JPWO2013005613A1 - シリコーンゴムスポンジ及びゴム被覆ローラ - Google Patents

Abstract

画像形成装置の加圧ローラの弾性層を形成するシリコーンゴムスポンジであって、高速機やカラー機への対応が可能な機械的強度に優れ、低分子量シリコーンゴムに既膨張の樹脂マイクロバルーンを混合して得られたコンパウンドＡに、高分子量シリコーンゴムを混合してなるシリコーンゴムコンパウンドを、前記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シリコーンゴムを硬化してなるシリコーンゴムスポンジ、及びこのシリコーンゴムスポンジを使用したゴム被覆ローラを提供する。

Description

本発明は、シリコーンゴム内に空隙部（気泡）を分散して含有するシリコーンゴムスポンジに関する。本発明は、又、前記シリコーンゴムスポンジからなる弾性層を含むゴム被覆ローラに関する。

本発明のシリコーンゴムスポンジやゴム被覆ローラは、主として、画像形成装置の定着部材に使用され、特に加圧ローラとして好適に用いられる。そこで以下では、この加圧ローラとして用いられる場合を中心として説明するが、本発明のシリコーンゴムスポンジやゴム被覆ローラの用途は、加圧ローラに限定されるものではない。例えば、紙の裏から加熱する方式や、定着ローラの表面を加熱しその予熱を持ってトナーを定着させる方式の定着ユニットには、断熱構造の定着ローラが望まれるが、本願のシリコーンゴムスポンジやゴム被覆ローラはこの定着ローラとしても好適に用いられる。また、定着直後に紙の巻きぐせを逆方向に抑えることにより修正する排紙ローラとしても用いられる。

電子写真複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンター等の画像形成装置において、印刷や複写の最終段階では、加熱源を内部に設けた定着スリーブ、定着チューブ又は定着ローラと、加圧ローラとを圧接させ、その間にトナー画像が転写された被転写物を通過させ、トナーを加熱溶融させて画像を定着する熱定着方式が一般的に行われている。

加圧ローラとしては、ローラ基材の芯体上に弾性を付与するためのゴム層が形成されたゴム被覆ローラが広く用いられている。そして、弾性を付与するためのゴム層としては、空隙部（気泡）を分散して含有するゴムスポンジ、特にシリコーンゴムスポンジからなるものが知られている。

気泡を分散含有するシリコーンゴムスポンジは、例えば、シリコーンゴム中に発泡剤を分散させた後、シリコーンゴムを硬化させるとともに発泡剤を発泡させる方法により製造することができる。しかし、この方法によれば、発泡セルがシリコーンゴムの壁を破って露出する、シリコーンゴム中に不規則な発泡応力が発生しその応力が解放される、等の理由によりゴム表面に凹凸を生じる場合がある。ゴム表面に凹部が形成されると、ゴム表面に離型層を形成する場合でもその表面に凹部が残り、その結果、溶融トナーによる加圧ローラの汚れ等の問題が生じる。

そこで、未膨張の樹脂マイクロバルーンを液状シリコーンゴム中に混合した後、加熱して樹脂マイクロバルーンの膨張とともにゴムを硬化する方法により、気泡を分散して含有するシリコーンゴムスポンジを製造する方法も考えられている。ただし、この方法では気泡の不均一が問題となりやすい。そこで、予め膨張させた（既膨張）樹脂マイクロバルーンを液状シリコーンゴムに混合し、樹脂の溶融温度以下でシリコーンゴムを硬化する方法も提案されている。例えば、特許文献１には、既膨張樹脂マイクロバルーンにより形成された気泡（空隙部）を分散して含有するシリコーンゴムスポンジが開示されており、さらにこのシリコーンゴムスポンジからなる弾性層を有する加圧ローラが開示されている。

この弾性層は、既膨張樹脂マイクロバルーンを液状シリコーンゴムに分散したものを、芯体上に塗布し、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液状シリコーンゴムを硬化して形成されており、硬化後、樹脂マイクロバルーンの破壊が行われている。樹脂マイクロバルーンの殻がシリコーンゴムスポンジ中に残存すると、加圧ローラとしての使用中の熱履歴により殻が破壊され定着性能が変動する場合もあるので、予め殻を壊すことにより、この問題を解決している。そして、このようなシリコーンゴムスポンジは、モノクロの画像形成装置内の加圧ローラ等として広く用いられている。

