JP6954604B2 - シリコーン被覆スポンジローラ、及びこれを使用した画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明のシリコーン被覆スポンジローラ1は、図1に示すように、軸体2の外周面に形成された弾性層3と、弾性層3の外周面に形成された被覆層4を有する。
軸体2は、好ましくは、導電特性を有する、従来公知のスポンジローラに用いられる軸体を用いることができる。軸体2は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、及び真鍮からなる群より選択される少なくとも1種の金属で構成されていることが好ましい。なお、このような軸体2は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。
弾性層3は、その内部にセルを有する弾性層として軸体2の外周面に形成されている。弾性層3がセルを有していることにより、弾性層3の硬度を低下させることができる。ここで、弾性層3が有するセルは、弾性層3を形成可能な発泡シリコーンゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域をいう。弾性層3が有する複数のセルは、他のセルに接することのない、若しくは連通することのない状態(独立セル状態)、他のセルに連通している状態(連通セル状態)、又は独立セル状態と連通セル状態とが共存する状態の何れの状態であってもよい。
弾性層3に存在するセルは、平均セル径が50μm以上200μm以下であることが好ましく、60μm以上160μm以下であることがより好ましい。弾性層3の平均セル径が上記の範囲内にあることにより、被覆層4を形成するシリコーン樹脂を弾性層3の外周面に塗布したときに、開口セルによる不均一な表面凹凸状態が比較的均一な表面形状、好ましくは浅い凹部を有するほぼ均一な表面凹凸状態になり、その結果、形成される被覆層4が表面の凹凸度が小さくほぼ均一な凹凸を有する表面状態になる。
弾性層3の形態は特に限定されず、例えば、軸線方向にわたって均一な外径に調整されたストレート形状であってもよく、また、中央部における外径がその両端部における外径よりも大きくなるように調整されたクラウン形状であってもよく、中央部における外径がその両端部における外径よりも小さくなるように調整された逆クラウン形状であってもよい。
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。
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
R2 mSi(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。)
架橋剤としては、付加反応架橋剤及び/又は有機過酸化物型架橋剤を使用することができる。
弾性層3の形成には未膨張マイクロバルーンを用いることができる。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。
弾性層3の形成には化学発泡剤を用いることもできる。本発明における化学発泡剤としては、従来、弾性層3の形成に用いられてい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を挙げることができ、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を挙げることができる。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を使用することが好ましい。弾性層3を得るため、前述の樹脂マイクロバルーンと化学発泡剤を混合して用いてもよい。
被覆層4は、弾性層3の外周面に形成されるものであり、シリコーン樹脂の硬化物から形成されたものであって、この被覆層4中に、平均粒子径が6μm以上60μm以下の粒子が分散されたものである。
このように形成される被覆層4の厚みは、20μm以上100μm以下であることが好ましく、30μm以上80μm以下であることがより好ましい。被覆層4の厚みが上記の範囲内のものであることにより、弾性層3を十分に被覆して、トナー離型性を良好に維持するとともに、シリコーン被覆スポンジローラ1がコスト高になることがない。
