特許 6554689 低硬度微細セルローラ及び当該低硬度微細セルローラを備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6554689

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】低硬度微細セルローラ及び当該低硬度微細セルローラを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20190729BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20190729BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 515

   G03G15/00 551

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-162923(P2016-162923)

(22)【出願日】2016年8月23日

(65)【公開番号】特開2018-31849(P2018-31849A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2018年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190116

【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(74)【代理人】

【識別番号】100185579

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100087594

【弁理士】

【氏名又は名称】福村 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100186679

【弁理士】

【氏名又は名称】矢田 歩

(74)【代理人】

【識別番号】100189186

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】松本 拓弥

【審査官】 飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０９０４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２７０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１２６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１２７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６９２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４６０３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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シリコーン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から形成され、
前記未膨張マイクロバルーンの膨張開始温度が、併用する前記化学発泡剤の分解温度と同等又はそれより低い温度であり、
前記弾性層におけるアスカーＣ硬度が、１０度以上４５度以下であり、
前記未膨張マイクロバルーン及び前記化学発泡剤によって形成された平均セル径が５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とするシリコーンスポンジローラ。

【請求項2】

前記弾性層の断面において、前記未膨張マイクロバルーンと前記化学発泡剤によるセル面積比が９５対５〜１０対９０であって、
前記弾性層は、前記未膨張マイクロバルーンの添加量と前記化学発泡剤の添加量とを合わせた添加量と同一の添加量の未膨張マイクロバルーンのみで形成された弾性層よりも低硬度であり、
前記弾性層における平均セル径は、前記未膨張マイクロバルーンの添加量と前記化学発泡剤の添加量とを合わせた添加量と同一の添加量の化学発泡剤のみで形成された弾性層における平均セル径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のシリコーンスポンジローラ。

【請求項3】

前記弾性層の比重が０．１５以上０．９以下であり、
前記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１５０μｍ以下、かつ前記化学発泡剤によって形成された平均セル径が３００μｍ以下の複合セルを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシリコーンスポンジローラ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のスポンジローラであって、
前記弾性層は、２５％圧縮永久歪みが１５％以下であり、かつスポンジ表面の粗さがＲｚ９４で１５μｍ以下であり、
前記弾性層の表面には、フッ素樹脂層が形成された画像形成装置用ローラ。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載のシリコーンスポンジローラ、又は請求項４に記載の画像形成装置用ローラを備えてなることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低硬度であって、ローラ表面の平滑性に優れたシリコーンスポンジローラ及び当該シリコーンスポンジローラを備えた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザープリンタ、複写機、ビデオプリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等には、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、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。

【0003】

これらのローラの中でも定着ローラや加圧ローラには、記録体に現像剤を定着させて高品質の画像を形成することを目的として、定着ローラと加圧ローラとが所定の圧力で当接するように大きなニップ幅を確保できること等が求められている。大きなニップ幅を確保するには定着ローラや加圧ローラの弾性層の硬度を小さくすることが有効である。

【0004】

硬度の小さな定着ローラとして、例えば、特許文献１には「円柱状又は円筒状の金属芯金の外周面に、硬化後のゴム反発弾性率（ＪＩＳ Ｋ６３０１）が３０％以下である付加反応硬化型液状シリコーンゴム組成物を硬化して得られるシリコーンゴムを被覆し、その外周面に低表面エネルギー性の有機樹脂層を設けてなることを特徴とする低硬度シリコーンゴム定着用ロール」が記載されている。

【0005】

また、マイクロバルーンを用いた方法として、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（請求項１等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−１９４６４３号公報

【特許文献2】特許第３６５８３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、画像形成装置に用いられる印刷用ローラの場合、ローラ表面の平滑性を出すために平均セル径を小さくする必要があるものの、化学発泡剤のみを用いたシリコーンスポンジは低硬度にすると平均セル径が大きくなりやすく、未膨張マイクロバルーンのみを用いたシリコーンスポンジは平均セル径が小さい微細セルを形成すると硬度が大きくなり、圧縮永久歪みも大きくなってしまう。

