JP4695660B2 - トナー掻き取り材 - Google Patents

Description

本発明は、写真画像形成プロセスなどに設置するトナー掻き取り材に関し、オイル保持性、クリーニング性および乾熱安定性が優れたフェルト材を取り付けた定着装置用のオイラーベルト、オイラーロールおよびオイラーパッドに関する。

電子複写機やレーザプリンタのような写真画像形成プロセスにおいて、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、定着装置において、オイラーベルトやクリーニングロールのような周辺の部品には、耐熱性が優れたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）繊維、メタアラミド（ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド）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。

ＰＴＦＥ繊維のニードルパンチフェルト材は、既に写真画像形成プロセスにおける現像装置において、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号などが数多く存在する。ＰＴＦＥ繊維は、耐熱性が優れ、摩擦抵抗が小さく且つ弾力性に富んでいるので定着装置や現像装置用の素材として好適である。
特開昭６１−１２９６６４号公報 特開平４−１３４３７４号公報 登録実用新案第２５３７６１３号公報

写真画像形成プロセスに関して、ＰＴＦＥ繊維で構成したフェルト材を定着装置周辺に用いると、耐熱性、低摩擦抵抗性および弾力性の点では十分な性能であっても、残トナーの掻き取り性つまりクリーニング性の点では不十分であった。通常のＰＴＦＥ繊維は、ＰＴＦＥ微粒子の水分散ディスパージョンを少量のマトリックス物質を混合し、該マトリックス物質が凝固する紡糸液中に押し出して繊維状にしてから、マトリックス物質を熱分解・除去して製造する。このため、ＰＴＦＥ繊維の横断面が紡糸口金の孔と同様にほぼ円形になり、繊維周面が全体に滑らかになっているので、フェルト材が定着ローラと接触した際に、ローラ周面に付着した残トナーの表面を滑りやすく、そのトナーを掻き取る機能が低くなっている。

メタアラミド繊維製で構成したフェルト材についても、繊維周面が全体に滑らかであるので同様の問題が発生する。フェルト材に関して、コストダウンを図るために、他の安価な有機繊維や無機繊維をＰＴＦＥ繊維またはメタアラミド繊維と混綿すれば、フェルト材における熱安定性またはオイル保持性の低下が生じるうえに、前記と同様の問題が残存し、定着装置周辺の部品として好適なものはなかった。

本発明は、写真画像形成プロセスにおけるトナー掻き取り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、クリーニング性およびオイル保持性が優れたフェルト材を取り付けたトナー掻き取り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、残トナーの掻き取り性が高いフェルト材を備える定着装置用のオイラーベルト、クリーニングロールおよびクリーニングパッドを提供することである。

本発明に係るトナー掻き取り材は、繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材からなる。本発明のトナー掻き取り材は、フェルト材を適宜の部材本体に取り付け、該フェルト材を定着ローラなどの稼動部材の表面と接触させる。このフェルト材は、フィルム割繊法または分割法によって製造され且つ繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維で構成されると好ましい。

本発明に係る定着装置用のオイラーベルトでは、繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材を用いる。このフェルト材は、１対のコアロールにそれぞれ取り付け、両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る。

本発明に係る定着装置用のオイラーロールでは、繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材を用いる。このフェルト材は、コアロール周面に密接するように巻き付けて取り付け、該フェルト材を定着ローラの周面と接触させる。

本発明に係る定着装置用のクリーニングパッドでは、繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材を用いる。このフェルト材は、プラスチック基材に全面接着し、該フェルト材を定着ローラの周面と接触させる。

本発明を図面によって説明すると、本発明のトナー掻き取り材におけるフェルト材１（図１）は、フィルム割繊法または分割法によって製造した耐熱性の有機繊維２からカードラップを形成し、該ラップをニードルパンチで一体化してから、熱処理によって所定の厚みと密度に定める。この一体化において、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行ったり、またはＦＥＰ樹脂（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、例えば表面コートや含浸処理である。所望に応じて、図２に示すように、２等分のカードラップ３，３の間または単独カードラップの下方に、耐熱性の有機繊維の基布４を介在させてもよい。

