JP2018031826A - Sponge roller, method for manufacturing sponge roller, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スポンジローラ、スポンジローラの製造方法、及び画像形成装置に関し、更に詳しくは、熱膨張率が低く抑えられたスポンジローラ、このスポンジローラの製造方法、及びこのスポンジローラを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a sponge roller, a method of manufacturing a sponge roller, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a sponge roller having a low coefficient of thermal expansion, a method of manufacturing the sponge roller, and an image forming apparatus including the sponge roller. Relates to the device.
多孔質構造を持つゴムスポンジは、例えば、画像形成装置用の各種ローラ、洗浄用スポンジ、水、油等の流体吸収用スポンジ、印材等に好適に利用されている。 Rubber sponges having a porous structure are suitably used for various rollers for image forming apparatuses, sponges for cleaning, sponges for absorbing fluids such as water and oil, and printing materials.
このようなゴムスポンジは、例えば、発泡剤を用いる発泡成形法、中空微粒子等を用いる方法、あらかじめ混入された溶解性粒子を溶出させる溶出法等によって、製造することができる。例えば、画像形成装置用の画像転写ロールの導電性圧縮性層の成形方法として、特許文献１には圧縮性層を形成する合成ゴム配合物中に発泡剤を配合しておき、ゴムの加硫中に発泡させてセルを有する圧縮性層とする発泡成形法、発泡剤に代えて中空微小球を配合しておき、独立したセルを形成する中空微小球混入法、あるいは、水、メタノール等の溶出液に溶出可能な粉体、例えば、塩化ナトリウム、砂糖等を合成ゴム配合物中に配合しておき、加硫後に粉体を溶出させることによってセルを有する圧縮性層とする粉体溶出法等が知られていることが記載されている。 Such a rubber sponge can be produced by, for example, a foam molding method using a foaming agent, a method using hollow fine particles, or an elution method for eluting pre-mixed soluble particles. For example, as a method for forming a conductive compressible layer of an image transfer roll for an image forming apparatus, Patent Document 1 includes a foaming agent blended in a synthetic rubber compound for forming a compressible layer, and rubber vulcanization. Foam molding method for forming a compressible layer having cells by foaming, hollow microsphere mixing method in which hollow microspheres are blended in place of the foaming agent to form independent cells, or water, methanol, etc. Powder elution method in which a powder that can be dissolved in an eluate, for example, sodium chloride, sugar, etc., is blended in a synthetic rubber compound and the powder is eluted after vulcanization to form a compressible layer having cells. Etc. are known.
より具体的には、マイクロバルーンを用いる方法として、特許文献２には樹脂マイクロバルーンにより形成された空隙部を分散含有する弾性層を芯金の周囲に有する加圧ローラであって該弾性層は、膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含む液状シリコーンゴムを芯金上で、該樹脂マイクロバルーンの軟化点よりも低い温度で加熱して該液状シリコーンゴムを硬化した後、該樹脂マイクロバルーンを破壊することによって該空隙部を生じさせたものであることを特徴とすることが記載されている。 More specifically, as a method using a microballoon, Patent Document 2 discloses a pressure roller having an elastic layer dispersedly containing voids formed by a resin microballoon around a cored bar. The liquid silicone rubber containing the inflated resin microballoon is heated on the core metal at a temperature lower than the softening point of the resin microballoon to cure the liquid silicone rubber, and then the resin microballoon is destroyed. It is described that the void portion is generated by the above.
また、特許文献３には、発泡現象を伴わずに均一な微細セル（気泡）を有するシリコーンエラストマー多孔質体を生成し得る油中水型エマルジョン組成物を用いて複写機、レーザプリンタ等の作像部品等に使用できる実質的に独立気泡型のシリコーンエラストマー多孔質体が記載されている。 In Patent Document 3, a water-in-oil type emulsion composition capable of producing a silicone elastomer porous body having uniform fine cells (bubbles) without causing a foaming phenomenon is used to manufacture a copying machine, a laser printer, or the like. A substantially closed-cell silicone elastomer porous body that can be used for image parts and the like is described.
画像形成装置用の各種ローラ以外にも、例えば印材としてのスポンジゴム印字体に関する特許文献４には、ゴム、水溶性微粉末、加硫剤、充填剤、及び、繊維長０．２ｍｍから２ｍｍとした有機系合成繊維のステープルを混練してマスターバッチとし、これを加硫したのち水溶性微粉末を洗除して得られる連続気泡を有するスポンジゴム印字体が記載されている。 In addition to the various rollers for the image forming apparatus, for example, Patent Document 4 relating to a sponge rubber printing body as a printing material includes rubber, water-soluble fine powder, vulcanizing agent, filler, and fiber length of 0.2 mm to 2 mm. There is described a sponge rubber printing body having open cells obtained by kneading organic synthetic fiber staples into a master batch, vulcanizing it, and washing away water-soluble fine powder.
特許文献５には、低分子量シリコーンゴムに既膨張樹脂マイクロバルーンを混合して得られたコンパウンドＡに、高分子量シリコーンゴムを混合してなるシリコーンゴムコンパウンドを、樹脂マイクロバルーンの軟化点よりも低い温度で加熱してシリコーンゴムを硬化してなるシリコーンゴムスポンジが開示されている。 In Patent Document 5, a silicone rubber compound obtained by mixing a high molecular weight silicone rubber with a compound A obtained by mixing an already expanded resin microballoon with a low molecular weight silicone rubber is lower than the softening point of the resin microballoon. A silicone rubber sponge obtained by curing silicone rubber by heating at a temperature is disclosed.
ここで、特許文献１に記載されたスポンジローラのような、従来のスポンジローラでは、発泡剤としてマイクロバルーンのみを用いた場合には、平均セル径を小さくできるものの、熱膨張率が高くなるおそれがあり、発泡剤として化学発泡剤のみを用いた場合には、熱膨張率を低く抑えることができるものの、平均セル径が大きくなってしまうおそれがあった。また、発泡剤として、マイクロバルーンと化学発泡剤を併用した場合においても、熱膨張率が比較的大きくなる問題があった。したがって、本発明は、熱膨張率が低く抑えられたスポンジローラ、このスポンジローラの製造方法、及びこのスポンジローラを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 Here, in the conventional sponge roller such as the sponge roller described in Patent Document 1, when only the microballoon is used as the foaming agent, the average cell diameter can be reduced, but the coefficient of thermal expansion may be increased. When only a chemical foaming agent is used as the foaming agent, the coefficient of thermal expansion can be kept low, but the average cell diameter may be increased. Further, even when a microballoon and a chemical foaming agent are used in combination as a foaming agent, there is a problem that the coefficient of thermal expansion is relatively large. Accordingly, an object of the present invention is to provide a sponge roller having a low coefficient of thermal expansion, a method for manufacturing the sponge roller, and an image forming apparatus including the sponge roller.
本発明の発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意研究を行った。その結果、ミラブル型シリコーンゴムと、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤と、多孔質充填剤と、から形成される弾性層を有するスポンジローラによれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は、以下のものを提供する。 The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. As a result, it has been found that the above problem can be solved by a sponge roller having an elastic layer formed from a millable silicone rubber, an unexpanded microballoon, a chemical foaming agent, and a porous filler. It came to complete. Specifically, the present invention provides the following.
（１）本発明の第１の態様は、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、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤と、多孔質充填剤と、から形成され、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤により形成されたセルの平均セル径が１５０μｍ以下であり、スポンジローラを１８０℃に熱したオーブンに投入し、加熱開始から６０分経過後までの１０分毎にローラ外径を測定し、加熱前の弾性層の厚みから１０分毎に測定した弾性層の熱膨張率を算出した場合において、加熱開始１０分後の弾性層の熱膨張率から加熱開始６０分後の弾性層の熱膨張率を引いた値が−１．０以上２．０以下であることを特徴とするスポンジローラである。 (1) A first aspect of the present invention is a sponge roller having a shaft body and an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the shaft body, wherein the elastic layer includes a millable silicone rubber, an unexpanded micro An oven formed from a balloon, a chemical foaming agent, and a porous filler, and having an average cell diameter of 150 μm or less and a sponge roller heated to 180 ° C. When the roller outer diameter is measured every 10 minutes from the start of heating to 60 minutes after the start of heating, and the thermal expansion coefficient of the elastic layer measured every 10 minutes is calculated from the thickness of the elastic layer before heating, A sponge roller having a value obtained by subtracting the thermal expansion coefficient of the elastic layer 60 minutes after the start of heating from the thermal expansion coefficient of the elastic layer 10 minutes after the start of heating from -1.0 to 2.0. .