被覆層4は、弾性層3を形成するために使用される発泡シリコーンゴム組成物から、発泡剤を除外したシリコーンゴム組成物から形成され、本明細書ではこれを「シリコーン樹脂を含有する組成物」と称する。このシリコーン樹脂を含有する組成物は、発泡剤である化学発泡剤及び未膨張マイクロバルーンを含有していない点以外は、基本的に、弾性層3を形成するための発泡シリコーンゴム組成物と同じであり、基本的には、シリコーン樹脂と、架橋剤とを含有する。これらについての詳細は、上述の弾性層3における説明を参照されたい。シリコーン樹脂としては、メチルシリコーンレジン、メチル/フェニルシリコーンレジン、有機樹脂変性シリコーンレジンを挙げることができる。なお、被覆層4が、発泡剤を含有しない点及び後述する粒子を含有する点以外は、弾性層3と同一の組成を有する組成物から形成されることにより、被覆層4と弾性層3との密着性が良好なものとなる。
本発明においては、被覆層4中に、平均粒子径が6μm以上60μm以下の粒子が分散されている。この粒子が分散されていることにより、被覆層4の耐摩耗性を向上させることができ、結果として、シリコーン被覆スポンジローラ1の長期にわたる耐汚染性を実現することができる。
粒子は、球形度が0.7以上のものを用いてもよく、0.8以上1.0以下のものや、0.85以上1.0以下のものを用いてもよい。球形度がより高いものを用いることにより、粒子の均一性や強度が優れるものとなる。
粒子の平均粒子径は、6μm以上60μm以下であり、6μm以上15μm以下であることが好ましい。本発明の別の態様においては、粒子として、6μm以上15μm以下の粒子と、30μm以上60μm以下の粒子とを併用してもよい。ここで、シリコーン樹脂層に、6μm以上15μm以下の粒子を使用したほうが、30μm以上60μm以下の粒子を使用する場合と比較して、被覆層4の摩擦係数が大きくなる。
シリコーン樹脂を含有する組成物における粒子の含有量は、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、3質量%以上8質量%以下であることがより好ましい。粒子の含有量が、上記の範囲内のものであることにより、シリコーン被覆スポンジローラ1が、十分な耐摩耗性を有するとともに、高い摩擦係数を有するものとなる。
本発明のシリコーン被覆スポンジローラ1は、アスカーC硬度が、40以上70以下であり、45以上65以下であることが好ましい。本発明においては、被覆層4に粒子を含有することにより、シリコーン被覆スポンジローラ1のアスカーC硬度がより高いものとなる。これにより、シリコーン被覆スポンジローラ1の耐摩耗性が改善し、シリコーン被覆スポンジローラ1の長期にわたる耐汚染性が保証される。
本発明のシリコーン被覆スポンジローラ1において、摩擦係数が0.5以上1.0以下であることが好ましく、0.6以上0.9以下であることがより好ましい。摩擦係数を上記の範囲に調整することにより、被記録材の搬送能力に優れ、耐摩耗性を向上させることができる。ロール固定式の専用摩擦係数測定機に、シリコーン被覆スポンジローラ1をセットし、22℃、55%RHの一定環境下で上質紙に対する摩擦係数を測定することができる。摩擦係数は、シリコーン被覆スポンジローラに上質紙を押し付けてシリコーン被覆スポンジローラ1を平行移動させ、その時の摩擦力を読み取ることにより求める。
本発明の画像形成装置は、上記のシリコーン被覆スポンジローラ1を、加圧・定着ユニットに使用したものである。ここで、本発明の画像形成装置においては、上記のシリコーン被覆スポンジローラ1を、加圧ローラ又は定着ローラとして使用したものであってもよい。画像形成装置における加圧ローラ及び定着ローラ以外の構成要素は、公知の画像形成装置と同様であってもよい。
[軸体の調製]
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(直径10mm×長さ250mm、SUM22)をトルエンで洗浄し、プライマーを塗布した。プライマー処理した軸体を、ギアーオーブンを用いて180℃の温度にて30分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、プライマー層を形成した。
ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填材とを含むシリコーンゴム組成物100質量部と、平均粒子径15μmの未膨張マイクロバルーン1質量部と、付加反応架橋剤2質量部と、付加反応触媒としての白金触媒適量と、反応制御剤0.5質量部と、有機過酸化物架橋剤2質量部とを、二本ロールで十分に混練して、発泡シリコーンゴム組成物を調製した。
