JP2019128364A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加熱前のスポンジローラのクラウン量を小さくしても、紙じわが発生しづらいスポンジローラ及び当該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。【解決手段】本発明は、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逆クラウン形状のスポンジローラであって、弾性層が、ミラブル型シリコーンゴムと、架橋剤と、化学発泡剤と、から形成され、ミラブル型シリコーンゴム１００ｇを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後の重量変化率が０．００５％以上２％以下であることを特徴とするスポンジローラを提供する。【選択図】図１

Description

この発明は、スポンジローラ及び画像形成装置に関し、更に詳しくは、加熱前のクラウン量を小さくしても、紙じわが発生しづらいスポンジローラ、当該スポンジローラの製造方法及び当該スポンジローラを備えた画像形成装置に関する。

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スポンジローラを備えている。

これらのスポンジローラの中でも定着ローラと加圧ローラは、記録体に現像剤を定着させて画像を形成することを目的として、画像形成時に所定の温度に加熱されて記録体に当接されるが、加熱によりスポンジローラが熱膨張し、記録体に紙じわが発生することがあった。そこで、定着ローラ等の、加熱して使用されるスポンジローラについては、熱膨張による紙じわの発生を抑制するために、スポンジローラを逆クラウン形状とする傾向にあった。

逆クラウン形状に形成されたスポンジローラとしては、例えば、特許文献１には、加熱部材と、該加熱部材に圧接して加熱ニップ部を形成し、加熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して加熱を行う加熱装置に使用されるスポンジローラにおいて、ローラ長手方向における中央部をストレート形状とした逆クラウン形状であることを特徴としたスポンジローラが開示されている。

また、特許文献２には、加熱部材に圧接して加熱ニップ部を形成するゴム状弾性を有するローラ本体を備え、加熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して加熱を行うスポンジローラであって、ローラ本体の長手方向における形状が、長手方向両端部側の径が中央部より大きい逆クラウン形状を有するスポンジローラにおいて、ローラ本体は、空隙を有する第１の弾性層と、該第１の弾性層の外周に配置され第１の弾性層よりも硬質で加熱ニップ部で外周長変化が無い状態で変形する第２の弾性層と、を備えた積層構造となっていることを特徴とするスポンジローラが開示されている。

特開平１０−１９８２０６号公報 特開２０１７−３９４５号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のスポンジローラにおいても、紙じわの発生を十分に抑えることができず、特定の条件下において、熱膨張が大きくなる傾向にあり、その結果、紙じわが発生しやすくなるという問題があった。このような問題に対処するために、スポンジローラが熱膨張した場合にも紙じわが発生しにくいように、加熱前のスポンジローラのクラウン量を大きくする試みがなされてきた。しかしながら、クラウン量を大きくすると、スポンジローラの生産効率の低下や運転初期の記録体への現像剤の定着不良が発生する場合があった。したがって、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、加熱前のスポンジローラのクラウン量を小さくしても、紙じわが発生しづらいスポンジローラ、当該スポンジローラの製造方法及び当該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。

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、スポンジローラの熱膨張には、スポンジローラへの吸湿が関連していることを偶然見出した。そして、弾性層を有するスポンジローラにおいて、ベースゴム材料として所定の重量変化率が所定の範囲であるミラブル型シリコーンゴムを用いることにより、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。具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（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逆クラウン形状の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、架橋剤と、化学発泡剤と、から形成され、前記ミラブル型シリコーンゴム１００ｇを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後の重量変化率が０．００５％以上２％以下であることを特徴とするスポンジローラである。

（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、加熱前のクラウン量が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

（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、スポンジローラを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後に、気温１５０℃の加熱乾燥条件下に計５０分間放置しながら１０分間おきに熱膨張率を測定した場合に、各時間帯の熱膨張率が２％以上７％以下であることを特徴とするものである。

（４）本発明の第４の態様は、ミラブル型シリコーンゴムと、架橋剤と、化学発泡剤と、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。