（２）本発明の第２の態様は、（１）に記載のスポンジローラであって、弾性層の断面において、未膨張マイクロバルーンと化学発泡剤とによるセル面積比（未膨張マイクロバルーン：化学発泡剤）が９５：５から１０：９０であることを特徴とするものである。 (2) A second aspect of the present invention is the sponge roller according to (1), wherein in the cross section of the elastic layer, the cell area ratio between the unexpanded microballoon and the chemical foaming agent (unexpanded microballoon: chemical The foaming agent is 95: 5 to 10:90.
（３）本発明の第３の態様は、（１）又は（２）に記載のスポンジローラであって、弾性層中の多孔質充填剤の含有量が、０．０５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とするものである。 (3) A third aspect of the present invention is the sponge roller according to (1) or (2), wherein the content of the porous filler in the elastic layer is 0.05% by mass or more and 50% by mass. It is characterized by the following.
（４）本発明の第５の態様は、ミラブル型シリコーンゴムと、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤と、多孔質充填剤と、を混合して混合物を調整し、前記混合物を、軸体の外側表面に押出成形し、次いで加熱硬化して、（１）から（３）のいずれかに記載のスポンジローラを製造することを特徴とするスポンジローラの製造方法である。 (4) According to a fifth aspect of the present invention, a millable silicone rubber, an unexpanded microballoon, a chemical foaming agent, and a porous filler are mixed to prepare a mixture. The sponge roller according to any one of (1) to (3) is manufactured by extrusion molding on the outer surface of the film, followed by heat curing.
（５）本発明の第６の態様は、（１）から（３）のいずれか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である。 (5) A sixth aspect of the present invention is an image forming apparatus including the sponge roller according to any one of (1) to (3).
本発明のスポンジローラは、弾性層の形成に、ミラブル型シリコーンゴムと、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤と、を用いており、さらに、これに加えて、多孔質充填剤を用いている。未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤とを併用することにより、平均セル径が比較的小さくなり、かつ弾性層の熱膨張率も調整されるが、これに加えて、多孔質充填剤を用いることにより、多孔質充填剤の表面の孔が、セル同士を連結する空気の通り道として働き、実質的な連泡率を向上させるため、スポンジローラの弾性層の熱膨張率が更に抑えられる。本発明によれば、熱による形状変化の抑えられたスポンジローラを提供することができる。 The sponge roller of the present invention uses a millable silicone rubber, an unexpanded microballoon, and a chemical foaming agent for forming the elastic layer, and further uses a porous filler in addition to this. . By using an unexpanded microballoon together with a chemical foaming agent, the average cell diameter becomes relatively small and the coefficient of thermal expansion of the elastic layer is adjusted, but in addition to this, a porous filler should be used. As a result, the pores on the surface of the porous filler serve as air passages connecting the cells and improve the substantial open cell ratio, so that the thermal expansion coefficient of the elastic layer of the sponge roller is further suppressed. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sponge roller by which the shape change by heat | fever was suppressed can be provided.
＜スポンジローラ＞
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。４は、弾性層３の表面に必要に応じて形成されるフッ素樹脂層である。
<Sponge roller>
As shown in FIG. 1, the sponge roller 1 as an example of the present invention includes a shaft body 2 also called a cored bar, and an elastic layer 3 formed on the outer peripheral surface of the shaft body. 4 is a fluororesin layer formed on the surface of the elastic layer 3 as required.
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。 The shaft body is usually a long cylindrical body called a so-called metal core formed of iron, aluminum, stainless steel, brass or the like. The shaft body is adjusted to an appropriate diameter and axial length according to the image forming apparatus to be mounted.
画像形成装置にスポンジローラが組み込まれる場合、この軸体は通常５．０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の直径を有し、また、一端から他端までの軸長は、通常１５０ｍｍ以上１５００mm以下である。 When a sponge roller is incorporated in the image forming apparatus, the shaft body usually has a diameter of 5.0 mm or more and 80 mm or less, and the shaft length from one end to the other end is usually 150 mm or more and 1500 mm or less.
［弾性層］
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、化学発泡剤と、多孔質充填剤と、で形成される。
[Elastic layer]
The elastic layer is formed of millable silicone rubber, a crosslinking agent, an unexpanded microballoon, a chemical foaming agent, and a porous filler.
（ミラブル型シリコーンゴム）
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。
(Millable silicone rubber)
Millable silicone rubber is similar to unvulcanized compounded rubber of natural rubber and ordinary synthetic rubber in a state before curing, and can be plasticized and mixed with a kneading roll machine or a closed mixer. Silicone rubber compound.
好適なミラブル型シリコーンゴムは、以下に示す成分（Ａ）から成分（Ｅ）を含有してなる。 A suitable millable type silicone rubber contains the following components (A) to (E).
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン
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から２．０５の正数である。）
（Ｂ）ＢＥＴ吸着法による比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の補強性シリカ
（Ｃ）下記一般式（ＩＩ）で示されるアルコキシシラン
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。）
（Ｄ）水
（Ｅ）下記一般式（ＩＩＩ）で示されるヘキサオルガノジシラザン
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。）
(A) Organopolysiloxane having a polymerization degree of 100 or more represented by the following average composition formula (I): R 1 a SiO (4-a) / 2 (I)
(In the formula, R 1 represents the same or different unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, and a is a positive number from 1.95 to 2.05.)
(B) Reinforcing silica having a specific surface area of 50 m 2 / g or more by BET adsorption method (C) Alkoxysilane represented by the following general formula (II) R 2 mSi (OR 3 ) 4-m (II)
Wherein R 2 is independently a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, R 3 is the same or different unsubstituted or substituted alkyl group, and m is 0, 1, 2 or 3)
(D) Water (E) Hexaorganodisilazane represented by the following general formula (III) R 4 3 SiNHSiR 4 3 (III)
(In the formula, R 4 represents the same or different monovalent hydrocarbon groups.)
この発明におけるミラブル型シリコーンゴムとしては、上述したものの外に、信越化学工業株式会社製のＫＥ−５７１−Ｕ、ＫＥ−１５７１−Ｕ、ＫＥ−９５１−Ｕ、ＫＥ−５４１−Ｕ、ＫＥ−５５１−Ｕ、ＫＥ−５６１−Ｕ、ＫＥ−９６１Ｔ−Ｕ、ＫＥ−１５４１−Ｕ、ＫＥ−１５５１−Ｕ、ＫＥ−９４１−Ｕ、ＫＥ−９７１Ｔ−Ｕを使用することができる。 As the millable type silicone rubber in the present invention, in addition to those described above, KE-571-U, KE-1571-U, KE-951-U, KE-541-U, KE-551 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. -U, KE-561-U, KE-961T-U, KE-1541-U, KE-1551-U, KE-941-U, KE-971T-U can be used.
（未膨張マイクロバルーン）
本発明のスポンジローラにおいては、弾性層の形成に未膨張マイクロバルーンを用いる。本発明におけ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。
(Unexpanded microballoon)
In the sponge roller of the present invention, an unexpanded microballoon is used for forming the elastic layer. Examples of the unexpanded microballoons in the present invention include resin microballoons that are not expanded.
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。 As the resin microballoon, those using a thermoplastic resin for the outer shell are preferably used. Examples of the thermoplastic resin constituting the outer shell include vinylidene chloride / acrylonitrile copolymer, methyl methacrylate / acrylonitrile copolymer, methacrylonitrile / acrylonitrile copolymer, and the like. It is preferable to use a resin microballoon in which the softening temperature of the resin serving as the outer shell is within an appropriate range in accordance with the curing temperature of the liquid silicone rubber. Moreover, hydrocarbons, such as butane and isobutane, can be mentioned as an evaporable substance included.
