WO2025004963A1 - スポンジローラ - Google Patents
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- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
Definitions
- the present invention relates to a sponge roller.
- Electrophotographic image forming devices are equipped with various printing rollers, such as cleaning rollers, charging rollers, developing rollers, transfer rollers, secondary transfer rollers, pressure rollers, paper feed rollers, and fixing rollers, each of which has a shaft body and an elastic layer formed on its outer circumferential surface.
- the fixing means in the image forming device described above uses a heat roller fixing method.
- a pair of a heating roller (fixing roller) and a pressure roller is used as the basic configuration, and the toner image is generally fixed to the recording material (transfer material sheet, fax paper, printing paper, etc.) carrying the toner image by introducing the recording material (transfer material sheet, fax paper, printing paper, etc.) into the pressure nip of the pair of rollers.
- a foamed elastic layer (sponge layer) is used in the fixing means for the fixing roller or pressure roller to adjust the nip pressure to an appropriate level.
- the foamed elastic layer is generally formed by vulcanizing and foaming millable silicone rubber containing organopolysiloxane and a filler. Fixing or pressure rollers with a foamed elastic layer are attached in a pressure-contact state and function by rotating continuously or intermittently, so they are prone to loads due to heat and friction and are required to be highly durable.
- Patent Document 1 discloses a sponge roller in which the foamed elastic layer contains a chemical foaming agent and a pre-expanded resin balloon that expands at a higher temperature than the chemical foaming agent.
- the foamed elastic layer is formed, for example, by an extrusion molding method, but in the technology described in the above-mentioned Patent Document 1, after vulcanization, the size and shape of the cells in the foamed elastic layer may differ between the vicinity of the shaft and the surface of the foamed elastic layer. Specifically, there is less foaming in the vicinity of the shaft and more foaming on the surface side. In such a foamed elastic layer, there is a problem that the sponge hardness differs within the foamed elastic layer, and it is easy to break when used under load.
- the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has an object to provide a sponge roller having high durability.
- the present invention is a sponge roller comprising a shaft body and a foamed elastic layer provided on the outer periphery of the shaft body, in which the average cell diameter of the foamed elastic layer is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the difference between the maximum and minimum values of the A hardness at five points of the foamed elastic layer is less than 2.5 points.
- the foamed elastic layer is formed from a foamed elastic layer composition that contains a millable silicone rubber composition, a vinyl group-containing silicone raw rubber, a foaming agent, and a crosslinking agent, and it is preferable that only a pre-expanded resin balloon is used as the foaming agent.
- the foamed elastic layer is preferably formed by extrusion molding.
- the blended mass of the expanded resin balloons in the foamed elastic layer composition is preferably 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less per 100 parts by mass of the foamed elastic layer composition.
- the particle size of the expanded resin balloon is preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the present invention makes it possible to obtain a highly durable sponge roller.
- FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a sponge roller of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing a method for measuring the hardness of a foamed elastic layer.
- the sponge roller 1 of the present invention is a sponge roller comprising a shaft 2 and a foamed elastic layer 3 provided on the outer periphery of the shaft 2, in which the average cell diameter of the foamed elastic layer 3 is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the difference between the maximum and minimum values of the A hardness of five points of the foamed elastic layer 3 is less than 2.5 points.
- the sponge roller 1 of the present invention since the difference in hardness in the thickness direction of the foamed elastic layer 3 is small, the load applied to the sponge roller 1 is dispersed, and therefore the sponge roller 1 has high durability.
- the structure of the sponge roller 1 will now be described.
- the shaft body 2 may preferably be a shaft body having conductive properties and used in a conventionally known sponge roller.
- the shaft body 2 is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of iron, aluminum, stainless steel, and brass. Such a shaft body 2 is generally also known as a "core metal.”
- the shaft body 2 may contain an insulating resin.
- the insulating resin may be, for example, a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
- the shaft body 2 may include, for example, a core body made of an insulating resin and a plating layer provided on the core body. Such a shaft body 2 may be obtained, for example, by plating a core body made of an insulating resin to make it conductive.
- the shaft body 2 is preferably a core bar in order to obtain good electrical conductivity characteristics.
- the shape of the shaft body 2 is preferably, for example, rod-like or tubular.
- the cross-sectional shape of the shaft body 2 may be, for example, circular or elliptical, or may be non-circular, such as polygonal.
- the outer peripheral surface of the shaft body 2 may be subjected to a cleaning treatment, a degreasing treatment, a primer treatment, or the like.
- the axial length of the shaft body 2 is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate depending on the type of image forming device in which it is installed.
- the diameter of the shaft body 2 is also not particularly limited, and may be adjusted as appropriate depending on the type of image forming device in which it is installed.
- the foamed elastic layer 3 is formed by vulcanizing a foamed elastic layer composition containing (A) a millable type silicone rubber composition, (B) a vinyl group-containing silicone raw rubber, (C) an expanded resin balloon, and (D) a crosslinking agent.
- A a millable type silicone rubber composition
- B a vinyl group-containing silicone raw rubber
- C an expanded resin balloon
- D a crosslinking agent
- (A) Millable silicone rubber composition As the millable silicone rubber composition, an addition curing type millable silicone rubber composition is preferable.
- the addition curing type millable silicone rubber composition preferably contains at least (a) an organopolysiloxane and (b) a filler.
- Organopolysiloxane is represented by the following average composition formula (1).
- n is a positive number of 1.95 to 2.05.
- R 1 may be the same or different and represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group.
- the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 8.
- R1 examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, and dodecyl, cycloalkyl groups such as cyclohexyl, alkenyl groups such as vinyl, allyl, butenyl, and hexenyl, aryl groups such as phenyl and tolyl, and aralkyl groups such as ⁇ -phenylpropyl.
- R1 may also be a group in which some or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups have been substituted with a substituent.
- the substituent may be, for example, a halogen atom or a cyano group.
- the hydrocarbon group having a substituent include a chloromethyl group, a trifluoropropyl group, and a cyanoethyl group.
- the molecular chain terminals of the organopolysiloxane are blocked with a trialkylsilyl group such as a trimethylsilyl group, a dialkylaralkylsilyl group such as a dimethylvinylsilyl group, a dialkylhydroxysilyl group such as a dimethylhydroxysilyl group, or a triarylalkylsilyl group such as a trivinylsilyl group.
