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技術 定着装置周辺の部材で用いるフェルト材

出願人 株式会社フジコー
発明者 田代清文
出願日 2000年4月28日 (20年6ヶ月経過) 出願番号 2000-129020
公開日 2001年11月9日 (19年0ヶ月経過) 公開番号 2001-312172
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着 不織物
主要キーワード 液状シリコン樹脂 ウォータジェット処理 パッド基材 練り込み方式 フェノール樹脂製 ニードルパンチフェルト 自己消炎性 矩形平面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年11月9日)のものです。
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図面 (7)

課題

熱定着装置周辺の部材に適用するフェルト材として、安価であっても乾熱定性オイル保持性およびクリーニング性などを良化させる。

解決手段

難燃レーヨンおよび融点約250℃以上または無融点である耐熱性有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化する。

概要

背景

電子複写機レーザプリンタにおいて、定着装置周辺は通常180〜200℃の高温環境であり、機器起動時には一時的に220〜230℃にも達する。このため、クリーニングロールオイラーベルトのような定着装置周辺の部材には、耐熱性が優れたテトラフルオロエチレン繊維(PTFE繊維)、メタフェニレンイソフタルアミド繊維(m−アラミド繊維)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。

特に、PTFE繊維のニードルパンチフェルト材は、電子複写機などの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号などが存在する。PTFE繊維は、摩擦抵抗が小さく且つ弾力性に富んでいるので現像装置用の素材として非常に好適であっても、原材料コストが他の繊維に比べて段違いに高く、m−アラミド繊維についても同様の問題が内在している。

概要

熱定着装置の周辺の部材に適用するフェルト材として、安価であっても乾熱定性オイル保持性およびクリーニング性などを良化させる。

難燃レーヨンおよび融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化する。

目的

本発明は、PTFE繊維やm−アラミド繊維以外に安価な繊維を含むフェルト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、他の繊維を混入してもPTFE繊維やm−アラミド繊維などの本来の物性を実質的に保持するフェルト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、難燃レーヨンを多量に混入することによって従来よりも安価なフェルト材を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

電子複写機またはレーザプリンタなどの定着装置周辺の部材で用いるフェルト材であって、難燃レーヨンおよび融点約250℃以上または無融点である耐熱性有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めるフェルト材。

請求項2

電子複写機またはレーザプリンタなどの定着装置の周辺の部材で用いるフェルト材であって、難燃レーヨンおよび融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、さらに樹脂加工を施してから熱処理によって所定の厚みと密度に定めるフェルト材。

請求項3

カードラップは難燃レーヨン1〜80重量%と、融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維20〜99重量%とを有し、この有機繊維がPTFE繊維、m−アラミド繊維および/または難燃ポリエステル繊維である請求項1または2記載のフェルト材。

請求項4

ニードルパンチングの後に高圧ウォータジェット処理を行って全体を一体化する請求項1または2記載のフェルト材。

請求項5

難燃レーヨン1〜80重量%および融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維20〜99重量%からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めたフェルト材を用い、1対のコアロール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て接着する定着装置用オイラーベルト

請求項6

難燃レーヨン1〜80重量%および融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維20〜99重量%からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めたフェルト材を用い、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接着する定着装置用のクリーニングロール

請求項7

難燃レーヨン1〜80重量%および融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維20〜99重量%からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、熱処理によって所定の厚みと密度に定めたフェルト材を用い、該フェルト材を耐熱性プラスチック基材全面接着する定着装置用のクリーニングパッド

技術分野

0001

本発明は、電子複写機またはレーザプリンタなどにおける熱定着装置周辺の部材に適用すると、乾熱定性オイル保持性およびクリーニング性などが優れ且つ安価なフェルト材に関する。

背景技術

0002

電子複写機やレーザプリンタにおいて、定着装置の周辺は通常180〜200℃の高温環境であり、機器起動時には一時的に220〜230℃にも達する。このため、クリーニングロールオイラーベルトのような定着装置周辺の部材には、耐熱性が優れたテトラフルオロエチレン繊維(PTFE繊維)、メタフェニレンイソフタルアミド繊維(m−アラミド繊維)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。