この発明に好適な未膨張の樹脂マイクロバルーンは、「マツモトマイクロスフェアーＦシリーズ」（松本油脂製薬社製）、「エクスパンセルシリーズ」（エクスパンセル社製）等として市販されている。 Non-expanded resin microballoons suitable for the present invention are commercially available as “Matsumoto Microsphere F Series” (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), “Expansel Series” (manufactured by Expancel).
なお、未膨張マイクロバルーンについては、化学発泡剤の分解温度と同程度の温度で膨張する未膨張マイクロバルーンを使用することが好ましく、化学発泡剤として、アゾビス−イソブチロニトリルを使用する場合、未膨張マイクロバルーンの発泡開始温度は９０℃以下であることが好ましく、最大膨張温度は１１０℃前後であることが好ましい。 As for the unexpanded microballoon, it is preferable to use an unexpanded microballoon that expands at a temperature similar to the decomposition temperature of the chemical foaming agent, and when using azobis-isobutyronitrile as the chemical foaming agent, The foaming start temperature of the unexpanded microballoon is preferably 90 ° C. or lower, and the maximum expansion temperature is preferably around 110 ° C.
（化学発泡剤）
本発明のスポンジローラにおいては、弾性層の形成に化学発泡剤を用いる。本発明における化学発泡剤としては、従来、弾性層の形成に用いられる発泡剤であればよく、例えば、無機系発泡剤として、重炭酸ソーダ、炭酸アンモニウム等が挙げられ、有機系発泡剤として、ジアゾアミノ誘導体、アゾニトリル誘導体、アゾジカルボン酸誘導体等の有機アゾ化合物等が挙げられる。有機アゾ化合物の中でも、アゾジカルボン酸アミド、アゾビス−イソブチロニトリル等が好適に使用される。特に、アゾビス−イソブチロニトリルが好適に使用できる。
(Chemical foaming agent)
In the sponge roller of the present invention, a chemical foaming agent is used for forming the elastic layer. The chemical foaming agent in the present invention may be a foaming agent conventionally used for forming an elastic layer. Examples of the inorganic foaming agent include sodium bicarbonate and ammonium carbonate. Examples of the organic foaming agent include diazoamino derivatives. And organic azo compounds such as an azonitrile derivative and an azodicarboxylic acid derivative. Among organic azo compounds, azodicarboxylic acid amide, azobis-isobutyronitrile and the like are preferably used. In particular, azobis-isobutyronitrile can be preferably used.
（多孔質充填剤）
本発明においては、スポンジローラの弾性層の形成に多孔質充填剤を用いる。多孔質充填剤を用いることにより、多孔質充填剤の表面の孔が、セル同士を連結する空気の通り道として働き、弾性層の実質的な連泡率を向上させるため、スポンジローラの弾性層の熱膨張率が更に抑えられる。
(Porous filler)
In the present invention, a porous filler is used for forming the elastic layer of the sponge roller. By using the porous filler, the pores on the surface of the porous filler act as air passages that connect the cells and improve the substantial open cell ratio of the elastic layer. The coefficient of thermal expansion is further suppressed.
本発明において用いることができる多孔質充填剤としては、特に限定されるものではないが、ゼオライト、多孔質シリカ、珪藻土、多孔質カーボン粒子等を挙げることができる。これらの中でも、多孔質シリカ及びゼオライトを用いることが好ましい。多孔質充填剤としては、例えば、水銀圧入法等（この方法に用いる装置を例示すると自動比表面積測定装置「ＧＥＭＩＮＩ２３７５」（株式会社島津製作所製））にて積算細孔容積を測定したときに０．３ｍｌ／ｇ以上の細孔容積を有する無機多孔質充填材を用いることが好ましく、具体的には、合成ゼオライト（ゼオスター）である「ＣＡ−１００Ｐ」（日本化学工業株式会社製）、シリカフィラーである「サンスフェア Ｈ−３３」（ＡＣＧエスアイテック株式会社製）等を挙げることができる。 The porous filler that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include zeolite, porous silica, diatomaceous earth, and porous carbon particles. Among these, it is preferable to use porous silica and zeolite. As the porous filler, for example, when the integrated pore volume is measured by a mercury intrusion method or the like (an example of an apparatus used in this method is an automatic specific surface area measuring device “GEMINI 2375” (manufactured by Shimadzu Corporation)), It is preferable to use an inorganic porous filler having a pore volume of 3 ml / g or more. Specifically, “CA-100P” (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), which is a synthetic zeolite (Zeostar), silica filler And “Sunsphere H-33” (manufactured by ACG S-Tech Co., Ltd.).
多孔質充填剤の含有量は、弾性層全体の重量に対して、０．０５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上５．０質量％以下であることがより好ましい。上記の含有量で多孔質充填剤を配合することにより、シリコーンゴムの加工性を良好に維持しつつ、弾性層の熱膨張率を低く抑えることができる。 The content of the porous filler is preferably 0.05% by mass or more and 50% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less, based on the weight of the entire elastic layer. More preferred. By blending the porous filler with the above content, the thermal expansion coefficient of the elastic layer can be kept low while maintaining good processability of the silicone rubber.
［セル面積比、平均セル径］
本発明のスポンジローラはミラブル型シリコーンゴムと、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤と、多孔質充填剤とから形成された弾性層を有する。この弾性層の中心軸線に直交する方向で弾性層を切断したときに現れる弾性層の断面は、未膨張マイクロバルーンと化学発泡剤によって形成されたセルの面積比（未膨張マイクロバルーン：化学発泡剤）が、好ましくは９５：５から１０：９０であり、より好ましくは９０：１０から５０：５０、更に好ましくは９０：１０から５５：４５である。セル面積比が前記範囲内にあると、未膨張マイクロバルーンの影響で化学発泡剤のセル径が過度に大きくならず、表面平滑性に優れた弾性層を得ることができる。
[Cell area ratio, average cell diameter]
The sponge roller of the present invention has an elastic layer formed from millable silicone rubber, an unexpanded microballoon, a chemical foaming agent, and a porous filler. The cross section of the elastic layer that appears when the elastic layer is cut in a direction orthogonal to the central axis of the elastic layer is the area ratio of cells formed by the unexpanded microballoon and the chemical foaming agent (unexpanded microballoon: chemical foaming agent). ) Is preferably 95: 5 to 10:90, more preferably 90:10 to 50:50, and still more preferably 90:10 to 55:45. When the cell area ratio is within the above range, the cell diameter of the chemical foaming agent is not excessively increased under the influence of the unexpanded microballoon, and an elastic layer having excellent surface smoothness can be obtained.
さらに、本発明においては、弾性層において、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤により形成されるセルの平均セル径が１５０μｍ以下であり、５０μｍ以上２５０μ以下であることが好ましい。本発明においては、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤を併用することにより、弾性層に形成されるセルの平均セル径が調整され、表面平滑性に優れたスポンジローラを提供することができる。 Furthermore, in the present invention, in the elastic layer, the average cell diameter of the cells formed by the unexpanded microballoon and the chemical foaming agent is 150 μm or less, preferably 50 μm or more and 250 μm or less. In the present invention, by using an unexpanded microballoon and a chemical foaming agent in combination, the average cell diameter of cells formed in the elastic layer is adjusted, and a sponge roller excellent in surface smoothness can be provided.
なお、弾性層は、未膨張マイクロバルーンによって形成された平均セル径が好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下であるセルと化学発泡剤によって形成された平均セル径が好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下、特に好ましくは４０ｍ以上６０μｍ以下であるセルとの複合セルとなっている。 The elastic layer preferably has an average cell diameter of 200 μm or less, more preferably 10 μm or more and 20 μm or less, particularly preferably 30 μm or more and 150 μm or less, and an average cell formed by a chemical foaming agent. The cell has a cell diameter of preferably 300 μm or less, more preferably 30 μm to 80 μm, particularly preferably 40 m to 60 μm.