- a trialkylsilyl group such as a trimethylsilyl group
- a dialkylaralkylsilyl group such as a dimethylvinylsilyl group
- a dialkylhydroxysilyl group such as a dimethylhydroxysilyl group
- a triarylalkylsilyl group such as a trivinylsilyl group.
- the (a) organopolysiloxane preferably has two or more alkenyl groups in the molecule.
- the (a) organopolysiloxane preferably has 0.001 mol % or more and 5 mol % or less (more preferably 0.01 mol % or more and 0.5 mol % or less) of alkenyl groups in R1 .
- the (a) organopolysiloxane particularly preferably has a vinyl group as the alkenyl group.
- Organopolysiloxane can be obtained, for example, by cohydrolytic condensation of one or more organohalosilanes, or by ring-opening polymerization of cyclic polysiloxanes such as siloxane trimers or tetramers.
- Organopolysiloxane may basically be a linear diorganopolysiloxane, or may be partially branched.
- Organopolysiloxane may also be a mixture of two or more types having different molecular structures.
- the organopolysiloxane (a) preferably has a kinetic viscosity at 25° C. of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 m 2 /s or more, and more preferably from 1 ⁇ 10 ⁇ 1 m 2 /s to 1 ⁇ 10 1 m 2 /s.
- the degree of polymerization of the organopolysiloxane (a) is preferably, for example, 100 or more, and more preferably 3,000 or more and 10,000 or less.
- filler (b) Filler Examples of the filler (b) include silica-based fillers. Examples of the silica-based fillers include fumed silica and precipitated silica.
- a surface-treated silica-based filler that has been surface-treated with a silane coupling agent represented by R 2 Si(OR 3 ) 3 can be suitably used.
- R 2 may be a group having a vinyl group or an amino group, such as a glycidyl group, a vinyl group, an aminopropyl group, a methacryloxy group, an N-phenylaminopropyl group, a mercapto group, or the like.
- R 3 may be an alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, or the like.
- the silane coupling agent is easily available under the trade names "KBM1003" and "KBE402" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- the surface-treated silica-based filler can be obtained by treating the surface of the silica-based filler with a silane coupling agent according to a standard method.
- a commercially available product may be used, such as the trade name "Zeothix 95" manufactured by J. M. HUBER Co., Ltd.
- the amount of silica-based filler is preferably 11 parts by mass or more and 39 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass or more and 35 parts by mass or less, per 100 parts by mass of (a) organopolysiloxane.
- the average particle size of the silica-based filler is preferably 1 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, and more preferably 2 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
- the average particle size of the silica-based filler can be measured as the median size using a particle size distribution measuring device using a laser light diffraction method.
- Vinyl-containing silicone raw rubber contains at least one vinyl group per molecule, and may contain two vinyl groups per molecule.
- vinyl group-containing silicone raw rubber include vinylmethylsilicone raw rubber, phenylmethylsilicone raw rubber, and fluorosilicone raw rubber.
- the blending mass ratio of (A) the addition-curing millable silicone rubber composition and (B) the vinyl group-containing silicone rubber is preferably in the range of 50:50 to 80:20, and more preferably in the range of 60:40 to 70:30.
- the foamed elastic layer composition contains only expanded resin balloons as a foaming agent. By using expanded resin balloons as a foaming agent, fine cells can be uniformly formed throughout the foamed elastic layer, so that a sponge roller with high durability can be formed.
- the pre-expanded resin balloon may be a composite type pre-expanded resin balloon in which calcium carbonate powder is wrapped around the shell of the balloon.
- Pre-expanded resin balloons suitable for the present invention are commercially available as "Matsumoto Microsphere MFL Series" (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) and "Expancel DE Grade” (manufactured by Nippon Phillite Co., Ltd.).
- the average particle size of the expanded resin balloons is preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 40 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less. By having the average particle size of the expanded resin balloons in the above range, fine cells can be formed uniformly.
- the expanded resin balloons are preferably contained such that the blending mass ratio of the expanded resin balloons to the vinyl group-containing silicone raw rubber is 1:4 or more and 1:6 or less.
- the blending mass of the expanded resin balloons is preferably 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or more and 25 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the foamed elastic layer composition.
- the foamed elastic layer composition contains a crosslinking agent.
- the crosslinking agent include an addition reaction crosslinking agent and an organic peroxide crosslinking agent.
- the addition reaction crosslinking agent for example, organohydrogenpolysiloxane, which is known as an addition reaction type crosslinking agent having two or more SiH groups (SiH bonds) in one molecule, can be preferably used.
- the addition reaction crosslinking agent can be used alone or in combination of two or more kinds.
- the amount of the addition reaction crosslinking agent is usually 0.1 parts by mass or more and 7 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the foamed elastic layer composition.
- the organic peroxide crosslinking agent can crosslink the millable silicone rubber by itself, but when used in combination with the addition reaction crosslinking agent as an auxiliary crosslinking agent, the physical properties such as strength and distortion of the obtained toner supply roller can be further improved.
- the organic peroxide crosslinking agent include benzoyl peroxide, bis-2,4-dichlorobenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane, etc.
- the amount of the organic peroxide crosslinking agent is usually 0.1 parts by mass or more and 7 parts by mass or less per 100 parts by mass of the foamed elastic layer composition.
- the organic peroxide crosslinking agent may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the addition reaction crosslinking agent is preferably used in combination with an addition reaction catalyst.
- addition reaction catalysts include platinum black, platinic chloride, chloroplatinic acid, reaction products of chloroplatinic acid and monohydric alcohols, complexes of chloroplatinic acid and olefins, platinum bisacetoacetate, palladium-based catalysts, and rhodium-based catalysts.
- the amount of addition reaction catalyst used can be a catalytic amount.
- the foamed elastic layer composition may further contain various additives.
- the various additives include auxiliary agents such as conductive agents and chain extenders, dispersants, antiaging agents, antioxidants, and fillers other than silica-based materials such as glass beads, pigments, colorants, processing aids, softeners, plasticizers, emulsifiers, heat resistance improvers, flame retardant improvers, acid acceptors, thermal conductivity improvers, release agents, and solvents.
