JPH08297427A - オイル塗布ロール及びそれに用いる吸油性多孔質材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オイル透過制御層を有し、且つロール端部に
通気孔を設けたロールであって、ロール内容積に見合っ
たオイル量を内在させることができ、もちろんオイル透
過制御層の剥離、破壊が発生せず、しかも通気孔を下に
して縦にした場合も即座にオイルが流出することはな
く、且つ長時間コピー等を使用しなかった場合もオイル
がロールの下部に滞留集中することもなく、均一で安定
な塗布状態を長期間維持できる塗布ロール及びそれに用
いる吸油性多孔質材を提供する。 【構成】 穴開き中空パイプ内部に少なくとも該中空パ
イプの外径以上のオイル吸い上げ力を有する吸油性多孔
質材を挿入し、該多孔質材にオイルを保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＰＰＣ複写機、プリンタ
ー等の定着部に使用される定着ロール、ベルト等に微量
にオイルを塗布し、これらロール等の摩耗を防止すると
共に、トナーや、コピー紙等の付着を防止するための、
オイル塗布ロール及びそれに用いる吸油性多孔質材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＰＣ複写機において、記録用紙に転写
されたトナー像を加熱定着ロールと加圧ロールの間を通
すことにより、圧着焼き付けることが広く行なわれてい
る。このような定着装置においては、定着時に定着ロー
ルがトナーと直接接触するためトナーの一部が定着ロー
ルに付着し、再度記録用紙と接触するときに記録用紙に
付着して汚損したり、場合によっては記録用紙がロール
に付着して巻き上がってしまうこともある。

【０００３】このような現象を防止するため、一般に定
着装置のロール表面材として離型性の良いポリテトラフ
ルオロエチレン又はシリコーンゴム等の材料を使用して
いるが、これだけでは上記現象を有効に防止できないの
で、定着装置の少なくとも一方のロールにシリコーンオ
イル等の離型オイルを塗布部材を用いて塗布している。
また近年では、トナー自体に離型成分を含有したもの
（オイルレストナー）を用い、上記現象を防止すること
も行なわれているが、この場合においても、特に高速タ
イプの複写機においては上述同様の現象が認められ、や
はり離型液を塗布する必要がある。なお、この場合、オ
イルレストナーは一般のトナーに比し離型性がよいの
で、離型オイルの塗布量はより微少量で済む。また、ト
ナーの改良により上述現象が無くなったとしても、定着
ロール等の摩耗を防止し、良好な画質を維持するために
は、やはり微量のオイルを塗布する必要がある。

【０００４】従来より、定着部等にオイルを塗布するた
めの部材として、各種ロール形状のものが提案されてお
り、その一つとして外周部に小さな穴を多数開けたパイ
プの中空部に離型オイルを内在させ、またその外周にノ
メックス等の耐熱性フェルトを巻き付けたもの（特公平
１−６０１４４号公報）、あるいはオイルの浸出量を制
御し、またロールの軸方向への拡散を行ない、全体的に
均一に塗布するために紙等の多孔材を巻いた上に耐熱性
フェルトを巻き付けたもの（実開昭６１−１０４４６９
号公報）、更に弾性を付与するためにシリコーンゴムス
ポンジ等を中間層として設けたもの（特開平５−１２３
６２３号公報）、また耐熱性フェルトの代わりに他の耐
熱性多孔質素材を使用したもの（特開昭６０−１４４７
７８号公報）等が提案されている。