セル面積比は、弾性層の外表面において、又は任意の方向で切断したときの切断面において、光学顕微鏡で２００倍に拡大したとき、マイクロバルーンによるセルの合計面積と、化学発泡剤によるセルの合計面積との比である。平均セル径は、弾性層の外表面において、又は任意の方向で切断したときの切断面において、光学顕微鏡で１００倍から２００倍に拡大したとき、ランダムに選んだセル１０個の平均値である。未膨張マイクロバルーンによるセルの識別は、セル内部にマイクロバルーンの殻又は殻が収縮した残骸があることによって判断することができる。本発明において、この平均セル径は、弾性層を形成するためのミラブル型シリコーンゴム及び未膨張マイクロバルーンと化学発泡剤とを含む混合物に、多孔質充填剤を添加することにより、調整することができる。 When the cell area ratio is magnified 200 times with an optical microscope at the outer surface of the elastic layer or at the cut surface when cut in an arbitrary direction, the total area of the cells by the microballoon and the cell by the chemical foaming agent It is the ratio to the total area. The average cell diameter is an average value of 10 cells selected at random when enlarged from 100 times to 200 times with an optical microscope on the outer surface of the elastic layer or on the cut surface when cut in an arbitrary direction. . The identification of the cell by the unexpanded microballoon can be judged by the presence of the shell of the microballoon or the debris from which the shell is contracted inside the cell. In the present invention, the average cell diameter can be adjusted by adding a porous filler to a mixture containing a millable silicone rubber and an unexpanded microballoon for forming an elastic layer and a chemical foaming agent. it can.
なお、化学発泡剤を含有することにより化学発泡剤により生じたセルを有するが、未膨張マイクロバルーンを含有しないことにより未膨張マイクロバルーンによるセルを有していない弾性層は、セル径が大きくなり表面平滑性が低下する。この発明のスポンジローラにおける弾性層は、未膨張マイクロバルーン由来のセルによって化学発泡剤由来のセルが大きくなることを抑制しており、これによってスポンジローラの表面平滑性が向上している。 In addition, the elastic layer which has a cell by a chemical foaming agent by containing a chemical foaming agent, but does not have a cell by an unexpanded microballoon by not containing an unexpanded microballoon has a large cell diameter. Surface smoothness decreases. The elastic layer in the sponge roller of the present invention suppresses an increase in the cell derived from the chemical foaming agent due to the cell derived from the unexpanded microballoon, thereby improving the surface smoothness of the sponge roller.
また、未膨張マイクロバルーンの配合量及び化学発泡剤の配合量を、この発明に係る製造方法の説明にて記載したような量に調節するのが好ましい。 Further, it is preferable to adjust the blending amount of the unexpanded microballoon and the blending amount of the chemical foaming agent to the amounts described in the description of the production method according to the present invention.
［熱膨張率］
本発明においては、弾性層の実質的な連泡率が高く維持されるため、スポンジローラが熱を帯びた際に、セル内部の空気が外部に放出されやすく、加熱による熱膨張が抑えられる傾向にある。一般に、連泡率の低いスポンジローラは、加熱の初期に体積増加がみられるものの、シリコーンゴム自体の通気性により、この体積増加は時間の経過とともに解消する傾向にある。本発明のスポンジローラは、実質的な連泡性が高いため、加熱の初期に、弾性層の大幅な体積増加が少なく、熱膨張率が低く抑えられている。
[Thermal expansion coefficient]
In the present invention, since the substantial open cell ratio of the elastic layer is maintained high, when the sponge roller is heated, the air inside the cell is easily released to the outside, and the thermal expansion due to heating tends to be suppressed. It is in. Generally, a sponge roller having a low open-cell rate shows an increase in volume at the initial stage of heating, but this increase in volume tends to disappear over time due to the air permeability of the silicone rubber itself. Since the sponge roller according to the present invention has a substantially high foaming property, there is little significant increase in the volume of the elastic layer at the initial stage of heating, and the coefficient of thermal expansion is kept low.
より具体的には、スポンジローラを１８０℃に熱したオーブンに投入し、加熱開始から６０分経過後までの１０分毎にローラ外径を測定し、加熱前の弾性層の厚みから１０分毎に測定した弾性層の熱膨張率を算出した場合において、加熱開始１０分後の弾性層の熱膨張率から加熱開始６０分後の弾性層の熱膨張率を引いた値が−１．０以上２．０以下であり、０以上２．０以下であることが好ましく、０以上１．０以下であることがより好ましい。熱膨張率が上記の範囲内のものとなることにより、加熱後の時間変化による体積変化が少ないことにより、定着時の紙シワを抑制することができる。 More specifically, the sponge roller is put into an oven heated to 180 ° C., the outer diameter of the roller is measured every 10 minutes from the start of heating to 60 minutes later, and every 10 minutes from the thickness of the elastic layer before heating. When the coefficient of thermal expansion of the elastic layer measured in the above is calculated, the value obtained by subtracting the coefficient of thermal expansion of the elastic layer 60 minutes after the start of heating from the coefficient of thermal expansion 10 minutes after the start of heating is −1.0 or more. 2.0 or less, preferably 0 or more and 2.0 or less, and more preferably 0 or more and 1.0 or less. When the coefficient of thermal expansion is within the above range, the volume change due to the time change after heating is small, so that paper wrinkling during fixing can be suppressed.
スポンジローラの熱膨張率は、以下のようにして測定する。まず、２３℃の常温下に放置されたローラを外径測定器で測定を行い、次いで１８０℃に熱したオーブン中にローラを投入し、１０分毎に取り出し２秒後に自動外径測定器によりロール外径３か所を測定し、測定直後に再度１８０℃のオーブンに投入する。自動外径測定機により３か所測定にかかる時間は、平均で２０秒である。この作業を１０分毎に繰り返し、６０分まで測定を行う。 The coefficient of thermal expansion of the sponge roller is measured as follows. First, the roller left at a room temperature of 23 ° C. is measured with an outer diameter measuring device, then the roller is put into an oven heated to 180 ° C., taken out every 10 minutes, and after 2 seconds with an automatic outer diameter measuring device. Three roll outer diameters are measured, and immediately after the measurement, they are put into an oven at 180 ° C. again. The average time required for measurement at three locations by the automatic outer diameter measuring machine is 20 seconds. This operation is repeated every 10 minutes and measurement is performed up to 60 minutes.
測定結果を基に下記式から弾性層の熱膨張率の算出を行う。弾性層の厚みは自動外径測定で測定した値から芯金径を除いた値とする。
加熱前の弾性層厚み ＰＥ０
各々時間の弾性層厚み ＰＥ（T）
時間 T ＝ １０、２０、３０、４０、５０，６０
加熱膨張率（Ｕ）＝（ＰＥ（T）−ＰＥ０）／ＰＥ０×１００
−１．０ ≦ U（６０）−Ｕ（１０） ≦ ２．０ であるスポンジローラを熱膨張率の低いロールとした。
Based on the measurement result, the coefficient of thermal expansion of the elastic layer is calculated from the following formula. The thickness of the elastic layer is a value obtained by removing the core metal diameter from the value measured by automatic outer diameter measurement.
Elastic layer thickness before heating PE0
Elastic layer thickness for each hour PE (T)
Time T = 10, 20, 30, 40, 50, 60
Thermal expansion coefficient (U) = (PE (T) −PE0) / PE0 × 100
A sponge roller having −1.0 ≦ U (60) −U (10) ≦ 2.0 was used as a roll having a low coefficient of thermal expansion.
［圧縮永久歪み、アスカーＣ硬度］
圧縮永久歪みは、以下のようにして評価することができる。
[Compression set, Asker C hardness]
The compression set can be evaluated as follows.
