專利名稱：涂油輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向安裝于靜電復(fù)印機(jī)、電子照相機(jī)和打印機(jī)等設(shè)備中的定影輥表面涂敷脫模油(releasing oil)的涂油輥。
涂油輥通常被用作一次性的消耗品，并且當(dāng)包含在油保持層內(nèi)的油被耗盡后或油不能以所需要的消耗量從上述多孔層的表面中滲出時(shí)就被拋棄。因此涂油輥的有效壽命是根據(jù)可以從油保持層中以所要求的消耗量滲出的油的數(shù)量來進(jìn)行評(píng)估的，即，評(píng)估有效油的數(shù)量，油保持層內(nèi)的油量越多，最終殘存量越少，涂油輥的有效壽命就越長(zhǎng)。
然而，當(dāng)油保持層內(nèi)浸含大量油時(shí)，通常，由于在油保持層外側(cè)具有涂油控制層，很難從輥表面產(chǎn)生泄漏，但是油易于從油保持層的端面泄漏。因此在許多場(chǎng)合，為了阻止油的泄漏，必須對(duì)輥端面進(jìn)行密封處理，這樣，當(dāng)涂油輥被制造成上述的消耗品時(shí)，就很不經(jīng)濟(jì)。另一方面，如果為了避免油的泄漏而降低油保持層的浸油量，則會(huì)降低上述有效油的數(shù)量，縮短涂油輥的壽命。
就上述的油保持層來說，例如在特開平6-348166號(hào)公報(bào)及特開平9-185282號(hào)公報(bào)等中所記載的，已知一種分層卷繞石棉紙、芳族聚酰胺、聚脂混合纖維紙的方案。在以這種材料作為油保持層時(shí)，由于油保持層自身的油保持能力較高，縱向放置及實(shí)際使用時(shí)極少出現(xiàn)油的泄漏問題，但是，因其氣孔率較低，使浸含在油保持層中的油量減少，即使殘存有油，也不能滲出需要量的油，因此存在著有效油的數(shù)量、有效油的比率都較低的問題。
日本特開平4-139477號(hào)公報(bào)及特開2001-318553號(hào)公報(bào)中，公開了一種由硅橡膠或三聚氰胺樹脂海綿構(gòu)成的油保持層。由于這種材料具有較高的氣孔率，在以這種材料制成油保持層時(shí)能夠浸含大量的油，且具有更高的油利用性和更高的有效油比率。但是由這種材料制成的涂油輥的油保持能力較低，在縱向放置或使用時(shí)易出現(xiàn)漏油問題。因此對(duì)于這種類型的涂油輥，需要采用諸如對(duì)端面進(jìn)行處理等措施，以減輕或阻止漏油。
為了解決上述問題，發(fā)明人經(jīng)過刻意的研究發(fā)現(xiàn)，在縱向設(shè)置時(shí)油保持?jǐn)?shù)量在很大程度上取決于構(gòu)成油保持層的無紡布的吸油高度，有效油的數(shù)量極大地取決于無紡布的滲油能力?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，完成本發(fā)明。
本發(fā)明涉及這樣一種涂油輥，它包括中心軸、圍繞中心軸的圓周設(shè)置的油保持層、圍繞該油保持層外周設(shè)置的涂油控制層，油保持層是吸油高度為60毫米以上且滲油性為40g/cm2/hr以上的無紡布。
本發(fā)明的涂油輥具有設(shè)于作為主要構(gòu)成元件的中心軸圓周上的油保持層以及圍繞其外周設(shè)置的涂油控制層。
利用涂油輥將上述油涂敷在靜電復(fù)印機(jī)、電子照相機(jī)和打印機(jī)等設(shè)備的定影裝置的定影輥表面上，從而防止調(diào)色劑粘附、紙張卷曲或定影輥磨損。
所述油被稱作“脫模油”，通常從脫模性和耐熱性等觀點(diǎn)出發(fā)，最好采用硅油。根據(jù)應(yīng)用條件，可以使用各種粘度的油。由于油的粘度越高，涂敷時(shí)其流動(dòng)性就越差，通常使用30000cSt以下的油?？梢员皇褂糜偷木唧w示例包括二甲基硅酮油、改性氨基的硅油、改性氟的硅油，但是本發(fā)明并不局限于這些種類的油。