【０００５】しかしながら、これらにおいては、表面の
フェルト又は多孔質材に浸出したオイルが、直接定着ロ
ールに塗布移行されるため、オイル塗布量の制御は困難
であった。例えば、中空パイプに開ける孔の数を少なく
してオイル浸出量を小さくしようとすると、オイル浸出
部がまばらとなりオイル塗布むらが発生するし、また穴
径を小さくしようとすると、加工が困難となりコストア
ップにつながってしまう。その上、急激なオイル浸出を
無くすために、どうしてもオイル粘度の高いものを使用
せざるを得ず、一般には少なくとも１０００ｃｐｓ以上
の粘度を有するオイルしか使用できないものであった。
また、これら問題を解決するために、穴開き中空パイプ
の表面にオイル浸出量制御及び拡散のために耐熱紙等を
巻くことが提案されている（実開昭６１−１０４４６９
号公報）が、いずれにしても例えば長時間使用しなかっ
た後のコピー機等においては、その初期においてオイル
塗布量過剰によるトラブルが発生し、またこれを防止す
るためにオイル浸出量を小さくすると、連続コピー時の
後半にはオイル塗布量過少によるトラブルが発生すると
いうような困難な問題があった。

【０００６】この問題を回避し、オイル塗布量の制御を
可能にするものとして、耐熱性フェルト又は多孔質材の
表面に、即ち上記ロールの表面に耐熱性の微多孔質膜の
層を設け、これによりオイル透過量の制御を行なわせる
こと（特開昭６１−１８３６７９号公報）が提案されて
いる。また、本発明者は更に微少なオイル量を精度良
く、均一に塗布することを可能とし、熱や汚れ、機械的
な変形に強く、長時間にわたって安定して一定量のオイ
ルを透過せしめるものとして、微多孔質膜の代わりに、
微多孔質膜の空隙部にシリコーンゴムとオイルの混合物
を充填した複合膜をオイル透過制御層として使用するこ
と（特開昭６２−１７８９９２号公報）を提案してい
る。

【０００７】これらのオイル透過制御層を有するロール
は、前述のような、本来このオイル塗布部体に要求され
る特性については満足すべきものであったが、この制御
層に起因する新たな問題も発生した。即ち、微多孔質膜
又は複合膜に離型オイルが接すると、オイルにより微多
孔質膜の孔が塞がれてしまい、バルクなガスの透過が困
難となって、例えば無理にガスを透過させようとすると
数十ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力が必要な程となる。このこと
はオイル透過量を小さくするために微多孔質膜の孔径を
小さくするほどより高い圧力を必要とし、更に前記複合
膜の場合には、膜を破壊せずにガスを透過させることは
困難である。

【０００８】ところが、穴開き中空パイプ中に内在され
るオイルそのものや、そのオイルに吸湿された水分や、
多孔質材に吸湿された水分のために、定着部の昇温や冷
却に伴いオイルや水分の蒸気圧が発生し、またオイル自
体の熱膨張によっても圧力が発生し、この圧力のために
前記オイル透過制御層に過大な圧力が加わるため、オイ
ルの吹き出しによる初期オイル量の増大や、場合によっ
てはオイル透過制御層が破壊されたり、風船状に膨れた
りしてしまうというトラブルが発生する。

【０００９】このトラブルを回避するためには、ロール
内部の圧力を逃がすための通気孔をロール端部に設け
る、特にはロール端部の軸線上に穴を開ければ良いが、
この穴からオイルが漏れないようにするために、このロ
ール内容積の半分、実際には３０％程度のオイル量しか
内在させることが出来なくなり、その分寿命の短いもの
となってしまう。また、このような構造では長時間コピ
ー機等を使用せずに放置した場合、重力によりオイルが
このロールの下部に滞留集中してしまうため、ロールの
重量バランスがくずれ、回転が不自然なものとなってし
まうほか、初期においてオイル塗布ムラの発生する問題
もある。更にこのロールを、通気孔を下にして縦にした
場合、即座にオイルがこぼれ出すという問題もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の実情に鑑みてなさあれたものであって、オイル透過制
御層を有し、且つロール端部に通気孔を設けたロールに
おいて、ロール内容積に見合ったオイル量を内在させる
ことができ、もちろんオイル透過制御層の剥離、破壊が
発生せず、しかも通気孔を下にして縦にした場合も即座
にオイルが流出することはなく、且つ長時間コピー等を
使用しなかった場合もオイルがロール下部に滞留集中す
ることもなく、均一で安定な塗布状態を長期間維持でき
る塗布ロール及びそれに用いる吸油性多孔質材を提供す
ることをその目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、穴開き
中空パイプの中空部にオイルを内在させ、その外周にオ
イル拡散層を形成し、最外周にオイル透過制御層を設
け、且つロール端部に通気孔を設けた微量オイル塗布ロ
ールにおいて、穴開き中空パイプ内部に少なくとも該中
空パイプの外径以上のオイル吸い上げ力を有する吸油性
多孔質材を挿入し、該多孔質材にオイルを保持させてな
ることを特徴とするオイル塗布ロールが提供される。