【0008】

そこで、本発明は、低硬度で、ローラ表面の平滑性に優れたシリコーンスポンジローラ、及び当該シリコーン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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の発明者は、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から形成されるシリコーンスポンジローラの弾性層において、未膨張マイクロバルーンの膨張開始温度と化学発泡剤の分解温度の関係性を調整することで、アスカーＣ硬度が１０以上４５以下で、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤によって形成された平均セル径が５０μｍ以上２５０μｍ以下のセルにすることにより、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。

【0010】

（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シリコーン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から形成され、前記未膨張マイクロバルーンの膨張開始温度が、併用する前記化学発泡剤の分解温度と同等又はそれより低い温度であり、前記弾性層におけるアスカーＣ硬度が、１０度以上４５度以下であり、前記未膨張マイクロバルーン及び前記化学発泡剤によって形成された平均セル径が５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とするシリコーンスポンジローラである。

【0011】

（２） 本発明の第２の態様は、（１）に記載のシリコーンスポンジローラであって、前記弾性層の断面において、前記未膨張マイクロバルーンと前記化学発泡剤によるセル面積比が９５対５〜１０対９０であって、前記未膨張マイクロバルーンの添加量と前記化学発泡剤の添加量とを合わせた添加量と同一の添加量の未膨張マイクロバルーンのみで形成されたスポンジよりも低硬度であり、前記未膨張マイクロバルーンの添加量と前記化学発泡剤の添加量とを合わせた添加量と同一の添加量の化学発泡剤のみで形成したスポンジよりも平均セル径が小さいことを特徴とするものである。

【0012】

（３） 本発明の第３の態様は、（１）又は（２）に記載のシリコーンスポンジローラであって、前記弾性層の比重が０．１５以上０．９以下であり、前記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１５０μｍ以下、かつ前記化学発泡剤によって形成された平均セル径が３００μｍ以下の複合セルを有することを特徴とするものである。

【0013】

（４） 本発明の第４の態様は、（１）から（３）のいずれかに記載のシリコーンスポンジローラであって、前記弾性層は、２５％圧縮永久歪みが１５％以下であり、かつスポンジ表面の粗さがＲｚ９４で１５μｍ以下であり、前記弾性層の表面には、フッ素樹脂層が形成された画像形成装置用ローラである。

【0014】

（５） 本発明の第５の態様は、（１）から（３）のいずれかに記載のシリコーンスポンジローラ、又は（４）に記載の画像形成装置用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。

【発明の効果】

【0015】

本発明においては、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から形成されるシリコーンスポンジローラの弾性層において、弾性層のアスカーＣ硬度が１０以上４５以下で、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤によって形成された平均セル径が５０μｍ以上２５０μｍ以下のセルを有する。これにより、低圧力でニップ幅を大きくすることができる低硬度の印刷用ローラであり、かつ、ローラ表面の平均セル径が小さく平滑性に優れた印刷用ローラでもある低硬度微細セルローラとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施例を示すシリコーンスポンジローラを示す説明図である。

【図2】本発明に係るシリコーンスポンジローラの圧縮永久歪みを測定する測定装置を示す模式図である。

【図3】本発明の一実施例を示すシリコーンスポンジローラを定着装置に組み込んでなる画像形成装置の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜導電スポンジローラ＞
本発明の一例であるシリコーンスポンジローラ１は、図１に示されるように、芯金とも称される軸体２と、軸体２の外周面に形成された弾性層３とを有する。弾性層３の表面にはフッ素樹脂層４が形成されたものでもよい。

【0018】

［軸体］
軸体２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２は装着される画像形成装置３０に応じて適宜の直径及び軸線方向の長さに調整される。

【0019】

画像形成装置３０にシリコーンスポンジローラ１が組み込まれる場合、軸体２は通常５．０ｍｍ以上４０ｍｍ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１０００ｍｍ以下である。

【0020】

［弾性層］
弾性層３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で形成される。

【0021】

（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などで可塑化・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。

【0022】

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。

【0023】

（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
Ｒ⁴₃ＳｉＮＨＳｉＲ⁴₃ （ＩＩＩ）
（式中、Ｒ⁴は同一又は異種の一価炭化水素基を示す。）