特開２００２−１４８９８８号公報

特許文献１等に開示のシリコーンゴムスポンジの製造方法では、先ず、液状シリコーンゴムに樹脂マイクロバルーンを混合し、均一に分散する必要がある。しかし、液状シリコーンゴムの分子量が高く高粘度の場合は、樹脂マイクロバルーンを混合すると更に高粘度となり、バルーンの均一な分散が困難となる。すなわち、均一な分散のためには、ロールミル等により高剪断力での混合が必要となり、混合時の剪断応力によって樹脂マイクロバルーンが破壊される。そこで、この問題を防ぐため、粘度が低い液状シリコーンゴムが使用されている。

一方、粘度が低い液状シリコーンゴムは分子量が低く、これを硬化して得られる弾性層は機械的強度が劣る傾向がある。その結果、加圧ローラの弾性層として使用した場合、耐久性等の問題が生じやすい。

特に近年は、印刷速度の高速化や画像形成装置のカラー化の進行に伴い、定着時の圧縮による衝撃が激しい場合や加圧力が大きい場合が増加している。その結果、使用中に弾性層が破壊され画像形成装置として使用困難となる問題がより生じやすくなっている。そこで、これらに対応するためには弾性層により高い機械的強度が求められるが、粘度が低い液状シリコーンゴムから得られる弾性層は機械的強度が低く、高速機やカラー機用の加圧ローラに使用した場合、耐久性が低く使用は困難であった。

本発明は、画像形成装置の加圧ローラの弾性層を形成するシリコーンゴムスポンジであって、高速機やカラー機への対応が可能な機械的強度に優れたシリコーンゴムスポンジを提供することを課題とする。本発明は、又、このシリコーンゴムスポンジを使用して耐久性に優れたゴム被覆ローラを提供する。

本発明者は、前記の課題を解決するために鋭意検討した結果、分子量の比較的小さなシリコーンゴムに既膨張の樹脂マイクロバルーンを配合し、十分混合した後、分子量の比較的大きなシリコーンゴムを添加して混合することにより、機械的強度に優れるシリコーンゴムスポンジが得られることを見出した。そして、このシリコーンゴムスポンジを用いることにより、高速機やカラー機に使用できる機械的強度を有し、耐久性に優れる加圧ローラを生産できることを見出し、本発明を完成した。

請求項１に記載の発明は、
低分子量シリコーンゴムに既膨張の樹脂マイクロバルーンを混合して得られたコンパウンドＡに、高分子量シリコーンゴムを混合してなるシリコーンゴムコンパウンドを、前記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シリコーンゴムを硬化してなるシリコーンゴムスポンジであって、
前記低分子量シリコーンゴムの質量平均分子量をＭ１、その混合量（質量）をＷ１、
前記高分子量シリコーンゴムの質量平均分子量をＭ２、その混合量（質量）をＷ２、
としたとき、
Ｍ１は１５０００以下であり、Ｍ２は１５０００以上でかつ１．２×Ｍ１以上であり、さらにＭ２×０．５＜（Ｍ１×Ｗ１＋Ｍ２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）を満たすことを特徴とするシリコーンゴムスポンジである。

このシリコーンゴムスポンジは、既膨張の樹脂マイクロバルーンをシリコーンゴムに混合、分散してなるシリコーンゴムコンパウンドを、前記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シリコーンゴムを硬化してなるものである。シリコーンゴムの硬化は、特許文献１に記載のシリコーンゴムスポンジの場合と同様に行うことができる。

具体的には、シリコーンゴムの硬化は、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、シリコーンゴムを架橋し硬化することにより行われる。樹脂マイクロバルーンの軟化点とは、樹脂マイクロバルーンの外殻を形成する樹脂の軟化点を意味する。シリコーンゴムを硬化することにより、樹脂マイクロバルーンからなる気泡が分散して含有されるシリコーンゴムスポンジが得られる。

