JP2019211721A - シリコーンスポンジローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反発弾性率が高く、かつ、硬度とスポンジ比重との調整が取れたシリコーンスポンジローラ、及びそのシリコーンスポンジローラを備えた画像品質に優れる画像形成装置を提供する。【解決手段】軸体と該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、弾性層が、ミラブル型シリコーンゴムと、過酸化物架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤とを含有するシリコーンゴム組成物を硬化及び発泡させてなる架橋シリコーンゴムを含み、ミラブル型シリコーンゴムは、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部、触媒０．２５質量部、及び架橋剤１質量部から架橋物を作製後、架橋物に臭素を付加反応させたときの、架橋物中の臭素原子濃度が０．００６０質量％以上であるシリコーンスポンジローラとする。【選択図】図１

Description

本発明は、シリコーンスポンジローラ及び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。

レーザープリンタ、複写機、ビデオプリンタ、ファクシミリ、及び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。これらの画像形成装置は、記録材料上の未定着画像を定着させるための圧力熱定着装置を備えている。圧力熱定着装置は、加熱（定着）ローラと加圧ローラとが当接されて回転するものであり、このローラ間に記録材料が挟持されて、記録材料に転写された画像が熱によって定着される。例えば、特許文献１には、低硬度のゴムを用いて、低ニップ圧でも適度なニップ幅を得ることができる定着用ロールが記載されている。また、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有する加圧ローラが記載されている。

特開平１１−１９４６４３号公報 特開２００２−１４８９８８号公報

加熱（定着）ローラ及び加圧ローラは、当接された状態で長時間保管された場合、ローラの表面にニップ痕が生じる。ニップ痕が生じると、次にローラを回転させても早期にニップ痕が元に戻らないため、熱定着が均一に行われず画像に白い横線が入ってしまう。この白い横線を解消するには、弾性層の反発弾性率を高くすることが必要である。

一方で、定着ローラは、ローラ表面のみを温めて熱がローラ内部に逃げないように熱伝導性を低くする必要がある。熱伝導性を低くするためには、スポンジ比重を小さくすることが効果的である。しかしながら、スポンジ比重を小さくすると、硬度（面圧及び弾性層の圧縮応力にも相当する）も下がるため、一定以上の硬度を確保するためには、スポンジ比重と硬度との調整が重要である。上記特許文献１及び２におけるローラでは、ニップ痕の改善については満足できるものではなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、反発弾性率が高く、かつ、硬度とスポンジ比重との調整が取れたシリコーンスポンジローラ、及びそのシリコーンスポンジローラを備えた画像品質に優れる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、付加重合性基を特定の含有量以上有するミラブル型シリコーンゴムを用いることによって、反発弾性率が高く、かつ、高硬度と低スポンジ比重との両立を実現することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、軸体と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、弾性層が、ミラブル型シリコーンゴムと、過酸化物架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤とを含有するシリコーンゴム組成物を硬化及び発泡させてなる架橋シリコーンゴムを含み、ミラブル型シリコーンゴムは、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部、触媒０．２５質量部、及び架橋剤１質量部から架橋物を作製後、架橋物に臭素を付加反応させたときの、架橋物中の臭素原子濃度が０．００６０質量％以上である。

本発明のシリコーンスポンジローラは、反発弾性率が５５％以上であり、３０％圧縮応力が０．１１Ｎ／ｍｍ^２以上であり、かつ、スポンジ比重が０．７以下であることが好ましい。

シリコーンスポンジローラの外周面にフッ素樹脂チューブが被覆されていてもよい。

本発明の画像形成装置は、本発明のシリコーンスポンジローラを備える。

本発明によれば、反発弾性率が高く、かつ、硬度とスポンジ比重との調整が取れたシリコーンスポンジローラ、及び画像品質に優れる画像形成装置を得ることができる。

図１は、本発明のシリコーンスポンジローラの一実施形態を示す概略斜視図である。 図２は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。 図３は、本発明の３０％圧縮応力の測定方法を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態は例示の目的で提示するものであり、本発明は、以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。

［シリコーンスポンジローラ］
図１は、本発明のシリコーンスポンジローラの一実施形態を示す概略斜視図である。
本発明のシリコーンスポンジローラ１は、図１に示すように、軸体２を備える。

（軸体）
軸体２は、特に限定されず、公知のローラに用いられる軸体であってよい。軸体２の材質としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等の金属が挙げられる。このような軸体２は「芯金」と言い換えることができる。軸体２は、導電性を有するものであってよい。