- auxiliary agents such as conductive agents and chain extenders, dispersants, antiaging agents, antioxidants, and fillers other than silica-based materials such as glass beads, pigments, colorants, processing aids, softeners, plasticizers, emulsifiers, heat resistance improvers, flame retardant improvers, acid acceptors, thermal conductivity improvers, release agents, and solvents.
- auxiliary agents such as conductive agents and chain extenders, dispersants, antiaging agents, antioxidants, and fillers other than silica-based materials
- the millable silicone rubber of the present invention may be, for example, 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, or KE-971T-U manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- the millable silicone rubber containing a conductive agent may be, for example, KE-87C-40PU.
- the foamed elastic layer 3 is formed on the outer peripheral surface of the shaft body 2 by simultaneously or successively carrying out heat curing and molding using a known molding method.
- the method of forming the foamed elastic layer 3 is not particularly limited and may be continuous vulcanization by extrusion molding, pressing, injection molding, etc. For example, extrusion molding, etc. may be selected.
- the method for curing the foamed elastic layer composition may be any method that can apply the heat required for curing (vulcanization) the foamed elastic layer composition.
- the heating temperature when vulcanizing the foamed elastic layer composition is preferably 100°C or higher and 500°C or lower, and more preferably 120°C or higher and 300°C or lower.
- the heating time is preferably several seconds or higher and 1 hour or lower, and more preferably 10 seconds or higher and 35 minutes or lower.
- secondary vulcanization may be performed as necessary.
- the foamed elastic layer 3 has an A-hardness measured by the following measurement method of preferably 10 or more and 30 or less, and more preferably 15 or more and 25 or less.
- an ASKER micro rubber hardness meter MD-1capa Type A manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.
- the difference between the maximum and minimum values of the A hardness of five points measured by the following measurement method is 2.5 points or less, preferably 2.3 points or less, and more preferably 1.8 points or less.
- a method for measuring the hardness of the foamed elastic layer 3 will be described with reference to FIG. (Measurement method) 1.
- two cuts (A, B) are made with a distance t of 15 mm, and then a semi-cylindrical sample 33 is prepared by cutting the foamed elastic layer 3 in parallel to the axial direction (Z direction) so that the length L from the curved surface 33a is 10 mm. 2.
- the A hardness is measured at five points (a, b, c, d, e) in the short side direction (X direction) and long side direction (Y direction) in a cross shape using a micro rubber hardness meter Type A. Then, the difference between the maximum and minimum values of the A hardness of the above five points is calculated.
- the difference between the maximum and minimum values of the A hardness of the foamed elastic layer 3 obtained as described above being less than 2.5 points means that there is a small difference in hardness in the thickness direction of the foamed elastic layer 3. In other words, since the foamed elastic layer 3 has a uniform hardness in the thickness direction, the load applied to the sponge roller is dispersed, resulting in high durability.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer 3 is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the average cell diameter is preferably 40 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer 3 can be measured by a polyurethane foam/elastomer testing machine PORE SCAN (trade name, manufactured by Goldlucke GmbH).
- the cell diameter was measured in an area including the above five points (a, b, c, d, and e), and the average cell diameter was determined by the following method. 1. Calculate the area A and circle diameter d of 1000 or more cells within an area of 6 mm2 at each of the 5 points. 2. The area-weighted average of the circle diameters is calculated and used as the average cell diameter L.
- a resin tube may be provided on the outer peripheral surface of the foamed elastic layer 3.
- materials that can be used for the resin tube include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), ETFE (tetrafluoroethylene-ethylene copolymer), PVDF (polyvinylidene fluoride), polyethylene terephthalate, polyamide, polyimide, polycarbonate, polystyrene, ABS, polyurethane, etc. Among these, PFA is preferable.
- the resin tube can be prepared by melt extrusion of a resin composition, etc.
- the resin tube can be attached by a known pressurized insertion method, reduced pressure insertion method, etc.
- the sponge roller 1 of the present invention can form a foamed elastic layer 3 having uniform cells with an average cell diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m by using expanded resin balloons with a particle diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the uniformity of the cells in the foamed elastic layer 3 can reduce the amount of hardness loss caused by use over time, resulting in high durability.
- a foamed elastic layer composition was prepared.
- -Composition for foamed elastic layer- (A) Addition-curing type millable silicone rubber (KE-951-U, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 50 parts by mass (B) Vinyl group-containing silicone raw rubber (KE-77VBS, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 50 parts by mass) 100 parts by mass (C) Expanded resin balloon (Matsumoto Microsphere MFL series, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) 10 parts by mass (D) Crosslinking agent 3 parts by mass
- the foamed elastic layer composition was extrusion molded on the outer peripheral surface of the primer layer.
- the composition was heated at 250°C for 15 minutes using an infrared heating oven (IR oven), and further heated at 225°C for 7 hours using a gear oven to harden.
- IR oven infrared heating oven
- a foamed elastic layer was formed on the outer peripheral surface of the primer layer.
- the foamed elastic layer had a thickness of 10 mm.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer was 48.8 ⁇ m.
- the average cell diameter was measured by the above-mentioned measuring method using a polyurethane foam/elastomer testing machine PORE SCAN (trade name, manufactured by Goldlucke GmbH).
- the foamed elastic layer had an A-hardness of 16.8, as measured by an ASKER micro rubber hardness tester MD-1capa Type A (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.).
- the hardness of the foamed elastic layer was measured by the following method (see FIG. 2). The measurement results are shown in Table 1. ⁇ Measurement method> 1.
- Example 2 A sponge roller was produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of the pre-expanded resin balloon was 15 parts by mass.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer in Example 2 was 50.2 ⁇ m.
- a sponge roller was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.2 parts by mass of unexpanded microballoons (Matsumoto Microsphere F Series, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) and 0.2 parts by mass of a chemical foaming agent were used instead of the expanded resin balloons (C) as the foaming agents.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer of Comparative Example 1 was 85.5 ⁇ m.
- a sponge roller was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.3 parts by mass of unexpanded microballoons (Matsumoto Microsphere F Series, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) and 0.3 parts by mass of a chemical foaming agent were used instead of the expanded resin balloons (C) as the foaming agents.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer of Comparative Example 2 was 95.2 ⁇ m.
- a sponge roller was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.4 parts by mass of unexpanded microballoons (Matsumoto Microsphere F Series, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) and 0.3 parts by mass of a chemical foaming agent were used instead of the expanded resin balloons (C) as the foaming agents.