（５）本発明の第５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。

本発明のスポンジローラにおいて、ミラブル型シリコーンゴム１００ｇを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後の重量変化率が０．００５％以上２％以下であり、このようなミラブル型シリコーンゴムを用いることにより、スポンジローラの熱膨張を抑制することができ、紙じわの発生を抑制することができる。よって、本発明によれば、加熱前のクラウン量を小さくしても、紙じわが発生しづらいスポンジローラを提供することができる。

本発明の一実施例を示すスポンジローラを示す説明図である。 本発明の一実施例を示す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。

＜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。

［軸体］
上記軸体は、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。

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。

［弾性層］
弾性層は、ミラブル型シリコーンゴムと、架橋剤と、化学発泡剤と、で形成される。

（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。

好適なミラブル型シリコーンゴムは、以下に示す（Ａ）から（Ｅ）の成分を含有してなる。

（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もしくは置換の一価炭化水素基を示し、ａは１．９５以上２．０５以下の正数である。）
（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。）

オルガノポリシロキサンを示す式（Ｉ）におけるＲ¹は、炭素数が１以上１２以下、特に炭素数が１以上８以下のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、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、プロペニル基等のアルケニル基、シクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素等のハロゲン原子若しくはシアノ基などで置換した、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、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基が好ましい。

特に、（Ａ）成分としてのオルガノポリシロキサンは、１分子中に２個以上、通常、２個以上５０個以下、特に２個以上２０個以下のアルケニル基、シクロアルケニル基等の脂肪族不飽和基を有するものが好ましく、特にビニル基を有するものであることが好ましい。この場合、全Ｒ¹中０．０１モル％以上２０モル％以下、特に０．０２モル％以上１０モル％以下が脂肪族不飽和基であることが好ましい。なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端でケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中（分子鎖非末端）のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。

また、ａは１．９５以上２．０５以下、好ましくは１．９８以上２．０２以下、より好ましくは１．９９以上２．０１以下の正数である。また、全Ｒ¹中９０モル％以上、好ましくは９５モル％以上、更に好ましくは脂肪族不飽和基を除く全てのＲ¹がアルキル基、特にはメチル基であることが望ましい。

（Ａ）成分であるオルガノポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、又は一部分岐構造を有する直鎖状であることが好ましい。具体的には、該オルガノポリシロキサンの主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位（Ｒ¹ ₂ＳｉＯ_2/2、Ｒ¹は上記と同じ、以下同様）の繰り返し構造が、ジメチルシロキサン単位のみの繰り返しからなるもの、又はこの主鎖を構成するジメチルシロキサン単位の繰り返しからなるジメチルポリシロキサン構造の一部として、フェニル基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等を置換基として有するジフェニルシロキサン単位、メチルフェニルシロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシロキサン単位等のジオルガノシロキサン単位を導入したもの等が好適である。

また、分子鎖両末端は、例えば、トリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ビニルジメチルシロキシ基、ジビニルメチルシロキシ基、トリビニルシロキシ基等のトリオルガノシロキシ基（Ｒ¹ ₃ＳｉＯ_1/2）やヒドロキシジメチルシロキシ基等のヒドロキシジオルガノシロキシ基（Ｒ¹ ₂（ＨＯ）ＳｉＯ_1/2）などで封鎖されていることが好ましい。

（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは、上述したように、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基（Ｒ¹ ₃ＳｉＯ_1/2）又はヒドロキシジオルガノシロキシ基（Ｒ¹ ₂（ＨＯ）ＳｉＯ_1/2）で封鎖され、主鎖がジオルガノシロキサン単位（Ｒ¹ ₂ＳｉＯ_2/2）の繰り返しからなる直鎖状のものを好ましく挙げることができる。特に好ましいものとしては、分子中の置換基（即ち、ケイ素原子に結合する非置換又は置換の一価炭化水素基）の種類として、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等を挙げることができる。このようなオルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロゲノシランの１種又は２種以上を共加水分解縮合することにより、あるいは環状ポリシロキサン（シロキサンの３量体、４量体等）をアルカリ性又は酸性の触媒を用いて開環重合することによって得ることができる。