軸体２は、必ずしも金属製である必要は無く、例えば、樹脂材料で構成されていてよい。樹脂材料は、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に導電性付与剤を配合した導電性樹脂であってよい。

軸体２は、１つの材質で構成されていてよく、２つ以上の材質から構成されていてもよい。軸体２は、例えば、芯材と、芯材の外周面を覆う外層と、から構成されていてよい。具体的には、軸体２は、例えば金属製の芯材にメッキ処理を施したものであってよい。また、軸体２は、例えば樹脂材料製の絶縁性芯材にメッキ処理を施して導電化したものであってもよい。

本実施形態において、軸体２は円柱形状を有しているが、軸体２の形状はこれに限定されない。軸体２は、例えば、円柱形状、円筒形状、多角柱状、多角筒状等であってよい。

軸体２の外周面には、弾性層３との接着性を向上させるため、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よい。

軸体２の軸線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よい。

軸体２の外径は特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してよい。

（弾性層）
弾性層３は、軸体２の外周面上に設けられたゴム弾性を有する層である。弾性層３は、
ミラブル型シリコーンゴムと、過酸化物架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤とを含有するシリコーンゴム組成物を硬化及び発泡させてなる架橋シリコーンゴムを含むものである。
以下、シリコーンゴム組成物の各成分について説明する。

−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などで可塑化及び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。
主な成分は、重合度１００以上のオルガノポリシロキサンと、補強性シリカの混合物である。オルガノポリシロキサンには、一分子中に二個以上のアルケニル基があり、付加架橋剤等で架橋することができる。

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。
上記ミラブル型シリコーンゴムを、二種以上混合して使用してもよい。

−臭素原子濃度（質量％）−
ここで、本発明における反発弾性が良好なミラブル型シリコーンゴムは、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部、触媒０．２５質量部、及び架橋剤１質量部から架橋物を作製後、架橋物に臭素を付加反応させたときの、架橋物中の臭素原子濃度が０．００６０質量％以上のものである。
これは、ある程度架橋が進んだ状態にした後、臭素付加反応させて、架橋物にどの程度付加重合性基を含有するのかを、架橋物中の臭素原子濃度で示したものである。なお、臭素原子濃度の数値のほとんどを占める臭素は、架橋物中に残留する付加重合性基に付加したものであるが、組成物中の他の成分に付着した臭素も微量含まれている。本測定は、本発明におけるミラブル型シリコーンゴムが、付加重合性基の含有量が高いことを示すものである。すなわち、付加重合性基の含有量が高いことにより、シリコーンスポンジの架橋密度を大きくすることができる。架橋密度が大きいことにより、反発弾性率を高くすることができるので、長時間保存してもニップ痕が生じにくいシリコーンスポンジローラを得ることができる。また、付加重合性基の含有量が多いミラブル型シリコーンゴムを用いることによって、高硬度と低スポンジ比重との両立が可能なシリコーンスポンジローラを得ることができる。
なお、臭素原子濃度の測定については、後述の実施例において説明する。

−−架橋剤−−
臭素原子濃度を測定するための上記架橋物を作製する際に用いる架橋剤として、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が好ましく、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。ここでの付加反応架橋剤の配合量は、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して１質量部である。

−−触媒−−
臭素原子濃度を測定するための上記架橋物を作製する際に用いる付加反応触媒としては、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。

−過酸化物架橋剤−
本発明においては、シリコーンゴム組成物に、架橋剤として、有機過酸化物架橋剤のみを使用する。有機過酸化物架橋剤によるミラブル型シリコーンゴムの架橋開始の前に、化学発泡剤の分解ガス、未膨張マイクロバルーンの揮発ガス、及び有機過酸化物架橋剤の分解残渣揮発物が発生するため、セル形成と同時にセル間に通気部が形成され、連泡性が良好な弾性層が形成されて、弾性層の熱膨張率が好適なものとなる。なお、有機過酸化物架橋剤の分解温度は、化学発泡剤の分解温度や、未膨張マイクロバルーンの発泡開始温度よりも高いものとすることが好ましい。

なお、一般に、有機過酸化物架橋剤を使用した場合、セル径が大きくなる傾向にあるものの、本発明においては、後述するように、微細なセルを形成する傾向にある未膨張マイクロバルーンを使用するため、弾性層に形成されるセルが、全体的に微細なものとなる。

有機過酸化物架橋剤としては、特に限定されるものではないが、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）ヘキサン等を用いることができる。有機過酸化物架橋剤の配合量は、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して１質量部以上５質量部以下であることが好ましい。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。