本発明のシリコーンゴムスポンジは、樹脂マイクロバルーンを分散してなるシリコーンゴムコンパウンドが、次に示す工程１、２により製造されることを特徴とする。
工程１：低分子量シリコーンゴムに、樹脂マイクロバルーンを配合し、混合してコンパウンドを得る工程。
工程２：工程１で得られたコンパウンドに、前記の低分子量シリコーンゴムよりも高分子量のシリコーンゴムを混合する工程。

ここでシリコーンゴムとは、従来のシリコーンゴムスポンジの製造に用いられていた液状シリコーンゴムを挙げることができる。そして、前記低分子量シリコーンゴムとは、このシリコーンゴムであって、その質量平均分子量Ｍ１が、１５０００以下のものをいう。低分子量シリコーンゴムとしては、１種類の低分子量シリコーンゴムを単独で使用しても良いし、２種類以上を混合して使用しても良い。例えば、分子量の異なる２種類以上のシリコーンゴムを、混合後の質量平均分子量が１５０００以下となるように混合したものを、低分子量シリコーンゴムとして使用することもできる。

又、前記高分子量シリコーンゴムとは、その質量平均分子量Ｍ２が、１５０００以上でありかつ低分子量シリコーンゴムの質量平均分子量Ｍ１の１．２倍以上のシリコーンゴムをいう。なお、質量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＰＣ）で測定した値である。

本発明のシリコーンゴムコンパウンドの製造では、樹脂マイクロバルーンは、先ず、低分子量シリコーンゴムに配合され、混合される（工程１）。前記のように、シリコーンゴムの混合物の粘度が上がりすぎると樹脂マイクロバルーンの混合が困難になるが、工程１では、質量平均分子量Ｍ１が１５０００以下の低分子量シリコーンゴムに樹脂マイクロバルーンが配合されるので、樹脂マイクロバルーンを混合して均一に分散させることができる。

前記シリコーンゴムコンパウンドは、このようにして製造された樹脂マイクロバルーンと低分子量シリコーンゴムからなるコンパウンドに、さらに、高分子量シリコーンゴムを配合し混合してなるものである（工程２）。質量平均分子量Ｍ２が１５０００以上でかつ１．２×Ｍ１以上である高分子量シリコーンゴムを配合することにより、シリコーンゴムスポンジの機械的強度を向上させることができ、高速機やカラー機への対応が可能な耐久性を有するシリコーンゴムスポンジを得ることができる。

前記シリコーンゴムコンパウンド中の、低分子量シリコーンゴムの混合量（質量）Ｗ１と高分子量シリコーンゴムの混合量（質量）Ｗ２の割合は、次に示す式を満たす割合である。
Ｍ２×０．５＜（Ｍ１×Ｗ１＋Ｍ２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）
（Ｍ１×Ｗ１＋Ｍ２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）が、高分子量シリコーンゴムの質量平均分子量Ｍ２の０．５倍以下の場合は、高速機やカラー機への対応が可能な機械的強度を有するシリコーンゴムスポンジは得られない。

低分子量シリコーンゴムが、分子量の異なる３種類のシリコーンゴムの混合物である場合、Ｍ１及びＷ１は次のように計算される。
Ｍ１＝（Ｍａ１×Ｗａ１＋Ｍｂ１×Ｗｂ１＋Ｍｃ１×Ｗｃ１）／（Ｗａ１＋Ｗｂ１＋Ｗｃ１）
Ｗ１＝Ｗａ１＋Ｗｂ１＋Ｗｃ１