- the average cell diameter of the foamed elastic layer of Comparative Example 3 was 97.3 ⁇ m.
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Abstract
本発明は、軸体2と、軸体2の外周に設けられた発泡弾性層3とを備えるスポンジローラであって、発泡弾性層3の平均セル径が、20μm以上100μm以下であり、発泡弾性層3の5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満であるスポンジローラである。
Description
本発明は、スポンジローラに関する。
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置は、軸体とその外周面に形成された弾性層とを有する、例えば、クリーニングローラ、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、二次転写ローラ、加圧ローラ、紙送り搬送ローラ、定着ローラ等の各種印刷用ローラを備えている。
上記の画像形成装置における定着手段には、熱ローラ定着方式が採用されている。熱ローラ定着方式では、加熱ローラ(定着ローラ)と加圧ローラとを一対の基本構成とし、ローラ対の圧接ニップ部に、トナー画像が担持された被記録材(転写材シート、ファックス紙、印字用用紙等)を導入することで、被記録材にトナー画像を熱圧定着させることが一般的である。定着手段に用いる定着ローラ又は加圧ローラには、適度なニップ圧に調整するために、発泡弾性層(スポンジ層)が用いられている。
発泡弾性層は、一般に、オルガノポリシロキサン及び充填材を含有するミラブル型シリコーンゴムを加硫及び発泡させて形成される。発泡弾性層を有する定着又は加圧ローラは、圧接状態に装着されて、連続的又は断続的に回転することで機能を発揮するため、熱や摩擦による負荷がかかりやすく、耐久性が高いことが求められる。耐久性を向上するため、例えば、特許文献1には、発泡弾性層に、化学発泡剤と、化学発泡剤よりも高い温度で膨張する既膨張樹脂バルーンを含有させたスポンジローラが開示されている。
発泡弾性層は、例えば、押出成形法で形成されるが、上記特許文献1に記載の技術では、加硫後、発泡弾性層のセルの大きさ及び形状が、軸体近傍と発泡弾性層表面とで異なるものができる場合がある。具体的には、軸体近傍では発泡が少なく、表面側では発泡が多い状態となる。このような発泡弾性層では、発泡弾性層内でスポンジ硬度が異なり、負荷をかけて使用した際に破壊が起きやすいという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性が高いスポンジローラを提供することを目的とする。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性が高いスポンジローラを提供することを目的とする。
本発明者らは、発泡弾性層の硬度を厚さ方向で均一に形成することで、応力を均一に分散することができ、高い耐久性を有するスポンジローラが得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、軸体と、軸体の外周に設けられた発泡弾性層とを備えるスポンジローラであって、発泡弾性層の平均セル径が、20μm以上100μm以下であり、発泡弾性層の5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満であるスポンジローラである。
すなわち、本発明は、軸体と、軸体の外周に設けられた発泡弾性層とを備えるスポンジローラであって、発泡弾性層の平均セル径が、20μm以上100μm以下であり、発泡弾性層の5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満であるスポンジローラである。
発泡弾性層は、ミラブル型シリコーンゴム組成物、ビニル基含有シリコーン生ゴム、発泡剤、及び架橋剤を含む発泡弾性層用組成物から形成され、発泡剤として、既膨張樹脂バルーンのみが用いられていることが好ましい。
発泡弾性層は、押出成形により形成されることが好ましい。
発泡弾性層用組成物中の既膨張樹脂バルーンの配合質量は、発泡弾性層用組成物100質量部に対し、5質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
既膨張樹脂バルーンの粒子径は、20μm以上100μm以下であることが好ましい。
本発明によれば、耐久性が高いスポンジローラを得ることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[スポンジローラ]
図1に示すように、本発明のスポンジローラ1は、軸体と2、軸体2の外周に設けられた発泡弾性層3とを備えるスポンジローラであって、発泡弾性層3の平均セル径が、20μm以上100μm以下であり、発泡弾性層3の5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満である。
[スポンジローラ]
図1に示すように、本発明のスポンジローラ1は、軸体と2、軸体2の外周に設けられた発泡弾性層3とを備えるスポンジローラであって、発泡弾性層3の平均セル径が、20μm以上100μm以下であり、発泡弾性層3の5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満である。
すなわち、本発明のスポンジローラ1は、発泡弾性層3の厚さ方向で硬度差が小さいことから、スポンジローラ1にかかる負荷が分散されるので、高い耐久性を有する。
以下、スポンジローラ1の構成について説明する。
以下、スポンジローラ1の構成について説明する。
<軸体>
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。
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。
軸体2は、絶縁性樹脂を含むものであってもよい。絶縁性樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。軸体2は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体と、この芯体上に設けられたメッキ層と、を備えるものであってよい。このような軸体2は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体にメッキを施して導電化することにより得ることができる。
軸体2は、良好な導電特性を得るために、芯金であることが好ましい。
軸体2は、良好な導電特性を得るために、芯金であることが好ましい。
軸体2の形状は、例えば、棒状、管状等であることが好ましい。軸体2の断面形状は、例えば、円形、楕円形であってもよく、多角形等の非円形であってもよい。軸体2の外周面には、洗浄処理、脱脂処理、プライマー処理等の処理が施されていてもよい。
軸体2の軸方向の長さは特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してもよい。また、軸体2の直径(外接円の直径)も特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整すればよい。
<発泡弾性層>
発泡弾性層3は、発泡弾性層3は、(A)ミラブル型シリコーンゴム組成物、(B)ビニル基含有シリコーン生ゴム、(C)既膨張樹脂バルーン、及び(D)架橋剤を含有する発泡弾性層用組成物を加硫させてなるものである。
以下、発泡弾性層用組成物の成分について説明する。
発泡弾性層3は、発泡弾性層3は、(A)ミラブル型シリコーンゴム組成物、(B)ビニル基含有シリコーン生ゴム、(C)既膨張樹脂バルーン、及び(D)架橋剤を含有する発泡弾性層用組成物を加硫させてなるものである。
