專利名稱：涂油輥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于向安裝于靜電復印機、電子照相機和打印機等設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，并且當包含在油保持層內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就被拋棄。因此涂油輥的有效壽命是根據可以從油保持層中以所要求的消耗量滲出的油的數量來進行評估的，即，評估有效油的數量，油保持層內的油量越多，最終殘存量越少，涂油輥的有效壽命就越長。
然而，當油保持層內浸含大量油時，通常，由于在油保持層外側具有涂油控制層，很難從輥表面產生泄漏，但是油易于從油保持層的端面泄漏。因此在許多場合，為了阻止油的泄漏，必須對輥端面進行密封處理，這樣，當涂油輥被制造成上述的消耗品時，就很不經濟。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，則會降低上述有效油的數量，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號公報及特開平9-185282號公報等中所記載的，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，由于油保持層自身的油保持能力較高，縱向放置及實際使用時極少出現油的泄漏問題，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量、有效油的比率都較低的問題。
日本特開平4-139477號公報及特開2001-318553號公報中，公開了一種由硅橡膠或三聚氰胺樹脂海綿構成的油保持層。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易出現漏油問題。因此對于這種類型的涂油輥，需要采用諸如對端面進行處理等措施，以減輕或阻止漏油。
為了解決上述問題，發明人經過刻意的研究發現，在縱向設置時油保持數量在很大程度上取決于構成油保持層的無紡布的吸油高度，有效油的數量極大地取決于無紡布的滲油能力。基于上述發現，完成本發明。
本發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置的油保持層、圍繞該油保持層外周設置的涂油控制層，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。
本發明的涂油輥具有設于作為主要構成元件的中心軸圓周上的油保持層以及圍繞其外周設置的涂油控制層。
利用涂油輥將上述油涂敷在靜電復印機、電子照相機和打印機等設備的定影裝置的定影輥表面上，從而防止調色劑粘附、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出發，最好采用硅油。根據應用條件，可以使用各種粘度的油。由于油的粘度越高，涂敷時其流動性就越差，通常使用30000cSt以下的油。可以被使用油的具體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，最好選用鋁制造中心軸，根據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，浸入該層內的油通過涂油控制層滲出并被復制到定影輥等之上。在這種情況下，滲出涂油控制層并復制到定影輥等之上的油的數量越多，涂油輥的壽命就越長。
在本發明中，為了獲得上述長壽命的涂油輥，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，也就是毛細管的厚度，這兩個特性沿可逆關系變化，這兩個特性具有下限值，其上限值取決于硅油和無紡布材料的組合，因此這兩個特性不能無限地增大。
對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管作用而實現吸油的高度。本發明采用JIS P8141號記載的測試水吸收率的方法測量吸取高度，只是用100cst硅油代替水。
上述油滲透性是指，由在1kPa壓力下在單位時間(hr)通過單位面積(平方厘米)的粘度為100cst的硅油數量所表示的無紡布的油滲透性。另外，根據使用型號為1000的空氣比較式比重計(東京科學株式會社制造)對無紡布進行測量而得到的氣孔體積可以計算出上述氣孔率。
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于油保持層和涂油控制層之間的油轉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的成分組成的混合物涂敷在油轉移層上，然后進行熱處理，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％，根據由B型古爾勒式織物密度測定計所測定的古爾勒數，透氣度過是3～1500(sec/100cc)。
上述油轉移層的作用是使油從上述油保持層擴散和滲入到涂油控制層內。這種油轉移層可以具有多層結構。
用于制造上述油轉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，優選170～800g/m2，厚度是0.5～5.0mm，優選2-3mm。
可以采用公知的方法將上述油保持層、油轉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出發，油保持層和涂油控制層之間或油轉移層和涂油控制層之間最好是采用通過粘結劑進行粘接的方法進行層疊。
利用粘結劑進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劑涂布成點狀、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劑施加在一個表面上或局部或完全地涂敷在兩個表面上，而后對硅漆進行固化。
按照上述方法獲得的、浸油之前的涂油輥結構通過對其滲油就可以制成涂油輥。對于滲油方法來說，控制滲入油保持層和油轉移層的油的數量，且最好在壓力下從涂油輥結構的至少一個端面滲入。對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構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形凸起部分，該環形凸起部分在開口部分與涂油輥結構的端面的油保持層部分相對置地壓緊時，與油保持層之間形成液密封接觸，從而可以阻止漏油。
上述環形凸起外周尺寸被設計成與涂油控制層的端部保持一定間隙，換句話說，這樣調整寬度，當壓靠前端部分時，油保持層或油轉移層的一部分被露出。在上述供給管部分，設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，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構可以是具有上述供油夾緊夾具結構中的省略了中央部位的供油管，僅保留凹入空間。當然，也可以使用使上述供油夾緊夾具的閥關閉的結構。
