专利名称：涂油辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向安装于静电复印机、电子照相机和打印机等设备中的定影辊表面涂敷脱模油(releasing oil)的涂油辊。
涂油辊通常被用作一次性的消耗品，并且当包含在油保持层内的油被耗尽后或油不能以所需要的消耗量从上述多孔层的表面中渗出时就被抛弃。因此涂油辊的有效寿命是根据可以从油保持层中以所要求的消耗量渗出的油的数量来进行评估的，即，评估有效油的数量，油保持层内的油量越多，最终残存量越少，涂油辊的有效寿命就越长。
然而，当油保持层内浸含大量油时，通常，由于在油保持层外侧具有涂油控制层，很难从辊表面产生泄漏，但是油易于从油保持层的端面泄漏。因此在许多场合，为了阻止油的泄漏，必须对辊端面进行密封处理，这样，当涂油辊被制造成上述的消耗品时，就很不经济。另一方面，如果为了避免油的泄漏而降低油保持层的浸油量，则会降低上述有效油的数量，缩短涂油辊的寿命。
就上述的油保持层来说，例如在特开平6-348166号公报及特开平9-185282号公报等中所记载的，已知一种分层卷绕石棉纸、芳族聚酰胺、聚脂混合纤维纸的方案。在以这种材料作为油保持层时，由于油保持层自身的油保持能力较高，纵向放置及实际使用时极少出现油的泄漏问题，但是，因其气孔率较低，使浸含在油保持层中的油量减少，即使残存有油，也不能渗出需要量的油，因此存在着有效油的数量、有效油的比率都较低的问题。
日本特开平4-139477号公报及特开2001-318553号公报中，公开了一种由硅橡胶或三聚氰胺树脂海绵构成的油保持层。由于这种材料具有较高的气孔率，在以这种材料制成油保持层时能够浸含大量的油，且具有更高的油利用性和更高的有效油比率。但是由这种材料制成的涂油辊的油保持能力较低，在纵向放置或使用时易出现漏油问题。因此对于这种类型的涂油辊，需要采用诸如对端面进行处理等措施，以减轻或阻止漏油。
为了解决上述问题，发明人经过刻意的研究发现，在纵向设置时油保持数量在很大程度上取决于构成油保持层的无纺布的吸油高度，有效油的数量极大地取决于无纺布的渗油能力。基于上述发现，完成本发明。
本发明涉及这样一种涂油辊，它包括中心轴、围绕中心轴的圆周设置的油保持层、围绕该油保持层外周设置的涂油控制层，油保持层是吸油高度为60毫米以上且渗油性为40g/cm2/hr以上的无纺布。
本发明的涂油辊具有设于作为主要构成元件的中心轴圆周上的油保持层以及围绕其外周设置的涂油控制层。
利用涂油辊将上述油涂敷在静电复印机、电子照相机和打印机等设备的定影装置的定影辊表面上，从而防止调色剂粘附、纸张卷曲或定影辊磨损。
所述油被称作“脱模油”，通常从脱模性和耐热性等观点出发，最好采用硅油。根据应用条件，可以使用各种粘度的油。由于油的粘度越高，涂敷时其流动性就越差，通常使用30000cSt以下的油。可以被使用油的具体示例包括二甲基硅酮油、改性氨基的硅油、改性氟的硅油，但是本发明并不局限于这些种类的油。
所述中心轴可以采用公知的材料、加工成普通形状和尺寸，构成上述中心轴的材料包括例如铝、铁、不锈钢和黄铜。从成本和加工性角度出发，最好选用铝制造中心轴，根据用途确定中心轴的直径，例如5～20毫米。
上述油保持层是指浸含并保持涂油辊涂敷用油的层，浸入该层内的油通过涂油控制层渗出并被复制到定影辊等之上。在这种情况下，渗出涂油控制层并复制到定影辊等之上的油的数量越多，涂油辊的寿命就越长。
在本发明中，为了获得上述长寿命的涂油辊，通过缠绕特定的无纺布而制造油保持层，也就是吸油高度为60毫米以上并且油渗透性是40g/cm2/hr的无纺布。为了浸含更多的油，上述无纺布的气孔率最好在70％以上。另外，吸油高度和油渗透性的值取决于形成在无纺布上的孔隙的宽度，也就是毛细管的厚度，这两个特性沿可逆关系变化，这两个特性具有下限值，其上限值取决于硅油和无纺布材料的组合，因此这两个特性不能无限地增大。