−未膨張マイクロバルーン−
本発明のシリコーン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。

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。
シリコーンゴム組成物中の未膨張マイクロバルーンの含有量は、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して０．５質量部以上５．０質量部以下であることが好ましい。

−化学発泡剤−
本発明におけるシリコーンゴム組成物中の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。
シリコーンゴム組成物中の化学発泡剤の含有量は、ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対して０．０５質量部以上５．０質量部以下であることが好ましい。

上記シリコーンゴム組成物には、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。

（スポンジ比重）
本発明のシリコーンスポンジローラのスポンジ比重は、硬度を高くしつつ、熱伝導性を低くする観点から、０．６％以上０．９％以下であることが好ましい。
なお、スポンジ比重は、後述の実施例で説明する方法で測定した値とする。

（アスカーＣ硬度）
本発明の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過酸化物架橋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６０度以下が好ましく、２０度以上５０度以下がより好ましく、３０度以上５０度以下が更に好ましい。

アスカーＣ硬度は、例えば、弾性層３を形成するシリコーンゴム組成物中の未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量、並びにシリコーンゴム組成物の組成、硬化条件等により、調整できる。

（３０％圧縮応力）
本発明のシリコーンスポンジローラ１の３０％圧縮応力は、耐久性の観点から、０．０５Ｎ／ｍｍ^２以上０．２Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましく、０．１Ｎ／ｍｍ^２以上０．１８Ｎ／ｍｍ^２以下がより好ましい。
３０％圧縮応力は、後述の実施例で説明する方法で測定した値とする。

（反発弾性率）
本発明のシリコーンスポンジローラの反発弾性率は、ニップ痕の発生を抑制する観点から、５１％以上７０％以下が好ましく、５５％以上６５％以下がより好ましい。
本発明の反発弾性率は、後述の実施例で説明する方法で測定した値とする。

（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、より好ましくは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、より好ましくは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。

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。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。

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過酸化物架橋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、本発明の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。

（弾性層の寸法）
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。

［シリコーンスポンジローラの製造方法］
本発明の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。

本発明のシリコーンスポンジローラ１の製造方法においては、まず、ミラブル型シリコーンゴムと、過酸化物架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤とを配合してシリコーンゴム組成物を調製する。

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、及び過酸化物架橋剤を順次に、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。このようにしてシリコーンゴム組成物を調製する。

上記シリコーンゴム組成物は、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。

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。

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。

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２００μｍ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。

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。

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よい。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の厚みを増加させる形状、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。

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。

［画像形成装置］
本発明の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、本発明の画像形成装置３０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、本発明の画像形成装置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。

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。

この定着装置３５は、図２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。

定着装置３５において、本発明の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。

上記加熱手段（不図示）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（不図示）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。

本発明の画像形成装置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。

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として本発明の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、高い画像品質を得ることができる。

本発明の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。

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。

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。

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。

以上、本発明を、実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に記載の発明の範囲には限定されないことは言うまでもなく、上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた発明も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

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。

まず、本発明のシリコーンゴム組成物に用いるミラブル型シリコーンゴムについて評価する。
［臭素原子濃度の測定］
表１中の、「臭素原子濃度の測定」欄に示すように、ミラブル型シリコーンゴムと、触媒（白金触媒、商品名「Ｃ−２５Ａ」、信越化学工業株式会社製）と、付加架橋剤（商品名「Ｃ−２５Ｂ」、信越化学工業株式会社製）とを、表１中の配合で混練して臭素原子濃度測定用ゴム組成物を得た。
次いで、赤外線加熱炉（ＩＲ加熱炉）を用いて上記混合物を１８０℃で１０分間加熱することにより１次加硫し架橋物を得た。

上記架橋物を１５×３０×１０ｍｍ角に切った。０．１ｗｔ％臭素エタノール溶液に、浸漬させて、冷蔵庫（約４℃）内で一晩放置した。次に、試料を取り出し、エタノールで洗浄した。再度、エタノールに浸漬し、冷蔵庫内で、一晩放置して、余分な臭素を除去した。試料を取り出し、エタノールで洗浄した。自然乾燥後、蛍光Ｘ線分析装置（商品名「ＪＳＸ−１０００Ｓ」、日本電子社製）で臭素原子濃度を測定した。

［実施例１］
上記臭素原子濃度の測定において、臭素原子濃度が０．００６４質量％であったミラブル型シリコーンゴムと、過酸化物架橋剤（Ｃ−３）と、未膨張マイクロバルーン（商品名「マツモトマイクロスフェアー」、松本油脂製薬株式会社製）と、化学発泡剤（商品名「ＡＺＯシリーズ（ＡＩＢＮ）」、大塚化学株式会社製）とを、表１に示される配合量で、二本ロールで十分に混練してゴム組成物を得た。