【００１２】また、本発明によれば穴開き中空パイプの
中空部にオイルを内在させ、その外周にオイル拡散層を
形成し、最外周にオイル透過制御層を設け、且つロール
端部に通気孔を設けた微量オイル塗布ロールの中空部に
挿入して用いる吸油性多孔質材であって、該中空パイプ
の外径以上のオイル吸い上げ力を有し、且つオイルが保
持されていることを特徴とする吸油性多孔質材が提供さ
れる。

【００１３】なお、ここでいうオイル吸い上げ力とは、
予め任意の形状の吸油性多孔質材にオイルを含浸させた
後、これをトレイ上に静置し、吸油性多孔質在中のオイ
ルの上端面の位置を測定したときに、その位置の低下が
止まった時点で、トレイに滞留したオイルの液面から、
吸油性多孔質材中のオイル上端面までの高さにより表わ
すものとする。従って、本発明では、この高さが穴開き
中空パイプの外径よりも大きいものということになる。

【００１４】以下、本発明のオイル塗布ロール及びそれ
に用いる吸油性多孔質材について、詳しく説明する。本
発明のオイル塗布ロールは、オイル透過制御層を有し、
且つロール端部に通気孔を設けたロールにおいて、穴開
き中空パイプの中空部に少なくともこの中空パイプの外
径以上のオイル吸い上げ力を有する給油性多孔質材を挿
入し、これにオイルを保持させることによりオイルの流
動を阻止でき、また通気孔位置より上にもオイルを保持
させることが可能となり、中空パイプの容積を有効に使
用することが可能となる。実際には、このロールの内容
積の７０％程度の容積のオイル量まで充填、保持させる
ことが可能となり、従来の倍以上の充填量が確保され、
その分寿命を延ばせることになる。また、この給油性多
孔質材のオイル保持力により充填オイルの大半がロール
中心部軸線上に保持されることにより、長時間このロー
ルを放置しておいても、オイルがロール下部に滞留する
ことがなくなり、ロール回転がスムースに行なわれるこ
とになると共に、オイル塗布むらを防止できる。更に、
このロールを通気孔を下にして立てても、すぐにオイル
がこぼれ出すことはなく、数秒間は縦に取り扱うことを
可能とする。このことは、本発明ロールを例えばコピー
機等に取り付ける際の取扱いを容易とするものである。
更に、本発明ロールでは、表面のオイル透過制御層の存
在と相俟って、低粘度のオイルでも、微量に、しかも均
一に長時間塗布することが可能であり、使用可能オイル
の制限を大きく拡げられるものである。

【００１５】本発明において、穴開き中空パイプの中空
部に挿入される吸油性多孔質材としては、保持されるオ
イルに侵されず、また使用温度に耐えられる材料で、し
かもこの中空パイプの外径以上のオイル吸い上げ力を有
する材質のものであれば、任意のものが使用できる。こ
のようなものとして、例えばノメックスフェルト、ノメ
ックス組み紐、ノメックス繊維束、硝子繊維束、カーボ
ン繊維束、カーボン繊維フェルト、各種セラミック焼結
多孔体、シリコーンゴム多孔質スポンジ、アラミド繊維
束、ポリイミドフォーム、メラミンフォーム、その他の
各種プラスチックスポンジ又はフォーム、多孔質体、焼
結体、繊維束等が挙げられるが、これらの中でもメラミ
ンフォームがその空孔率の高さ、適当な孔径によるオイ
ル保持性能及び弾性を有する点で特に好ましい。また、
中空パイプへの挿入を容易とし、形状保持性を良くする
ため、これら給油性多孔質材を補強するためのシャフト
等を持つものでも良い。