＜２５％圧縮永久歪みの評価方法＞
図２に示されるように、スポンジローラ１の上下を鉄板２０で挟み、万力で固定する。その際、上下の鉄板２０の間にスペーサー２１を挟み、鉄板の間隔が一定の距離を保つように調整する。その状態のまま、１８０℃の乾燥機中で５時間放置する。その後、スポンジローラ１を挟んでいた鉄板を外し、室温で１６時間放置する。そのスポンジローラ１の直径を測定し、以下の式で圧縮永久歪みを計算する。
試験前のスポンジローラ１の直径 Ｄ１
試験後のスポンジローラ１の直径 Ｄ２
芯金の直径 Ｌ
スペーサー２１の高さ Ｈ
圧縮永久歪み（％）＝ （ Ｄ１ − Ｄ２ ）／（ Ｄ１ − Ｈ ）×１００
圧縮率（％） ＝ （ Ｄ１ − Ｈ ）／（ Ｄ１ − Ｌ ）×１００
<25% compression set evaluation method>
As shown in FIG. 2, the upper and lower sides of the sponge roller 1 are sandwiched between iron plates 20 and fixed with a vise. At that time, the spacer 21 is sandwiched between the upper and lower iron plates 20, and the distance between the iron plates is adjusted so as to maintain a constant distance. In that state, it is left in a dryer at 180 ° C. for 5 hours. Thereafter, the iron plate sandwiching the sponge roller 1 is removed and left at room temperature for 16 hours. The diameter of the sponge roller 1 is measured, and the compression set is calculated by the following formula.
Diameter of sponge roller 1 before test D1
Diameter of sponge roller 1 after test D2
Core diameter L
Height of spacer 21
Compression set (%) = (D1-D2) / (D1-H) × 100
Compression rate (%) = (D1-H) / (D1-L) × 100
また、弾性層はそのアスカーＣ硬度が２０以上６０以下であるのが好ましい。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、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好ましい。 The elastic layer preferably has an Asker C hardness of 20 or more and 60 or less. In the sponge roller according to the present invention, the Asker C hardness on the surface of the elastic layer has a difference of 1 or less at both ends in the axial direction. A small difference in Asker C hardness of the elastic layer in the sponge roller is preferable because there is an advantage that the pressurized elastic layer is uniformly deformed and stress distribution is less biased.
［弾性層の寸法等］
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。
[Dimensions of elastic layer, etc.]
The elastic layer is formed in a cylindrical shape on the outer peripheral surface of the shaft body, and the thickness of the elastic layer is usually 0.5 mm to 30 mm, preferably 1 mm to 15 mm.
［その他］
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。
[Others]
As long as the object of the present invention can be achieved, the elastic layer has a low molecular siloxane ester, a silanol, for example, a dispersant such as diphenylsilanediol, and a heat resistance improver such as iron oxide, cerium oxide, and iron octylate. Further, various carbon functional silanes for improving adhesiveness and moldability, halogen compounds for imparting flame retardancy, and the like may be contained within a range not impairing the object of the present invention.
＜スポンジローラの製造方法＞
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。
<Manufacturing method of sponge roller>
The sponge roller according to the present invention can be manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
この発明に係る製造方法においては、まずミラブル型シリコーンゴムと、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して未膨張マイクロバルーン０．５質量部以上５．０質量部以下と、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して化学発泡剤０．１質量部以上２．０質量部以下と、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して多孔質充填剤０．０５質量部以上５０質量部以下と、架橋剤を配合する。 In the manufacturing method according to the present invention, first, a millable silicone rubber, 0.5 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less of the unexpanded microballoon with respect to 100 parts by mass of the millable silicone rubber, and 100 parts by mass of the millable silicone rubber. 0.1 to 2.0 parts by mass of chemical foaming agent with respect to parts, 0.05 to 50 parts by mass of porous filler with respect to 100 parts by mass of millable silicone rubber, and a crosslinking agent Blend.
未膨張マイクロバルーン、化学発泡剤、多孔質充填剤の種類等については既に説明した。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等を挙げることができる。 The types of unexpanded microballoons, chemical foaming agents and porous fillers have already been described. Examples of the crosslinking agent include addition reaction crosslinking agents and organic peroxide crosslinking agents.
付加反応架橋剤としては、例えば、一分子中に二個以上のＳｉＨ基（ＳｉＨ結合）を有する付加反応型の架橋剤として公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを挙げることができる。付加反応架橋剤は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。付加反応架橋剤の配合量は、通常、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して０．１質量部以上３．０質量部以下である。 Examples of the addition reaction crosslinking agent include known organohydrogenpolysiloxanes as addition reaction type crosslinking agents having two or more SiH groups (SiH bonds) in one molecule. An addition reaction crosslinking agent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. The addition amount of the addition reaction crosslinking agent is usually 0.1 parts by mass or more and 3.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the millable silicone rubber.
この付加反応架橋剤を使用する場合、有機過酸化物架橋剤は、単独でミラブル型シリコーンゴムを架橋させることも可能であるが、付加反応架橋剤の補助架橋剤として併用すると、得られるスポンジローラの強度、歪み等の物性をより一層向上させることができる。有機過酸化物架橋剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ビス−２,４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２,５−ジメチル−２,５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。有機過酸化物架橋剤の配合量は、通常、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して０．１質量部以上５．０質量部以下である。有機過酸化物架橋剤は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。 When this addition reaction cross-linking agent is used, the organic peroxide cross-linking agent can be used alone to cross-link millable silicone rubber, but when used as an auxiliary cross-linking agent for the addition reaction cross-linking agent, a sponge roller is obtained. The physical properties such as strength and strain can be further improved. Examples of the organic peroxide crosslinking agent include benzoyl peroxide, bis-2,4-dichlorobenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, and 2,5-dimethyl-2,5-bis. (T-butylperoxy) hexane and the like can be mentioned. The compounding amount of the organic peroxide crosslinking agent is usually 0.1 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the millable silicone rubber. An organic peroxide crosslinking agent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
付加反応架橋剤は、付加反応触媒を併用するのが好ましい。付加反応触媒としては白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等を挙げることができる。なお、この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができる。 The addition reaction crosslinking agent is preferably used in combination with an addition reaction catalyst. Addition reaction catalysts include platinum black, platinous chloride, chloroplatinic acid, reaction products of chloroplatinic acid and monohydric alcohol, complexes of chloroplatinic acid and olefins, platinum bisacetoacetate, palladium-based catalysts, rhodium-based catalysts A catalyst etc. can be mentioned. In addition, the compounding quantity of this addition reaction catalyst can be made into a catalyst quantity.
混合する方法は特に限定されず、例えば、常温常圧下で、ミラブル型シリコーンゴムに未膨張マイクロバルーン、化学発泡剤、多孔質充填剤、及び架橋剤を順次に、又は一挙に投入して攪拌機、混練器等で均一に混合させる方法等が挙げられる。このようにして混合物を調製する工程が完遂する。 The method of mixing is not particularly limited, for example, under normal temperature and normal pressure, a non-expanded microballoon, a chemical foaming agent, a porous filler, and a cross-linking agent are added to the millable silicone rubber sequentially or all at once, and a stirrer. Examples thereof include a method of uniformly mixing with a kneader or the like. In this way, the step of preparing the mixture is completed.
混合物には、各種の添加剤を含めることができる。各種の添加剤として、例えば鎖延長剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。 Various additives can be included in the mixture. As various additives, for example, auxiliary agents such as chain extenders, catalysts, dispersants, foaming agents, anti-aging agents, antioxidants, fillers, pigments, colorants, processing aids, softeners, plasticizers, emulsifiers , Heat resistance improver, flame retardant improver, acid acceptor, thermal conductivity improver, release agent, solvent and the like. These various additives may be commonly used additives or may be specially used additives depending on applications.
前記混合物は、二本ロール、三本ロール、ロールミル、バンバリーミキサ、ドウミキサ（ニーダー）等のゴム混練り機等を用いて、均一に混合されるまで、例えば、数分から数時間、好ましくは５分以上１時間以下にわたって常温又は加熱下で混練することにより、得ることができる。 The mixture is mixed, for example, several minutes to several hours, preferably 5 minutes using a rubber kneader such as a two-roll, three-roll, roll mill, Banbury mixer, or dough mixer (kneader). It can be obtained by kneading at room temperature or under heating for 1 hour or less.
次いで、得られた混合物を、スポンジローラを構成するための軸体の外周面に、押出成形による連続加熱成形、プレス、インジェクションによる型成形等によって、加熱成形する。 Next, the obtained mixture is heat-molded on the outer peripheral surface of the shaft body constituting the sponge roller by continuous heat molding by extrusion molding, pressing, mold molding by injection, or the like.