なお、上記オルガノポリシロキサンの重合度は１００以上（通常、１００以上１００，０００以下）、好ましくは１，０００以上１００，０００以下、より好ましくは２，０００以上５０，０００以下、特に好ましくは３，０００以上２０，０００以下であり、室温（２５℃）において自己流動性のない、いわゆる生ゴム状（非液状）であることが好ましい。重合度が小さすぎるとコンパウンドとした際に、ロール粘着等の問題が生じ、ロール作業性が悪化する。なお、この重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）分析によるポリスチレン換算の重量平均重合度として測定することができる。

（Ａ）成分は、１種を単独で用いても、分子量（重合度）や分子構造の異なる２種又は３種以上の混合物であってもよい。

（Ｂ）成分の補強性シリカは、機械的強度の優れたシリコーンゴム組成物を得るために添加される充填剤であり、この目的のためには比表面積（ＢＥＴ吸着法）が５０ｍ²／ｇ以上であることが必要であり、好ましくは１００ｍ²／ｇ以上４５０ｍ²／ｇ以下、より好ましくは１００ｍ²／ｇ以上３００ｍ²／ｇ以下である。比表面積が５０ｍ²／ｇ未満だと、硬化物の機械的強度が低くなってしまう。

このような補強性シリカとしては、例えば煙霧質シリカ（ヒュームドシリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が挙げられ、また、これらの表面をクロロシランやヘキサメチルジシラザン等で疎水化処理したものも好適に用いられる。このなかでも動的疲労特性に優れる煙霧質シリカが好ましい。（Ｂ）成分は１種又は２種以上を併用してもよい。

（Ｂ）成分の補強性シリカの配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対して５質量部以上１００質量部以下であり、１０質量部以上５０質量部以下であることが好ましい。（Ｂ）成分の配合量が少なすぎる場合には補強効果が得られず、多すぎる場合には加工性が悪くなり、また、機械的強度が低下してしまい、動的疲労耐久性も悪化してしまう。

上記式（ＩＩ）で示される（Ｃ）成分のアルコキシシランとしては、オルガノトリアルコキシシラン、ジオルガノジアルコキシシラン、トリオルガノアルコキシシラン等のオルガノアルコキシシランや、ｍ＝１で、かつＲ²が水素原子であるトリアルコキシシラン、ｍ＝０のテトラアルコキシシランが例示できる。

ここで、Ｒ²は水素原子、又は同一若しくは異種の非置換若しくは置換の一価炭化水素基であり、非置換もしくは置換の一価炭化水素基としては、上記（Ａ）成分の式（Ｉ）中のＲ¹と同様のものが挙げられるが、通常、炭素数１以上８以下、特に炭素数１以上４以下のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、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、プロペニル基等のアルケニル基、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素、臭素などのハロゲン原子もしくはシアノ基等で置換したクロロメチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、２−シアノエチル基などが挙げられ、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、特にメチル基、ビニル基、フェニル基が好ましい。また、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンとの相溶性の点から（Ａ）成分の非置換もしくは置換の一価炭化水素基Ｒ¹と同一であることが好ましい。

Ｒ³の非置換又は置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の、通常、炭素数１以上４以下のアルキル基や、メトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基等のアルコキシ置換アルキル基が例示されるが、加水分解性等の点からメチル基、エチル基が好ましい。式中のｍは０、１、２又は３であり、好ましくは１又は２である。

このようなアルコキシシランとしては、例えば、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシジエチルシラン、ジエトキシジエチルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、トリメトキシメチルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリメトキシビニルシラン、トリメトキシフェニルシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を挙げることができるが、ｍ＝２であるジアルキルジアルコキシシラン等のジオルガノジアルコキシシランが好ましく、特にジメトキシジメチルシランが好ましい。

これらアルコキシシランは比較的安価であり、これを出発原料として用いることは経済的に極めて有利である。上述したアルコキシシランは単独又は２種以上の組み合わせで使用できる。ただし複数のアルコキシシランを混ぜて使用する場合には、両者の加水分解速度が異なるため、均一に反応しない可能性があるので注意が必要である。