フェルト材１を構成する耐熱性の有機繊維２は、該フェルト材を１８０〜２３０℃に達する定着装置の周辺に設置するトナー掻き取り材に取り付ける場合には、フィルム割繊法で製造するＰＴＦＥ繊維または他のフッ素系繊維、ポリイミド繊維および／またはアラミド繊維であると望ましく、特にＰＴＦＥ繊維であると好ましい。これらの繊維は、その物性を損なわない程度に、分割法によって製造した耐熱性の有機繊維または他の無機または有機繊維を混綿して使用することも可能である。これらの繊維で構成するフェルト材１は、熱安定性、オイル保持性、クリーニング性などが良好である。

フィルム割繊法は、溶融成膜法などにより薄膜フィルム５を作製した後にマイクロスリットし、場合によっては、さらに延伸、熱処理することで断面矩形状の有機繊維２を得るものである。ＰＴＦＥの場合には、樹脂微粒子に石油系などの助剤を加えてペースト状にしたものを押出成形で生テープ状に成形した後に、薄膜フィルム５（図３）をマイクロスリッタで割繊後、延伸、熱処理することにより、得られたＰＴＦＥ繊維の断面が矩形状である。この製法による有機繊維２は、単糸の繊度が通常１デシテックス以上で繊維断面に鋭角が形成された極細テープ状である。この製法によるＰＴＦＥ繊維は、エマルジョン紡糸法による褐色の繊維に対して白色である。

一方、分割法で製造する繊維は、分割前には、少なくとも２成分以上の非相溶性の繊維形成性樹脂で構成される多成分系の複合繊維６（図４、図５）である。分割可能な複合繊維６は、紡糸口金内の案内装置や流路によって所定の構造に接合され、紡糸孔より吐出・固化させて巻き取って製造し、例えば、一方の熱可塑性樹脂７がポリエステルであり且つ他方の熱可塑性樹脂８がナイロンである２成分系の中空または放射状繊維である。熱可塑性樹脂７，８は、分割後に、ポリエステル繊維とナイロン繊維の混在した耐熱性の分割繊維になる。

分割可能な複合繊維６について、熱可塑性樹脂７，８との組み合わせとして、ポリエステル／ナイロン繊維、ポリエステル／ポリプロピレン繊維、ポリエステル／ポリエチレン／ポリプロピレン繊維、ポリエステル／ナイロン／ポリプロピレン繊維などが例示でき、この組み合わせ以外にも適宜の組み合わせを採用できる。例えば、好適な複合繊維６は、ポリエステル／ナイロン繊維である。

複合繊維６は、ニードルパンチなどの機械的作用、加熱作用または溶媒による化学的処理によって分割される。この結果、複合繊維６は、所定の縦方向の筋目に沿って割繊されて８本、１６本または２４本などになり、分割後の１本当たりの繊度が０.１〜０.５デシテックスであると好ましい。分割後の繊維は、その繊維断面に鋭角が形成されていればよく、図４に示すような扇形に近い繊維断面でも、図５に示すようなほぼ三角形の繊維断面でもよい。

本発明のトナー掻き取り材において、フェルト材１が主として耐熱性の分割繊維から構成されていれば、該トナー掻き取り材を写真画像形成プロセスにおいて定着装置の比較的低温な部位に設置したり、または定着装置よりも低温環境である現像装置などに設置すると好ましい。分割繊維で構成するフェルト材１は、オイル保持性、クリーニング性が良好であり、基布４（図２）を介在させてフェルト材の寸法安定性をいっそう改善することも可能である。

本発明のトナー掻き取り材は、写真画像形成プロセスにおいて、フェルト材１を定着ローラなどの稼動部材の表面と接触する部位に設置し、起動時に２２０〜２３０℃に達する定着装置の周辺に使用することが可能である。このトナー掻き取り材は、オイラーベルト１１（図６）、オイラーロール１２（図７）などとして適用でき、この際には、フェルト材１の取り付け前または後に、シリコンオイルやフッ素系オイルを所定量含浸させる。このトナー掻き取り材は、現像装置、転写ローラ、定着装置などにおいて、クリーニングロール１４（図８）、クリーニングパッド１５（図９）として用いることもできる。