以下、発泡弾性層用組成物の成分について説明する。
(A)ミラブル型シリコーンゴム組成物
ミラブル型シリコーンゴム組成物としては、付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム組成物が好ましい。付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム組成物は、例えば、少なくとも(a)オルガノポリシロキサン、及び(b)充填材を含有するものが好ましい。
ミラブル型シリコーンゴム組成物としては、付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム組成物が好ましい。付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム組成物は、例えば、少なくとも(a)オルガノポリシロキサン、及び(b)充填材を含有するものが好ましい。
(a)オルガノポリシロキサン
(a)オルガノポリシロキサンは、下記平均組成式(1)で示される。
R1 nSiO(4-n)/2 …(1)
式(1)中、nは1.95以上2.05以下の正数を示す。また、R1は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは1以上12以下であり、より好ましくは1以上8以下である。
(a)オルガノポリシロキサンは、下記平均組成式(1)で示される。
R1 nSiO(4-n)/2 …(1)
式(1)中、nは1.95以上2.05以下の正数を示す。また、R1は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは1以上12以下であり、より好ましくは1以上8以下である。
R1としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びドデシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基及びトリル基等のアリール基、β-フェニルプロピル基等のアラルキル基等が挙げられる。また、R1は、これらの炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基であってもよい。置換基は、例えばハロゲン原子、シアノ基等であってよい。置換基を有する炭化水素基としては、例えば、クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
(a)オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端が、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、ジメチルビニルシリル基等のジアルキルアラルキルシリル基、ジメチルヒドロキシシリル基等のジアルキルヒドロキシシリル基、トリビニルシリル基等のトリアラルキルシリル基等で封鎖されていることが好ましい。
(a)オルガノポリシロキサンは、分子中に2つ以上のアルケニル基を有することが好ましい。(a)オルガノポリシロキサンは、R1のうち0.001モル%以上5モル%以下(より好ましくは0.01モル%以上0.5モル%以下)のアルケニル基を有することが好ましい。(a)オルガノポリシロキサンが有するアルケニル基としてはビニル基が特に好ましい。
(a)オルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロシランの1種若しくは2種以上を共加水分解縮合することによって、又は、シロキサンの3量体若しくは4量体等の環状ポリシロキサンを開環重合することによって得ることができる。(a)オルガノポリシロキサンは、基本的には直鎖状のジオルガノポリシロキサンであってよく、一部分岐していてもよい。また、(a)オルガノポリシロキサンは、分子構造の異なる2種又はそれ以上の混合物であってもよい。
(a)オルガノポリシロキサンは、25℃における動粘度が1×10-4m2/s以上であることが好ましく、1×10-1m2/s以上1×101m2/s以下であることがより好ましい。
また、(a)オルガノポリシロキサンの重合度は、例えば100以上であることが好ましく、3000以上10000以下であることがより好ましい。
また、(a)オルガノポリシロキサンの重合度は、例えば100以上であることが好ましく、3000以上10000以下であることがより好ましい。
(b)充填材
(b)充填材としては、例えばシリカ系充填材が挙げられる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。
(b)充填材としては、例えばシリカ系充填材が挙げられる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。
シリカ系充填材としては、R2Si(OR3)3で示されるシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ系充填材を好適に用いることができる。ここで、R2は、ビニル基又はアミノ基を有する基であってよく、例えば、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、N-フェニルアミノプロピル基、メルカプト基等であってよい。R3はアルキル基であってよく、例えばメチル基、エチル基等であってよい。シランカップリング剤は、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「KBM1003」、「KBE402」等として、容易に入手できる。表面処理シリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面をシランカップリング剤で処理することにより得ることができる。表面処理シリカ系充填材としては、市販品を用いてもよく、例えば、J.M.HUBER株式会社製の商品名「Zeothix 95」等が挙げられる。
シリカ系充填材の配合量は、(a)オルガノポリシロキサン100質量部に対して11質量部以上39質量部以下であることが好ましく、15質量部以上35質量部以下であることがより好ましい。また、シリカ系充填材の平均粒子径は、1μm以上80μm以下であることが好ましく、2μm以上40μm以下であることがより好ましい。なお、シリカ系充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。
(B)ビニル基含有シリコーン生ゴム
(B)ビニル基含有シリコーン生ゴムとしては、1分子中にビニル基を少なくとも1つ含有するものであり、ビニル基は1分子中に2つ含有するものあってもよい。
ビニル基含有シリコーン生ゴムとしては、ビニルメチルシリコーン生ゴム、フェニルメチルシリコーン生ゴム、フロロシリコーン生ゴム等が挙げられる。
(B)ビニル基含有シリコーン生ゴムとしては、1分子中にビニル基を少なくとも1つ含有するものであり、ビニル基は1分子中に2つ含有するものあってもよい。
ビニル基含有シリコーン生ゴムとしては、ビニルメチルシリコーン生ゴム、フェニルメチルシリコーン生ゴム、フロロシリコーン生ゴム等が挙げられる。
(A)付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム組成物と(B)ビニル基含有シリコーン生ゴムとの配合質量比は、50:50から80:20の範囲であることが好ましく、60:40から70:30の範囲であることがより好ましい。
(C)既膨張樹脂バルーン
発泡弾性層用組成物は、発泡剤として既膨張樹脂バルーンのみを含有する。発泡剤として、既膨張樹脂バルーンを用いることにより、微細なセルを発泡弾性層全体に渡って均一に形成することができるので、高い耐久性を有するスポンジローラを形成することができる。
