JP2014178470A - ローラ体、定着装置及び画像形成装置、並びに、ローラ体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加圧ローラ50は、芯金51と、芯金51の周囲に設けられた多孔質構造の発泡シリコーンゴムからなる弾性層52と、を有している。そして、弾性層52が水発泡シリコーンゴムを材料として構成され、当該弾性層52における半径方向外側の部分52bの空孔率が、半径方向内側の部分52aの空孔率より大きくなっている。
【選択図】図5
Description
本発明の一実施形態の画像形成装置を、図1を参照して説明する。
(i)多孔質体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、該断面における一辺が200μmの正方形の面積100に対して、該正方形内で球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が占める面積が60以上70以下である。
(ii)多孔質体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、5μm以上50μm以下の大きさの気泡について5μm毎に分画したときに5μm以上10μm以下の大きさの気泡が最も多く存在する。
(iii)前記5μm以上10μm以下の大きさの気泡の数を100としたときに、10μm以上20μm以下の大きさの気泡の数割合が45以上である。
/(ソリッドゴムの比重)×100(%)
(ソリッドゴム:空孔を含まないシリコーンゴム、多孔質体:水発泡シリコーンゴム)
本発明者らは、以下に示す本発明に係るローラ体の一例である加圧ローラの実施例1〜4及び比較例1〜3をそれぞれ作製して、それぞれについて検証を行った。
上述した実施形態の加圧ローラ50において、(1)芯金51として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)弾性層52を構成する多孔質体を次のように作製した。密度1.04g/cm3の液状シリコーンゴムと、添加剤として塩化ナトリウム(NaCl)を23重量%添加した密度1.2g/cm3の混合溶液とを、体積比1:1で混ぜ、攪拌機において1500rpmで攪拌してエマルション組成物を調製した。このエマルション組成物を金型に注入して、回転速度30000rpmの回転を90分間与えた。そして、100℃で1時間加熱する一次加熱及び230℃で4時間加熱する二次加熱を行った。これにより、全長380mm、外径φ37mm、厚さ6mmとした発泡シリコーンゴムチューブである多孔質体を得た。この多孔質体では、半径方向内側の部分52aについて比重0.57(空孔率40%)、平均気泡径φ20μmとされ、半径方向外側の部分52bについて比重0.39(空孔率60%)、平均気泡径φ20μmとされている。また、外周面の硬度が33Hs(アスカーC)とされている。そして、上記多孔質体の内側に芯金51を挿入して固定するとともに、多孔質体の厚みが5mmとなるように削りだしてローラ形状に成形することで、芯金51の周囲に弾性層52を形成した。(3)表面離型層53として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層52の外周面を被覆した。(4)グリップ層54としてシリコーンゴムを用い、弾性層52の両端の外周面に、表面離型層53を挟むように厚み50μmの層を形成した。実施例1として、このような構成の加圧ローラを作製した。
上述した実施形態の加圧ローラ50において、(1)芯金51として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)弾性層52を構成する多孔質体を次のように作製した。密度1.04g/cm3の液状シリコーンゴムと、添加剤として塩化ナトリウム(NaCl)を23重量%添加した密度1.2g/cm3の混合溶液とを、体積比1:1で混ぜ、攪拌機において800rpmで攪拌してエマルション組成物を調製した。このエマルション組成物を金型に注入して、回転速度10000rpmの回転を30分間与えた。そして、100℃で1時間加熱する一次加熱及び230℃で4時間加熱する二次加熱を行った。これにより、全長380mm、外径φ37mm、厚さ6mmとした発泡シリコーンゴムチューブである多孔質体を得た。この多孔質体では、半径方向内側の部分52aについて比重0.58(空孔率40%)、気泡径φ30μm以下とされ、半径方向外側の部分52bについて比重0.41(空孔率60%)、径φ30μm〜50μmの気泡が全体の7割を占めるものとされている。また、外周面の硬度が32Hs(アスカーC)とされている。そして、上記多孔質体の内側に芯金51を挿入して固定するとともに、多孔質体の厚みが5mmとなるように削りだしてローラ形状に成形することで、芯金51の周囲に弾性層52を形成した。(3)表面離型層53として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層52の外周面を被覆した。(4)グリップ層54としてシリコーンゴムを用い、弾性層52の両端の外周面に、表面離型層53を挟むように厚み50μmの層を形成した。実施例2として、このような構成の加圧ローラを作製した。上記(1)、(3)、(4)については、実施例1と同一の構成である。