所述中心軸可以采用公知的材料、加工成普通形狀和尺寸，構(gòu)成上述中心軸的材料包括例如鋁、鐵、不銹鋼和黃銅。從成本和加工性角度出發(fā)，最好選用鋁制造中心軸，根據(jù)用途確定中心軸的直徑，例如5～20毫米。
上述油保持層是指浸含并保持涂油輥涂敷用油的層，浸入該層內(nèi)的油通過涂油控制層滲出并被復(fù)制到定影輥等之上。在這種情況下，滲出涂油控制層并復(fù)制到定影輥等之上的油的數(shù)量越多，涂油輥的壽命就越長(zhǎng)。
在本發(fā)明中，為了獲得上述長(zhǎng)壽命的涂油輥，通過纏繞特定的無紡布而制造油保持層，也就是吸油高度為60毫米以上并且油滲透性是40g/cm2/hr的無紡布。為了浸含更多的油，上述無紡布的氣孔率最好在70％以上。另外，吸油高度和油滲透性的值取決于形成在無紡布上的孔隙的寬度，也就是毛細(xì)管的厚度，這兩個(gè)特性沿可逆關(guān)系變化，這兩個(gè)特性具有下限值，其上限值取決于硅油和無紡布材料的組合，因此這兩個(gè)特性不能無限地增大。
對(duì)上述無紡布沒有特別限制。例如，最好選用由通過加熱連接的聚酯長(zhǎng)纖維所形成的無紡布。具體地說，可以選用VOLANS和ECULE(商品名，東洋紡織株式會(huì)社制)。
利用普通條件的卷繞張力，將上述無紡布纏繞在中心軸上。為了有效地利用上述無紡布的特性，通常選用1～100N/m的卷繞張力，最好選用5～50N/m的卷繞張力。
另外，上述吸油高度是指利用毛細(xì)管作用而實(shí)現(xiàn)吸油的高度。本發(fā)明采用JIS P8141號(hào)記載的測(cè)試水吸收率的方法測(cè)量吸取高度，只是用100cst硅油代替水。
上述油滲透性是指，由在1kPa壓力下在單位時(shí)間(hr)通過單位面積(平方厘米)的粘度為100cst的硅油數(shù)量所表示的無紡布的油滲透性。另外，根據(jù)使用型號(hào)為1000的空氣比較式比重計(jì)(東京科學(xué)株式會(huì)社制造)對(duì)無紡布進(jìn)行測(cè)量而得到的氣孔體積可以計(jì)算出上述氣孔率。
可以使用具有上述特征的無紡布作為形成油保持層的材料，并以這種方式獲得涂油輥，即，使油以超過0.22g/cm3的量穩(wěn)定地保持在油保持層上并使其保持的油的70％以上被有效地利用。
設(shè)置涂油控制層，用于控制油保持層所保持的油的滲出，所述被保持油最好通過設(shè)于油保持層和涂油控制層之間的油轉(zhuǎn)移層以適合的微小流量逐漸滲出。涂油控制層通常是多孔膜。通過將硅或硅橡膠和硅油或一種通過加熱可以揮發(fā)的成分組成的混合物涂敷在油轉(zhuǎn)移層上，然后進(jìn)行熱處理，形成微孔，從而形成上述這種多孔膜。為了被用于調(diào)色劑定影裝置的涂油輥，最好采用聚四氟乙烯膜(也被稱作“多孔PTFE膜”)。
就上述的多孔隙膜的特性來說，較佳的是使用，例如厚度為15～130μm，孔的平均直徑是0.1～2μm，表面粗糙度Ra0.5～2.0μm，氣孔率是60～90％，根據(jù)由B型古爾勒式織物密度測(cè)定計(jì)所測(cè)定的古爾勒數(shù)，透氣度過是3～1500(sec/100cc)。
上述油轉(zhuǎn)移層的作用是使油從上述油保持層擴(kuò)散和滲入到涂油控制層內(nèi)。這種油轉(zhuǎn)移層可以具有多層結(jié)構(gòu)。
用于制造上述油轉(zhuǎn)移層的材料包括多孔氈，例如由諸如芳族聚酰胺纖維的耐熱纖維制成的氈。最好利用針刺法或類似加工方法，油轉(zhuǎn)移層被成形為平面形狀，且其整體具有均勻的密度。所述氈層最好使用單位面積重量是60～1000g/m2，優(yōu)選170～800g/m2，厚度是0.5～5.0mm，優(yōu)選2-3mm。
可以采用公知的方法將上述油保持層、油轉(zhuǎn)移層和涂油控制層重疊地固定在一起。在這些方法中，從使油的滲出量均勻的觀點(diǎn)出發(fā)，油保持層和涂油控制層之間或油轉(zhuǎn)移層和涂油控制層之間最好是采用通過粘結(jié)劑進(jìn)行粘接的方法進(jìn)行層疊。
