JP2019164244A - スポンジローラ、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一例であるスポンジローラ1は、図1に示されるように、芯金とも称される軸体2と、その軸体の外周面に形成された弾性層3とを有する。符号4は、弾性層3の表面に必要に応じて設けられるフッ素樹脂層等の被覆層である。
上記軸体は、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で形成されたいわゆる芯金と称される長尺状円柱体である。軸体は装着される画像形成装置に応じて適切な直径及び軸線方向の長さに調整される。
弾性層は、ミラブル型シリコーンゴムと、架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、から形成され、弾性層は充填材を含有する。弾性層は、未膨張マイクロバルーンにより形成さされるセルを含む、スポンジ状の形態を有する。
ミラブル型シリコーンゴムは、硬化する前の状態が天然ゴムや通常の合成ゴムの未加硫配合ゴムに類似していて、練りロール機あるいは密閉式の混合機等で可塑化・混合することができるシリコーンゴムコンパウンドである。
(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換若しくは置換の一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される重合度が100以上のオルガノポリシロキサン、
(B)充填材
(C)下記一般式(II)
R2mSi(OR3)4-m (II)
(式中、R2は独立に水素原子又は非置換若しくは置換の一価炭化水素基であり、R3は同一又は異種の非置換若しくは置換のアルキル基であり、mは0,1,2又は3である。)で示されるアルコキシシラン、
(D)水、
(E)下記一般式(III)
R4 3SiNHSiR4 3 (III)
(式中、R4は同一又は異種の一価炭化水素基を示す。)
で示されるヘキサオルガノジシラザンを含有してなる。
C)分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。
本発明のスポンジローラにおいては、弾性層の形成に、架橋剤を使用するが、架橋剤としては、付加反応架橋剤、及び有機過酸化物架橋剤などを挙げることができる。
本発明のスポンジローラにおいては、弾性層のセル形成に未膨張マイクロ−バルーンを用いる。未膨張マイクロバルーンは、膨張していない樹脂マイクロバルーンを挙げることができる。樹脂マイクロバルーンとしては、外殻に熱可塑性樹脂を用いたものが好ましく用いられる。外殻を構成する熱可塑性樹脂としては、塩化ビニリデン/アクリロニトリル共重合体、メチルメタクリレート/アクリロニトリル共重合体、メタアクリロニトリル/アクリロニトリル共重合体等を挙げることができる。液状シリコーンゴムの硬化温度に合わせて、外殻となる樹脂の軟化温度が適当な範囲内にある樹脂マイクロバルーンを用いることが好ましい。また、内包される蒸発性物質としては、ブタン、イソブタン等の炭化水素を挙げることができる。
弾性層は、上記の(B)成分である充填材する。弾性層中の充填材の含有量は、上記のように、ミラブル型シリコーンゴムの作製時に調整することもできるが、例えば、充填材を含有するミラブル型シリコーンゴムに、上記の(A)成分であるオルガノポリシロキサンを別途混合して架橋硬化前のミラブル型シリコーンゴムを最終的に作製する際に調整することもできる。また、その際に、(B)成分を別途混合して、調整することもできる。さらに、ミラブル型シリコーンゴム、架橋剤、未膨張マイクロバルーン、を混合する際に充填材を添加して調整することもできる。
ここで、本発明のスポンジローラにおいて、弾性層中の充填材の含有量は1.0質量%以上40.0質量%以下である。本発明では、発泡剤として未膨張マイクロバルーンを用いることにより弾性層の耐久性を向上させつつ、充填材の含有量が上記の範囲であることにより、後述する加熱成形の際に必要な硬度を確保しつつ、更に弾性層の耐久性を向上させることができる。弾性層中の充填材の含有量が1.0質量%以上30.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上20.0質量%以下であることが更に好ましい。
なお、弾性層中の充填材の含有量は、TA Instruments社製の熱重量測定装置(Discovery TGA(TGA550))で測定し、灰分(残量)の質量を測定することができる。測定条件 50℃/min 1000℃迄測定。1000℃時に残った重量から、弾性層中の含有量(質量%)を算出することができる。
弾性層のアスカーC硬度が15以上75以下であるのが好ましい。また、この発明に係るスポンジローラでは、弾性層表面のアスカーC硬度が、その外側表面におけるアスカーC硬度と弾性層の内側表面におけるアスカーC硬度との差が軸方向において両端の差が1以下である。スポンジローラにおける弾性層のアスカーC硬度の差が小さいことは、加圧された弾性層が均一に変形し、応力分布の偏りが小さくなるという利点があって有利である。
本発明において、前記弾性層の長手方向の弾性率をMD、厚み方向の弾性率をTDとしたとき、MD/TDが0.90以上1.60未満である。弾性層のMD/TDを上記の範囲に調整することにより、スポンジローラの耐久性を向上させることができる。また、MD/TDは1.20以上1.55以下であることが好ましく、1.30以上1.55以下であることがより好ましい。なお、厚み方向とは、軸体に対して垂直の方向を指す。