ここで、Ｍａ１、Ｍｂ１及びＭｃ１は、３種類のシリコーンゴム（ａ、ｂ及びｃ）それぞれの質量平均分子量を表し、Ｗａ１、Ｗｂ１及びＷｃ１は、３種類のシリコーンゴムそれぞれの、低分子量シリコーンゴム中の混合割合（質量比）を表す。従って、高分子量シリコーンゴムの質量平均分子量Ｍ２は、（Ｍａ１×Ｗａ１＋Ｍｂ１×Ｗｂ１＋Ｍｃ１×Ｗｃ１）×１．２／（Ｗａ１＋Ｗｂ１＋Ｗｃ１）以上であり、又次の式を満たす。
Ｍ２×０．５＜（Ｍａ１×Ｗａ１＋Ｍｂ１×Ｗｂ１＋Ｍｃ１×Ｗｃ１＋Ｍ２×Ｗ２）／（Ｗａ１＋Ｗｂ１＋Ｗｃ１＋Ｗ２）
なお、低分子量シリコーンゴムが、分子量の異なる２種類又は４種類以上のシリコーンゴムの混合物である場合も、前記と同様に計算される。

この発明に用いられる樹脂マイクロバルーンとしては、未膨張の樹脂マイクロバルーンを予め膨張させた既膨張樹脂マイクロバルーンが用いられる。未膨張の樹脂マイクロバルーンとは、熱可塑性高分子又は熱硬化性高分子からなる外殻中に、低沸点の液状炭化水素等の蒸発性成分を内包した樹脂微粒子である。この未膨張の樹脂マイクロバルーンを加熱すると内包されている蒸発性成分が蒸発して膨張する。既膨張樹脂マイクロバルーンとは、この膨張後の樹脂マイクロバルーンを言う。未膨張の樹脂マイクロバルーンの外殻の厚みは通常２〜１５μｍ程度の場合が多く、平均粒子径は５〜５０μｍ程度の場合が多い。

シリコーンゴムスポンジ中の気泡（空隙）の占める体積割合（気泡率）は、前記シリコーンゴムコンパウンド中に配合される既膨張樹脂マイクロバルーンの量及びその膨張の程度により調整することができる。又、気泡の径は、既膨張樹脂マイクロバルーンの径により調整することができる。気泡率や気泡の平均径の好ましい範囲は、シリコーンゴムスポンジの用途等により変動するので、既膨張樹脂マイクロバルーンの配合量やその平均径の好ましい範囲も、特に限定されないが、通常、既膨張樹脂マイクロバルーンの配合量は、シリコーンゴム全量の１００質量部に対し０．１〜３０質量部、好ましくは０．５〜２０質量部である。

本発明のシリコーンゴムスポンジには、本発明の趣旨を損ねない範囲で、さらに、補強性充填剤、増量充填剤、耐熱添加剤、着色剤、分散助剤、導電剤、帯電制御剤、熱伝導率調整用の充填剤等を配合することができる。例えば、シリカや熱伝導率を向上するために金属ケイ素を配合してもよい。

請求項２の発明は、Ｍ１が１２０００以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコーンゴムスポンジである。低分子量シリコーンゴムとして、質量平均分子量Ｍ１が１２０００以下のものを用いることにより、既膨張樹脂マイクロバルーンの混合、分散をより容易に行うことができ、より優れたシリコーンゴムスポンジを得ることができる。

請求項３の発明は、Ｍ１が８０００以上であり、かつＭ２が１７０００以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコーンゴムスポンジである。低分子量シリコーンゴムの質量平均分子量Ｍ１を８０００以上とし、高分子量シリコーンゴムの質量平均分子量Ｍ２を１７０００以上とすることにより、より機械的強度に優れたシリコーンゴムスポンジとなり、このスポンジを弾性層に用いることによりさらに優れた耐久性を有する加圧ローラを得ることができる。

請求項４の発明は、シリコーンゴムの硬化後、樹脂マイクロバルーンの破壊が行われていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシリコーンゴムスポンジである。

シリコーンゴムスポンジ中に、樹脂マイクロバルーンの殻が残存すると、加圧ローラとして使用中に熱履歴を受けて殻が破壊され定着性能が変動する場合がある。そこで、シリコーンゴムの硬化後、前記樹脂マイクロバルーンを破壊することが好ましい。樹脂マイクロバルーンの破壊は、その殻（外殻）を形成する樹脂の軟化点よりも高い温度で加熱することにより行われる。

請求項５の発明は、芯体の周面にゴム弾性層を設けたゴム被覆ローラであって、前記ゴム弾性層が、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のシリコーンゴムスポンジからなることを特徴とするゴム被覆ローラである。