軸体の外側表面に混合物を円柱状に形成した後に、円柱状の混合物、換言すると、円柱状の成形体を、軸体ごと加熱して加硫する（加熱硬化）。この加熱加硫を行う際の条件例えば未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の種類とその添加量、架橋剤の種類と添加量、加熱温度等によって発泡後の大径セルの平均セル径及び小径セルの平均セル径を所定の範囲に調整することができる。 After the mixture is formed in a cylindrical shape on the outer surface of the shaft body, the cylindrical mixture, in other words, the cylindrical shaped body is heated and vulcanized together with the shaft body (heat curing). Conditions when performing this heat vulcanization, for example, the type and amount of unexpanded microballoon and chemical foaming agent, the type and amount of crosslinking agent, the heating temperature, etc. The average cell diameter can be adjusted to a predetermined range.
成形体を加熱して加硫するに際しての加熱を以下のようにすると、特に好ましい。すなわち、一次加硫として、１００℃から３００℃、特に１５０℃から２５０℃に５分から３０分間加熱し、次いで二次加硫として１８０℃から２５０℃、特に２００℃から２３０℃に、１時間から１０時間加熱するのがよい。このように複数の回数をもって加熱すると未膨張マイクロバルーンの膨張、化学発泡剤の分解、ミラブル型シリコーンゴムの硬化、残留する低分子シロキサンの排除、膨張したマイクロバルーンの熱収縮を必要に応じてコントロールすることが可能となって好ましい。このように複数回の加熱操作を行うことにより、未膨張マイクロバルーン由来の、平均セル径が１５０μｍ以下である小径のセルと、化学発泡剤由来の、平均セル径が３００μｍ以下である大径のセルとを有する複合セルに調整することができる。なお、大径のセルの平均セル径が小径のセルの平均セル径よりも小さくなることはない。 It is particularly preferable that the heating during vulcanization by heating the molded body is as follows. That is, as primary vulcanization, heating is performed from 100 ° C. to 300 ° C., particularly from 150 ° C. to 250 ° C. for 5 minutes to 30 minutes, and then as secondary vulcanization, from 180 ° C. to 250 ° C., particularly from 200 ° C. to 230 ° C., from 1 hour. Heat for 10 hours. When heated multiple times in this way, the expansion of the unexpanded microballoon, the decomposition of the chemical foaming agent, the curing of the millable silicone rubber, the removal of residual low molecular siloxane, and the thermal contraction of the expanded microballoon are controlled as necessary. This is preferable. In this way, by performing the heating operation a plurality of times, a small cell having an average cell diameter of 150 μm or less derived from an unexpanded microballoon, and a large cell having an average cell diameter of 300 μm or less derived from a chemical foaming agent are used. It can adjust to the composite cell which has a cell. Note that the average cell diameter of the large-diameter cell does not become smaller than the average cell diameter of the small-diameter cell.
加硫をするに必要な加熱は、赤外線加熱炉又は熱風炉等の加熱炉、乾燥機等の加熱機等で行うことができる。 Heating necessary for vulcanization can be performed by a heating furnace such as an infrared heating furnace or a hot air furnace, a heating machine such as a dryer, or the like.
このようにして得られるスポンジローラを更に研磨工程に供してもよい。研磨工程は、軸体の外周面に形成されたスポンジローラの形状を、軸体の軸線方向においてスポンジローラの厚みを軸体の中央に向かって徐々に増大させ、軸体の中央から軸体の先端に向かって徐々に減少させる形状、つまりクラウン形状、あるいは軸体の中央から軸体の両端に向かってスポンジローラの厚み増加させる形状、つまり逆クラウン形状、あるいはストレート形状に調整する工程である。 The sponge roller thus obtained may be further subjected to a polishing process. In the polishing process, the thickness of the sponge roller formed on the outer peripheral surface of the shaft body is gradually increased in the axial direction of the shaft body toward the center of the shaft body. This is a step of adjusting to a shape that gradually decreases toward the tip, that is, a crown shape, or a shape that increases the thickness of the sponge roller from the center of the shaft toward both ends of the shaft, that is, a reverse crown shape or a straight shape.
また、前記加硫によって得られたスポンジローラ、あるいは研磨工程により所定の形状に調整されたスポンジローラの外表面を、チューブ、例えばフッ素樹脂チューブで被覆してもよい。フッ素樹脂チューブによる被覆は、例えば、加圧下でスポンジローラを圧縮してフッ素樹脂チューブに挿入する加圧挿入法、減圧下でフッ素樹脂チューブを圧縮してフッ素樹脂チューブに挿入する減圧挿入法、減圧下でフッ素樹脂チューブを半径方向に拡径させてスポンジローラをその内部に挿入する減圧拡径法等によって、行うことができる。 Further, the outer surface of the sponge roller obtained by the vulcanization or the sponge roller adjusted to a predetermined shape by the polishing process may be covered with a tube such as a fluororesin tube. Covering with a fluororesin tube is, for example, a pressure insertion method in which a sponge roller is compressed and inserted into the fluororesin tube under pressure, a vacuum insertion method in which the fluororesin tube is compressed into a fluororesin tube under reduced pressure, and a pressure reduction It can be performed by a reduced-pressure expanding method or the like in which the fluororesin tube is expanded in the radial direction below and a sponge roller is inserted therein.
この発明に係るスポンジローラは画像形成装置の例えば定着装置に組み込むことができる。 The sponge roller according to the present invention can be incorporated in, for example, a fixing device of an image forming apparatus.
次に、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３を参照して、説明する。 Next, an example of an image forming apparatus (hereinafter, also referred to as an image forming apparatus according to the present invention) that includes a fixing device including a sponge roller according to the present invention will be described with reference to FIG. .
図３に示されるように、この発明に係る画像形成装置３０は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体３１、例えば感光体と、前記像担持体３１の周囲に配置された、帯電手段３２、例えば帯電ローラ、露光手段３３、現像手段４０、転写手段３４、例えば転写ローラ及びクリーニング手段３７と、記録体の搬送方向下流側に定着手段３５とを備えている。この現像手段４０は、従来の現像手段と基本的に同様に形成され、具体的には、図３に示されるように、現像剤収納部４１と、像担持体３１に現像剤４２を供給する現像剤担持体４４と、現像剤担持体４４に現像剤４２を供給する現像剤供給手段４３と、現像剤４２を帯電させる現像剤規制部材４５とを備えている。 As shown in FIG. 3, an image forming apparatus 30 according to the present invention is arranged around a rotatable image carrier 31, for example, a photosensitive member, on which an electrostatic latent image is formed, and the image carrier 31. The charging unit 32 includes, for example, a charging roller, an exposure unit 33, a developing unit 40, a transfer unit 34, such as a transfer roller and a cleaning unit 37, and a fixing unit 35 on the downstream side in the conveyance direction of the recording medium. The developing means 40 is formed basically in the same manner as the conventional developing means. Specifically, as shown in FIG. 3, the developer 42 is supplied to the developer accommodating portion 41 and the image carrier 31. A developer carrier 44, a developer supply unit 43 that supplies the developer 42 to the developer carrier 44, and a developer regulating member 45 that charges the developer 42 are provided.
