JP4480849B2

JP4480849B2 - 定着装置で用いるフェルト材

Info

Publication number: JP4480849B2
Application number: JP2000129020A
Authority: JP
Inventors: 清文田代
Original assignee: FUJICO CO., LTD.
Current assignee: FUJICO CO., LTD.
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001312172A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子複写機またはレーザプリンタなどにおける熱定着装置の周辺の部材に適用すると、乾熱安定性、オイル保持性およびクリーニング性などが優れ且つ安価なフェルト材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機やレーザプリンタにおいて、定着装置の周辺は通常１８０〜２００℃の高温環境であり、機器の起動時には一時的に２２０〜２３０℃にも達する。このため、クリーニングロールやオイラーベルトのような定着装置周辺の部材には、耐熱性が優れたテトラフルオロエチレン繊維（ＰＴＦＥ繊維）、メタフェニレンイソフタルアミド繊維（ｍ−アラミド繊維）などのニードルパンチフェルト材を使用することが一般的である。
【０００３】
特に、ＰＴＦＥ繊維のニードルパンチフェルト材は、電子複写機などの現像装置においてトナー流出を防止するために汎用されており、その公知例として特開昭６１−１２９６６４号、特開平４−１３４３７４号、登録実用新案第２５３７６１３号などが存在する。ＰＴＦＥ繊維は、摩擦抵抗が小さく且つ弾力性に富んでいるので現像装置用の素材として非常に好適であっても、原材料コストが他の繊維に比べて段違いに高く、ｍ−アラミド繊維についても同様の問題が内在している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
定着装置周辺の部材に関して、組込本体である電子複写機やレーザプリンタは現況の厳しい経済情勢から販売価格が低迷している。これに伴って、定着装置周辺に用いるフェルト材についても、ユーザのコストダウンの要望が非常に強く、ＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維単独のフェルト材はコスト面から使用が困難になっている。
【０００５】
このフェルト材に関して、ＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維単独での物性を維持しながらコストダウンを図るには、他の安価な繊維をＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維などと混綿することが多い。しかしながら、通常のポリエステル繊維やポリオレフィン繊維を一部でも混入すると、得たフェルト材における熱安定性、クリーニング特性またはオイル保持性の低下が激しく、定着装置周辺の部材として到底使用できない。また、他の安価な繊維のウェブをＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維などのウェブと積層しても、前記の各物性の低下が大きく、定着装置周辺の部材として使用することは困難である。
【０００６】
本発明は、ＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維以外に安価な繊維を含むフェルト材に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、他の繊維を混入してもＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維などの本来の物性を実質的に保持するフェルト材を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、難燃レーヨンを多量に混入することによって従来よりも安価なフェルト材を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るフェルト材は、電子複写機またはレーザプリンタなどの定着装置の周辺の部材で用い、難燃レーヨンおよび融点約２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化する。この一体化の後に、所望に応じてフェルト材に樹脂加工を施し、ついで熱処理によって所定の厚みと密度に定める。この一体化の際に、ニードルパンチングの後で高圧のウォータジェット処理を介在させてもよい。