对上述无纺布没有特别限制。例如，最好选用由通过加热连接的聚酯长纤维所形成的无纺布。具体地说，可以选用VOLANS和ECULE(商品名，东洋纺织株式会社制)。
利用普通条件的卷绕张力，将上述无纺布缠绕在中心轴上。为了有效地利用上述无纺布的特性，通常选用1～100N/m的卷绕张力，最好选用5～50N/m的卷绕张力。
另外，上述吸油高度是指利用毛细管作用而实现吸油的高度。本发明采用JIS P8141号记载的测试水吸收率的方法测量吸取高度，只是用100cst硅油代替水。
上述油渗透性是指，由在1kPa压力下在单位时间(hr)通过单位面积(平方厘米)的粘度为100cst的硅油数量所表示的无纺布的油渗透性。另外，根据使用型号为1000的空气比较式比重计(东京科学株式会社制造)对无纺布进行测量而得到的气孔体积可以计算出上述气孔率。
可以使用具有上述特征的无纺布作为形成油保持层的材料，并以这种方式获得涂油辊，即，使油以超过0.22g/cm3的量稳定地保持在油保持层上并使其保持的油的70％以上被有效地利用。
设置涂油控制层，用于控制油保持层所保持的油的渗出，所述被保持油最好通过设于油保持层和涂油控制层之间的油转移层以适合的微小流量逐渐渗出。涂油控制层通常是多孔膜。通过将硅或硅橡胶和硅油或一种通过加热可以挥发的成分组成的混合物涂敷在油转移层上，然后进行热处理，形成微孔，从而形成上述这种多孔膜。为了被用于调色剂定影装置的涂油辊，最好采用聚四氟乙烯膜(也被称作“多孔PTFE膜”)。
就上述的多孔隙膜的特性来说，较佳的是使用，例如厚度为15～130μm，孔的平均直径是0.1～2μm，表面粗糙度Ra0.5～2.0μm，气孔率是60～90％，根据由B型古尔勒式织物密度测定计所测定的古尔勒数，透气度过是3～1500(sec/100cc)。
上述油转移层的作用是使油从上述油保持层扩散和渗入到涂油控制层内。这种油转移层可以具有多层结构。
用于制造上述油转移层的材料包括多孔毡，例如由诸如芳族聚酰胺纤维的耐热纤维制成的毡。最好利用针刺法或类似加工方法，油转移层被成形为平面形状，且其整体具有均匀的密度。所述毡层最好使用单位面积重量是60～1000g/m2，优选170～800g/m2，厚度是0.5～5.0mm，优选2-3mm。
可以采用公知的方法将上述油保持层、油转移层和涂油控制层重叠地固定在一起。在这些方法中，从使油的渗出量均匀的观点出发，油保持层和涂油控制层之间或油转移层和涂油控制层之间最好是采用通过粘结剂进行粘接的方法进行层叠。
利用粘结剂进行连接的方法并不受限制，例如可以不完全覆盖接触面。在这样一种示例的方法中，是将以RTV橡胶(室温固化型橡胶)、LTV橡胶(低温固化型橡胶)、紫外线固化型橡胶等为主要成分的粘结剂涂布成点状、栅格状或梨皮状，从而形成局部粘接，或者，为了精确地控制油的渗出，将一种由硅漆和硅油混合而成的粘结剂施加在一个表面上或局部或完全地涂敷在两个表面上，而后对硅漆进行固化。
按照上述方法获得的、浸油之前的涂油辊结构通过对其渗油就可以制成涂油辊。对于渗油方法来说，控制渗入油保持层和油转移层的油的数量，且最好在压力下从涂油辊结构的至少一个端面渗入。对于具体的渗油方法来说，例如通过将在下文介绍的供油卡紧夹具(chuckingjig)的方法。
上述供油卡紧夹具由一用于形成凹入空间的前端部分以及一用于将油提供到该部分的供油管部分组成，利用该凹入空间可以使供给油渗入涂油辊结构端面的油保持层部分。该前端部分具有一用于形成上述凹入空间凹部的开口部分和一环形凸起部分，该环形凸起部分在开口部分与涂油辊结构的端面的油保持层部分相对置地压紧时，与油保持层之间形成液密封接触，从而可以阻止漏油。