画像形成装置における従来の定着装置は、通常、定着ローラを低硬度にし、加圧ローラを高硬度にしてニップ幅及びニップ圧を確保しているが、この発明における定着装置は、定着手段３５のように、アスカーＣ硬度（荷重１．０Ｋｇ）は２０から３５の範囲にある低硬度の定着ローラ５３と、低硬度の加圧ローラ５６とを有する加熱定着装置である。すなわち、この定着手段３５は、図３にその断面が示されるように、記録体３６を通過させる開口５２を有する筐体５０内に、定着ローラ５３と、定着ローラ５３の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ５４と、定着ローラ５３及び無端ベルト支持ローラ５４に巻回された無端ベルト５５と、無端ベルト５５を介して定着ローラ５３に圧接する加圧ローラ５６と、無端ベルト５５に非接触となるように配置され、無端ベルト５５を介して外部から定着ローラ５３を加熱する加熱手段とを備え、無端ベルト５５を介して定着ローラ５３と加圧ローラ５６とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されてなる圧力熱定着装置である。 A conventional fixing device in an image forming apparatus usually has a fixing roller having a low hardness and a pressure roller having a high hardness so as to ensure a nip width and a nip pressure. As described above, the heat fixing device has a low hardness fixing roller 53 having a Asker C hardness (load 1.0 kg) in the range of 20 to 35 and a low hardness pressure roller 56. That is, as shown in FIG. 3, the fixing unit 35 has a fixing roller 53 and an endless member disposed in the vicinity of the fixing roller 53 in a housing 50 having an opening 52 through which the recording medium 36 passes. A belt support roller 54, an endless belt 55 wound around the fixing roller 53 and the endless belt support roller 54, a pressure roller 56 that presses the fixing roller 53 via the endless belt 55, and a contactless contact with the endless belt 55. And a heating unit that heats the fixing roller 53 from the outside via the endless belt 55, and the fixing roller 53 and the pressure roller 56 are in contact with or pressed against each other via the endless belt 55. It is a pressure heat fixing device that is rotatably supported.
無端ベルト支持ローラ５４は、画像形成装置に通常用いられるローラであればよく、例えば、弾性ローラ等が用いられる。無端ベルト５５は、例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂により、無端状に形成されたベルトであればよく、その厚さ等も適宜、定着手段３５に適合するように調整することができる。加圧ローラ５６はスプリング等の付勢手段（図示しない）によって無端ベルト５５を介して定着ローラ５３に圧接している。この定着手段３５においてこの発明に係るスポンジローラが加圧ローラ５６として装着されている。前記加熱手段は、ハロゲンヒーター及び反射板等を用いた輻射加熱方法、加熱器等を直接接触させて加熱する直接接触加熱方法、並びに、誘導加熱方法等が採用される。この加熱手段は、定着ローラ５３における軸線方向の長さとほぼ同じ長さを有する部材であり、定着手段３５のいずれに配置されてもよいが、図３に示されるように、定着ローラ５３の表面より一定の間隔を隔てて定着ローラ５３に略並行に配置されるのがよい。前記誘導加熱方法には加熱用コイルが用いられ、この加熱用コイルは、通常、フェライト等の強磁性体で、スイッチング電源用として用いられている代表的な形状であるＩ型、Ｅ型及びＵ型等に形成され、導線が巻かれてなる。無端ベルト５５と加圧ローラ５６との圧接された間を記録体３６が通過することにより、加圧と同時に加熱され、記録体３６に転写された現像剤４２（静電潜像）を定着させることができる。 The endless belt support roller 54 may be a roller that is normally used in an image forming apparatus. For example, an elastic roller or the like is used. The endless belt 55 may be an endless belt formed of, for example, a resin such as polyamide or polyamideimide, and the thickness and the like of the endless belt 55 can be appropriately adjusted to match the fixing unit 35. The pressure roller 56 is in pressure contact with the fixing roller 53 via an endless belt 55 by a biasing means (not shown) such as a spring. In the fixing means 35, the sponge roller according to the present invention is mounted as the pressure roller 56. As the heating means, a radiant heating method using a halogen heater, a reflector, or the like, a direct contact heating method in which a heater or the like is directly contacted to heat, an induction heating method, or the like is adopted. This heating means is a member having a length substantially the same as the length of the fixing roller 53 in the axial direction, and may be disposed in any of the fixing means 35. However, as shown in FIG. It is preferable that the fixing roller 53 be arranged substantially in parallel with a predetermined interval. In the induction heating method, a heating coil is used, and this heating coil is usually a ferromagnetic material such as ferrite, and is a typical shape used for a switching power source. Formed into a mold or the like, and a conductive wire is wound. By passing the recording medium 36 between the endless belt 55 and the pressure roller 56, the recording medium 36 is heated simultaneously with the pressurization, and the developer 42 (electrostatic latent image) transferred to the recording medium 36 is fixed. be able to.
この発明に係る画像形成装置３０は、次のように作用する。まず、画像形成装置３０において、帯電手段３２により像担持体３１が一様に帯電され、露光手段３３により像担持体３１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像手段４０から現像剤４２が像担持体３１に供給されて静電潜像が現像され、この現像剤像が像担持体３１と転写手段３４との間に搬送される記録体３６上に転写される。この記録体３６は定着手段３５に搬送され、現像剤像が永久画像として記録体３６に定着される。このようにして、記録体３６に画像を形成することができる。 The image forming apparatus 30 according to the present invention operates as follows. First, in the image forming apparatus 30, the image carrier 31 is uniformly charged by the charging unit 32, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier 31 by the exposure unit 33. Next, the developer 42 is supplied from the developing unit 40 to the image carrier 31 to develop the electrostatic latent image, and the developer image is conveyed between the image carrier 31 and the transfer unit 34 on the recording member 36. Is transcribed. The recording body 36 is conveyed to the fixing unit 35, and the developer image is fixed on the recording body 36 as a permanent image. In this way, an image can be formed on the recording body 36.
この定着手段３５及びこの画像形成装置３０は、加圧ローラ５６としてこの発明に係るスポンジローラが採用されているから、現像剤を記録体に定着させる定着性に優れると共に消費電力が小さい。 Since the fixing unit 35 and the image forming apparatus 30 employ the sponge roller according to the present invention as the pressure roller 56, the fixing unit 35 and the image forming apparatus 30 are excellent in fixing ability to fix the developer on the recording medium and consume less power.
この発明に係るスポンジローラ、及び画像形成装置は、以上の実施形態に限定されることはなく、この発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。 The sponge roller and the image forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within a range in which the object of the present invention can be achieved.
例えば、スポンジローラ１において、弾性層３は、単層構造とされているが、この発明においては二層以上の複層構造とされてもよい。 For example, in the sponge roller 1, the elastic layer 3 has a single-layer structure, but in the present invention, it may have a multilayer structure of two or more layers.
画像形成装置３０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置３０は、現像手段４０に単色の現像剤４２のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置、各色の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置３０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。 The image forming apparatus 30 is an electrophotographic image forming apparatus. However, in the present invention, the image forming apparatus is not limited to the electrophotographic system, and may be, for example, an electrostatic image forming apparatus. Good. Further, the image forming apparatus 30 is a monochrome image forming apparatus in which the developing unit 40 contains only a single color developer 42. However, in this invention, the image forming apparatus is not limited to a monochrome image forming apparatus. It may be an image forming apparatus. As the color image forming apparatus, for example, a four-cycle color image forming apparatus that sequentially repeats primary transfer of a developer image carried on an image carrier to an intermediate transfer body, and a plurality of image carriers provided with developing means for each color And a tandem type color image forming apparatus in which the toner is disposed in series on an intermediate transfer member or a transfer conveyance belt. The image forming apparatus 30 is an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer.
また、定着手段３５及び画像形成装置３０において、現像剤４２は、一成分系の現像剤が有利に用いられるが、トナーと、鉄、ニッケル等のキャリアとを含む二成分系の現像剤も使用することができる。 In the fixing unit 35 and the image forming apparatus 30, a one-component developer is advantageously used as the developer 42, but a two-component developer containing a toner and a carrier such as iron or nickel is also used. can do.
（実施例１から５、比較例１から４）
実施例１から５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に示される付加反応架橋剤及び有機過酸化物架橋剤と、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、表１に示される化学発泡剤と、表１に示される多孔質充填剤とを、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。
(Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4)
In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the base rubber material shown in Table 1, the addition reaction crosslinking agent and the organic peroxide crosslinking agent shown in Table 1, and the catalyst shown in Table 1 And the unexpanded microballoon shown in Table 1, the chemical foaming agent shown in Table 1, and the porous filler shown in Table 1 with a blending amount shown in Table 1 The mixture was obtained by kneading.