芯体としては、例えば金属製の円筒が用いられる。本発明のゴム被覆ローラは、芯体の表面上に請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシリコーンゴムスポンジによりゴム弾性層を形成してなるものである。

本発明のゴム被覆ローラは、本発明の趣旨を損ねない範囲で、芯体上に、前記ゴム弾性層以外の層を有していてもよい。例えば加圧ローラとして用いる場合には、被転写物との離型性を高めるため、ゴム被覆ローラの表面上にフッ素樹脂等からなる表面離型層（表層）を有していてもよい。表面離型層を形成するフッ素樹脂としては、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（ＰＦＡ）を挙げることができる。

又、前記表面離型層とゴム弾性層の間に、接着性、導電性、熱伝導性、柔軟性等の付与のため、又はその他の目的で、中間層を設けてもよい。目的に応じて２層以上の中間層を設けてもよい。導電性付与のための中間層は、通紙中に蓄積される静電気を効果的に除去するために設けられ、例えば、カーボンやイオン導電剤等を配合して導電性を付与したゴム層からなる。

熱伝導性の付与のための中間層は、高熱伝導率のゴム層である。例えば小サイズ紙の通紙中には、通紙部分と非通紙部分間に生じる温度の不均一により、外径が変化し、過昇温により弾性層が破壊される場合があるが、前記の温度の不均一を緩和してこの問題を防ぐために高熱伝導率の中間層が設けられる。又、ゴム弾性層より低硬度のゴム層を設けることにより、ゴム被覆ローラに柔軟性が付与される。柔軟性が付与されることにより、紙の搬送性を高めることが出来る。

なお、上記の中間層の効果をより引き出すためには、表面離型層は薄い方が好ましい。具体的には、２０μｍ以下の厚みのＰＦＡ層を好ましい例として挙げることができ、より好ましくは厚み１５μｍ以下のＰＦＡチューブである。

本発明のゴム被覆ローラには、さらに、各層間やゴム弾性層と芯体間の接着のために接着剤層（プライマー層）を設けてもよい。なお、各層の間の接着力を高めるため、化学的に又は電気的にエッチングを行い、それらに適したプライマを配しても良い。

このゴム被覆ローラは、本発明のシリコーンゴムスポンジからなるゴム弾性層を有しているので、高速機やカラー機の加圧ローラに対応できる優れた機械的強度を有し、耐久性に優れたものである。従って、画像形成装置における定着機の加圧ローラとして好適に用いられる。

本発明のシリコーンゴムスポンジは、優れた機械的強度を有する。そして、本発明のシリコーンゴムスポンジをゴム弾性層として用いたゴム被覆ローラは、優れた耐久性を有し、高速化やカラー化等に対応した画像形成装置における定着機の加圧ローラとして好適に使用できる。

本発明のゴム被覆ローラの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明のゴム被覆ローラの一例を示す断面図である。 本発明のゴム被覆ローラの一例を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を具体的に説明する。なお、本発明はこの形態に限定されるものではなく本発明の趣旨を損なわない限り他の形態へ変更することができる。

本発明のシリコーンゴムスポンジの製造に用いられるシリコーンゴムとしては、液状シリコーンゴムが用いられる。液状シリコーンゴムとは、室温では液状であり、加熱等により硬化してゴム状弾性体を形成するシリコーンゴム材である。液状シリコーンゴムには、付加反応硬化型液状シリコーンゴム、有機過酸化物硬化型液状シリコーンゴム、縮合反応硬化型液状シリコーンゴム等があり、そのいずれも用いることができる。中でも、硬化速度が速いことや硬化の均一性に優れているとの理由から付加反応硬化型液状シリコーンゴムが好ましい。

液状シリコーンゴムを架橋するための架橋剤の配合割合は、優れた機械的強度及び適度な弾性を有する弾性層が得られるように調整され、その好ましい範囲は、加圧ローラの使用条件等により変動する。従って、その好ましい範囲は特に限定されないが、通常、架橋剤の配合割合は、シリコーンゴム１００質量部に対して０．１〜２０質量部、好ましくは、０．５〜１０質量部である場合が多い。