上述した実施形態の加圧ローラ50において、(1)芯金51として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)弾性層52を構成する多孔質体を次のように作製した。密度1.04g/cm3の液状シリコーンゴムと、添加剤として水酸化ナトリウム(NaOH)を48重量%添加した密度1.5g/cm3の混合溶液とを、体積比1:1で混ぜ、攪拌機において1500rpmで攪拌してエマルション組成物を調製した。このエマルション組成物を金型に注入して、回転速度30000rpmの回転を30分間与えた。そして、100℃で1時間加熱する一次加熱及び230℃で4時間加熱する二次加熱を行った。これにより、全長380mm、外径φ37mm、厚さ6mmとした発泡シリコーンゴムチューブである多孔質体を得た。この多孔質体では、半径方向内側の部分52aについて比重0.63(空孔率35%)、平均気泡径φ20μmとされ、半径方向外側の部分52bについて比重0.30(空孔率70%)、平均気泡径φ20μmとされている。また、外周面の硬度が33Hs(アスカーC)とされている。そして、上記多孔質体の内側に芯金51を挿入して固定するとともに、多孔質体の厚みが5mmとなるように削りだしてローラ形状に成形することで、芯金51の周囲に弾性層52を形成した。(3)表面離型層53として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層52の外周面を被覆した。(4)グリップ層54としてシリコーンゴムを用い、弾性層52の両端の外周面に、表面離型層53を挟むように厚み50μmの層を形成した。実施例3として、このような構成の加圧ローラを作製した。上記(1)、(3)、(4)については、実施例1と同一の構成である。
上述した実施形態の加圧ローラ50において、(1)芯金51として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)弾性層52を構成する多孔質体を次のように作製した。密度1.04g/cm3の液状シリコーンゴムと、添加剤として水酸化ナトリウム(NaOH)を48重量%添加した密度1.5g/cm3の混合溶液とを、体積比1:1で混ぜ、攪拌機において800rpmで攪拌してエマルション組成物を調製した。このエマルション組成物を金型に注入して、回転速度10000rpmの回転を15分間与えた。そして、100℃で1時間加熱する一次加熱及び230℃で4時間加熱する二次加熱を行った。これにより、全長380mm、外径φ37mm、厚さ6mmとした発泡シリコーンゴムチューブである多孔質体を得た。この多孔質体では、半径方向内側の部分52aについて比重0.61(空孔率35%)、気泡径φ30μm以下とされ、半径方向外側の部分52bについて比重0.34(空孔率65%)、径φ40μm〜70μmの気泡が全体の7割を占めるものとされている。また、外周面の硬度が32Hs(アスカーC)とされている。そして、上記多孔質体の内側に芯金51を挿入して固定するとともに、多孔質体の厚みが5mmとなるように削りだしてローラ形状に成形することで、芯金51の周囲に弾性層52を形成した。(3)表面離型層53として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層52の外周面を被覆した。(4)グリップ層54としてシリコーンゴムを用い、弾性層52の両端の外周面に、表面離型層53を挟むように厚み50μmの層を形成した。実施例4として、このような構成の加圧ローラを作製した。上記(1)、(3)、(4)については、実施例1と同一の構成である。
(1)芯金として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)比重0.52(空孔率45%)、全長380mm、外径φ37mm、厚さ6mm、外周面の硬度が33Hs(アスカーC)である連続気泡型の水発泡シリコーンゴムチューブである多孔質体を作成した。この多孔質体の内側に芯金51を挿入して固定した。そして、多孔質体の厚みが5mmとなるように削りだしてローラ形状に成形することで、芯金51の周囲に弾性層を形成した。(3)表面離型層として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層の外周面を被覆した。(4)グリップ層としてシリコーンゴムを用い、弾性層の両端の外周面に、表面離型層を挟むように厚み50μmの層を形成した。比較例1として、このような構成の加圧ローラを作製した。上記(1)、(3)、(4)については、実施例1と同一の構成である。
(1)芯金として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)比重0.50(空孔率48%)、全長380mm、外径φ37mm、厚さ6mm、外周面の硬度が33Hs(アスカーC)である連続気泡型の化学発泡シリコーンゴムチューブである多孔質体を作成した。この多孔質体の内側に芯金51を挿入して固定した。そして、多孔質体の厚みが5mmとなるように削りだしてローラ形状に成形することで、芯金の周囲に弾性層を形成した。(3)表面離型層として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層の外周面を被覆した。(4)グリップ層としてシリコーンゴムを用い、弾性層の両端の外周面に、表面離型層を挟むように厚み50μmの層を形成した。比較例2として、このような構成の加圧ローラを作製した。上記(1)、(3)、(4)については、実施例1と同一の構成である。
(1)芯金として径φ25mmのSUM材(快削鋼)を用いた。(2)化学発泡シリコーンゴムで構成され、内層部分の比重が0.56(空孔率40%)、気泡径がφ40〜50μm、厚みが2.5mm、外層部分の比重が0.41(空孔率60%)、気泡径がφ40〜50μm、厚みが2.5mmである二層構造の弾性層を芯金の周囲に形成した。(3)表面離型層として厚みが30μm均一のPFAチューブを用いて弾性層の外周面を被覆した。(4)グリップ層としてシリコーンゴムを用い、弾性層の両端の外周面に、表面離型層53を挟むように厚み50μmの層を形成した。比較例3として、このような構成の加圧ローラを作製した。上記(1)、(3)、(4)については、実施例1と同一の構成である。