既膨張樹脂バルーンとしては、バルーンの殻の周囲に炭酸カルシウムの粉末を纏ったコンポジットタイプと呼ばれる既膨張樹脂バルーンが挙げられる。本発明に好適な既膨張樹脂バルーンは、「マツモトマイクロスフェアーMFLシリーズ」(松本油脂製薬株式会社製)、「Expancel DEグレード」(日本フィライト株式会社製)として市販されている。
発泡弾性層用組成物は、発泡剤として既膨張樹脂バルーンのみを含有する。発泡剤として、既膨張樹脂バルーンを用いることにより、微細なセルを発泡弾性層全体に渡って均一に形成することができるので、高い耐久性を有するスポンジローラを形成することができる。
既膨張樹脂バルーンとしては、バルーンの殻の周囲に炭酸カルシウムの粉末を纏ったコンポジットタイプと呼ばれる既膨張樹脂バルーンが挙げられる。本発明に好適な既膨張樹脂バルーンは、「マツモトマイクロスフェアーMFLシリーズ」(松本油脂製薬株式会社製)、「Expancel DEグレード」(日本フィライト株式会社製)として市販されている。
既膨張樹脂バルーンの平均粒子径は、20μm以上100μm以下であることが好ましく、40μm以上80μm以下であることがより好ましい。既膨張樹脂バルーンの平均粒子径が、上記範囲であることにより、微細なセルを均一に形成することができる。
既膨張樹脂バルーンは、既膨張樹脂バルーン:ビニル基含有シリコーン生ゴムの配合質量比が、1:4以上1:6以下となるように含有されることが好ましい。
既膨張樹脂バルーンの配合質量は、発泡弾性層用組成物100質量部に対して5質量部以上30質量部以下であることが好ましく、5質量部以上25質量部以下であることがより好ましい。
既膨張樹脂バルーンの配合質量は、発泡弾性層用組成物100質量部に対して5質量部以上30質量部以下であることが好ましく、5質量部以上25質量部以下であることがより好ましい。
(D)架橋剤
発泡弾性層用組成物は、架橋剤を含有する。架橋剤としては、付加反応架橋剤、有機過酸化物架橋剤等を挙げることができる。
上記付加反応架橋剤として、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が好適に挙げられる。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、発泡弾性層用組成物100質量部に対して0.1質量部以上7質量部以下である。
発泡弾性層用組成物は、架橋剤を含有する。架橋剤としては、付加反応架橋剤、有機過酸化物架橋剤等を挙げることができる。
上記付加反応架橋剤として、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が好適に挙げられる。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、発泡弾性層用組成物100質量部に対して0.1質量部以上7質量部以下である。
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、得られるトナー供給ローラの強度、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)ヘキサン等が挙げられる。
有機過酸化物架橋剤の配合量は、通常、発泡弾性層用組成物100質量部に対して0.1質量部以上7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。
有機過酸化物架橋剤の配合量は、通常、発泡弾性層用組成物100質量部に対して0.1質量部以上7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。
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、ロジウム系触媒等が挙げられる。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。
(その他の成分)
発泡弾性層用組成物には、さらに、各種の添加剤が含有されてもよい。各種の添加剤として、例えば、導電剤、鎖延長剤等の助剤、分散剤、老化防止剤、酸化防止剤、シリカ系以外の充填材として、例えばガラスビーズ、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。
発泡弾性層用組成物には、さらに、各種の添加剤が含有されてもよい。各種の添加剤として、例えば、導電剤、鎖延長剤等の助剤、分散剤、老化防止剤、酸化防止剤、シリカ系以外の充填材として、例えばガラスビーズ、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。
本発明におけるミラブル型シリコーンゴムは、例えば、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等を使用することができる。また、導電性付与剤を含有しているミラブル型シリコーンゴムとしては、KE-87C-40PU等を使用することができる。
発泡弾性層3は、公知の成形方法によって、加熱硬化と成形とを同時に又は連続して行い、軸体2の外周面に形成される。
発泡弾性層3の成形方法は、押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等、特に制限されるものではない。例えば、押出成形等を選択することができる。
発泡弾性層3の成形方法は、押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等、特に制限されるものではない。例えば、押出成形等を選択することができる。
発泡弾性層用組成物の硬化方法は、発泡弾性層用組成物の硬化(加硫)に必要な熱を加えられる方法であればよい。発泡弾性層用組成物を加硫させる際の加熱温度は、100℃以上500℃以下が好ましく、120℃以上300℃以下がより好ましい。加熱時間は数秒以上1時間以下が好ましく、10秒以上35分以下がより好ましい。また、必要に応じ、二次加硫してもよい。
(発泡弾性層の硬度)
下記測定方法によって測定される発泡弾性層3のA硬度は、10以上30以下であることが好ましく、15以上25以下であることがより好ましい。硬度計としては、ASKERマイクロゴム硬度計 MD-1capa タイプA(高分子計器株式会社製)を用いることができる。
本発明における発泡弾性層3では、下記測定方法によって測定される5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント以下であり、好ましくは、2.3ポイント以下であり、より好ましくは、1.8ポイント以下である。
下記測定方法によって測定される発泡弾性層3のA硬度は、10以上30以下であることが好ましく、15以上25以下であることがより好ましい。硬度計としては、ASKERマイクロゴム硬度計 MD-1capa タイプA(高分子計器株式会社製)を用いることができる。
本発明における発泡弾性層3では、下記測定方法によって測定される5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント以下であり、好ましくは、2.3ポイント以下であり、より好ましくは、1.8ポイント以下である。
発泡弾性層3の硬度の測定方法を、図2を参照しながら、説明する。
(測定方法)
1.発泡弾性層3の軸方向(Z方向)の両端(31、32)から10mm以上内側の領域で、間隔tが15mmとなるように2か所(A、B)に切り込みを入れた後、曲面33aからの長さLが10mmとなるように、軸方向(Z方向)に平行に切り取り、半円柱状のサンプル33を作製する。
2.半円柱状のサンプル33の、半径方向(XY方向)に平行な面33bにおいて、十字状に短辺方向(X方向)と長辺方向(Y方向)で合わせて5点(a、b、c、d、e)のA硬度をマイクロゴム硬度計 タイプAで測定する。
そして、上記5点のA硬度の最大値と最小値の差を求める。
上記のようにして求められた、発泡弾性層3のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満であることは、発泡弾性層3の厚み方向の硬度の差が小さいことを意味している。すなわち、厚み方向で均一な硬度を有する発泡弾性層3であるため、スポンジローラにかかる負荷が分散されるため、高い耐久性を有する。