0003

特に、PTFE繊維のニードルパンチフェルト材は、電子複写機などの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号などが存在する。PTFE繊維は、摩擦抵抗が小さく且つ弾力性に富んでいるので現像装置用の素材として非常に好適であっても、原材料コストが他の繊維に比べて段違いに高く、m−アラミド繊維についても同様の問題が内在している。

発明が解決しようとする課題

0004

定着装置周辺の部材に関して、組込本体である電子複写機やレーザプリンタは現況の厳しい経済情勢から販売価格が低迷している。これに伴って、定着装置周辺に用いるフェルト材についても、ユーザのコストダウン要望が非常に強く、PTFE繊維やm−アラミド繊維単独のフェルト材はコスト面から使用が困難になっている。

0005

このフェルト材に関して、PTFE繊維やm−アラミド繊維単独での物性を維持しながらコストダウンを図るには、他の安価な繊維をPTFE繊維やm−アラミド繊維などと混綿することが多い。しかしながら、通常のポリエステル繊維ポリオレフィン繊維を一部でも混入すると、得たフェルト材における熱安定性クリーニング特性またはオイル保持性の低下が激しく、定着装置周辺の部材として到底使用できない。また、他の安価な繊維のウェブをPTFE繊維やm−アラミド繊維などのウェブと積層しても、前記の各物性の低下が大きく、定着装置周辺の部材として使用することは困難である。

0006

本発明は、PTFE繊維やm−アラミド繊維以外に安価な繊維を含むフェルト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、他の繊維を混入してもPTFE繊維やm−アラミド繊維などの本来の物性を実質的に保持するフェルト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、難燃レーヨンを多量に混入することによって従来よりも安価なフェルト材を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本発明に係るフェルト材は、電子複写機またはレーザプリンタなどの定着装置の周辺の部材で用い、難燃レーヨンおよび融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維からなる基布とをニードルパンチングで全体を一体化する。この一体化の後に、所望に応じてフェルト材に樹脂加工を施し、ついで熱処理によって所定の厚みと密度に定める。この一体化の際に、ニードルパンチングの後で高圧ウォータジェット処理を介在させてもよい。

0008

本発明のフェルト材において、難燃レーヨンは1〜80重量%、耐熱性の有機繊維は20〜99重量%であると好ましい。難燃レーヨンが全体の1重量%未満であると、フェルト材の製造コストを全く改善することができない。一方、難燃レーヨンが80重量%を超えると、定着装置周辺の部材で用いるフェルト材として所望の熱安定性を得ることができない。

0009

本発明において、難燃レーヨンと混綿する有機繊維は、PTFE繊維、m−アラミド繊維および/または難燃ポリエステル繊維であると好ましい。これらの繊維は、難燃レーヨンと混綿するとフェルト材の熱安定性、オイル保持性、クリーニング性が良好であり、基布を介在させてフェルト材の寸法安定性をいっそう改善できる。

0010

本発明のフェルト材において、用いる難燃レーヨンは、易燃性のレーヨンに難燃効果を付与した改質レーヨンである。難燃レーヨンを得るには、レーヨンをリン化合物ハロゲンなどの有機薬剤または酸化アンチモンジンボレートなどの無機充填剤などで処理すればよい。例えば、レンチン社の難燃レーヨン(商品名:LENZING FR)は、難燃剤紡糸原液中に添加するので耐洗濯性が高く、しかもこの難燃剤はハロゲンフリーであるから火災時に有毒ガスを発生しない。また、ダイワボウレーヨン社は、難燃剤の練り込み方式により、難燃レーヨン(商品名:DFG「ダイワボウレーヨンフレームガード」)を開発している。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明のフェルト材において、難燃レーヨンは1〜80重量%であり、融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維は20〜99重量%である。難燃レーヨンは、炎を触れている間は燃えるが、炎を遠ざけると消える自己消炎性を有する。このフェルト材には、高い乾熱安定性、オイル保持性、クリーニング性などが要求されるため、原料である難燃レーヨンおよび耐熱性の有機繊維は、比較的細い繊度0.7〜7デニールであることが必要であり、より好ましくは繊度1〜3デニールである。