【０００８】
本発明のフェルト材において、難燃レーヨンは１〜８０重量％、耐熱性の有機繊維は２０〜９９重量％であると好ましい。難燃レーヨンが全体の１重量％未満であると、フェルト材の製造コストを全く改善することができない。一方、難燃レーヨンが８０重量％を超えると、定着装置周辺の部材で用いるフェルト材として所望の熱安定性を得ることができない。
【０００９】
本発明において、難燃レーヨンと混綿する有機繊維は、ＰＴＦＥ繊維、ｍ−アラミド繊維および／または難燃ポリエステル繊維であると好ましい。これらの繊維は、難燃レーヨンと混綿するとフェルト材の熱安定性、オイル保持性、クリーニング性が良好であり、基布を介在させてフェルト材の寸法安定性をいっそう改善できる。
【００１０】
本発明のフェルト材において、用いる難燃レーヨンは、易燃性のレーヨンに難燃効果を付与した改質レーヨンである。難燃レーヨンを得るには、レーヨンをリン化合物やハロゲンなどの有機薬剤または酸化アンチモンやジンクボレートなどの無機充填剤などで処理すればよい。例えば、レンチン社の難燃レーヨン（商品名：ＬＥＮＺＩＮＧＦＲ）は、難燃剤を紡糸原液中に添加するので耐洗濯性が高く、しかもこの難燃剤はハロゲンフリーであるから火災時に有毒ガスを発生しない。また、ダイワボウレーヨン社は、難燃剤の練り込み方式により、難燃レーヨン（商品名：ＤＦＧ「ダイワボウレーヨンフレームガード」）を開発している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のフェルト材において、難燃レーヨンは１〜８０重量％であり、融点約２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維は２０〜９９重量％である。難燃レーヨンは、炎を触れている間は燃えるが、炎を遠ざけると消える自己消炎性を有する。このフェルト材には、高い乾熱安定性、オイル保持性、クリーニング性などが要求されるため、原料である難燃レーヨンおよび耐熱性の有機繊維は、比較的細い繊度０．７〜７デニールであることが必要であり、より好ましくは繊度１〜３デニールである。
【００１２】
本発明で用いる有機繊維は、比較的柔軟な熱安定性繊維であり、融点約２５０℃以上または無融点であることを要する。本発明のフェルト材は、例えば、熱定着装置の周辺において高温環境で使用する際に、機器の起動時には一時的に２２０〜２３０℃にも達することが多く、このために比較的多く加える耐熱性の有機繊維が融点が２５０℃以上でないと、乾熱安定性を欠くことになる。また、「無融点」とは、加熱時に溶融温度よりも分解温度が低いことによって融点測定が困難な繊維を意味し、該繊維は約２５０℃に加熱しても熱分解を生じないことを要する。
【００１３】
融点約２５０℃以上の有機繊維として、ＰＴＦＥ繊維（融点３２７℃）、ｍ−アラミド繊維（融点３２５℃）、ＰＰＳ繊維（融点２８７℃）、ポリエーテルエーテルケトン繊維（融点３４５℃）、６６ナイロン繊維（融点２５０〜２６０℃）、ポリエステル繊維（融点２５５〜２６０℃）、ヘテロ環繊維などが例示できる。無融点の耐熱性有機繊維としては、ポリイミド繊維（ガラス転移点３１５℃）、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリ−ｐ−ベンズアミド繊維、共重合アラミド繊維などが例示できる。これらの繊維は複合繊維や混合繊維の態様であってもよい。
【００１４】
本発明において、難燃レーヨンと混綿する有機繊維がＰＴＦＥ繊維、ｍ−アラミド繊維、難燃ポリエステル繊維であると、フェルト材の熱安定性、オイル保持性やクリーニング性などの点でより好適である。これらの物性実験のために、ＰＴＦＥ繊維、ｍ−アラミド繊維または難燃ポリエステル繊維をそれぞれ難燃レーヨンと等量混綿してからニードルパンチして、試料フェルトＡ，Ｂ，Ｃを製造する。比較のために、ＰＴＦＥ繊維またはｍ−アラミド繊維単独の試料フェルトＤ，Ｅも製造し、これらの試料のニードルパンチ数は全て同一である。
【００１５】