(測定方法)
1.発泡弾性層3の軸方向(Z方向)の両端(31、32)から10mm以上内側の領域で、間隔tが15mmとなるように2か所(A、B)に切り込みを入れた後、曲面33aからの長さLが10mmとなるように、軸方向(Z方向)に平行に切り取り、半円柱状のサンプル33を作製する。
2.半円柱状のサンプル33の、半径方向(XY方向)に平行な面33bにおいて、十字状に短辺方向(X方向)と長辺方向(Y方向)で合わせて5点(a、b、c、d、e)のA硬度をマイクロゴム硬度計 タイプAで測定する。
そして、上記5点のA硬度の最大値と最小値の差を求める。
上記のようにして求められた、発泡弾性層3のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満であることは、発泡弾性層3の厚み方向の硬度の差が小さいことを意味している。すなわち、厚み方向で均一な硬度を有する発泡弾性層3であるため、スポンジローラにかかる負荷が分散されるため、高い耐久性を有する。
(発泡弾性層の平均セル径)
発泡弾性層3の平均セル径は、20μm以上100μm以下である。平均セル径は、40μm以上80μm以下であることが好ましく、50μm以上70μm以下がより好ましい。発泡弾性層3の平均セル径が上記範囲であることにより、微細で均一なセルとなるため、応力の集中を緩和することができ、耐久性の高い発泡弾性層が得られる。
発泡弾性層3の平均セル径は、ポリウレタンフォーム・エラストマー用試験機PORE SCAN(商品名、Goldlucke GmbH社製)にて測定することができる。
発泡弾性層3の平均セル径は、20μm以上100μm以下である。平均セル径は、40μm以上80μm以下であることが好ましく、50μm以上70μm以下がより好ましい。発泡弾性層3の平均セル径が上記範囲であることにより、微細で均一なセルとなるため、応力の集中を緩和することができ、耐久性の高い発泡弾性層が得られる。
発泡弾性層3の平均セル径は、ポリウレタンフォーム・エラストマー用試験機PORE SCAN(商品名、Goldlucke GmbH社製)にて測定することができる。
<発泡弾性層の平均セル径の測定方法>
セル径の測定点は、上記5点(a、b、c、d、e)を含む領域において、以下の方法により、平均セル径を求めた。
1.5点それぞれにおいて6mm2の領域内で、1000個以上のセルの面積A及び円直径dを算出する。
2.円直径の面積加重平均を求め、それを平均セル径Lとする。
セル径の測定点は、上記5点(a、b、c、d、e)を含む領域において、以下の方法により、平均セル径を求めた。
1.5点それぞれにおいて6mm2の領域内で、1000個以上のセルの面積A及び円直径dを算出する。
2.円直径の面積加重平均を求め、それを平均セル径Lとする。
<その他の構成>
発泡弾性層3の外周面に、樹脂チューブを設けてもよい。樹脂チューブの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、FEP(4フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、ETFE(4フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ABS、ポリウレタン等を用いることができる。これらのなかでも、PFAが好ましい。
樹脂チューブは、樹脂組成物を溶融押出法等により作製することができる。樹脂チューブは、公知の加圧挿入法、減圧挿入法等によって装着することができる。
発泡弾性層3の外周面に、樹脂チューブを設けてもよい。樹脂チューブの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、FEP(4フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、ETFE(4フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ABS、ポリウレタン等を用いることができる。これらのなかでも、PFAが好ましい。
樹脂チューブは、樹脂組成物を溶融押出法等により作製することができる。樹脂チューブは、公知の加圧挿入法、減圧挿入法等によって装着することができる。
本発明のスポンジローラ1は、使用する既膨張樹脂バルーンの粒子径を20μm以上100μm以下とすることにより、平均セル径が20μm以上100μm以下の均一なセルを有する発泡弾性層3を形成することができる。発泡弾性層3のセルが均一であることにより、経時での使用による硬度低下量を小さくすることができ、耐久性が高い。
以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例1]
以下の手順により、実施例1のスポンジローラを作製した。
(プライマー層の形成)
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(SUM23製、直径10mm、長さ274.2mm)をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー(商品名「プライマーNo.16」、信越化学工業株式会社製)を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、150℃の温度にて10分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、軸体の外周面にプライマー層を形成した。
以下の手順により、実施例1のスポンジローラを作製した。
(プライマー層の形成)
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(SUM23製、直径10mm、長さ274.2mm)をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー(商品名「プライマーNo.16」、信越化学工業株式会社製)を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、150℃の温度にて10分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、軸体の外周面にプライマー層を形成した。
(発泡弾性層の形成)
まず、発泡弾性層用組成物を調製した。
-発泡弾性層用組成物-
(A)付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム(KE-951-U、(信越化学工業株式会社製) 50質量部
(B)ビニル基含有シリコーン生ゴム(KE-77VBS、信越化学工業株式会社製)50質量部) 100質量部
(C)既膨張樹脂バルーン(マツモトマイクロスフェアーMFLシリーズ、松本油脂製薬株式会社製) 10質量部
(D)架橋剤 3質量部
まず、発泡弾性層用組成物を調製した。
-発泡弾性層用組成物-
(A)付加硬化型のミラブル型シリコーンゴム(KE-951-U、(信越化学工業株式会社製) 50質量部
(B)ビニル基含有シリコーン生ゴム(KE-77VBS、信越化学工業株式会社製)50質量部) 100質量部
(C)既膨張樹脂バルーン(マツモトマイクロスフェアーMFLシリーズ、松本油脂製薬株式会社製) 10質量部
(D)架橋剤 3質量部
上記発泡弾性層用組成物を用いて、押出成形により、プライマー層の外周面上に発泡弾性層を成形した。なお、押出成形では、上記組成物を、赤外線加熱炉(IR炉)を用いて250℃で15分間加熱し、更に、ギヤオーブンを用いて225℃で7時間加熱して硬化させた。これにより、プライマー層の外周面上に発泡弾性層を形成した。
発泡弾性層の厚さは、10mmであった。
発泡弾性層の厚さは、10mmであった。
(発泡弾性層の平均セル径)