【0024】

本発明におけるミラブル型シリコーンゴムは、例として、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。

【0025】

（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。

【0026】

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。

【0027】

（化学発泡剤）
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。

【0028】

［アスカーＣ硬度］
本発明に係るシリコーンスポンジローラ１は、上記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から形成された弾性層３を有する。弾性層３のアスカーＣ硬度は、１０度以上４５度以下、好ましくは１０度以上４０度以下、更に好ましくは１０度以上３５度以下であるのが好ましい。低硬度とすることで、例えば、シリコーンスポンジローラ１が定着装置３５に装着されたときに、定着ローラ５３と加圧ローラ５６とのニップ幅を大きくすることができ、高い現像剤定着性を発揮できる。

【0029】

アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、本発明に係るシリコーンスポンジローラ１の表面の複数箇所を測定し、測定値を算術平均した値とすることができる。アスカーＣ硬度は、例えば、フッ素樹脂層４の材質及び厚さ、弾性層３を形成するゴムコンパウンド中の未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量並びにゴムコンパウンドの組成、硬化条件等により、調整できる。

【0030】

［平均セル径］
また、弾性層３における、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤によって形成された平均セル径は、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。具体的には、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２００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ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３００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上３００μｍ以下、特に好ましくは６０μｍ以上２５０μｍ以下、更に好ましくは８０μｍ以上２５０μｍ以下であるセルとの複合セルを有する。なお、本発明においては、化学発泡剤により形成されたセルの平均セル径は、未膨張マイクロバルーンにより形成されたセルの平均セル径よりも大きい。また、弾性層３が、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場合、セル径が大きくなり表面平滑性が低下する。そのため、本発明のシリコーンスポンジローラ１における弾性層３において、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する。特に、未膨張マイクロバルーンの膨張開始温度が、併用する化学発泡剤の分解温度と同等又は低い場合、化学発泡剤の分解よりも早期に未膨張マイクロバルーンが膨張するため、化学発泡剤由来のセルが大きくなることを抑制するのに効果的である。

【0031】

［セル面積比］
また、弾性層３の中心軸線に直交する方向で弾性層３を切断したときに現れる、弾性層３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が９５対５〜１０対９０であって、好ましくは９５対５〜２５対７５であり、より好ましくは９０対１０〜４０対６０である。未膨張マイクロバルーンによる小径セルは、繰り返し圧縮による硬度低下は小さいが、圧縮永久歪みが大きく、一方で、化学発泡剤による大径セルは、圧縮永久歪みは小さいが、繰り返し圧縮による硬度低下が大きい。上記セル面積比が上記範囲内にあると、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３を得ることができる。また、未膨張マイクロバルーンと化学発泡剤との混合比率を調整し上記セル面積比を最適にすることで、繰り返し圧縮による硬度低下と圧縮永久歪みの両方を小さくすることができる。

【0032】

また、弾性層３は、未膨張マイクロバルーンの添加量と化学発泡剤の添加量とを合わせた添加量と同一の添加量の未膨張マイクロバルーンのみで形成された弾性層よりも低硬度であり、弾性層３における平均セル径は、未膨張マイクロバルーンの添加量と化学発泡剤の添加量とを合わせた添加量と同一の添加量の化学発泡剤のみで形成された弾性層における平均セル径よりも小さい。弾性層３の断面において上記セル面積比になるように、未膨張マイクロバルーンと化学発泡剤の配合比と架橋条件をコントロールすることで、未膨張マイクロバルーンのみで形成された弾性層よりも硬度が低く、かつ、化学発泡剤のみで形成された弾性層における平均セル径よりも平均セル径が小さい弾性層３を得ることができる。

【0033】

セル面積比は、弾性層３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。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。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察によって、未膨張マイクロバルーンによって形成されたセルと、化学発泡剤によって形成されたセルの識別も可能である。平均セル径は、弾性層３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。この平均セル径は、弾性層３を形成するための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含む混合物の加硫条件を適切に設定することにより、調整することができる。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、本発明に係る製造方法の説明にて記載するような量に調節するのが好ましい。

【0034】

［表面粗さ］
また、弾性層３の表面は、軸方向における表面粗さＲｚが５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。表面粗さは、弾性層３を形成するための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含む混合物の加硫条件を適切に設定することにより、調整することができる。