製造コストの点では、試料Ａ，Ｂ，ＣはいずれもＤ，Ｅより相当に安価であり、特に試料Ｃは安価である。次に、熱安定性の点では、試料Ａ，Ｂは試料Ｄ，Ｅより僅かに低く、試料Ｃはやや劣っている。オイル保持性の点は、試料Ａは試料Ｄと同様に良好であり、試料Ｂ，Ｃも試料Ｅよりも遙かに良い。クリーニング性の点は、試料Ａ，Ｂは試料Ｄとほぼ同様に良好であり、試料Ｃ，Ｅは劣っている。これらの点を総合すると、物性的に試料Ａ，Ｂは試料Ｄと同様に良好であり、試料Ｃ，Ｅは多少劣っている。
【００１６】
試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅには、樹脂加工を施すためにフッ素系樹脂を含浸・乾燥してもよく、該樹脂の付与乾量はいずれも３０〜４０ｇ／ｍ^２である。樹脂加工を行うとフェルト材としての性能が良化する反面、試料Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｅの製造コストはいずれも多少上昇し、それでも依然として試料Ｄより安価である。次に、熱安定性の点では、試料Ａ，Ｂは試料Ｄ，Ｅとほぼ同等になり、試料Ｃはそれよりやや劣る。オイル保持性の点は、試料Ａ，Ｂ，Ｃは試料Ｄと同様に非常に良好であり、試料Ｅよりも良好である。クリーニング性の点は、試料Ａ，Ｂは試料Ｄとほぼ同様に良好であり、試料Ｃ，Ｅはやや劣っている。これらの点を総合すると、前記と同様に試料Ａ，Ｂは試料Ｄと同様に物性が良好であり、試料Ｃ，Ｅは若干劣る。この点を考慮して、難燃ポリエステル繊維の混入量は等量よりも少なくすると好ましい。
【００１７】
前記において、オイル保持性を測定するには、試料寸法を幅１５０×長さ１００ｍｍに定め、シリコンオイルの粘度を１００ＣＳにする。測定方法の際に、試料の初期重量を測定してから、試料にシリコンオイルを含浸させる。ついで試料をぶら下げ、シリコンオイル保持量の経時変化を測定する。測定時間は、例えば１，３，６，８，２０，２４時間後である。
【００１８】
実際には、フェルト材の寸法安定性が増すために基布が必要であり、該基布は通常のモノフィラメントやマルチフィラメント織布でもスパン糸の織布でもよい。基布の素材は、融点約２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維であり、例えばＰＴＦＥ繊維および／またはｍ−アラミド繊維などの織布であると好ましい。
【００１９】
図１に例示するように、難燃レーヨン１および耐熱性の有機繊維２は、相互に混綿してウェブとするかまたは各繊維単独のウェブを用い、用途に応じて積層してカードラップを形成する。本発明のフェルト材の構造は、図２に示すように２等分のカードラップ３，３の間に耐熱性の有機繊維の基布５を介在させるか、または図３に示すように単独カードラップ８の下方に基布５を配置すればよい。
【００２０】
得たカードラップは、ニードルパンチングで一体化し、このニードルパンチにおける針本数は例えば２００〜３５０本／ｃｍ^２程度である。ニードルパンチの後では、カレンダなどのホットプレスによって所定の厚みと密度に調整し、例えば約２００〜３００℃で数分間プレスすればよい。最後に、フェルト材の表面を毛焼き加工して遊び毛を除くことが望ましい。
【００２１】
所望に応じて、ニードルパンチとホットプレスとの間に、高圧のウォータジェット処理を介在させてもよく、またはテトルフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂（ＰＦＥＰ樹脂）などのフッ素系樹脂で樹脂加工を行ってもよく、この樹脂加工は表面コートや含浸処理である。工程数が多い例として、ニードルパンチの後に高圧のウォータジェット処理を行い、ついで樹脂加工を施してからホットプレスをする。
【００２２】
本発明のフェルト材は、電子複写機やレーザプリンタなどにおいて、起動時に２２０〜２３０℃に達する熱定着装置の周辺の部品に使用する。この部品として、トナー払い装置、給油機、現像装置などが例示でき、より詳細にはオイラーベルト１２（図４）、オイラーロール、クリーニングロール１６（図５）、ウェブロール、クリーニングパッド（図６）などと称し、これらの部品に適用する際には、フェルト材を組み込み後にシリコンオイルを所定量含浸させると好ましい。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
本発明で用いるウェブは、図１に示すように、繊度３デニールであるＰＴＦＥ繊維１（商品名：トヨフロン、東レ社製）５０重量％と、繊度１．５デニールである難燃レーヨン２（商品名：ＬＥＮＺＩＮＧＦＲ、レンチン社製）５０重量％とを均一に混綿して製造する。次に、このウェブを積層してカードラップを形成する。
【００２５】