在上述通過調整使滲入油保持層內的油不會因其自重產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合，例如，可以只進行簡單處理，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的元件。該推環由彈簧鋼制造，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進行固定。優選實施例介紹下文將結合對本發明沒有限制的附圖
以及示例詳細地介紹本發明。
在油轉移層的表面上，將硅漆和硅油按50∶50的質量比率混合所形成的粘結劑按照70克/平方厘米的數量進行涂敷，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度相等、并以單層纏繞，形成涂油輥構件10。
首先，對所獲得的涂油輥構件10的質量進行精確的測量，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，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。
測試上述涂油輥10被縱向放置時的漏油量。在濕度為50％、溫度為25℃的條件下，懸掛輥的一端24小時，然后測定其質量的變化，就可以得到在縱向放置時的油保持量。
得出上述縱向放置時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，并利用推環從其外側進行推壓，從而獲得可以使用的涂油輥10。這種涂油輥被設置在彩色打印機中。彩色圖象被連續地印刷在A4印刷紙上，每單位印刷量為500頁，測量涂油輥質量的下降，質量變化量除以印刷張數，就得到每頁紙的平均涂敷量。
連續進行印刷測試，直到涂敷量下降到每頁紙小于1mg為止。此時測量涂油輥10內殘留油數量，從而計算出測試期間能夠被有效使用的油數量(克，及表觀的每單位容積數量克/立方厘米)。此外還可以利用下述公式求出相對于縱向放置時的保持量的有效油比例，即有效油率(％)。
有效油率(％)＝有效油數量/縱向放置時的油保持數量×100表1顯示了在縱向放置時的油保持數量、有效油數量、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施例1中的構成油保持層的無紡布之外，采用與實施例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，與實施例1相同，測試所使用的無紡布的吸油高度、滲油性能以及氣孔率，測量涂油輥10在縱向放置時的油保持數量、有效油的數量(克，及表觀的每單位容積數量克/立方厘米)、有效油的比率。表1顯示了測試結果和涂油輥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施例1中的構成油保持層的無紡布之外，采用與實施例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，采用與實施例1相同的方式，測試紙漿紙的吸油高度、滲油性能以及氣孔率，測量涂油輥10在縱向放置時的油保持數量、有效油的數量(克，及表觀的每單位容積數量克/立方厘米)、有效油的比率。表1顯示了測試結果和涂油輥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施例1中的構成油保持層的無紡布之外，采用與實施例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，采用與實施例1相同的方式，測量石棉紙的吸油高度、滲油性能以及氣孔率，測量涂油輥10在縱向放置時的油保持數量、有效油的數量(克，及表觀的每單位容積數量克/立方厘米)、有效油的比率。表1顯示了測試結果和涂油輥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徑為12毫米外徑為36毫米長度為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，采用與實施例1相同的方式，測量三聚氰胺樹脂海綿的吸油高度、滲油性能以及氣孔率。測量涂油輥10在縱向放置時的油保持數量、有效油的數量(克，及表觀的每單位容積數量克/立方厘米)、有效油比率。表1顯示了測試結果和涂油輥10的條件。
表1
如表1所示，在實施例1-2以及比較示例1-4中，包括油保持層和油轉移層的涂油輥10具有相同的尺寸和容積，實施例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，因此可以構成涂油輥10的較高的縱向放置保持數量、即表觀的每單位容積達到0.4g/cm3以上、以及表觀的每單位容積達到0.22g/cm3以上的有效油數量，特別是在本實施例中，在上述較高的縱向放置保持量之內的超過0.30g/cm3的較大的量構成了有效油數量，使有效油的比率達到70％以上。因此提供的涂油輥壽命長、成本低、效率高，并且無需進行用于阻止油泄漏的復雜的端面的密封處理。
相反，比較示例1-3中的涂油輥10雖然在縱向放置測試時具有較大的油保持數量，但是在沒有導致漏油范圍內，有效油數量少。比較示例4中的涂油輥10使用三聚氰胺樹脂海綿，雖然它具有相對高的油可用率，但是油保持數量小，有效油數量依然較小。
發明效果以上已經對本發明進行了介紹，本發明的涂油輥10即使浸有大量的油但因不會漏油而無需進行密封處理，由于有效油的數量較大，使其壽命被延長。因此本發明具有良好的工業化價值。
權利要求
1.一種涂油輥，它包括中心軸、圍繞中心軸的圓周設置的油保持層、圍繞該油保持層外周設置的涂油控制層，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。
2.一種根據權利要求1所述的涂油輥，其特征在于所述無紡布的氣孔率大于70％。
3.一種根據權利要求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纖維而形成的。
4.根據權利要求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有油轉移層。
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置的油保持層、圍繞該油保持層外周設置的涂油控制層，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置的油保持層、圍繞該油保持層外周設置的涂油控制層，油保持層通過纏繞無紡布形成，有效油比率在70質量％以上。
7.一種根據權利要求5或6所述的涂油輥，其特征在于該涂油輥是如權利要求1至3任一項中記載的在油保持層和涂油控制層之間設有油轉移層的涂油輥。
全文摘要
本發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，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G03G15/20GK1448807SQ0312865
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月27日 優先權日2002年3月29日
發明者木村康一, 高木達雄, 菅沼洋介, 阿部勇美 申請人:霓佳斯株式會社