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。又、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。

未膨張の樹脂マイクロバルーンは、「マツモトマイクロスフェアーＦシリーズ」（松本油脂製薬社製）、「エクスパンセルシリーズ」（エクスパンセル社製）等として市販されている。これらの市販品の未膨張の樹脂マイクロバルーンは通常、１〜５０μｍ程度の平均粒径を有するものであり、これを適当な温度で加熱膨張させることにより、平均粒径が約５〜５００μｍ程度の既膨張樹脂マイクロバルーンが得られ、本発明のシリコーンゴムスポンジの製造に用いることができる。優れた機械的強度のゴム弾性層を得るためには、平均粒径が１０〜１００μｍの既膨張樹脂マイクロバルーンが好適である。これらの樹脂マイクロバルーンには、その飛散防止のため、好ましくは、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン等のシリコーンオイルが配合される。

本発明のシリコーンゴムスポンジ中の、既膨張樹脂マイクロバルーンの配合量は、シリコーンゴムスポンジに求められる断熱性等に応じて選択される。一般に配合量が多いと、断熱性は増大するが、シリコーンゴム中への混合が困難になる傾向にある。通常、シリコーンゴム１００質量部に対し、既膨張樹脂マイクロバルーンの配合量が１質量部以下では加圧ローラに要求される十分な断熱性が得られない。一方、配合量が５質量部を超える場合はシリコーンゴムコンパウンドの粘度が上がり混合攪拌が困難になる傾向があるが、低分子量シリコーンゴムの質量平均分子量Ｍ１が１２０００以下の場合は、１０質量部程度まで混合攪拌が可能である。

工程１及び工程２における混合は、従来のシリコーンゴムスポンジの製造における液状シリコーンゴムと既膨張樹脂マイクロバルーンの混合の場合と、同様な装置や手段を用い、同様な条件で行うことができる。シリコーンゴムの硬化前の樹脂マイクロバルーンの破壊や熱変形を防ぐため、既膨張樹脂マイクロバルーンの外殻を構成する樹脂の軟化点未満で混合することが好ましい。

本発明のゴム被覆ローラは、前記のようにして得られたシリコーンゴムコンパウンドを芯体の外周に設け、樹脂マイクロバルーンの外殻を構成する樹脂の軟化点未満の温度で加熱して硬化することにより製造される。加熱硬化し加圧ローラを形成する方法は、特に限定されないが、例えば、円筒金型の内空に芯金を装着し、シリコーンゴムコンパウンドを芯体と金型の内壁間に注入した後、金型を加熱することによりシリコーンゴムを硬化して、ローラを形成する方法を挙げることができる。次に、この方法の一例によるゴム被覆ローラの形成の工程を図１に基づき説明する。

図１は、この製造工程を示す断面図である。図１（ａ）中の１は、金属製の円筒（円筒金型）を表わす。先ず、円筒金型１の内面にＰＦＡを塗布して硬化し、ＰＦＡ層２を形成する。ＰＦＡ層２は、ゴム被覆ローラ形成後は表面離型層となる。

円筒金型１の内面にＰＦＡ層２を形成した後、図１（ｂ）に示すように、円筒金型１の内空の中心に芯体３が設けられる。芯体３は、金属製の円柱である。芯体としては、金属製円柱以外にも、加圧ローラの芯体に通常用いられている材質、例えばポリイミド樹脂等の耐熱性、耐薬品性、機械的強度等の優れる樹脂等からなるものを用いることができる。

又、円筒金型１の両端の開口部は、蓋体４により塞がれる。蓋体４には、その中心に芯体３の端部を保持するための孔が設けられており、この孔により芯体３は、円筒金型１の内空の中心に保持され、芯体３の外周と円筒金型１（ＰＦＡ層２）の内周間には一定間隔の空隙が形成されている。

円筒金型１の両端の開口部を蓋体４により塞いだ後、前記空隙にシリコーンゴムコンパウンドが注入される。蓋体４には、シリコーンゴムコンパウンドを注入するための注入口５が設けられている。ここでシリコーンゴムコンパウンドは、低分量シリコーンゴムに既膨張樹脂マイクロバルーンを混合して均一分散させて得られたコンパウンドＡに、高分量シリコーンゴムをさらに混合して得られたものである。