【0035】

表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１―１９９４（十点平均粗さ）に準じ、先端半径８００μｍの測定プローブを備えた表面粗さ計（商品名「ＳＵＲＦＣＯＭ ４００Ｄ」、株式会社東京精密製）に、シリコーンスポンジローラ１をセットし、測定長５．０ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、カットオフ種別ガウシアンにより、弾性層３における略中央部及び両端部近傍の表面を、その軸方向に沿って、少なくとも３点における表面粗さ測定し、これらの算術平均値とする。

【0036】

［圧縮永久歪み］
未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤によって形成されたセルを有する弾性層３の圧縮永久歪みは、以下のようにして評価することができる。

【0037】

（２５％圧縮永久歪みの評価方法）
図２に示されるように、シリコーンスポンジローラ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２０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、シリコーンスポンジローラ１を挟んでいた鉄板２０を外し、室温で１６時間放置する。そのシリコーンスポンジローラ１の直径を測定し、以下の式で圧縮永久歪みを計算する。

試験前のシリコーンスポンジローラ１の直径 Ｄ１
試験後のシリコーンスポンジローラ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

【0038】

本発明の弾性層３は、２５％圧縮永久歪みが１６％以下であり、好ましくは３％以上１６％以下である。

【0039】

［弾性層の寸法等］
弾性層３は、軸体２の外周面に円柱状に形成され、弾性層３の厚みは通常０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。弾性層３の比重は、０．１５以上０．９以下であることが好ましい。

【0040】

弾性層３には、本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本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。

【0041】

＜シリコーンスポンジローラの製造方法＞
本発明に係るシリコーンスポンジローラ１は、以下で説明する製造方法により製造することができる。

【0042】

本発明に係るシリコーンスポンジローラ１の製造方法においては、先ずミラブル型シリコーンゴムと、上記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０．５〜５．０質量部と、上記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０．０５〜５．０質量部と、架橋剤とを配合する。

【0043】

上記未膨張マイクロバルーン及び上記化学発泡剤の種類等については既に説明した。上記架橋剤としては、付加反応架橋剤、及び有機過酸化物架橋剤などを挙げることができる。

【0044】

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、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。

【0045】

上記付加反応架橋剤を使用する場合、上記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、得られるシリコーン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）ヘキサン等が挙げられる。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０．１〜５．０質量部である。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。

【0046】

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。

【0047】

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、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。

【0048】

上記混合物には、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、例えば鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、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。

【0049】

上記混合物は、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。

【0050】

次いで、得られた混合物を、シリコーンスポンジローラ１を構成するための軸体２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。

【0051】

軸体２の外周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２ごと加熱して加硫する。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。

【0052】

上記成形体を加熱して加硫する際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℃以上３００℃以下、特に１５０℃以上２５０℃以下で、５分間〜３０分間加熱し、次いで二次加硫として１８０℃以上２５０℃以下、特に２００℃以上２３０℃以下で、１時間〜１０時間加熱するのが良い。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。

【0053】

また、ミラブル型シリコーンゴムに、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤を同時に添加する場合には、未膨張マイクロバルーンは、化学発泡剤の分解温度と同じ程度かそれよりも低い温度で膨張するものが好ましく、化学発泡剤がアゾビス−イソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）の場合、発泡開始温度が９０℃以下で、最大膨張温度が１３０℃以下の未膨張マイクロバルーンを用いることが好ましい。

【0054】

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。

【0055】

このようにして得られるシリコーンスポンジローラ１を更に研磨工程に供しても良い。研磨工程は、軸体２の外周面に形成されたシリコーンスポンジローラ１の形状を、軸体２の軸線方向においてシリコーンスポンジローラ１の厚みを軸体２の中央に向かって徐々に増大させ、軸体２の中央から軸体２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２の中央から軸体２の両端に向かってシリコーンスポンジローラ１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。

【0056】

また、上記加硫によって得られたシリコーンスポンジローラ１、あるいは研磨工程により所定の形状に調整されたシリコーンスポンジローラ１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フッ素樹脂層４を形成してもよい。フッ素樹脂チューブによる被覆は、例えば、加圧下でシリコーンスポンジローラ１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シリコーンスポンジローラ１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。