上述环形凸起外周尺寸被设计成与涂油控制层的端部保持一定间隙，换句话说，这样调整宽度，当压靠前端部分时，油保持层或油转移层的一部分被露出。在上述供给管部分，设置一用于与加压装置相连的接头，油供给控制阀被组装在其上，用于控制油的供给。
在利用上述供油卡紧夹具通过一端注入和渗油时，通过使端面封闭夹具压靠在不与供油卡紧夹具接触的另一端面上，可以阻止油从该端面泄漏。端面封闭夹紧夹具的结构可以是具有上述供油夹紧夹具结构中的省略了中央部位的供油管，仅保留凹入空间。当然，也可以使用使上述供油夹紧夹具的阀关闭的结构。
在上述通过调整使渗入油保持层内的油不会因其自重产生泄漏的情况下而制成的涂油辊的端面无需液密封。在这种无需液密封的场合，例如，可以只进行简单处理，即，就用于制造所述涂油控制层的多孔氟树脂膜等来说，使用的膜的宽度大于辊的宽度，并将其从辊两端突出的部分折叠和推向中心轴。
在此情况下，所述折叠部分的固定方法并不局限于通过推压的方法。在某一示例的方法中，采用了安装一种被称作推环的元件。该推环由弹簧钢制造，利用弹簧钢的性能，将其中心部位固定在中心轴的支撑部分上。同样利用弹簧钢的性能，连续地推压上述端面的折叠部分，并且能够以推压折叠部分的状态进行固定。优选实施例介绍下文将结合对本发明没有限制的附图
以及示例详细地介绍本发明。
在油转移层的表面上，将硅漆和硅油按50∶50的质量比率混合所形成的粘结剂按照70克/平方厘米的数量进行涂敷，将厚度为80μm、宽240毫米、平均孔径为0.2μm的聚四氟乙烯(PTFE)膜12配置成两端伸出的长度相等、并以单层缠绕，形成涂油辊构件10。
首先，对所获得的涂油辊构件10的质量进行精确的测量，然后，推压上述供油夹紧夹具的前端部分，以保留部分油转移层的周边部分。然后，将上述端面封闭夹紧夹具推靠在另一端面上，将100克的粘度为100cst的二甲基硅氧烷油KF-96提供到供油管内，通过与加压装置相连，提供0.3KPa的压力，从而注入、渗油，形成涂油辊10。
测试上述涂油辊10被纵向放置时的漏油量。在湿度为50％、温度为25℃的条件下，悬挂辊的一端24小时，然后测定其质量的变化，就可以得到在纵向放置时的油保持量。
得出上述纵向放置时的油保持量的涂油辊10，其多孔PTFE膜在两端的突出部分被向中心轴方向折叠，并利用推环从其外侧进行推压，从而获得可以使用的涂油辊10。这种涂油辊被设置在彩色打印机中。彩色图象被连续地印刷在A4印刷纸上，每单位印刷量为500页，测量涂油辊质量的下降，质量变化量除以印刷张数，就得到每页纸的平均涂敷量。
连续进行印刷测试，直到涂敷量下降到每页纸小于1mg为止。此时测量涂油辊10内残留油数量，从而计算出测试期间能够被有效使用的油数量(克，及表观的每单位容积数量克/立方厘米)。此外还可以利用下述公式求出相对于纵向放置时的保持量的有效油比例，即有效油率(％)。
有效油率(％)＝有效油数量/纵向放置时的油保持数量×100表1显示了在纵向放置时的油保持数量、有效油数量、有效油比率以及涂油辊的主要使用条件。
比较示例1除了使用厚0.1毫米宽217毫米的芳族聚酰胺纸来代替实施例1中的构成油保持层的无纺布之外，采用与实施例1相同的方式缠绕油保持层并使其浸油100克而制成涂油辊10。然后，与实施例1相同，测试所使用的无纺布的吸油高度、渗油性能以及气孔率，测量涂油辊10在纵向放置时的油保持数量、有效油的数量(克，及表观的每单位容积数量克/立方厘米)、有效油的比率。表1显示了测试结果和涂油辊10的条件。
比较示例2除了使用厚0.1毫米宽217毫米的纸浆纸来代替实施例1中的构成油保持层的无纺布之外，采用与实施例1相同的方式缠绕油保持层并使其浸油100克而制造涂油辊10。然后，采用与实施例1相同的方式，测试纸浆纸的吸油高度、渗油性能以及气孔率，测量涂油辊10在纵向放置时的油保持数量、有效油的数量(克，及表观的每单位容积数量克/立方厘米)、有效油的比率。表1显示了测试结果和涂油辊10的条件。