【００１６】また、穴開き中空パイプは、中空パイプの
周面に穴を有するものであり、その材料としては、アル
ミ、鉄、ＳＵＳ等、また場合によってはセラミック中空
パイプ、多孔質セラミック中空パイプ、プラスチックパ
イプ、各種焼結金属等が自由に使用し得る。そして、こ
のパイプが多孔質体でない場合には穴を開けるわけであ
るが、この穴は機械加工、エッチング等の方法によれば
良い。本発明の特徴として、この穴の径、数等の制限は
なく、次に説明するオイル拡散層全体にオイルが行きわ
たるように浸透できるものであれば良い。

【００１７】この穴開き中空パイプの外周に形成するオ
イル拡散層は、オイルを塗布される相手ロール等との接
触を良くするため適度な柔軟性又は弾性を有するものが
好ましく、またオイル拡散性の良いものが好ましい。こ
のようなものとしては、ノメックスフェルト、シリコー
ンゴムスポンジ、ウレタンフォームにシリコーンゴムを
複合化させた複合材フォーム、メラミンフォーム、ポリ
イミドフォーム等がある。更に、必要によっては、この
層がフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性体との組み合
わせであっても良い。

【００１８】オイル透過制御層としては、各種プラスッ
チクの微多孔質膜が使用し得るが、延伸多孔質ＰＴＦＥ
膜が、その耐熱性、強度、離型性、柔軟性及び孔径制御
のしやすさの点で好ましく、更にこの延伸多孔質ＰＴＦ
Ｅの空隙部にシリコーンゴムとオイルの混合物を含浸架
橋させた複合膜が、オイル透過量制御のしやすさ、オイ
ル透過性能の安定性、耐久性の高さ及び離型性の良さの
点で特に好ましい。

【００１９】本ロールへのオイルの充填は、例えば予め
必要量のオイルを中空パイプ中に注入しておき、次に吸
油性多孔質材を挿入する；予め吸油性多孔質材を挿入し
ておき、そこにオイルを注入する；あるいは吸油性多孔
質材にオイルを吸収させておき、それを中空パイプに挿
入する等によれば良い。ここで使用されるオイルとして
は、ジメチルシリコーンオイルの他に、フッ素系オイ
ル、フッ素化シリコーンオイル、フェニルシリコーンオ
イル、各種変性シリコーンオイル等が挙げられ、またそ
の粘度についても前記したように特に制限はない。

【００２０】なお、本発明のオイル塗布ロールを一定期
間使用することにより、オイル塗布ロールの中空パイプ
の中空部に挿入された吸油性多孔質材中のオイルが消耗
されたとき、このオイルを保持させた吸油性多孔質材を
別途準備しておき、これを使用済みのものと取り替える
ことにより、オイル塗布ロールを長期に亘って使用する
ことができ、極めて経済的である。この取り替えを行な
うために、例えば、中空パイプの長手方向端部のシール
部材を着脱自在の構造にするとよい。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明のオイル塗布部材は、オイルを塗布する相手を限定
するものではなく、ロールのほか、エンドレスベルト等
のオイル塗布を必要とする種々のものに使用可能であ
る。