利用粘結(jié)劑進(jìn)行連接的方法并不受限制，例如可以不完全覆蓋接觸面。在這樣一種示例的方法中，是將以RTV橡膠(室溫固化型橡膠)、LTV橡膠(低溫固化型橡膠)、紫外線固化型橡膠等為主要成分的粘結(jié)劑涂布成點(diǎn)狀、柵格狀或梨皮狀，從而形成局部粘接，或者，為了精確地控制油的滲出，將一種由硅漆和硅油混合而成的粘結(jié)劑施加在一個(gè)表面上或局部或完全地涂敷在兩個(gè)表面上，而后對(duì)硅漆進(jìn)行固化。
按照上述方法獲得的、浸油之前的涂油輥結(jié)構(gòu)通過對(duì)其滲油就可以制成涂油輥。對(duì)于滲油方法來說，控制滲入油保持層和油轉(zhuǎn)移層的油的數(shù)量，且最好在壓力下從涂油輥結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)端面滲入。對(duì)于具體的滲油方法來說，例如通過將在下文介紹的供油卡緊夾具(chuckingjig)的方法。
上述供油卡緊夾具由一用于形成凹入空間的前端部分以及一用于將油提供到該部分的供油管部分組成，利用該凹入空間可以使供給油滲入涂油輥結(jié)構(gòu)端面的油保持層部分。該前端部分具有一用于形成上述凹入空間凹部的開口部分和一環(huán)形凸起部分，該環(huán)形凸起部分在開口部分與涂油輥結(jié)構(gòu)的端面的油保持層部分相對(duì)置地壓緊時(shí)，與油保持層之間形成液密封接觸，從而可以阻止漏油。
上述環(huán)形凸起外周尺寸被設(shè)計(jì)成與涂油控制層的端部保持一定間隙，換句話說，這樣調(diào)整寬度，當(dāng)壓靠前端部分時(shí)，油保持層或油轉(zhuǎn)移層的一部分被露出。在上述供給管部分，設(shè)置一用于與加壓裝置相連的接頭，油供給控制閥被組裝在其上，用于控制油的供給。
在利用上述供油卡緊夾具通過一端注入和滲油時(shí)，通過使端面封閉夾具壓靠在不與供油卡緊夾具接觸的另一端面上，可以阻止油從該端面泄漏。端面封閉夾緊夾具的結(jié)構(gòu)可以是具有上述供油夾緊夾具結(jié)構(gòu)中的省略了中央部位的供油管，僅保留凹入空間。當(dāng)然，也可以使用使上述供油夾緊夾具的閥關(guān)閉的結(jié)構(gòu)。
在上述通過調(diào)整使?jié)B入油保持層內(nèi)的油不會(huì)因其自重產(chǎn)生泄漏的情況下而制成的涂油輥的端面無需液密封。在這種無需液密封的場(chǎng)合，例如，可以只進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，即，就用于制造所述涂油控制層的多孔氟樹脂膜等來說，使用的膜的寬度大于輥的寬度，并將其從輥兩端突出的部分折疊和推向中心軸。
在此情況下，所述折疊部分的固定方法并不局限于通過推壓的方法。在某一示例的方法中，采用了安裝一種被稱作推環(huán)的元件。該推環(huán)由彈簧鋼制造，利用彈簧鋼的性能，將其中心部位固定在中心軸的支撐部分上。同樣利用彈簧鋼的性能，連續(xù)地推壓上述端面的折疊部分，并且能夠以推壓折疊部分的狀態(tài)進(jìn)行固定。優(yōu)選實(shí)施例介紹下文將結(jié)合對(duì)本發(fā)明沒有限制的附圖
以及示例詳細(xì)地介紹本發(fā)明。
在油轉(zhuǎn)移層的表面上，將硅漆和硅油按50∶50的質(zhì)量比率混合所形成的粘結(jié)劑按照70克/平方厘米的數(shù)量進(jìn)行涂敷，將厚度為80μm、寬240毫米、平均孔徑為0.2μm的聚四氟乙烯(PTFE)膜12配置成兩端伸出的長(zhǎng)度相等、并以單層纏繞，形成涂油輥構(gòu)件10。
首先，對(duì)所獲得的涂油輥構(gòu)件10的質(zhì)量進(jìn)行精確的測(cè)量，然后，推壓上述供油夾緊夾具的前端部分，以保留部分油轉(zhuǎn)移層的周邊部分。然后，將上述端面封閉夾緊夾具推靠在另一端面上，將100克的粘度為100cst的二甲基硅氧烷油KF-96提供到供油管內(nèi)，通過與加壓裝置相連，提供0.3KPa的壓力，從而注入、滲油，形成涂油輥10。