比较示例3除了使用厚0.3毫米宽217毫米的石棉纸来代替实施例1中的构成油保持层的无纺布之外，采用与实施例1相同的方式缠绕油保持层并使其浸油100克而制成涂油辊10。然后，采用与实施例1相同的方式，测量石棉纸的吸油高度、渗油性能以及气孔率，测量涂油辊10在纵向放置时的油保持数量、有效油的数量(克，及表观的每单位容积数量克/立方厘米)、有效油的比率。表1显示了测试结果和涂油辊10的条件。
比较示例4除了使用由多孔的三聚氰胺树脂海绵制成的内径为12毫米外径为36毫米长度为217毫米的管形体作为油保持层覆盖中心轴之外，采用与实施例1相同的方式缠绕油保持层并使其浸油100克而制造涂油辊10。然后，采用与实施例1相同的方式，测量三聚氰胺树脂海绵的吸油高度、渗油性能以及气孔率。测量涂油辊10在纵向放置时的油保持数量、有效油的数量(克，及表观的每单位容积数量克/立方厘米)、有效油比率。表1显示了测试结果和涂油辊10的条件。
表1
如表1所示，在实施例1-2以及比较示例1-4中，包括油保持层和油转移层的涂油辊10具有相同的尺寸和容积，实施例1-2中的涂油辊10使用吸油高度大于60毫米且油渗透性为40g/cm2/hr的无纺布，因此可以构成涂油辊10的较高的纵向放置保持数量、即表观的每单位容积达到0.4g/cm3以上、以及表观的每单位容积达到0.22g/cm3以上的有效油数量，特别是在本实施例中，在上述较高的纵向放置保持量之内的超过0.30g/cm3的较大的量构成了有效油数量，使有效油的比率达到70％以上。因此提供的涂油辊寿命长、成本低、效率高，并且无需进行用于阻止油泄漏的复杂的端面的密封处理。
相反，比较示例1-3中的涂油辊10虽然在纵向放置测试时具有较大的油保持数量，但是在没有导致漏油范围内，有效油数量少。比较示例4中的涂油辊10使用三聚氰胺树脂海绵，虽然它具有相对高的油可用率，但是油保持数量小，有效油数量依然较小。
发明效果以上已经对本发明进行了介绍，本发明的涂油辊10即使浸有大量的油但因不会漏油而无需进行密封处理，由于有效油的数量较大，使其寿命被延长。因此本发明具有良好的工业化价值。
权利要求
1.一种涂油辊，它包括中心轴、围绕中心轴的圆周设置的油保持层、围绕该油保持层外周设置的涂油控制层，油保持层是吸油高度为60毫米以上且渗油性为400g/cm2/hr以上的无纺布。
2.一种根据权利要求1所述的涂油辊，其特征在于所述无纺布的气孔率大于70％。
3.一种根据权利要求1或2所述的涂油辊，其特征在于所述无纺布是通过热熔聚酯长纤维而形成的。
4.根据权利要求1-3之一所述的涂油辊，其特征在于在油保持层和涂油控制层之间设有油转移层。
5.一种涂油辊，其特征在于它包括中心轴、围绕中心轴的圆周设置的油保持层、围绕该油保持层外周设置的涂油控制层，油保持层通过缠绕无纺布形成，且有效油的数量在0.22g/cm3以上。
6.一种涂油辊，它包括中心轴、围绕中心轴的圆周设置的油保持层、围绕该油保持层外周设置的涂油控制层，油保持层通过缠绕无纺布形成，有效油比率在70质量％以上。
7.一种根据权利要求5或6所述的涂油辊，其特征在于该涂油辊是如权利要求1至3任一项中记载的在油保持层和涂油控制层之间设有油转移层的涂油辊。
全文摘要
本发明提供一种主要包括中心轴、围绕中心轴的油保持层、围绕油保持层的涂油控制层的涂油辊，其寿命长，无需用于阻止油从辊端面泄漏的密封处理。油保持层是通过缠绕重叠吸油高度为60毫米以上、渗油性为40g/cm
文档编号G03G15/20GK1448807SQ0312865
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月27日 优先权日2002年3月29日
发明者木村康一, 高木达雄, 菅沼洋介, 阿部勇美 申请人:霓佳斯株式会社