なお、シリコーンゴムコンパウンドを注入する前に、ＰＦＡ層２（表面離型層）とシリコーンゴム（ゴム弾性層６）との接着力を向上させるためのプライマをＰＦＡ層２の表面（内面）に塗装し、乾燥しても良いし、シリコーンゴム（ゴム弾性層６）と芯体３との接着力を向上させるためのプライマを芯体３表面に塗装、乾燥しても良い。

図１（ｃ）は、注入口５より前記空隙に、シリコーンゴムコンパウンドが注入された様子を示す。シリコーンゴムコンパウンドの注入後、円筒金型１の全体が加熱されてシリコーンゴムコンパウンドが硬化され（１次加硫）、樹脂マイクロバルーンを分散含有するゴム弾性層６が形成される。加熱は、樹脂マイクロバルーンの外殻の軟化点未満で行われる。加熱温度が軟化点以上であるとバルーンが熱変形や破壊を起こし均一なスポンジ形態を形成出来ない場合がある。樹脂マイクロバルーンとしてマツモトマイクロスフェアーＦシリーズ等の市販品を用いた場合、この加熱は、１５０℃×１時間程度の条件が好ましい。

ゴム弾性層６の形成後、蓋体４、円筒金型１を除去（脱型）することにより、本発明のゴム被覆ローラが得られる。図２、図３は、図１に示す方法により得られたゴム被覆ローラを示す断面図である。なお、図２は、ローラの軸を含む面による断面図であり、図３は、ローラの軸に垂直な面による断面図である。

図２、図３に示されるように、このゴム被覆ローラは、芯体３の外周にゴム弾性層６が設けられており、さらにその外周がＰＦＡ層２で被覆されてなるものである。ＰＦＡ層２は、表面離型層である。表面離型層は、加圧ローラへのトナーの付着や紙の巻きつきを防ぐために、加圧ローラ表面に離型性を与える目的で必要により設けられるものであり、好ましくは、ＰＦＡ等の離型性に優れたフッ素樹脂からなる。

ゴム被覆ローラの脱型後、好ましくは、ゴム被覆ローラを樹脂マイクロバルーンの外殻の軟化点以上で加熱する（２次加硫）。樹脂マイクロバルーンとしてマツモトマイクロスフェアーＦシリーズ等の市販品を用いた場合は、この加熱は、２４０℃×２時間程度の条件が好ましい。この加熱により樹脂マイクロバルーンは、熱収縮を起こし破壊し、その跡には空隙が残る。樹脂マイクロバルーンがゴム被覆ローラ内に残存すると、加圧ローラとしての使用時に熱履歴によりローラの定着性能が変動することがあるが、樹脂マイクロバルーンの破壊によりこの問題が防がれ、安定した状態での使用が可能となる。

この加熱によりシリコーンゴムの硬化が完成する。又、樹脂マイクロバルーンの破壊により気泡を連続気泡とすることができる。連続気泡とは、シリコーンゴム内に分散している気泡（空隙）が互いに通気可能な状態で連結している気泡を言う。シリコーンゴムスポンジ内の空隙が互いに独立し気泡間が通気可能ではない独立気泡である場合は、加熱により気泡内の空気が膨張すると、気泡の体積さらにはシリコーンゴムスポンジの体積が増大する。従って、このシリコーンゴムスポンジにより形成された弾性層を有するローラは、その径が加熱により変化しやすいので、連続気泡が好ましい。

なお、前記の方法では、円筒金型１の内面にＰＦＡ層２を形成した後、円筒金型１の内空の中心に芯体３を設置し、円筒金型１の両端の開口部を蓋体４により塞いだが、円筒金型１の内面にＰＦＡ層２を形成せずに、芯体３、蓋体４の設置、シリコーンゴムの注入、硬化（１次加硫）、脱型、及び２次加硫を前記と同様に行いゴム被覆ローラを得た後、当該ローラ表面（ゴム弾性層６の表面）をＰＦＡチューブで被覆して（例えば２９０℃×１０分程度の条件で）加熱して、ＰＦＡ層２（表面離型層）を形成してもよい。この方法では、ＰＦＡチューブで被覆する前に、ＰＦＡチューブとシリコーンゴム（ゴム弾性層６）の接着力を向上させるためのプライマをシリコーンゴム側に塗装、乾燥しても良い。