なお、実施例１から５、及び比較例１から４で用いられたベースゴム材料は、信越化学工業株式会社製の商品名ＫＥ−５５１Ｕであるミラブル型シリコーンゴムであり、表１に記載された架橋剤は、「付加架橋」と記載された信越化学工業株式会社製の商品名Ｃ−２５Ｂと「パーオキサイド架橋」と記載された信越化学工業株式会社製の商品名Ｃ−３との組み合わせであり、表１に記載された「触媒」は信越化学工業株式会社製の商品名Ｃ−２５Ａである白金触媒であり、表１に記載された「化学発泡剤」は大塚化学株式会社製の商品名ＡＺＯシリーズのＡＩＢＮであり、表１に記載された多孔質充填剤は、「ゼオスター」と記載された日本化学工業株式会社製の商品名ＣＡ−１００Ｐ、又は「シリカフィラー」と記載されたＡＣＧエスアイテック株式会社製の商品名サンスフェア Ｈ−３３である。表１に記載された未膨張マイクロバルーンは松本油脂製薬株式会社製の商品名マツモトマイクロスフェアーである。 The base rubber material used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 is a millable silicone rubber having a trade name KE-551U manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and is described in Table 1. The cross-linking agent is a combination of the trade name C-25B manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. described as “addition cross-linking” and the trade name C-3 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. described as “peroxide cross-linking”. Yes, the "catalyst" listed in Table 1 is a platinum catalyst having the trade name C-25A manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and the "chemical blowing agent" listed in Table 1 is a product manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. The name AZO series of AIBN, and the porous filler described in Table 1 is a product name CA-100P manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd. described as “Zeostar”, or ACG described as “silica filler”. S eye Tsu is a trade name Sunsphere H-33 manufactured by click Corporation. The unexpanded microballoons listed in Table 1 are Matsumoto Microsphere manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.
なお、比較例１では弾性層に多孔質充填剤を配合せず、比較例２では未膨張マイクロバルーンのみであり化学発泡剤が配合されていない。比較例３では化学発泡剤のみであり、未膨張マイクロバルーン及び多孔質充填剤が配合されていない。比較例４では多孔質充填剤、化学発泡剤は配合されているが、未膨張マイクロバルーンは配合されていない。 In Comparative Example 1, no porous filler is blended in the elastic layer, and in Comparative Example 2, only an unexpanded microballoon is present and no chemical foaming agent is blended. In Comparative Example 3, only the chemical foaming agent is used, and the unexpanded microballoon and the porous filler are not blended. In Comparative Example 4, a porous filler and a chemical foaming agent are blended, but an unexpanded microballoon is not blended.
次いで、プライマー層を形成した軸体と前記混合物とを押出成形機にて一体分出し、実施例１から５及び比較例１から４にあっては、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて前記混合物を２２５℃で１７分間加熱することにより１次加硫し、その後、熱風乾燥炉で２２５℃で７時間にわたって２次加硫することにより発泡ローラ原体を作製した。この発泡ローラ原体の円周面を、金属砥石による高速研磨を株式会社水口製作所製の研磨機により行った。 Next, the shaft body on which the primer layer is formed and the mixture are integrally extracted by an extruder, and in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the infrared heating furnace (IR furnace) is used to The mixture was subjected to primary vulcanization by heating at 225 ° C. for 17 minutes, and then subjected to secondary vulcanization at 225 ° C. for 7 hours in a hot air drying furnace to prepare a foam roller base material. The circumferential surface of the foam roller base was subjected to high-speed polishing with a metal grindstone using a polishing machine manufactured by Mizuguchi Seisakusho.
実施例１から５及び比較例１から４にて得られたスポンジローラは、外径３０ｍｍ及び軸線方向長さ３４０ｍｍのストレート形状であった。 The sponge rollers obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 had a straight shape with an outer diameter of 30 mm and an axial length of 340 mm.
製造されたスポンジローラの平均セル径、熱膨張率、研磨後の弾性層の表面側及び軸体側の硬度（アスカーＣ硬度）を測定し、その結果を表１に示した。 The average cell diameter, thermal expansion coefficient, hardness of the surface of the elastic layer after polishing and the hardness of the shaft body side (Asker C hardness) of the manufactured sponge roller were measured, and the results are shown in Table 1.
また、スポンジローラの耐久性を、既に説明した２５％圧縮永久歪みにより、評価した。 Further, the durability of the sponge roller was evaluated by the 25% compression set already described.
加熱前の弾性層厚み ＰＥ０
各々時間の弾性層厚み ＰＥ（T）
時間 T ＝ １０、２０、３０、４０、５０，６０
加熱膨張率（Ｕ）＝（ＰＥ（T）−ＰＥ０）／ＰＥ０×１００
−１．０ ≦ Ｕ（１０）−Ｕ（６０） ≦ ２．０
Elastic layer thickness for each hour PE (T)
Time T = 10, 20, 30, 40, 50, 60
Thermal expansion coefficient (U) = (PE (T) −PE0) / PE0 × 100
−1.0 ≦ U (10) −U (60) ≦ 2.0
表１から明らかなように、本発明のスポンジローラでは、マイクロバルーン及び化学発泡剤が併用されていることにより、平均セル径が比較的小さなものとなる（実施例１から３及び比較例４）。さらに、本発明のスポンジローラでは、多孔質充填剤が用いられているため、熱膨張率も低く調整される（実施例５及び比較例１）。マイクロバルーン、化学発泡剤、及び多孔質充填剤の三者併用による熱膨張率の調整の効果は、マイクロバルーンと多孔質充填剤を併用した場合に比較しても好ましいものとなった（実施例１から３及び比較例２）。 As is apparent from Table 1, the sponge roller of the present invention has a relatively small average cell diameter due to the combined use of the microballoon and the chemical foaming agent (Examples 1 to 3 and Comparative Example 4). . Furthermore, in the sponge roller of the present invention, since the porous filler is used, the coefficient of thermal expansion is adjusted to be low (Example 5 and Comparative Example 1). The effect of adjusting the coefficient of thermal expansion by the combined use of the microballoon, the chemical foaming agent, and the porous filler is preferable even when the microballoon and the porous filler are used in combination (Examples). 1 to 3 and Comparative Example 2).
１ スポンジローラ
２ 軸体
３ 弾性層
４ フッ素樹脂層
６ セル
２０ 鉄板
２１ スペーサー
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sponge roller 2 Shaft body 3 Elastic layer 4 Fluorine resin layer 6 Cell 20 Iron plate 21 Spacer 30 Image forming apparatus 31 Image carrier 32 Charging means 33 Exposure means 34 Transfer means 35 Fixing means 36 Recording body 37 Cleaning means 40 Developing means 41 Developing Agent storage section 42 Developer 43 Developer supply means 44 Developer carrier 45 Developer regulating member 50 Housing 52 Opening 53 Fixing roller 54 Endless belt support roller 55 Endless belt 56 Pressure roller
Claims (5)
前記弾性層が、ミラブル型シリコーンゴムと、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤と、多孔質充填剤と、から形成され、
未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤により形成されたセルの平均セル径が１５０μｍ以下であり、
スポンジローラを１８０℃に熱したオーブンに投入し、加熱開始から６０分経過後までの１０分毎にローラ外径を測定し、加熱前の弾性層の厚みから１０分毎に測定した弾性層の熱膨張率を算出した場合において、加熱開始１０分後の弾性層の熱膨張率から加熱開始６０分後の弾性層の熱膨張率を引いた値が−１．０以上２．０以下であることを特徴とするスポンジローラ。 A sponge roller having a shaft body and an elastic layer formed on the outer peripheral surface of the shaft body,
The elastic layer is formed from a millable silicone rubber, an unexpanded microballoon, a chemical foaming agent, and a porous filler.
The average cell diameter of the cells formed by the unexpanded microballoon and the chemical foaming agent is 150 μm or less,
The sponge roller was put in an oven heated to 180 ° C., the outer diameter of the roller was measured every 10 minutes from the start of heating to 60 minutes later, and the elastic layer measured every 10 minutes from the thickness of the elastic layer before heating. When the coefficient of thermal expansion is calculated, the value obtained by subtracting the coefficient of thermal expansion of the elastic layer 60 minutes after the start of heating from the coefficient of thermal expansion 10 minutes after the start of heating is −1.0 or more and 2.0 or less. Sponge roller characterized by that.
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