(57)【要約】【課題】高温下化にあってもその連泡構造により、内部の熱気が逃げ、熱膨張に因るよるローラ外径の増加拡大や発泡体の硬度低下が可及的に軽減され、もって少ない、更には十分なニップ幅を確保し得る柔軟性の高いシリコーンのゴム状弾性発泡体、さらにはそのような発泡体を採使用した定着用加圧ローラを提供する。【解決手段】加圧ローラの外層ゴムとして、連泡率が９０％以上という、これまでに類をみない連続気泡構造を持ち、尚且つ４０％以上の吸水率を併有する発泡体を採用する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状芯金の外周にシリコーンのゴム状弾性体を設けた定着用加圧ローラにおいて、該ゴム状弾性体のシリコーンゴムからなり、吸水率が全体の４０％以上で、更に９０％以上の連続気泡率が９０％以上であるような連続気泡（以下連泡と呼ぶ）構造を有する持つことによって特徴づけられるゴム状発泡弾性体定着用加圧ローラ。
【請求項２】
該ゴム状発泡弾性体の吸水率が４０％以上硬度が３０°〜６０°（アスカーＣ）である請求項１に記載のゴム状発泡弾性体定着用加圧ローラ。
【請求項３】
該ゴム状発泡弾性体の硬度が３０°〜６０°（アスカーＣ）である請求項１または２に記載のゴム状発泡弾性体。該ゴム状弾性体の熱伝導度が、０．１４６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項１、２に記載の定着用加圧ローラ。
【請求項４】
該ゴム状発泡弾性体の熱伝導率度が、０．１４６Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム状発泡弾性体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のゴム状発泡弾性体を円筒状芯金の外周に配してなることを特徴とする定着用加圧ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム状発泡弾性体、さらにはプリンターや複写機等の画像定着用の熱定着部に用いられる定着用加圧ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型化の進むプリンターや転写機における画像定着用の熱定着部に用いられる定着用加圧ローラ（以下、単に“ローラ”と言うことがある）は十分なニップ幅を確保する為に、その外層ゴム部は低硬度であるのゴムを使用することが望ましいく、このため、該ゴム部には従来よりゴム状発泡弾性体（以下、単に“発泡体”と言うことがある）上の物が数多く使用されてきた（特開２００２−１４８９８８号および特開２００２−１４８９９０号公報など）。しかし、従来の発泡体での各気泡は独立気泡であるため、はローラが現実に使用される高温下化の元ではは各気泡中の空気が膨張してしまう。い、その結果この熱膨張は、ローラ外径のが不本意な増加、大きくなってしまったり、さらにはついには破泡に因るして気泡同士がつながってしまうことによる発泡体の硬度低下を惹起し、その結果が起こり、ローラの送り速度にバラツキが生じるといった致命的不具合が発生していた。
一方、特開昭５４−１３５８６５号公報および特開２００２−１１４８６０号公報ではそれぞれ、水素ガス発泡および水発泡の提案もなされている。しかし、これらの提案でも、上述の熱膨張によるローラ外径の増加、破泡に因る硬度低下を防止するための具体的開示は見当たらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、高温下化にあってもその連泡構造により、内部の熱気が逃げ、上述の熱膨張に因るよるローラ外径の増加拡大や発泡体の硬度低下が可及的に軽減され、もって少ない、更には十分なニップ幅を確保し得る柔軟性の高いシリコーンのゴム状弾性発泡体、さらにはそのような発泡体を採使用した定着用加圧ローラを提供することにである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、内部の熱気が逃げやすくした発泡体という視点から上記目的を達成する為鋭意検討しを行った結果、該発泡体を高度の連続気泡（以下“連泡”）構造で構成することを着想した。
【０００５】
かくしてすなわち、本発明によればは、シリコーンゴムからなり、連続気泡率が９０％以上であるような連続気泡構造を有することによって特徴づけられるゴム状発泡弾性体、さらには、該ゴム状発泡弾性体を円筒状芯金の外周にシリコーンのゴム状弾性体を配してなる設けた定着用加圧ローラにおいて、該ゴム状弾性体の連続気泡率が９０％以上である定着用加圧ローラをが提供されする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