上記実施例1〜4及び比較例1〜3の加圧ローラを外径φ40mmの加熱ローラと対向して配置するとともに、加圧ローラを、その弾性層が1.4mm圧縮されるように加熱ローラに押しつけて配置した。このとき、各加圧ローラにおいて、加圧ローラと加熱ローラとの間に形成されるニップ部における周方向の長さ(ニップ幅)は8mmであった。そして、加熱ローラを、その表面温度が160℃となるように加熱すると共に、加圧ローラを150rpmの回転速度で5秒間回転させた後1秒間停止する動作を300時間にわたって繰り返し実行した。そして、各加圧ローラの外周面の硬度低下を測定するとともに、各加圧ローラの弾性層の側面の状態を目視により確認して、以下の基準に基づき判定した。
○・・・試験開始時からの硬度低下が3%以下であり、かつ、弾性層の側面に破裂した気泡(破泡)が確認されない。
×・・・試験開始時からの硬度低下が3%超である、又は、弾性層の側面に破裂した気泡が確認された。
上記実施例1〜4及び比較例1〜3について、上記耐久性試験が終了した後(即ち、300時間経過後)のニップ幅の減少量を測定して、以下の基準に基づき判定した。
○・・・ニップ幅の減少量が2mm以下である。
×・・・ニップ幅の減少量が2mm超である。
(総合判定)
総合判定について、以下の基準に基づき判定した。
○・・・耐久性試験及び柔軟性試験の結果がともに良好(○)である。
×・・・耐久性試験及び柔軟性試験のうち少なくとも一方が不良(×)である。
20 搬送ベルト
30 給紙機構
40 定着装置(定着部の一例)
41 定着ベルト(回転体及び加熱回転体の一例)
50 加圧ローラ(ローラ体の一例)
51 芯金
52 弾性層
52a 弾性層の半径方向内側の部分
52b 弾性層の半径方向外側の部分
53 表面離型層
54 グリップ層
100 画像形成装置
200 定着装置
211 定着ローラ(ローラ体の一例)
211a 芯金
211b 弾性層
211b1 弾性層の半径方向内側の部分
211b2 弾性層の半径方向外側の部分
215 加圧ローラ(回転体の一例)
N 定着ニップ部
S 用紙(シート材及びシート状の記録媒体の一例)
Claims (10)
- 芯金と、前記芯金の周囲に設けられた多孔質構造の発泡シリコーンゴムからなる弾性層と、を有し、回転体に直接的又は間接的に押しつけられるローラ体において、
前記弾性層が、水発泡シリコーンゴムを材料として構成され、
前記弾性層における半径方向外側の部分の空孔率が、半径方向内側の部分の空孔率より大きくなっていることを特徴とするローラ体。 - 前記弾性層を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記断面中の一辺が200μmの正方形領域において占める面積割合が60%以上70%以下であることを特徴とする請求項1に記載のローラ体。
- 前記弾性層の空孔率が、前記半径方向内側の部分から半径方向外側の部分にかけて次第に大きくなっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のローラ体。
- 前記弾性層が、単一の構成体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のローラ体。
- 前記弾性層が、液状シリコーンゴムと所定の液体とからなるエマルション組成物を材料として作製された水発泡シリコーンゴムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のローラ体。
- 前記弾性層の外周面に重ねて設けられた表面離型層をさらに有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のローラ体。
- 芯金と、前記芯金の周囲に設けられた多孔質構造の発泡シリコーンゴムからなる弾性層と、を有し、回転体に直接的又は間接的に押しつけられるローラ体において、
前記弾性層が、水発泡シリコーンゴムを材料として構成された単一の構成体であり、
前記弾性層の空孔率が、半径方向内側の部分から半径方向外側の部分にかけて次第に大きくなっている
ことを特徴とするローラ体。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載されたローラ体を備えたことを特徴とする定着装置。
- シート状の記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって前記記録媒体に形成されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着部と、を少なくとも備えた画像形成装置において、
前記定着部が、請求項8に記載された定着装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 芯金と、前記芯金の周囲に設けられた多孔質構造の発泡シリコーンゴムからなる弾性層と、を有し、回転体に直接的又は間接的に押しつけられるローラ体の製造方法であって、
互いに比重の異なる液状シリコーンゴムと所定の液体とからなるエマルション組成物を調製する調製工程と、
前記調製工程で調製された前記エマルション組成物を金型に注入し、前記金型に注入された前記エマルション組成物において前記液状シリコーンゴムと前記液体との混合比率が回転半径方向について傾斜するように、前記金型を回転させる遠心分離工程と、
前記遠心分離工程で前記混合比率が遠心分離の回転半径方向について傾斜された前記エマルション組成物に含まれる前記液状シリコーンゴムを硬化させたのち水分を除去して、前記弾性層を構成する多孔質構造の水発泡シリコーンゴムからなる単一の構成体を形成する形成工程と、
を含むことを特徴とするローラ体の製造方法。
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