【００２２】実施例１ 直径２８ｍｍの円柱状に切りだしたメラミンフォーム
（商品名バソテクト：ＢＡＳＦ社製）を粘度１００ｃｐ
ｓのジメチルシリコーンオイルに浸漬することにより、
その空隙部にジメチルシリコーンオイルを含浸した後、
これを縦にしてトレイ上に静置し、１２時間後及び１５
時間後にメラミンフォーム中のオイルの上端面から、ト
レイ上に滞留したオイルの液面までの高さを測定したと
ころ、何れも４０ｍｍであった。従って、このメラミン
フォームのオイル吸い上げ力は４０ｍｍであった。

【００２３】実施例２ 図１、図２で示されるような構造のオイル塗布ロールを
作製した。即ち、内径２４ｍｍ、肉厚０．８ｍｍのアル
ミ製中空パイプ１の外周に、６方向に直径１ｍｍの穴２
を長手方向に１ｃｍの間隔で均等に機械加工により開け
たものを用意し、その表面に、シリコーン系接着剤によ
り、厚さ２ｍｍ、幅３０ｍｍのノメックスフェルトをテ
ープ状に切りだしたものを螺旋状に巻き付け接着するこ
とにより、オイル拡散層３を形成した。更にこの表面
に、膜厚１００μｍ、空孔率７５％、平均孔径０．２μ
ｍの延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム（商品名 ゴアテック
ス：ジャパンゴアテックス社製）を、その表面にシリコ
ーン系接着剤をドット状に塗布し、これにより海苔巻状
に巻き付け接着して、オイル透過制御層４を形成した。

【００２４】次に、実施例１で使用したのと同じメラミ
ンフォームの円柱５を、アルミ製中空パイプ１の中空部
に図示されるように挿入した後、このパイプ１の片端
を、端部シール兼シャフト軸となる部品６を嵌入するこ
とにより閉塞させ、続いてもう一方の端部から粘度１０
０ｃｐｓのジメチルシリコーンオイルを１００ｇ注入
し、その後中心軸上に径１．５ｍｍの通気孔８を開けた
端部シール兼シャフト軸となる部品７をパイプ１の反対
側の端部に嵌入してシールし、本発明のオイル塗布ロー
ル９を作製した。

【００２５】このロール９を、通気孔８のある端を下に
して５秒間縦に保持してもオイルの流出は見られなかっ
た。また、このロール９をＰＰＣ複写機の定着部にある
ヒートロールに当接させ、オイル塗布ロールとして作動
させたところ、その温度が２００℃になってもオイルの
流出は見られず、またオイルの偏りも見られず、均一で
安定した塗布状態を維持できた。

【００２６】比較例１ 実施例２において、端部通気孔を開けなかったこと以外
は、実施例２と同様にしてオイル塗布ロールを作製し、
実施例２と同様にしてＰＰＣ複写機に装着し試験したと
ころ、昇温過程で表面の延伸多孔質ＰＴＦＥフィルムが
オイル拡散層であるノメックスフェルトから剥離してし
まい、風船のように伸びてしまった。

【００２７】比較例２ 実施例２において、円柱状のメラミンフォームを中空パ
イプ中に挿入しなかったこと以外は、実施例２と同様に
してオイル塗布ロールを作製した。このロールを、通気
孔を下にして縦にしたところ、即座に通気孔よりオイル
が流出してきた。また、このロールを水平に保持したと
ころ、やはり通気孔よりオイルがあふれ出してきたほ
か、オイルがこのロールの下半分に集中滞留するのが観
察された。更に、このロールを水平に保持して、オイル
のあふれ出しが止まったところで、ＰＰＣ複写機に装着
してテストしたところ、昇温過程で、更にまた通気孔よ
りオイルが吹き出してくるのが観察された。

【００２８】実施例３ 実施例２において、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルムを巻き
付け接着した後、更にこの延伸多孔質フィルムに、シリ
コーンゴム７０％、シリコーンオイル３０％の割合で混
合したものを含浸し、加熱、架橋することにより、オイ
ル透過制御層となる複合膜を形成したこと以外は、実施
例２と同様にして、本発明のオイル塗布ロールを作製し
た。このロールを実施例２と同様にしてＰＰＣ複写機に
装着して、連続通紙試験によりオイル塗布量を測定した
ところ、図３のようになり安定したオイル塗布がなされ
ているのが確認できた。また、この間オイルの流出等の
トラブルは全く見られなかった。なお、図３における縦
軸のオイルフィードレートは、オイルロールの各インタ
ーバルの重量減少量を消費量として算出したものであ
る。