図１は、本発明に係るゴム状発泡弾性体を円筒状芯金の外周に配してなるの定着用ローラの一例を示す縦断面図である。
該図において、（１）は鉄やアルミニウム等からなるでできた円筒状芯金、（２）は該円筒状芯金の外周上に被覆設けられた発泡体（して形成された、ゴム状弾性体のシリコーンスポシリコーンスポンジ）である。
上記のローラの最大の特徴は、外層ゴムとして、連泡率が９０％以上という、これまでに類をみない連続気泡構造の発泡体を採用したことに在る。このような発泡体は、独立した気泡を持つ従来の発泡体とは明らかに一線を画する。連泡率が９０％以上であるような連泡構造にあっては、発泡体中の気泡が連続していることから、高温下にあっても気泡中の熱気が連続的に外部に逃げる為、気泡の熱膨張や破泡を生じることなく安定な発泡状態を維持する。
そして、上記の発泡体が、９０％以上の連泡率にの加えて４０％以上の吸水率を併するとき、該発泡体の特性が最大限に発揮される。４０％以上という吸水率の意味するところは、発泡体中に多くの気泡が存在しているということであり、従って該発泡体の弾力性がより増加することになる。これは、十分なニップ圧とニップ幅とを確保するのに極めて有効である。
さらに、上記のゴム状発泡弾性体は、ロール用に供される場合の要求特性として、硬度が３０°〜６０°（アスカーＣ）、および熱伝導度率が、０．１４６Ｗ／ｍ・Ｋ以下の物性を有していることが好ましい。
次に、本発明の発泡体の製造方法について述べる。
本発明によれば、３段階の特殊な加熱工程を採用することにより、連泡率が９０％以上、そして吸水率が４０％以上の連泡構造の発泡体が得られる。
先ず、後者のシリコーンスポンジは、液状シリコーンベースポリマー１００重量部に対して、吸水性ポリマーを０．１〜２０重量部、水を１０〜２００重量部、そして白金化合物触媒のような硬化触媒を添加した組成物ものと、液状シリコーンベースポリマー１００重量部に対して、に吸水性ポリマーを０．１〜２０重量部、水を１０〜２００重量部、そしてＳｉＨポリマーのような架橋剤を添加した組成物とを等量配合してもの各１００部を十分に攪拌脱泡させさせて得られる配合物をた後、以下に述べる３段階に分けて加熱して得られる。
第１一段階ではに、上記の攪拌混合された配合物を、シリコーンベースポリマーの実質的な硬化が起こらず、しかも水分が蒸発しない１００℃以下、好ましくは５０〜８０℃のもとで１０〜３０時間加熱して型成型する。し、次いで第２段階では、該型成形物を１２０〜２５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃でに１〜５時間加熱して、含まれている水及び水を含んだ不純物中の水分を蒸発させる。この水分が蒸発する際に、独立した各気泡が連続気泡構造に転化されとなる。ここで肝要なことは、シリコーンベースポリマーに架橋による実質的硬化が生じないように細心の注意を払って加熱処理条件を設定することである。そして、最後の第３段階では、得られた発泡体を１８０〜３００℃、好ましくは２００℃〜２５０℃でに２〜８時間加熱して、はじめて硬化させることにより、所望の発泡体、該ゴム状弾性体のシリコーンスポンジを完成させる。
本発明で用いる液状シリコーンゴムは、「ＸＥ１５−Ｂ７５０３Ａ」（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）、「ＸＥ１５−Ｂ７５０３Ｂ」（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）、「ＤＹ３９−１１１９Ａ」（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、さらには「ＤＹ３９−１１１９Ｂ」（東レ・ダウコーニング・シリコーン　株式会社製）の商品名で流通してお手織り、容易に入手できる。また、吸水性ポリマーは、高分子の分野では周知のものであり、例えばアクリル酸ないしメタアクリル酸のアルカリ金属塩の重合体、ポリアルキレングリキール、特にポリエチレングリコール類をグラフトしたアクリル酸ないしメタアクリル酸の重合体、ポリアルキレングリキール、特にポリエチレングリコール類をブレンドないしは共重合したポリエステルやポリアミド、Ｎ−ビニールカルボン酸アミド系の架橋重合体などが挙げられる。現実には、液状シリコーンベースポリマーに吸水性ポリマー、水、および硬化触媒を添加した組成物として、例えば、「ＸＥ１５−Ｂ８４００Ａ」（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）が、また、液状シリコーンベースポリマーに吸水性ポリマー、水、および架橋剤を添加した組成物として、例えば、「ＸＥ１５−Ｂ８４００Ｂ」（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）が流通しているので、これらを利用するの効率的である。