【0057】

＜画像形成装置＞
本発明に係るシリコーンスポンジローラ１を備えた定着装置３５を内装する画像形成装置３０（以下、本発明に係る画像形成装置３０と称することがある。）の一例を、図３を参照して、説明する。

【0058】

本発明に係るシリコーンスポンジローラ１は画像形成装置３０の例えば定着装置３５に組み込むことができる。

【0059】

図３に示されるように、本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、上記像担持体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、記録体の搬送方向下流側に定着装置３５、被転写体３６、及びクリーニング手段３７を備えている。

【0060】

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。

【0061】

画像形成装置３０における従来の定着装置３５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、本発明における定着装置３５は、アスカーＣ硬度（荷重１．０Ｋｇ）が１０〜４５の範囲にある低硬度の定着ローラ５３と、アスカーＣ硬度（荷重１．０Ｋｇ）が１０〜４５の範囲にある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、この定着装置３５は、図３にその断面が示されるように、被転写体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（図示しない）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成る圧力熱定着装置である。

【0062】

無端ベルト支持ローラ５４は、画像形成装置３０に通常用いられるローラであればよく、例えば、シリコーンスポンジローラ１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装置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。

【0063】

定着装置３５において、本発明に係るシリコーンスポンジローラ１は、定着ローラ５３又は加圧ローラ５６として装着されている。

【0064】

上記加熱手段（図示しない。）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。上記加熱手段（図示しない。）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、定着装置３５のいずれに配置されてもよいが、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。上記誘導加熱方法には加熱用コイルが用いられ、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、導線が巻かれて成る。無端ベルト５５と加圧ローラ５６との圧接された間を被転写体３６が通過することにより、加圧と同時に加熱され、被転写体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。

【0065】

本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被転写体３６上に転写される。この被転写体３６は定着装置３５に搬送され、現像剤像が永久画像として被転写体３６に定着される。このようにして、被転写体３６に画像を形成することができる。

【0066】

定着装置３５及び画像形成装置３０は、定着ローラ５３又は加圧ローラ５６として本発明に係るシリコーンスポンジローラ１が採用されているから、現像剤４２を被転写体３６に定着させる定着性に優れると共に消費電力が小さい。

【0067】

本発明に係るシリコーンスポンジローラ１、及び画像形成装置３０は、上述した構成に限定されることはなく、本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。

【0068】

例えば、シリコーンスポンジローラ１において、弾性層３は、単層構造とされているが、本発明においては二層以上の複層構造とされてもよい。

【0069】

画像形成装置３０は、電子写真方式とされているが、本発明において、画像形成装置３０は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式であってもよい。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、本発明において、画像形成装置３０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３１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４０を備えた複数の像担持体３１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３０とされる。

【0070】

また、定着装置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。

【実施例】

【0071】

（実施例１〜６、及び比較例１〜７）
実施例１〜６及び比較例１〜７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。

【0072】

次いで、プライマー層を形成した軸体と上記混合物とを押出成形機にて一体分出し、赤外線加熱炉（ＩＲ加熱炉）を用いて上記混合物を２２５℃で１７分間加熱することにより１次加硫し、その後、熱風乾燥炉において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。

【0073】

なお実施例１〜６及び比較例１〜７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。

【0074】

また、比較例１から３にあっては化学発泡剤を配合せず、未膨張マイクロバルーンのみであり、比較例５から７にあっては未膨張マイクロバルーンを配合せず、化学発泡剤のみであり、比較例４にあっては、未膨張マイクロバルーンと化学発泡剤の混合であるが、未膨張マイクロバルーンの膨張開始温度が化学発泡剤の分解温度よりも高いものである。

【0075】

実施例及び比較例にて得られたシリコーン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。

【0076】

製造されたシリコーンスポンジローラの平均セル径、スポンジ比重、研磨後の弾性層の表面硬度（アスカーＣ硬度）、表面粗さ（Ｒｚ９４）を測定し、その結果を表１に示した。

【0077】

【表1】

【符号の説明】

【0078】

１ シリコーンスポンジローラ
２ 軸体
３ 弾性層
４ フッ素樹脂層
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 定着装置
３６ 被転写体
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

【図1】

【図2】

【図3】