発泡弾性層の平均セル径は、48.8μmであった。平均セル径は、ポリウレタンフォーム・エラストマー用試験機PORE SCAN(商品名、Goldlucke GmbH社製)で、上記測定方法により測定した。
発泡弾性層の平均セル径は、48.8μmであった。平均セル径は、ポリウレタンフォーム・エラストマー用試験機PORE SCAN(商品名、Goldlucke GmbH社製)で、上記測定方法により測定した。
(発泡弾性層の硬度)
発泡弾性層のA硬度は、16.8であった。A硬度は、ASKERマイクロゴム硬度計 MD-1capa タイプA(高分子計器株式会社製)で測定した。
発泡弾性層の硬度は、以下の測定方法により測定した(図2参照)。測定結果を表1に示す。
<測定方法>
1.発泡弾性層3の軸方向(Z方向)の両端(31、32)から10mm以上内側の領域で、間隔tが15mmとなるように2か所(A、B)に切り込みを入れた後、曲面33aからの長さLが10mmとなるように、軸方向(Z方向)に平行に切り取り、半円柱状のサンプル33を作製した。
2.半円柱状のサンプル33の、半径方向(XY方向)に平行な面33bにおいて、十字状に短辺方向(X方向)と長辺方向(Y方向)で合わせて5点(a、b、c、d、e)のA硬度を、ASKERマイクロゴム硬度計 MD-1capa タイプA(高分子計器株式会社製)で測定した。
5点のA硬度の最大値と最小値の差は1ポイントであった。
発泡弾性層のA硬度は、16.8であった。A硬度は、ASKERマイクロゴム硬度計 MD-1capa タイプA(高分子計器株式会社製)で測定した。
発泡弾性層の硬度は、以下の測定方法により測定した(図2参照)。測定結果を表1に示す。
<測定方法>
1.発泡弾性層3の軸方向(Z方向)の両端(31、32)から10mm以上内側の領域で、間隔tが15mmとなるように2か所(A、B)に切り込みを入れた後、曲面33aからの長さLが10mmとなるように、軸方向(Z方向)に平行に切り取り、半円柱状のサンプル33を作製した。
2.半円柱状のサンプル33の、半径方向(XY方向)に平行な面33bにおいて、十字状に短辺方向(X方向)と長辺方向(Y方向)で合わせて5点(a、b、c、d、e)のA硬度を、ASKERマイクロゴム硬度計 MD-1capa タイプA(高分子計器株式会社製)で測定した。
5点のA硬度の最大値と最小値の差は1ポイントであった。
実施例1と同じスポンジローラの別の箇所を、同様の手法で、A硬度を測定した。測定結果を、表1中のn=2として示す。
[実施例2]
(B)既膨張樹脂バルーンを15質量部にしたこと以外は、実施例1と同様に、スポンジローラを作製した。
実施例2の発泡弾性層の平均セル径は、50.2μmであった。
(B)既膨張樹脂バルーンを15質量部にしたこと以外は、実施例1と同様に、スポンジローラを作製した。
実施例2の発泡弾性層の平均セル径は、50.2μmであった。
実施例2と同じスポンジローラの別の箇所を、同様の手法で、A硬度を測定した。測定結果を、表1中のn=2として示す。
[比較例1]
発泡剤として、(C)既膨張樹脂バルーンのかわりに未膨張マイクロバルーン(マツモトマイクロスフェアーFシリーズ、松本油脂製薬株式会社製)を1.2質量部と化学発泡剤を0.2質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にスポンジローラを作製した。
比較例1の発泡弾性層の平均セル径は、85.5μmであった。
発泡剤として、(C)既膨張樹脂バルーンのかわりに未膨張マイクロバルーン(マツモトマイクロスフェアーFシリーズ、松本油脂製薬株式会社製)を1.2質量部と化学発泡剤を0.2質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にスポンジローラを作製した。
比較例1の発泡弾性層の平均セル径は、85.5μmであった。
比較例1と同じスポンジローラの別の箇所を、同様の手法で、A硬度を測定した。測定結果を、表1中のn=2として示す。
[比較例2]
発泡剤として、(C)既膨張樹脂バルーンのかわりに未膨張マイクロバルーン(マツモトマイクロスフェアーFシリーズ、松本油脂製薬株式会社製)を1.3質量部と化学発泡剤を0.3質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にスポンジローラを作製した。
比較例2の発泡弾性層の平均セル径は、95.2μmであった。
発泡剤として、(C)既膨張樹脂バルーンのかわりに未膨張マイクロバルーン(マツモトマイクロスフェアーFシリーズ、松本油脂製薬株式会社製)を1.3質量部と化学発泡剤を0.3質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にスポンジローラを作製した。
比較例2の発泡弾性層の平均セル径は、95.2μmであった。
比較例2と同じスポンジローラの別の箇所を、同様の手法で、A硬度を測定した。測定結果を、表1中のn=2として示す。
[比較例3]
発泡剤として、(C)既膨張樹脂バルーンのかわりに未膨張マイクロバルーン(マツモトマイクロスフェアーFシリーズ、松本油脂製薬株式会社製)を1.4質量部と化学発泡剤を0.3質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にスポンジローラを作製した。
比較例3の発泡弾性層の平均セル径は、97.3μmであった。
比較例3の発泡弾性層の平均セル径は、97.3μmであった。
比較例3と同じスポンジローラの別の箇所を、同様の手法で、A硬度を測定した。測定結果を、表1中のn=2として示す。
表1に示すように、実施例の発泡弾性層の5点のA硬度の最大値と最小値の差は、2.5ポイント未満であることにより、発泡弾性層の応力を均一に分散することができるので、耐久性に優れるスポンジローラを提供することができる。
1 スポンジローラ
2 軸体
3 発泡弾性層
31、32 (発泡弾性層の)端
33 半円柱状のサンプル
33a (半円柱状のサンプルの)曲面
33b (半円柱状のサンプルの)半径方向に平行な面
2 軸体
3 発泡弾性層
31、32 (発泡弾性層の)端
33 半円柱状のサンプル
33a (半円柱状のサンプルの)曲面
33b (半円柱状のサンプルの)半径方向に平行な面
Claims (5)
- 軸体と、前記軸体の外周に設けられた発泡弾性層とを備えるスポンジローラであって、
前記発泡弾性層の平均セル径が、20μm以上100μm以下であり、
前記発泡弾性層の5点のA硬度の最大値と最小値の差が、2.5ポイント未満であるスポンジローラ。 - 前記発泡弾性層が、ミラブル型シリコーンゴム組成物、ビニル基含有シリコーン生ゴム、発泡剤、及び架橋剤を含む発泡弾性層用組成物から形成され、
前記発泡剤として、既膨張樹脂バルーンのみが用いられている請求項1記載のスポンジローラ。 - 前記発泡弾性層が、押出成形により形成される請求項1記載のスポンジローラ。
- 前記発泡弾性層用組成物中の前記既膨張樹脂バルーンの配合質量が、発泡弾性層用組成物100質量部に対し、5質量部以上30質量部以下である請求項2記載のスポンジローラ。
- 前記既膨張樹脂バルーンの粒子径が、20μm以上100μm以下である請求項2記載のスポンジローラ。
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| US20250231509A1 (en) * | 2024-01-17 | 2025-07-17 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Molded body, composite, tubular fixing member, fixing device, and image forming apparatus |
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2024
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