（Ｃ）成分の使用量は、上記（Ａ）成分１００質量部に対して０．１質量部以上２０質量部以下であり、好ましくは１質量部以上１５質量部以下である。アルコキシシランの使用量が少なすぎるとコンパウンドの可塑度が高くなりすぎ、また、可塑戻り（クリープハードニング）が大きくなり、多すぎるとコンパウンドの可塑度が低くなりすぎ、ロールミル等の混練手段においてロール粘着性が発生してロール作業性が悪化する。

（Ｄ）成分である水のｐＨは特に限定されないが、ｐＨが高すぎたり、低すぎたりすると、配合時に使用する装置が腐食してしまうため、ｐＨは１．０以上１２．０以下であることが好ましく、より好ましくは２．０以上１０．０以下、更に好ましくは２．０以上７．０以下である。

ここで、（Ｄ）成分の水は、上記範囲のｐＨとするために、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、及び蟻酸、酢酸等の有機酸を用いて調整した酸性水溶液や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等を用いて調整した塩基性水溶液として用いることも可能である。

また、用いる水の量は、上記アルコキシシランのアルコキシ基に対して０．３倍モル以上１０倍モル以下、特に０．５倍モル以上２．０倍モル以下、とりわけ１．０倍モル以上１．５倍モル以下が好ましい。この量が上記範囲よりも少ないと、アルコキシ基が完全に加水分解せず、わずかしか水酸基が生成しないといった問題が生じる。多く添加しても、過剰の水を除去する必要がある。

上記（Ｅ）成分であるヘキサオルガノジシラザンを示す式（ＩＩＩ）において、Ｒ⁴としては、上記（Ａ）成分におけるＲ¹と同様のものが挙げられるが、特にメチル基、エチル基等の炭素数１以上６以下のアルキル基が好ましく、また、分子中にビニル基等のアルケニル基を有していても構わない。

（Ｅ）成分としては、ヘキサメチルジシラザン、１−ビニルペンタメチルジシラザン、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、１，３−ジメチル−１，１，３，３−テトラビニルジシラザン等が例示されるが、ヘキサメチルジシラザン、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシラザンが好ましく、ヘキサメチルジシラザンがより好ましい。

（Ｅ）成分としては、上記のヘキサオルガノジシラザンの他にアンモニア水を用いることができる。アンモニア水の濃度は特に限定されないが、通常１質量％以上３０質量％以下、好ましくは１０質量％以上２８質量％以下、より好ましくは１５質量％以上２８質量％以下のものを用いることができる。

（Ｅ）成分の配合量は、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン１００質量部に対してヘキサオルガノジシラザンの場合には、０．０１質量部以上１質量部以下、好ましくは０．０２質量部以上１質量部以下、より好ましくは０．０５質量部以上０．５質量部以下であり、アンモニア水の場合には、０．０１質量部以上１質量部以下、好ましくは０．０５質量部以上１質量部以下、より好ましくは０．１質量部以上１質量部以下である。

（Ｅ）成分の配合量が少なすぎる場合には、配合時間の短縮効果が少なく、また、耐圧縮永久歪、動的疲労耐久性向上の効果が得られず、多すぎる場合には、得られるゴムの硬度が高くなりすぎ、また、経済的にも好ましくない。

（Ｅ）成分の添加は、（Ｃ）成分のアルコキシシランと（Ｄ）成分の水とによる加水分解が十分に行われた後に添加することが必要であり、具体的には、組成物の製造過程において各成分を均一に混合、混練する際に、（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分に、（Ｂ）成分を必要添加量の２５質量％以上（２５質量％以上１００質量％以下）、好ましくは５０質量％以上１００質量％以下添加して、均一に混合したあとに、（Ｅ）成分を添加することが必要である。

（Ｃ）成分のアルコキシシランと（Ｄ）成分の水とによる加水分解が不十分な時点で（Ｅ）成分が添加されると、硬化前の耐可塑戻り特性や硬化後の耐圧縮永久歪特性に劣った組成物となる。

この発明におけるミラブル型シリコーンゴムは、上述した（Ａ）から（Ｅ）成分の所定量を、所定の配合順序（配合時期）で二本ロール（ロールミル）、ニーダー、バンバリーミキサー等で均一に混練、混合することによって得ることができる。