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シリコーンスポンジローラを作製した。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２］
架橋後の臭素原子濃度が０．００８１質量％のミラブル型シリコーンゴムを用い、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様にシリコーンスポンジローラを作製した。

［実施例３］
架橋後の臭素原子濃度が０．００９３質量％のミラブル型シリコーンゴムを用い、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様にシリコーンスポンジローラを作製した。

［比較例１］
架橋後の臭素原子濃度が０．００３６質量％のミラブル型シリコーンゴムを用い、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様にシリコーンスポンジローラを作製した。

［比較例２］
架橋後の臭素原子濃度が０．００４０質量％のミラブル型シリコーンゴムを用い、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様にシリコーンスポンジローラを作製した。

［比較例３］
架橋後の臭素原子濃度が０．００５８質量％のミラブル型シリコーンゴムを用い、未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様にシリコーンスポンジローラを作製した。

［比較例４］
未膨張マイクロバルーン及び化学発泡剤の配合量を表１に記載のように変更した以外は比較例３と同様にシリコーンスポンジローラを作製した。

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。

上記のようにして作製したシリコーンスポンジローラのスポンジ比重、アスカーＣ硬度、３０％圧縮応力、反発弾性率を測定した。

（スポンジ比重）
上記のようにして作製したシリコーンスポンジを５０×２０×５ｍｍのサイズにカットしてスポンジカットサンプルを作製した。このサンプルを、比重計（商品名「ＭＤＳ-３００」、アルファーミラージュ社製）で３点測定し、算術平均した。

（アスカーＣ硬度）
上記のようにして作製したシリコーンスポンジローラの硬度を、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、アスカーＣ硬度計（９．８Ｎ）で、３点測定し、算術平均した。

（３０％圧縮応力）
上記のようにして作製したシリコーンスポンジローラを、スポンジ幅２０ｍｍにカットし、測定子２５ｍｍ角で圧縮し、圧縮荷重（Ｎ）を測定した。押込み量、ローラ外径、スポンジ幅から圧縮時の断面積を計算し、圧縮応力（Ｎ／ｍｍ^２）を求めた。
図３中において、ｒはローラ外径／２であり、ａは押込み量であり、ｂはｒ−ａである。ｃはｒ^２＝ｂ^２＋ｃ^２より計算した。ｗはスポンジ幅であり、断面積はｗ×２ｃである。圧縮応力は圧縮荷重／断面積により計算した。

（反発弾性率）
シリコーンスポンジローラ上面に対し、高さ１ｍから鉄球φ１１ｍｍ（５．５ｇ）を落下させ、跳ね返りの高さを測定した。測定値は、初期高さに対する、跳ね返り高さの比率（％）で表した。

評価結果を表１に示す。

表１に示すように、Ｂｒ濃度が０．００６０質量％以上のミラブル型シリコーンゴムを用いた本発明のシリコーンスポンジローラは、比較例に比べて高い反発弾性率が得られた。また、スポンジ比重が比較例と同等であっても、比較例より高い硬度を得ることができることがわかった。これは、Ｂｒ濃度が０．００６０質量％以上のミラブル型シリコーンゴムを用いることによって、架橋密度が高いシリコーンゴムが得られたためと考える。

１ シリコーンスポンジローラ
２ 軸体
３ 弾性層
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

Claims (4)

1. 軸体と該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、過酸化物架橋剤と、未膨張マイクロバルーンと、化学発泡剤とを含有するシリコーンゴム組成物を硬化及び発泡させてなる架橋シリコーンゴムを含み、
   前記ミラブル型シリコーンゴムは、該ミラブル型シリコーンゴム１００質量部、触媒０．２５質量部、及び架橋剤１質量部から架橋物を作製後、該架橋物に臭素を付加反応させたときの、前記架橋物中の臭素原子濃度が０．００６０質量％以上であるシリコーンスポンジローラ。
2. 反発弾性率が５５％以上であり、
   ３０％圧縮応力が０．１１Ｎ／ｍｍ^２以上であり、かつ
   スポンジ比重が０．７以下である請求項１記載のシリコーンスポンジローラ。
3. 前記シリコーンスポンジローラの外周面にフッ素樹脂チューブが被覆されている請求項１又は２記載のシリコーンスポンジローラ。
4. 請求項１から３いずれか１項記載のシリコーンスポンジローラを備えた画像形成装置。