発泡剤である未膨張マイクロバルーンを含有しないとともに、シリコーン樹脂組成物10質量部に対して、平均粒子径30μmのガラスビーズを0.5質量部含有すること以外は上記の発泡シリコーンゴム組成物と同様にしてシリコーン樹脂を含む組成物を調製した。
次いで、プライマー層を形成した軸体と発泡シリコーンゴム組成物とを押出成形機にて一体分出し、赤外線加熱炉(IR炉)を用いて発泡シリコーンゴム組成物を250℃で10分間加熱して発泡架橋させた。その後、さらに、ギアーオーブンを用いて200℃で7時間にわたって発泡架橋後の発泡シリコーンゴム組成物を二次加熱し、常温にて1時間以上放置した後、円筒研削機で外径16mmに研削して、弾性層を形成した。
シリコーン樹脂を含む組成物に添加する粒子として、平均粒子径10μmのガラスビーズを用いた点以外は、実施例1と同様にして、シリコーン被覆スポンジローラを作製した。
シリコーン樹脂を含む組成物に添加する粒子として、シリコーンゴム組成物10質量部に対して、平均粒子径8μm、球形度0.9のフェノール樹脂粒子を1.0質量部含有する点以外は、実施例1と同様にして、シリコーン被覆スポンジローラを作製した。
<実施例4>
シリコーン樹脂を含む組成物に添加する粒子として、平均粒子径8μm、球形度0.9のフェノール樹脂粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして、シリコーン被覆スポンジローラを作製した。
シリコーン樹脂を含む組成物に添加する粒子として、平均粒子径50μm、球形度0.9のフェノール樹脂粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして、シリコーン被覆スポンジローラを作製した。
シリコーン樹脂を含む組成物に添加する粒子として、平均粒子径20μmのポリエチレン樹脂粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして、シリコーン被覆スポンジローラを作製した。
シリコーン樹脂を含む組成物に、粒子を添加しなかった点以外は、実施例1と同様にして、シリコーン被覆スポンジローラを作製した。
弾性層の外周にシリコーン樹脂を含む組成物を塗布せずに、弾性層の外周をフッ素樹脂チューブで被覆した点以外は、比較例1と同様にして、フッ素樹脂チューブ被覆スポンジローラを作製した。
[摩耗外径値]
得られたシリコーン被覆スポンジローラについて、研磨用ミラーフィルム(商品名「MCF40」、三共理化学株式会社製)を用い、フィルム方式研磨機(商品名「スーパーフィニッシャーSFC050TNd」、株式会社松田精機製)にて、フィルム研磨を行った。この際、荷重量は500g、主軸の回転数は1000rpmとして、1分間研磨を行った。研磨前のシリコーン被覆スポンジローラと、研磨後のシリコーン被覆スポンジローラの外径を測定し、その外径差分を摩耗外径値とした。
本明細書に記載の方法に従って、シリコーン被覆スポンジローラのアスカーC硬度を測定した。
本明細書に記載の方法に従って、シリコーン被覆スポンジローラの摩擦係数を測定した。
2 軸体
3 弾性層
4 被覆層
Claims (6)
- 軸体の外周面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周面に形成された被覆層とを有し、
前記被覆層が、シリコーン樹脂の硬化物から形成されたものであり、
前記被覆層中に、平均粒子径が6μm以上60μm以下の粒子が分散され、
アスカーC硬度が45以上65以下であり、
摩擦係数が0.5以上1.0以下である、シリコーン被覆スポンジローラ。 - 前記粒子の球形度が0.7以上1.0以下である、請求項1に記載のシリコーン被覆スポンジローラ。
- 前記粒子が、ガラスビーズ及び/又は熱硬化性樹脂粒子である、請求項1又は2に記載のシリコーン被覆スポンジローラ。
- 前記被覆層の厚みが、20μm以上100μm以下である、請求項1から3のいずれかに記載のシリコーン被覆スポンジローラ。
- 前記弾性層の平均セル径が、50μm以上200μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載のシリコーン被覆スポンジローラ。
- 請求項1から5のいずれかに記載のシリコーン被覆スポンジローラを、加圧・定着ユニットに使用した、画像形成装置。
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