即ち、（Ｂ）成分の必要添加量の２５質量％以上１００質量％以下、好ましくは５０質量％以上１００質量％以下と、（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分とを混合する。この混合時に（Ｃ）成分であるアルコキシシランと（Ｄ）成分である水とが加水分解反応し、該加水分解反応物が（Ｂ）成分であるシリカのウェッターとして作用するため、混合時間が短縮される。この場合、ここでの混合、混練は（Ｃ）成分の（Ｄ）成分による加水分解反応を十分達成させるため、好ましくは０℃以上１００℃以下、より好ましくは１０℃以上９０℃以下、更に好ましくは３０℃以上８０℃以下において好ましくは１分以上１２０分以下、より好ましくは１０分以上６０分以下の条件とすることが望ましい。

次いで、このように（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の加水分解反応が十分進行した後に（Ｅ）成分であるヘキサオルガノジシラザン又はアンモニア水を添加する。これにより混合時間もより短縮される。なお、（Ｂ）成分のシリカ全量を前の混合、混練工程で使用していない場合は（Ｂ）成分のシリカの残部はこの混合、混練工程時に添加する。この（Ｅ）成分及び（Ｂ）成分の残量を添加し、混合、混練する場合の温度は０℃以上１００℃以下、特に１０℃以上９０℃以下、とりわけ４０℃以上８０℃以下が好ましく、また、混合、混練時間は１分以上１２０分以下、特に３分以上６０分以下とすることが好ましい。なお、上記（Ａ）から（Ｅ）成分の総配合時間は５分以上５時間以下、より好ましくは１０分以上３時間以下とすることが好ましい。

この発明におけるミラブル型シリコーンゴムとしては、具体的には、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。

（架橋剤）
本発明のスポンジローラにおいては、弾性層の形成に、架橋剤を使用するが、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。

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。

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。

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。

（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。なお、発泡剤として、未膨張マイクロバルーンを用いることもできるが、本発明においては、発泡剤として化学発泡剤のみを用いることが好ましい。

［重量変化率］
本発明のスポンジローラにおいては、ミラブル型シリコーンゴム１００ｇを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後の重量変化率が０．００５％以上２％以下であり、０．００７％以上１．５％以下であることが好ましい。重量変化率がこのような範囲であるミラブル型シリコーンゴムを用いることにより、スポンジローラの熱膨張を抑制することができ、紙じわの発生を抑制することができる。ここで、重量変化率は１５０℃以上に加熱したオーブンに１ｈ以上投入し、十分乾燥させた状態のミラブル型シリコーンゴムを準備し、電子天秤にて重量を測定する。その後、気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後の重量を電子天秤にて測定し、以下の計算式で重量変化率を算出した。
{（気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後のミラブル型シリコーンゴムの重量）−（保管前のミラブル型シリコーンゴムの重量）}／保管前のミラブル型シリコーンゴムの重量×１００

［クラウン量］
本発明のスポンジローラの形状は、図１に示すように、軸体２の中央から軸体２の両端に向かってスポンジローラ１の厚み増加させる形状、すなわち、逆クラウン形状である。また、本発明のスポンジローラにおいて、加熱前のクラウン量（両端部の外径から中央部外径を差し引いた数値）が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることがより好ましい。このように、加熱前のクラウン量を調整することにより、紙じわの発生を抑制するためにクラウン量を大きくした場合と比較して、スポンジローラの生産効率や運転初期の記録体への現像剤の定着性が向上する。さらに、重量変化率が上記の範囲であるミラブル型シリコーンゴムを用いることにより、スポンジローラの熱膨張を抑制することができるため、クラウン量を小さくしても、紙じわが発生しづらいスポンジローラを得ることができる。