本発明に係るトナー掻き取り材は、鋭角の繊維断面に形成した耐熱性の有機繊維で構成したフェルト材からなり、電子複写機やレーザプリンタなどの写真画像形成プロセスに設置する。本発明のトナー掻き取り材は、フェルト材を構成する有機繊維の断面が鋭角になっているので、残トナーが付着した定着ローラなどの稼動部材の表面と接触させると、その表面から残トナーを掻き取る効果が優れている。したがって、本発明のトナー掻き取り材は、電子複写機またはレーザプリンタなどにおける定着装置の周辺の部品として、通常のＰＴＦＥ繊維やメタアラミド繊維単独のフェルト材に比べ、単価はほぼ同一であっても物性的には遙かに有利である。

本発明に係るトナー掻き取り材は、シリコンオイルやフッ素系オイルを所定量含浸させると、オイラーベルトやオイラーロールなどとして使用できる。このトナー掻き取り材では、構造が単純でも油漏れや油ぎれが発生せず、高温環境下において稼動部材にオイル塗布やオイル補給を行うことにより、定着装置を含む各種の熱設備において油洩れや油不足で機械部品の焼き付けを起こすことがなく、安定した機械作動を継続できる。本発明のトナー掻き取り材は、フィルム割繊法で製造したＰＴＦＥ繊維でフェルト材を構成すると低摩擦であり、熱安定性、オイル保持性・供給性およびクリーニング性にも富んでいる。

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。図１に示すフェルト材１を製造するために、フィルム割繊法によって製造した繊維断面が矩形状である平均繊度３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維１００％のウェブを製造する。このウェブを積層し、目付４００ｇ／ｍ²のカードラップを形成し、さらにラップ全体をニードルパンチする。ニードルパンチの後に、約２５０℃で３分間プレスすることにより、厚さ１．０ｍｍのフェルト材１を得る。

図６に示すように、フェルト材１をオイラーベルト１１に適用する。オイラーベルト１１では、アルミまたはベークライト製の１対のコアロール１６，１６を所定間隔をおいて水平に並置し、さらにフェルト材１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１は、コアロール１６，１６によって水平に保持されている。ついで、ジュラコンまたはエポキシ樹脂製のリミットバー１８をフェルト材１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１８は、細長い矩形平面のプレートであり、コアロール１６と平行に配列する。

液状エポキシ樹脂の硬化後に、フェルト材１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。オイラーベルト１１は、起動時に２２０〜２３０℃に達する定着装置において、フェルト材１が定着ローラの周面と接触するように設置する。

オイラーベルト１１は、トナー掻き取り性が優れている。また、摺動性およびオイル保持性能および供給性能も良好であった。

図１に示すフェルト材１を製造するために、溶融成膜法で作製した厚さ１２．５μｍのＦＥＰフィルム５（図３）をマイクロスリッタで割繊し、さらに延伸することにより、繊維断面が矩形状である繊度２０デシテックスのＦＥＰ繊維を得る。この繊維１００％で目付４００ｇ／ｍ²のカードラップを形成し、さらにラップ全体をニードルパンチする。ニードルパンチの後に、約２３０℃で３分間プレスすることにより、厚さ１．５ｍｍのフェルト材１を得る。

実施例１と同様に、フェルト材１をオイラーベルト１１に適用するため、該フェルト材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。オイラーベルト１１は、起動時に２２０〜２３０℃に達する定着装置において、フェルト材１が定着ローラの周面と接触するように設置する。オイラーベルト１１は、トナー掻き取り性が優れ、オイル保持性能および供給性能も良好であった。

比較例１
エマルジョン紡糸法によって得た円形の繊維断面であるＰＴＦＥ繊維を用い、この繊維１００％を均一に混綿してウェブを製造する。このウェブを実施例１と同様に処理して、厚さ１．５ｍｍ、目付４００ｇ／ｍ²のフェルト材を得る。

得たフェルト材は、実施例１と同様にオイラーベルトに適用する。このフェルト材にシリコンオイルを含浸し、含浸量は０．２ｃｃ／ｃｃである。このオイラーベルトは、摺動性およびオイル保持性能は比較的良好であったが、トナー掻き取り性が不十分であり、一部トナーが漏出した。

実施例１で製造したフェルト材１を２５ｍｍ幅に裁断し、図７に示すように、オイラーロール１２に適用する。オイラーロール１２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、まず液状エポキシ系樹脂を全面塗布する。