【０００７】
以上に述べた連泡構造、さらにはその実現手段を従来法と比較するに、冒頭に引用したシリコーンスポンジを形成する方法として、特開２００２−１１４８６０号公報には、液状シリコーンゴムに吸水性ポリマー、水を混合させた組成物を加熱硬化してシリコーンスポンジを得ることが開示されているもののが、該組成物を３段階の加熱工程を経て、すなわち型成型、９０％以上の連泡構造の形成、および硬化を経て発泡体とするような技術思想は何等旨は開示されていない。同時にまた、同該特開２００２−１１４８６０号公報には、シリコーンゴム中に均一に分散された、水を吸水した吸水性ポリマーから、加熱により水が放出されて均質な気泡が形成されることはが開示されているが、その気泡の９０％以上をが連泡構造、さらには該構造に４０％以上の吸水率を併有させようとする認識はなである旨は開示されていない。
【０００８】
以上、本発明の発泡体を定着用加圧ローラに適用した場合について説明したが、この他に本発明の発泡体は、例えば、スポンジローラ一般、クッション、防振材、パッキン、ガスケット、および気密シール材などにも有用に採用される。このようにして得られたシリコーンスポンジは、独立した気泡を持つ従来のスポンジとは異なり、９０％以上の連泡構造と４０％以上の吸水率をあわせ持つスポンジである。スポンジ中の気泡が連続していることにより、高温下にあっても気泡中の熱気が逃げる為膨張が生じず、また、高い吸水率を持つほど多くの気泡が存在しているということであり、スポンジの弾力性が増すことになる。これは、十分なニップ幅を確保する為に有効である。
【０００９】
【実施例】
以下、実施例ならびにと比較例をあげて、本発明をより具体的に説明する。尚、下記例で実施例中の「部」は重量部を示す。
【００１０】
ａ．実施例１
芯金にφ１４ｍｍのアルミニウム製性芯金の外周に材を用い、発泡体弾性層を以下のようにして形成した定着用加圧ローラを作成した。
シリコーンベースポリマーに吸水性ポリマー、水、白金触媒が添加された「ＸＥ１５−Ｂ８４００Ａ」（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）１００部と、ベースポリマーに吸水性ポリマー、水、架橋剤が添加された「ＸＥ１５−Ｂ８４００Ｂ」（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）１００部を用意しに、塩化ナトリウムをそれぞれ２．５部ずつ添加した後、これら該２液を混合して攪拌・脱泡法させた。次に、この配合物を上記芯金の外周に３．１５ｍｍの厚さの外層ゴムを、６０℃×２４時間で型成型をした後（第１段階の加熱）、１５０℃×２時間で気泡中の水分を蒸発させて連泡構造を形成し（第２段階の加熱）、最後に２００℃×４時間で硬化を行った（第３段階の加熱）。
【００１１】
ｂ−１．比較例１
芯金にφ１４ｍｍのアルミニウム性製芯金材の外周にを用い、以下の処方で得られた発泡体の弾性層（いわゆるスポンジ部）を３．１５ｍｍの厚さで形成した定着用加圧ローラを作成した。として
シリコーンゴムＫＥ９０４ＦＵ　１００部、高温加硫剤Ｃ−３　３．５部、低温加硫剤Ｃ−２３Ｎ　２．０部（以上信越化学工業株式会社製）、発泡剤ＭＲ３４（東レ・ダウコーニング株式会社製）５．０部、顔料ＫＥ　ｃｏｌｏｒ　ＢＲ（信越化学工業株式会社製）０．５部を射出成型機にて混合し、加熱硬化して形成した発泡弾性体を用いた。
【００１２】
ｂ−２．比較例２
間隔を１７±０．２ｍｍに設定したゴム練用のローラ２本を用意し、その隙間に、比較例１のローラ（比較例１では、“ローラ２の語句はありませんが・・・）比較例１で作成した定着用加圧ローラを同じ側面が２本のローラに当たらないように２回投入して強制的に気泡を破泡させた。
【００１３】
ｂ−３．比較例３
比較例２において、加圧ローラの投入回数を４・８・１６回と増やしていった。
【００１４】
ｃ−１．評価方法１
１．上記実施例１ならびに、及び比較例１〜３の各書くスポンジ部（発泡体層）を加圧ローラより切り取り、その重質量（Ｗ１：単位はｇ）・密度（Ｇ１：単位はｇ／ｃｍ３）を測定する。ここで、切り取った各スポンジの体積（Ｖ１：単位はｃｍ３）は、Ｖ１＝Ｗ１／Ｇ１として求められる。
２．上記１で得た各スポンジを、水の入ったデシケーター内に浮き上らないようにして水中に沈める。
３．水中から気泡がなくなるまで真空ポンプで減圧する。
４．気泡が出なくなったら開放し、各スポンジが水を吸って元の状態に戻るまで（２４時間以上）放置する。