［熱膨張率］
本発明のスポンジローラにおいて、スポンジローラを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後に、気温１５０℃の加熱乾燥条件下に計５０分間放置しながら１０分間おきに熱膨張率を測定した場合に、各時間帯の熱膨張率が２％以上７％以下であることが好ましく、３％以上６％以下であることがより好ましい。このように、熱膨張率を調整することにより、上記のようにクラウン量を小さくしても、紙じわの発生を抑制することができる。また、加熱による経時的な形状変化も抑えられるため、本発明のスポンジローラを長期間使用した場合の紙じわの発生も抑えることができる。なお、熱膨張率（％）は、（加熱開始後一定時間経過後の体積／加熱前の体積×１００）−１００の式で算出される。

［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、架橋剤と、化学発泡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において、化学発泡剤により形成されるセルの平均セル径が８０μｍ以上５００μｍ以下となる。なお、本発明のスポンジローラにおいては、化学発泡剤のみでセルを形成しているため、セル径が大きい傾向にあり、圧縮永久歪を小さくすることができる。

［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。

［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。

＜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。

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質量部に対して化学発泡剤０．０５質量部以上１．０質量部以下と、架橋剤を配合する。

ミラブル型シリコーンゴム、架橋剤、化学発泡剤の種類等については既に説明した。

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。

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。

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分間以上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。

次いで、得られた混合物を、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。

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、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セル径を所定の範囲に調整することができる。

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分間以上３０分間以下で加熱し、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時間以上１０時間以下で加熱するのがよい。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が可能となって好ましい。

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。

このようにして得られるスポンジローラ１を更に研磨工程に供する。研磨工程は、軸体２の外周面に形成されたスポンジローラ１の形状を、軸体２の中央から軸体２の両端に向かってスポンジローラ１の厚み増加させる形状、つまり逆クラウン形状に調整する工程である。

また、上記加硫によって得られた逆クラウン形状のスポンジローラ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。

＜画像形成装置＞
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。

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２を参照して、説明する。

図２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、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３６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２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。

定着手段３５は、図２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。

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。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２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。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。

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。

この定着手段３５及びこの画像形成装置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ともに消費電力が小さい。

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。

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。

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。

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。

（実施例１から３、比較例１）
実施例１から３及び比較例１にあっては、表１に示されるミラブル型シリコーンゴムに、架橋剤と、触媒と、化学発泡剤とを、二本ロールで十分に混練して混合物を得た。

なお、実施例１から３、比較例１において、ベースゴム材料として、信越化学工業株式会社製の商品名ＫＥ−５５１−Ｕであるミラブル型シリコーンゴムと、信越化学工業株式会社製の商品名ＫＥ−９５１−Ｕであるミラブル型シリコーンゴムと、を表１に記載の質量比で混合して用いた。また、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、「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、「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。

次いで、プライマー層を形成した軸体と混合物とを押出成形機にて一体分出し、実施例１から３及び比較例１にあっては、赤外線加熱炉（ＩＲ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。

実施例１から３及び比較例１で得られたスポンジローラは、外径３０ｍｍ及び軸線方向長さ３４０ｍｍの逆クラウン形状であり、両端部の外径と中心部の外径を測定し、加熱前のクラウン量を表１に示した。

（紙じわの発生しづらさ）
得られたスポンジローラを画像形成装置の定着ローラとして用い、Ａ４サイズの用紙１００枚を印刷し、紙じわの発生しづらさについて、以下の基準により評価した。
◎：紙じわの発生が０枚以上５枚以下
〇：紙じわの発生が６枚以上１０枚以下
×：紙じわの発生が１１枚以上

１ スポンジローラ
２ 軸体
３ 弾性層
４ フッ素樹脂層
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

Claims (5)

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逆クラウン形状の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、架橋剤と、化学発泡剤と、から形成され、
   前記ミラブル型シリコーンゴム１００ｇを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後の重量変化率が０．００５％以上２％以下であることを特徴とするスポンジローラ。
2. 加熱前のクラウン量が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスポンジローラ。
3. スポンジローラを気温５０℃かつ湿度８０％の条件下で７２時間保管した後に、気温１５０℃の加熱乾燥条件下に計５０分間放置しながら１０分間おきに熱膨張率を測定した場合に、各時間帯の熱膨張率が２％以上７％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスポンジローラ。
4. ミラブル型シリコーンゴムと、架橋剤と、化学発泡剤と、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、請求項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。
5. 請求項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。