この塗布の後に、帯状のフェルト材１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時間で液状エポキシ系樹脂を硬化させる。液状エポキシ樹脂の硬化後に、フェルト材１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。

オイラーロール１２は、起動時に２２０〜２３０℃に達する定着装置２１において、フェルト材１が定着ローラ２２の周面と接触するように設置する。オイラーロール１２は、トナー掻き取り性が優れ、オイル保持性能および供給性能も良好であった。

厚さ１．０ｍｍのフェルト材１を用い、実施例３と同様にクリーニングロール１４（図８）を製造し、該ロールにはオイルを含浸することはない。クリーニングロール１４は、定着装置２１において、フェルト材１が定着ローラ２２の周面と接触するように設置すると、トナー掻き取り性が優れている。

図９に示すように、実施例１で製造したフェルト材１を幅７×長さ２３ｍｍに裁断し、クリーニングパッド１５に適用する。クリーニングパッド１５の基材２４はフェノール樹脂製であり、該パッド基材とフェルト材１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１には、シリコンオイルを０．３ｃｃ／ｃｃ含浸する。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

クリーニングパッド１５は、起動時に２２０〜２３０℃に達する定着装置において、フェルト材１が定着ローラの周面と接触するように設置する。クリーニングパッド１５は、トナー掻き取り性が優れている。

本発明で用いるフェルト材を例示する概略断面図である。 フェルト材の別の例を示す概略断面図である。 マイクロスリッタで割繊可能な薄膜フィルムの一例を拡大して示す部分斜視図である。 分割可能な中空の複合繊維の例を示す拡大端面図である。 分割可能な放射状の複合繊維の例を示す拡大端面図である。 トナー掻き取り材の具体例を示すオイラーベルトの斜視図である。 トナー掻き取り材の他の具体例を示すオイラーロールの部分断面図である。 図７のオイラーロールの取り付け状態を示す概略側面図である。 トナー掻き取り材のさらに別の具体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 フェルト材
２ 耐熱性の有機繊維
５ 薄膜フィルム
６ 複合繊維
１１ オイラーベルト
１２ オイラーロール

Claims (5)

1. 繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材からなり、用いる耐熱性の有機繊維は、薄膜フィルムを割繊したフィルム割繊法によって製造されたＰＴＦＥ繊維、その他のフッ素系繊維またはこれらの混合繊維であって、該有機繊維はその断面が鋭角に形成された極細テープ状であり、該フェルト材が定着ローラなどの稼動部材の表面と接触するトナー掻き取り材。
2. 繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材を用い、用いる耐熱性の有機繊維は、薄膜フィルムを割繊したフィルム割繊法によって製造されたＰＴＦＥ繊維、その他のフッ素系繊維またはこれらの混合繊維であって、該有機繊維はその断面が鋭角に形成された極細テープ状であり、該フェルト材を１対のコアロールにそれぞれ取り付け、両コアロールを所定間隔をおいて水平に並置し、フェルト材が定着ローラの周面と接触する定着装置用のオイラーベルト。
3. 繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材を用い、用いる耐熱性の有機繊維は、薄膜フィルムを割繊したフィルム割繊法によって製造されたＰＴＦＥ繊維、その他のフッ素系繊維またはこれらの混合繊維であって、該有機繊維はその断面が鋭角に形成された極細テープ状であり、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て取り付け、該フェルト材が定着ローラの周面と接触する定着装置用のオイラーロール。
4. 繊維断面に鋭角が形成された耐熱性の有機繊維を主体としてなるカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材を用い、用いる耐熱性の有機繊維は、薄膜フィルムを割繊したフィルム割繊法によって製造されたＰＴＦＥ繊維、その他のフッ素系繊維またはこれらの混合繊維であって、該有機繊維はその断面が鋭角に形成された極細テープ状であり、該フェルト材をプラスチック基材に全面接着し、該フェルト材が定着ローラの周面と接触する定着装置用のオイラーパッド。
5. フェルト材は、ニードルパンチで一体化してから熱処理によって所定の厚みと密度に定め、この一体化において、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行うかまたはフッ素系樹脂で樹脂加工を行う請求項１記載のトナー掻き取り材。

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