測(cè)試上述涂油輥10被縱向放置時(shí)的漏油量。在濕度為50％、溫度為25℃的條件下，懸掛輥的一端24小時(shí)，然后測(cè)定其質(zhì)量的變化，就可以得到在縱向放置時(shí)的油保持量。
得出上述縱向放置時(shí)的油保持量的涂油輥10，其多孔PTFE膜在兩端的突出部分被向中心軸方向折疊，并利用推環(huán)從其外側(cè)進(jìn)行推壓，從而獲得可以使用的涂油輥10。這種涂油輥被設(shè)置在彩色打印機(jī)中。彩色圖象被連續(xù)地印刷在A4印刷紙上，每單位印刷量為500頁，測(cè)量涂油輥質(zhì)量的下降，質(zhì)量變化量除以印刷張數(shù)，就得到每頁紙的平均涂敷量。
連續(xù)進(jìn)行印刷測(cè)試，直到涂敷量下降到每頁紙小于1mg為止。此時(shí)測(cè)量涂油輥10內(nèi)殘留油數(shù)量，從而計(jì)算出測(cè)試期間能夠被有效使用的油數(shù)量(克，及表觀的每單位容積數(shù)量克/立方厘米)。此外還可以利用下述公式求出相對(duì)于縱向放置時(shí)的保持量的有效油比例，即有效油率(％)。
有效油率(％)＝有效油數(shù)量/縱向放置時(shí)的油保持?jǐn)?shù)量×100表1顯示了在縱向放置時(shí)的油保持?jǐn)?shù)量、有效油數(shù)量、有效油比率以及涂油輥的主要使用條件。
比較示例1除了使用厚0.1毫米寬217毫米的芳族聚酰胺紙來代替實(shí)施例1中的構(gòu)成油保持層的無紡布之外，采用與實(shí)施例1相同的方式纏繞油保持層并使其浸油100克而制成涂油輥10。然后，與實(shí)施例1相同，測(cè)試所使用的無紡布的吸油高度、滲油性能以及氣孔率，測(cè)量涂油輥10在縱向放置時(shí)的油保持?jǐn)?shù)量、有效油的數(shù)量(克，及表觀的每單位容積數(shù)量克/立方厘米)、有效油的比率。表1顯示了測(cè)試結(jié)果和涂油輥10的條件。
比較示例2除了使用厚0.1毫米寬217毫米的紙漿紙來代替實(shí)施例1中的構(gòu)成油保持層的無紡布之外，采用與實(shí)施例1相同的方式纏繞油保持層并使其浸油100克而制造涂油輥10。然后，采用與實(shí)施例1相同的方式，測(cè)試紙漿紙的吸油高度、滲油性能以及氣孔率，測(cè)量涂油輥10在縱向放置時(shí)的油保持?jǐn)?shù)量、有效油的數(shù)量(克，及表觀的每單位容積數(shù)量克/立方厘米)、有效油的比率。表1顯示了測(cè)試結(jié)果和涂油輥10的條件。
比較示例3除了使用厚0.3毫米寬217毫米的石棉紙來代替實(shí)施例1中的構(gòu)成油保持層的無紡布之外，采用與實(shí)施例1相同的方式纏繞油保持層并使其浸油100克而制成涂油輥10。然后，采用與實(shí)施例1相同的方式，測(cè)量石棉紙的吸油高度、滲油性能以及氣孔率，測(cè)量涂油輥10在縱向放置時(shí)的油保持?jǐn)?shù)量、有效油的數(shù)量(克，及表觀的每單位容積數(shù)量克/立方厘米)、有效油的比率。表1顯示了測(cè)試結(jié)果和涂油輥10的條件。
比較示例4除了使用由多孔的三聚氰胺樹脂海綿制成的內(nèi)徑為12毫米外徑為36毫米長(zhǎng)度為217毫米的管形體作為油保持層覆蓋中心軸之外，采用與實(shí)施例1相同的方式纏繞油保持層并使其浸油100克而制造涂油輥10。然后，采用與實(shí)施例1相同的方式，測(cè)量三聚氰胺樹脂海綿的吸油高度、滲油性能以及氣孔率。測(cè)量涂油輥10在縱向放置時(shí)的油保持?jǐn)?shù)量、有效油的數(shù)量(克，及表觀的每單位容積數(shù)量克/立方厘米)、有效油比率。表1顯示了測(cè)試結(jié)果和涂油輥10的條件。
表1