0012

本発明で用いる有機繊維は、比較的柔軟な熱安定性繊維であり、融点約250℃以上または無融点であることを要する。本発明のフェルト材は、例えば、熱定着装置の周辺において高温環境で使用する際に、機器の起動時には一時的に220〜230℃にも達することが多く、このために比較的多く加える耐熱性の有機繊維が融点が250℃以上でないと、乾熱安定性を欠くことになる。また、「無融点」とは、加熱時に溶融温度よりも分解温度が低いことによって融点測定が困難な繊維を意味し、該繊維は約250℃に加熱しても熱分解を生じないことを要する。

0013

融点約250℃以上の有機繊維として、PTFE繊維(融点327℃)、m−アラミド繊維(融点325℃)、PPS繊維(融点287℃)、ポリエーテルエーテルケトン繊維(融点345℃)、66ナイロン繊維(融点250〜260℃)、ポリエステル繊維(融点255〜260℃)、ヘテロ環繊維などが例示できる。無融点の耐熱性有機繊維としては、ポリイミド繊維ガラス転移点315℃)、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリ−p−ベンズアミド繊維、共重合アラミド繊維などが例示できる。これらの繊維は複合繊維混合繊維の態様であってもよい。

0014

本発明において、難燃レーヨンと混綿する有機繊維がPTFE繊維、m−アラミド繊維、難燃ポリエステル繊維であると、フェルト材の熱安定性、オイル保持性やクリーニング性などの点でより好適である。これらの物性実験のために、PTFE繊維、m−アラミド繊維または難燃ポリエステル繊維をそれぞれ難燃レーヨンと等量混綿してからニードルパンチして、試料フェルトA,B,Cを製造する。比較のために、PTFE繊維またはm−アラミド繊維単独の試料フェルトD,Eも製造し、これらの試料のニードルパンチ数は全て同一である。

0015

製造コストの点では、試料A,B,CはいずれもD,Eより相当に安価であり、特に試料Cは安価である。次に、熱安定性の点では、試料A,Bは試料D,Eより僅かに低く、試料Cはやや劣っている。オイル保持性の点は、試料Aは試料Dと同様に良好であり、試料B,Cも試料Eよりも遙かに良い。クリーニング性の点は、試料A,Bは試料Dとほぼ同様に良好であり、試料C,Eは劣っている。これらの点を総合すると、物性的に試料A,Bは試料Dと同様に良好であり、試料C,Eは多少劣っている。

0016

試料A,B,C,Eには、樹脂加工を施すためにフッ素系樹脂含浸・乾燥してもよく、該樹脂の付与乾量はいずれも30〜40g/m2である。樹脂加工を行うとフェルト材としての性能が良化する反面、試料A,B,C、Eの製造コストはいずれも多少上昇し、それでも依然として試料Dより安価である。次に、熱安定性の点では、試料A,Bは試料D,Eとほぼ同等になり、試料Cはそれよりやや劣る。オイル保持性の点は、試料A,B,Cは試料Dと同様に非常に良好であり、試料Eよりも良好である。クリーニング性の点は、試料A,Bは試料Dとほぼ同様に良好であり、試料C,Eはやや劣っている。これらの点を総合すると、前記と同様に試料A,Bは試料Dと同様に物性が良好であり、試料C,Eは若干劣る。この点を考慮して、難燃ポリエステル繊維の混入量は等量よりも少なくすると好ましい。

0017

前記において、オイル保持性を測定するには、試料寸法を幅150×長さ100mmに定め、シリコンオイルの粘度を100CSにする。測定方法の際に、試料の初期重量を測定してから、試料にシリコンオイルを含浸させる。ついで試料をぶら下げ、シリコンオイル保持量の経時変化を測定する。測定時間は、例えば1,3,6,8,20,24時間後である。