図２に示すように、２等分のカードラップ３，３の間に、ｍ−アラミド繊維の織布（商品名：ノーメックスＮＸ−２８２２）の基布５を介在させ、針本数３００本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、ホットプレスによって２００℃で６０秒間熱処理すると、目付５００ｇ／ｍ²、厚さ１ｍｍであるフェルト材７を得る。
【００２６】
実施例２
繊度２デニールであるｍ−アラミド繊維（商品名：コーネックス、帝人社製）５０重量％と、繊度１．５デニールである難燃レーヨン（商品名：ＬＥＮＺＩＮＧＦＲ）５０重量％とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層してカードラップを形成する。
【００２７】
このカードラップの下に、ｍ−アラミド繊維の織布（商品名：コーネックスＣＯ−２０１６）の基布を介在させ、針本数２５０本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、ホットプレスによって２００℃で６０秒間熱処理すると、目付３００ｇ／ｍ²、厚さ１ｍｍであるフェルト材８を得る。
【００２８】
実施例３
実施例２で得たフェルト材８に対して、高圧のウォータジェット処理を施す。この処理では、水圧１００ｋｇ／ｃｍ^２で速度２ｍ／分である。
【００２９】
実施例４
実施例２または実施例３で得たフェルト材に対して、熱処理の前にＰＦＥＰ樹脂（商品名：ネオフロンＮＤ−１、ダイキン社製）によって表面コートする。この樹脂加工では、樹脂量は乾量で３０ｇ／ｍ^２である。
【００３０】
実施例５
繊度２デニールである難燃ポリエステル繊維（商品名：テトロン、東レ社製）４０重量％と、繊度１．５デニールである難燃レーヨン（商品名：ＬＥＮＺＩＮＧＦＲ）６０重量％とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層してカードラップを形成する。
【００３１】
このカードラップの下に、ｍ−アラミド繊維の織布（商品名：コーネックスＣＯ−２０１６）の基布を介在させ、針本数２５０本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、ホットプレスによって１６０℃で６０秒間熱処理すると、目付３００ｇ／ｍ²、厚さ１ｍｍであるフェルト材８を得る。
【００３２】
実施例６
実施例４で得たフェルト材８に対して、熱処理の前にフッ素系樹脂（商品名：ユニカポンＫＬ−２０、ユニオン化学社製）を含浸させる。この樹脂加工では、樹脂量は乾量で４０ｇ／ｍ^２である。
【００３３】
実施例７
実施例２と同様にフェルト材を製造するが、ニードルパンチングの針本数２００本／ｃｍ²とする。得たフェルト材は目付６００ｇ／ｍ²、厚さ５ｍｍである。このフェルト材は厚さ５〜１０ｍｍの範囲で製造すればよい。
【００３４】
施工例１
図４に示すように、実施例４で製造したフェルト材１０をオイラーベルト１２に適用する。オイラーベルト１２では、アルミまたはベークライト製の１対のコアロール１３，１３を所定間隔をおいて水平に並置し、さらにフェルト材１０の両側端部を両コアロールの上周面と接触させ、液状エポキシ樹脂で接着する。フェルト材１０は、コアロール１３，１３によって水平に保持されている。
【００３５】
ついでエポキシ樹脂またはジュラコン樹脂製のリミットバー１４をフェルト材１０の表面と接触させ、液状エポキシ樹脂で接着する。リミットバー１４は、細長い矩形平面のプレートであり、コアロール１３と平行に配列している。液状エポキシ樹脂の硬化後に、フェルト材１０にシリコンオイルを含浸する。この含浸量は０．２ｃｃ／ｃｃである。
【００３６】
施工例２
図５に示すように、実施例６で製造したフェルト材１６を２５ｍｍ幅に裁断し、クリーニングロール１８に適用する。クリーニングロール１８のコアロール２０はアルミ製である。コアロール２０の周面には、まず液状シリコン系樹脂を全面塗布する。
【００３７】
この塗布の後に、帯状フェルト材１６をコアロール２０の周面に密接するように螺旋状に巻き付け、２４時間で液状シリコン系樹脂を硬化させる。液状シリコン樹脂の硬化後に、フェルト材１６にシリコンオイルを含浸する。この含浸量は０．２５ｃｃ／ｃｃである。
【００３８】
施工例３
図６に示すように、実施例７で製造したフェルト材２２を幅７×長さ２３ｍｍに裁断し、クリーニングパッド２４に適用する。クリーニングパッド２４の基材２６はフェノール樹脂製であり、該パッド基材とフェルト材２２の間にアクリル系両面テープを介在させて接着する。フェルト材２２には、シリコンオイルを０．３ｃｃ／ｃｃ含浸する。