【００２９】

【発明の効果】請求項１のオイル塗布ロールは、オイル
透過制御層を有し、且つロール端部に通気孔を設けたロ
ールであって、穴開き中空パイプの中空部に少なくとも
この中空パイプの外径以上のオイル吸い上げ力を有する
給油性多孔質材を挿入し、該多孔質材にオイルを保持さ
せたものとしたことから次のような卓越した効果を奏す
る。 （イ）オイルの流動を阻止でき、それにより通気孔位置
より上にもオイルを保持させることが可能となり、中空
パイプの容積を有効に使用することが可能となる。実際
には、このロールの内容積の７０％程度の容積のオイル
量まで充填、保持させることが可能となり、従来の倍以
上の充填量が確保され、その分寿命を延ばせることにな
る。 （ロ）給油性多孔質材のオイル保持力により充填オイル
の大半がロール中心部軸線上に保持されることとなり、
長時間このロールを放置しておいても、オイルがロール
下部に滞留することがなくなり、ロール回転がスムース
に行なわれることになると共に、オイル塗布むらを防止
できる。 （ハ）同じく給油性多孔質材のオイル保持力により、ロ
ールを通気孔を下にして立てても、すぐにオイルがこぼ
れ出すことはなく、数秒間は縦に取り扱うことを可能と
する。このことは、本発明ロールを例えばコピー機等に
取り付ける際の取扱いを容易とする。 （ニ）表面のオイル透過制御層と相俟って、低粘度のオ
イルでも、微量にしかも均一に長時間塗布することが可
能であり、使用可能オイルの制限を大きく拡げられる。 （ホ）オイル透過制御層の剥離、破壊が発生せず、均一
で安定な塗布状態を長期間維持できる。

【００３０】請求項２の吸油性多孔質材は、上記オイル
塗布ロールの穴開き中空パイプの外径以上のオイル吸い
上げ力を有し、且つオイルが保持されているものとした
ことから、上記オイル塗布ロールの中空パイプの中空部
に挿入された吸油性多孔質材中のオイルが消耗されたと
きに、それと本吸油性多孔質材を取り替えることによ
り、オイル塗布ロールを長期に亘って使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオイル塗布ロールの一部を断面とした
側面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】実施例３における通紙枚数とオイル塗布量との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 穴開き中空パイプ ２ 中空パイプの穴 ３ オイル拡散層 ４ オイル透過制御層 ５ 吸油性多孔質材 ６ 端部シール兼シャフト部品 ７ 端部シール兼シャフト部品（センター通気孔有り） ８ 通気孔 ９ オイル塗布ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 穴開き中空パイプの中空部にオイルを内
   在させ、その外周にオイル拡散層を形成し、最外周にオ
   イル透過制御層を設け、且つロール端部に通気孔を設け
   た微量オイル塗布ロールであって、穴開き中空パイプ内
   部に少なくとも該中空パイプの外径以上のオイル吸い上
   げ力を有する吸油性多孔質材を挿入し、該多孔質材にオ
   イルを保持させてなることを特徴とするオイル塗布ロー
   ル。
2. 【請求項２】 穴開き中空パイプの中空部にオイルを内
   在させ、その外周にオイル拡散層を形成し、最外周にオ
   イル透過制御層を設け、且つロール端部に通気孔を設け
   た微量オイル塗布ロールの中空部に挿入して用いる吸油
   性多孔質材であって、該中空パイプの外径以上のオイル
   吸い上げ力を有し、且つオイルが保持されていることを
   特徴とする吸油性多孔質材。