各弾性率は、動的粘弾性測定装置(商品名:DMA―Q800、TA Instruments社製)により測定することができる。長手方向の弾性率MDは、引張用治具を測定装置に装着し、チャック間距離20mmで、周波数10Hzを用い、温度200℃の環境において、複素弾性率を測定した値とする。なお、測定サンプルは、測定の引っ張り方向とサンプルの長手方向が平行になるように切り出す。厚み方向の弾性率TDは、圧縮用治具を測定装置に装着し、周波数10Hz、200℃環境において複素弾性率を測定した値とする。なお、測定サンプルは、測定の圧縮方向と測定サンプルの厚み方向が平行になるように切り出す。
この発明の弾性層は、25%圧縮耐久試験法により測定される硬度低下が8point以下であることが好ましく、3point以下であることが更に好ましい。硬度低下が、上記数値範囲内にあると、スポンジローラを用いた画像形成装置によると、長期にわたって安定した画像形成が可能になって好ましい。
弾性層は、軸体の外周面に円柱状に形成され、弾性層の厚みは通常0.5mmから30mmであり、好ましくは1mmから15mmである。
この弾性層には、この発明の課題を達成することができる限り、低分子シロキサンエステル、シラノール、例えば、ジフェニルシランジオール等の分散剤、酸化鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱性向上剤、接着性や成形加工性を向上させる各種カーボンファンクショナルシラン、難燃性を付与させるハロゲン化合物等をこの発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。
この発明に係るスポンジローラは、この発明に係る製造方法により製造することができる。
この発明に係るスポンジローラを備えた定着装置を内装する画像形成装置(以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。)の一例を、図2を参照して、説明する。本発明のスポンジローラの用途は、特に限定されないが、例えば、定着装置に組み込まれる定着ローラ53及び加圧ローラ56、クリーニング手段37(例えばクリーニングローラ)、現像剤供給手段43(例えばトナー供給ローラ)として用いることができる。
も使用することができる。
実施例1から7及び比較例1から4にあっては、表1に示されるベースゴム材料と、表1に示される架橋剤と、表1に示される触媒と、表1に示される未膨張マイクロ−バルーンとを、表1に示される配合量をもって、二本ロールで十分に混練して混合物を得た。なお、ベースゴム材料は、充填材(煙霧質シリカ)を含有するミラブル型シリコーンゴム(信越化学株式会社製の商品名KE−151U)に、充填材を含有しない生ゴム状のオルガノポリシロキサン(信越化学株式会社製の商品名KE−76VBS)を混合した、ミラブル型シリコーンゴムである。KE−151UとKE−76VBSの混合比率を調整することで、弾性層中の充填材の含有量を調整した。
このようにして製造されたスポンジローラ及び図3に示された耐久性試験装置70を用いて、各スポンジローラの耐久性試験を実施して硬度の低下状況を評価した。具体的には、この耐久性試験装置70は、筐体内部の下面に固定され、内部ヒータ72を備えた加熱ローラ71と、この加熱ローラ71の軸方向に沿って、その両側に設けられた保温材73と、加熱ローラ71と対向するように、筐体内部の上面に上下動可能に設けられた試験ローラ装着部74と、試験ローラ装着部74を上下に移動可能な押圧力調整手段75、例えば、押圧調整用マイクロメータとを備えている。なお、加熱ローラ71として、直径20mmの金属(ステンレス鋼、SUS304)製ローラを用いた。
耐久性試験について
製品外径φ30、シャフト外径φ14、肉厚 8mm
圧縮率25%→2mm押込み
2 軸体
3 弾性層
4 被覆層
30 画像形成装置
31 像担持体
32 帯電手段
33 露光手段
34 転写手段
35 定着手段
36 記録体
37 クリーニング手段
40 現像手段
41 現像剤収納部
42 現像剤
43 現像剤供給手段
44 現像剤担持体
45 現像剤規制部材
50 筐体
52 開口
53 定着ローラ
54 無端ベルト支持ローラ
55 無端ベルト
56 加圧ローラ
70 耐久性試験装置
71 加熱ローラ
72 内部ヒータ
73 保温材
74 試験ローラ装着部
75 押圧力調整手段
76 加圧ローラ
Claims (3)
- 軸体とその軸体の外周面に形成された弾性層とを有するスポンジローラであって、
前記弾性層が、ミラブル型シリコーンゴムと、架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、から形成され、
前記弾性層が充填材を含有し、前記弾性層中の前記充填材の含有量が1.0質量%以上40.0質量%以下であり、
前記弾性層の長手方向の弾性率をMD、厚み方向の弾性率をTDとしたとき、MD/TDが0.90以上1.60未満である、スポンジローラ。 - 25%圧縮耐久試験法により測定される硬度低下が8point以下である、請求項1に記載のスポンジローラ。
- 請求項1又は2に記載のスポンジローラを備えてなることを特徴とする画像形成装置。
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