0018

実際には、フェルト材の寸法安定性が増すために基布が必要であり、該基布は通常のモノフィラメントマルチフィラメント織布でもスパン糸の織布でもよい。基布の素材は、融点約250℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維であり、例えばPTFE繊維および/またはm−アラミド繊維などの織布であると好ましい。

0019

図1に例示するように、難燃レーヨン1および耐熱性の有機繊維2は、相互に混綿してウェブとするかまたは各繊維単独のウェブを用い、用途に応じて積層してカードラップを形成する。本発明のフェルト材の構造は、図2に示すように2等分のカードラップ3,3の間に耐熱性の有機繊維の基布5を介在させるか、または図3に示すように単独カードラップ8の下方に基布5を配置すればよい。

0020

得たカードラップは、ニードルパンチングで一体化し、このニードルパンチにおける針本数は例えば200〜350本/cm2程度である。ニードルパンチの後では、カレンダなどのホットプレスによって所定の厚みと密度に調整し、例えば約200〜300℃で数分間プレスすればよい。最後に、フェルト材の表面を毛焼き加工して遊び毛を除くことが望ましい。

0021

所望に応じて、ニードルパンチとホットプレスとの間に、高圧のウォータジェット処理を介在させてもよく、またはテトル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(PFEP樹脂)などのフッ素系樹脂で樹脂加工を行ってもよく、この樹脂加工は表面コート含浸処理である。工程数が多い例として、ニードルパンチの後に高圧のウォータジェット処理を行い、ついで樹脂加工を施してからホットプレスをする。

0022

本発明のフェルト材は、電子複写機やレーザプリンタなどにおいて、起動時に220〜230℃に達する熱定着装置の周辺の部品に使用する。この部品として、トナー払い装置、給油機、現像装置などが例示でき、より詳細にはオイラーベルト12(図4)、オイラーロール、クリーニングロール16(図5)、ウェブロールクリーニングパッド図6)などと称し、これらの部品に適用する際には、フェルト材を組み込み後にシリコンオイルを所定量含浸させると好ましい。

0023

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。

0024

実施例1
本発明で用いるウェブは、図1に示すように、繊度3デニールであるPTFE繊維1(商品名:トヨフロン、東レ社製)50重量%と、繊度1.5デニールである難燃レーヨン2(商品名:LENZING FR、レンチン社製)50重量%とを均一に混綿して製造する。次に、このウェブを積層してカードラップを形成する。

0025

図2に示すように、2等分のカードラップ3,3の間に、m−アラミド繊維の織布(商品名:ノーメックスNX−2822)の基布5を介在させ、針本数300本/cm2でニードルパンチングする。さらに、ホットプレスによって200℃で60秒間熱処理すると、目付500g/m2、厚さ1mmであるフェルト材7を得る。

0026

実施例2
繊度2デニールであるm−アラミド繊維(商品名:コーネックス、帝人社製)50重量%と、繊度1.5デニールである難燃レーヨン(商品名:LENZING FR)50重量%とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層してカードラップを形成する。

0027

このカードラップの下に、m−アラミド繊維の織布(商品名:コーネックスCO−2016)の基布を介在させ、針本数250本/cm2でニードルパンチングする。さらに、ホットプレスによって200℃で60秒間熱処理すると、目付300g/m2、厚さ1mmであるフェルト材8を得る。

0028

実施例3
実施例2で得たフェルト材8に対して、高圧のウォータジェット処理を施す。この処理では、水圧100kg/cm2で速度2m/分である。

0029

実施例4
実施例2または実施例3で得たフェルト材に対して、熱処理の前にPFEP樹脂(商品名:ネオフロンND−1、ダイセル社製)によって表面コートする。この樹脂加工では、樹脂量は乾量で30g/m2である。

0030

実施例5
繊度2デニールである難燃ポリエステル繊維(商品名:テトロン、東レ社製)40重量%と、繊度1.5デニールである難燃レーヨン(商品名:LENZING FR)60重量%とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層してカードラップを形成する。

