイル
    を含浸し、その外周に厚さ0.5〜5mmの耐熱性繊維
    フェルトのテープ状のものを螺旋状に巻き付け、その外
    周上に連通気孔を有する弾性体からなる薄層を設け、さ
    らにその外周を厚さ15〜130μm、平均気孔径0.
    1〜1.0μm、気孔率60〜90%、透気度3〜15
    00秒/100ccの多孔質膜で覆ってなるオイル塗布
    ローラ。
  2. 【請求項2】 耐熱性繊維が結合剤によって相互に結合
    されてなり繊維間に結合剤の存在しない微細な連通空隙
    および均一に分布した孔径0.05〜2mmの気孔群を
    有し総空隙率が30〜90%である多孔質丸棒状成形体
    にシリコーンオイルを含浸し、その外周に厚さ0.5〜
    5mmの耐熱性繊維フェルトのテープ状のものを螺旋状
    に巻き付け、次に連通気孔を有する厚さ0.3〜3m
    m、圧縮硬さ(JISK6767)が0.03〜1.5
    N/cm2の弾性体からなる層を設け、さらにその外周
    を厚さ15〜130μm、平均気孔径0.1〜1.0μ
    m、気孔率60〜90%、透気度3〜1500秒/10
    0ccの多孔質膜で覆ってなるオイル塗布ローラ。
  3. 【請求項3】 シリコーンオイルが50〜1000cs
    tという低粘度のシリコーンオイルであることを特徴と
    する請求項1または請求項2に記載のオイル塗布ロー
    ラ。
  4. 【請求項4】 多孔質膜がポリテトラフルオロエチレン
    からなるものであることを特徴とする請求項1ないし請
    求項3のいずれか1つに記載のオイル塗布ローラ。
  5. 【請求項5】 連通気孔を有する弾性体が不織布である
    請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のオイル
    塗布ローラ。
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