如表1所示，在實(shí)施例1-2以及比較示例1-4中，包括油保持層和油轉(zhuǎn)移層的涂油輥10具有相同的尺寸和容積，實(shí)施例1-2中的涂油輥10使用吸油高度大于60毫米且油滲透性為40g/cm2/hr的無紡布，因此可以構(gòu)成涂油輥10的較高的縱向放置保持?jǐn)?shù)量、即表觀的每單位容積達(dá)到0.4g/cm3以上、以及表觀的每單位容積達(dá)到0.22g/cm3以上的有效油數(shù)量，特別是在本實(shí)施例中，在上述較高的縱向放置保持量之內(nèi)的超過0.30g/cm3的較大的量構(gòu)成了有效油數(shù)量，使有效油的比率達(dá)到70％以上。因此提供的涂油輥壽命長(zhǎng)、成本低、效率高，并且無需進(jìn)行用于阻止油泄漏的復(fù)雜的端面的密封處理。
相反，比較示例1-3中的涂油輥10雖然在縱向放置測(cè)試時(shí)具有較大的油保持?jǐn)?shù)量，但是在沒有導(dǎo)致漏油范圍內(nèi)，有效油數(shù)量少。比較示例4中的涂油輥10使用三聚氰胺樹脂海綿，雖然它具有相對(duì)高的油可用率，但是油保持?jǐn)?shù)量小，有效油數(shù)量依然較小。
發(fā)明效果以上已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了介紹，本發(fā)明的涂油輥10即使浸有大量的油但因不會(huì)漏油而無需進(jìn)行密封處理，由于有效油的數(shù)量較大，使其壽命被延長(zhǎng)。因此本發(fā)明具有良好的工業(yè)化價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種涂油輥，它包括中心軸、圍繞中心軸的圓周設(shè)置的油保持層、圍繞該油保持層外周設(shè)置的涂油控制層，油保持層是吸油高度為60毫米以上且滲油性為400g/cm2/hr以上的無紡布。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂油輥，其特征在于所述無紡布的氣孔率大于70％。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂油輥，其特征在于所述無紡布是通過熱熔聚酯長(zhǎng)纖維而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的涂油輥，其特征在于在油保持層和涂油控制層之間設(shè)有油轉(zhuǎn)移層。
5.一種涂油輥，其特征在于它包括中心軸、圍繞中心軸的圓周設(shè)置的油保持層、圍繞該油保持層外周設(shè)置的涂油控制層，油保持層通過纏繞無紡布形成，且有效油的數(shù)量在0.22g/cm3以上。
6.一種涂油輥，它包括中心軸、圍繞中心軸的圓周設(shè)置的油保持層、圍繞該油保持層外周設(shè)置的涂油控制層，油保持層通過纏繞無紡布形成，有效油比率在70質(zhì)量％以上。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的涂油輥，其特征在于該涂油輥是如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)中記載的在油保持層和涂油控制層之間設(shè)有油轉(zhuǎn)移層的涂油輥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種主要包括中心軸、圍繞中心軸的油保持層、圍繞油保持層的涂油控制層的涂油輥，其壽命長(zhǎng)，無需用于阻止油從輥端面泄漏的密封處理。油保持層是通過纏繞重疊吸油高度為60毫米以上、滲油性為40g/cm
文檔編號(hào)G03G15/20GK1448807SQ0312865
公開日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者木村康一, 高木達(dá)雄, 菅沼洋介, 阿部勇美 申請(qǐng)人:霓佳斯株式會(huì)社