0031

このカードラップの下に、m−アラミド繊維の織布(商品名:コーネックスCO−2016)の基布を介在させ、針本数250本/cm2でニードルパンチングする。さらに、ホットプレスによって160℃で60秒間熱処理すると、目付300g/m2、厚さ1mmであるフェルト材8を得る。

0032

実施例6
実施例4で得たフェルト材8に対して、熱処理の前にフッ素系樹脂(商品名:ユニカポンKL−20、ユニオン化学社製)を含浸させる。この樹脂加工では、樹脂量は乾量で40g/m2である。

0033

実施例7
実施例2と同様にフェルト材を製造するが、ニードルパンチングの針本数200本/cm2とする。得たフェルト材は目付600g/m2、厚さ5mmである。このフェルト材は厚さ5〜10mmの範囲で製造すればよい。

0034

施工例1
図4に示すように、実施例4で製造したフェルト材10をオイラーベルト12に適用する。オイラーベルト12では、アルミまたはベークライト製の1対のコアロール13,13を所定間隔をおいて水平に並置し、さらにフェルト材10の両側端部を両コアロールの上周面と接触させ、液状エポキシ樹脂接着する。フェルト材10は、コアロール13,13によって水平に保持されている。

0035

ついでエポキシ樹脂またはジュラコン樹脂製のリミットバー14をフェルト材10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14は、細長矩形平面プレートであり、コアロール13と平行に配列している。液状エポキシ樹脂の硬化後に、フェルト材10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。

0036

施工例2
図5に示すように、実施例6で製造したフェルト材16を25mm幅裁断し、クリーニングロール18に適用する。クリーニングロール18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、まず液状シリコン系樹脂全面塗布する。

0037

この塗布の後に、帯状フェルト材16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時間で液状シリコン系樹脂を硬化させる。液状シリコン樹脂の硬化後に、フェルト材16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。

0038

施工例3
図6に示すように、実施例7で製造したフェルト材22を幅7×長さ23mmに裁断し、クリーニングパッド24に適用する。クリーニングパッド24の基材26はフェノール樹脂製であり、該パッド基材とフェルト材22の間にアクリル両面テープを介在させて接着する。フェルト材22には、シリコンオイルを0.3cc/cc含浸する。

0039

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。

発明の効果

0040

本発明に係るフェルト材は、難燃レーヨンおよび耐熱性の有機繊維からなるカードラップを用い、さらに基布を介在させている。この種の難燃レーヨンは、安価であっても通常のレーヨンに比べて熱安定性およびクリーニング性が遙かに高い。したがって、本発明のフェルト材は、電子複写機またはレーザプリンタなどにおける熱定着装置の周辺の部材に適用すると、PTFE繊維やm−アラミド繊維単独のフェルト材に比べて安価であっても物性的には拮抗している。

0041

本発明のフェルト材は、難燃レーヨンをポリエステル繊維と混綿する場合を除いて、PTFE繊維と比べて熱安定性、オイル保持性、クリーニング性などが拮抗し、m−アラミド繊維単独のフェルト材よりも優れている。この熱安定性は、基布を介在させることによっていっそう改善できる。

0042

本発明のフェルト材において、難燃レーヨンをポリエステル繊維と混綿するとコスト的に非常に有利である。この場合には、ポリエステル繊維の混入量を若干低くし、このフェルト材の用途を比較低温個所に限定すればよい。

図面の簡単な説明

0043

図1本発明で用いるカードラップを例示する拡大断面図である。
図2本発明のフェルト材の一例を拡大して示す概略断面図である。
図3フェルト材の他の例を拡大して示す概略断面図である。
図4フェルト材の適用例を示すオイラーベルトの斜視図である。
図5フェルト材の他の適用例を示すクリーニングロールの部分断面図である。
図6フェルト材のさらに別の適用例を示すクリーニングパッドの概略斜視図である。

--

0044

1 難燃レーヨン
2耐熱性の有機繊維
ラップ
5基布
7,8 フェルト材

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