【００３９】
用いるフェルト材は、幅５〜１０ｍｍ、幅７〜１０ｍｍ、長さ２０〜３０ｍｍの範囲であればよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係るフェルト材は、難燃レーヨンおよび耐熱性の有機繊維からなるカードラップを用い、さらに基布を介在させている。この種の難燃レーヨンは、安価であっても通常のレーヨンに比べて熱安定性およびクリーニング性が遙かに高い。したがって、本発明のフェルト材は、電子複写機またはレーザプリンタなどにおける熱定着装置の周辺の部材に適用すると、ＰＴＦＥ繊維やｍ−アラミド繊維単独のフェルト材に比べて安価であっても物性的には拮抗している。
【００４１】
本発明のフェルト材は、難燃レーヨンをポリエステル繊維と混綿する場合を除いて、ＰＴＦＥ繊維と比べて熱安定性、オイル保持性、クリーニング性などが拮抗し、ｍ−アラミド繊維単独のフェルト材よりも優れている。この熱安定性は、基布を介在させることによっていっそう改善できる。
【００４２】
本発明のフェルト材において、難燃レーヨンをポリエステル繊維と混綿するとコスト的に非常に有利である。この場合には、ポリエステル繊維の混入量を若干低くし、このフェルト材の用途を比較低温の個所に限定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いるカードラップを例示する拡大断面図である。
【図２】本発明のフェルト材の一例を拡大して示す概略断面図である。
【図３】フェルト材の他の例を拡大して示す概略断面図である。
【図４】フェルト材の適用例を示すオイラーベルトの斜視図である。
【図５】フェルト材の他の適用例を示すクリーニングロールの部分断面図である。
【図６】フェルト材のさらに別の適用例を示すクリーニングパッドの概略斜視図である。
【符号の説明】
１難燃レーヨン
２耐熱性の有機繊維
３ラップ
５基布
７，８フェルト材

Claims

電子複写機またはレーザプリンタなどの定着装置で用いるフェルト材であって、難燃レーヨンおよび融点２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めるフェルト材。
電子複写機またはレーザプリンタなどの定着装置で用いるフェルト材であって、難燃レーヨンおよび融点２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、さらに樹脂加工を施してから熱処理によって所定の厚みと密度に定めるフェルト材。
カードラップは難燃レーヨン１〜８０重量％と、融点２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維２０〜９９重量％とを有し、この有機繊維がＰＴＦＥ繊維、ｍ−アラミド繊維、難燃ポリエステル繊維のいずれか１種または２種以上を混綿したものである請求項１または２記載のフェルト材。
ニードルパンチングの後に高圧のウォータジェット処理を行って全体を一体化する請求項１または２記載のフェルト材。
難燃レーヨン１〜８０重量％および融点２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維２０〜９９重量％からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めたフェルト材を用い、１対のコアロールを所定間隔をおいて水平に並置し、フェルト材の両側端部を両コアロールの上周面と接触させて接着する定着装置用のオイラーベルト。
難燃レーヨン１〜８０重量％および融点２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維２０〜９９重量％からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めたフェルト材を用い、該フェルト材をコアロール周面に密接するように巻き付け接着する定着装置用のクリーニングロール。
難燃レーヨン１〜８０重量％および融点２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維２０〜９９重量％からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めたフェルト材を用い、該フェルト材を耐熱性プラスチック基材に全面接着する定着装置用のクリーニングパッド。