５．各スポンジを取り出し、表面の水滴を軽く拭き取ってから、水を吸収した各スポンジの質重量（Ｗ２：単位はｇ）を測定する。ここで、各スポンジが吸収した水の質量（Ｗ３：単位はｇ）は、Ｗ３＝Ｗ２−Ｗ１として求められ、従って、各スポンジの吸水率（Ｋ：単位は％）は、Ｋ＝Ｗ３／Ｗ２×１００として求められる。また、材料であるベースポリマー混合体ある或いはシリコーンゴムの密度をＧ２（単位はｇ／ｃｍ３）とすると、その体積（Ｖ２：単位はｃｍ３）はＶ２＝Ｗ１／Ｇ２で求められ、形成された気泡の全体の体積（Ｖ３：単位はｃｍ３）は、Ｖ３＝Ｖ１−Ｖ２として求められる。さら更に、吸収した水の体積（Ｖ４：単位はｃｍ３）は、水の密度を１（ｇ／ｃｍ３）とすると、Ｖ４＝Ｗ３となり、連泡率（Ｃ：単位は％）はＣ＝Ｖ４／Ｖ３×１００＝Ｗ３／Ｖ３×１００として求められる。
【００１５】
ｃ−２．結果１
上記の試験結果を表１に示す。
【表１】
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表１に示した結果上記より、該実施例１の本発明によるスポンジは、の連泡率が９０％を超え、または９５％と最も高く、吸水率も４０％以上の特性を有していることが分かる。高い結果となった。
【００１６】
ｃ−３．評価方法２
１．実施例１ならびに及び比較例１〜３のスポンジ弾性層の外周面上に、接着剤としてＲＴＶ（品名：ＴＳＥ３２２　ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）を塗布してから、更にその上にＰＦＡ（（ポリ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）樹脂ポリテトラフルオロエチレン？？？）チューブ（品名：ＳＣＦＴ　日星電気株式会弊社製）を被覆してスポンジ弾性層とＰＦＡチューブとを接着する。（各ｎ＝１）
２．レーザー外径測定器にて常温下での各ローラ中央部外径（Ｒ１：単位はｍｍ）を測定する。
３．各ローラを２００℃雰囲気中に２時間放置してから、取り出した後、レーザー外径測定器にてローラ中央部外径（Ｒ２：単位はｍｍ）を測定した。ここで、温度によるローラ外径変化量（ΔＲ：単位はｍｍ）は、ΔＲ＝｜Ｒ２−Ｒ１｜として求められる。尚、この測定時の表面温度（Ｔ：単位は℃）を放射温度計にて測定した。
４．次に、各ローラの硬度（Ｈ１：単位°アスカーＣ）を硬度計を用いて測定した。
５．さら更に、定着温度１８０℃、ローラ荷重１４ｋｇ、ローラ回転速度１２０ｍｍ／ｓｅｃにて３００時間回転試験を行った後、再び硬度（Ｈ２：単位は°アスカーＣ）を測定した。ここで、硬度変化量（ΔＨ：単位は°アスカーＣ）は、ΔＨ＝｜Ｈ２−Ｈ１｜として求められる。
６．その後、実機プリンター（品名：ｈｐ　Ｌａｓｅｒｊｅｔ　１２００ｓｅ　ｐｒｉｎｔｅｒ　Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ製）を使用し、実際にＡ４サイズの紙を１０００枚連続通紙し、搬送性の確認を行った。
６
【００１７】
ｃ−４．結果２
上記評価の結果を表２および・３に示す。
【表２】
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【表３】
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表２および表３の結果上記より、ＯＡ機器の定着用ローラにおいて、スリップ、斜行等の搬送特性を長時間に亘って渡り維持できるシリコーンゴムスポンジローラは、そのスポンジ特性として、吸水率が４０％以上、そして連泡率が９０％以上であるとき、最良の機能を呈することが分かるが必要であるという結果が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る発泡体にはの定着用加圧ロールは、そのシリコーンスポンジ部の気泡が連泡構造になっているのでことにより、高温化においても気泡が膨張する懸念がない。従って、この連泡構造体を定着用加圧ローラのスポンジ層として配してもしない為、これによるローラル外径の膨張や破泡による硬度低下が少可及的に軽減されなくなり、その結果、従来から未解決のまま放置されていた懸念されていたローラの送り速度のバラツキの問題がを大幅に解消されできる。また、連泡構造体には、より多くの気泡が形成されているのでる為、スポンジの弾力性が増し、十分なニップ幅を確保するのに極めて大変有効である。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着用加圧ローラの縦断面図である。
【符号の説明】
１　　鉄やアルミニウム等でできた円筒状芯金
２　　ゴム状発泡弾性体（のシリコーンスポンジ）
【図１】
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