実施例１〜１１、比較例１〜５
表１〜３に示す質量平均分子量（表中では単に「分子量」と表わす）を有するシリコーンゴム１（低分子量シリコーンゴム）に既膨張樹脂マイクロバルーン（マツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｅ、松本油脂製薬社製、表１〜３中では単に「バルーン」と表わす）を表１〜３に示す組成で混合してコンパウンドＡを得た。このときの混合状態を、次に示すようにして評価しその結果を次に示す基準により表１〜３に示した。

○：混合を問題なく行うことができる。
△：混合を行うことができるが一部のバルーンが破壊されている。
×：混合が困難、もしくは混合してもほとんどのバルーンが破壊されている。

このコンパウンドＡに表２〜３に示す質量平均分子量（表中では単に「分子量」と表わす）を有するシリコーンゴム２（高分子量シリコーンゴム）を、表２〜３に示す組成で混合して、シリコーンゴムコンパウンドを得た。なお、表１に記載の比較例１〜５では、シリコーンゴム２の混合は行わなかった。

このようにして得られたシリコーンゴムコンパウンドを加熱して硬化し、シリコーンゴムスポンジ（弾性体）を得た。このシリコーンゴムスポンジ（弾性体）について、下記の方法で、引張強度、引張伸び、引裂強度、引裂伸びを測定し、加圧ローラとしての耐久性を評価した。

［引張評価］ ＪＩＳ Ｋ ６２５０に準じて、引張強度及び引張破断伸びを評価し、評価結果を、表中の強度、伸びの欄にそれぞれ示した。
［引裂評価］ ＪＩＳ Ｋ ６２５０に準じて、引裂強度及び引裂破断伸びを評価し、評価結果を、表中の強度、伸びの欄にそれぞれ示した。

［加圧ローラとしての耐久性の評価］
前記で得られたシリコーンゴムスポンジからなるゴム弾性層（ローラ弾性層）を有する加圧ローラを作製し、画像形成装置の実機に用いて通紙を行い、通紙後のローラ弾性層の状態により評価した。その結果を次に示す基準により表中の「加圧ローラ評価（耐久性）」の欄に示した。
◎： 通紙２５０Ｋでローラ弾性層に破壊を生じない。
○： 通紙２００Ｋでローラ弾性層に破壊を生じないが、通紙２５０Ｋでは破壊が見られる。
×： 通紙２００Ｋ以下でローラ弾性層に破壊を生じる。

表１〜３に示された結果より明らかなように、本発明例である実施例１〜１１では、低分子量シリコーンゴムと既膨張樹脂マイクロバルーンとの混合状態の問題も小さく、又引張強度、引裂強度の機械的強度も大きく、加圧ローラとしての耐久性に優れていた。特に、低分子量シリコーンゴムの分子量Ｍ１が１２０００以下である実施例１〜８では低分子量シリコーンゴムと既膨張樹脂マイクロバルーンとの混合状態が優れていた。

一方、シリコーンゴムとして低分子量シリコーンゴムのみを用い高分子量シリコーンゴムを混合しなかった比較例１〜３では、引張強度、引裂強度の機械的強度が低く、加圧ローラの耐久性は不十分であった。分子量が１５０００以上のシリコーンゴムのみを用いこのシリコーンゴムに既膨張樹脂マイクロバルーンを混合した比較例４、５では、混合状態が良くなかった。

実施例の中では、分子量Ｍ１が８０００以上、１２０００以下の低分子量シリコーンゴムを用い、かつ分子量Ｍ２が１７０００以上である高分子量シリコーンゴムを用いた（すなわち、請求項３の発明である）実施例３、４、５において、優れた混合状態が得られ、又高い引張強度、引裂強度を有し加圧ローラとしての耐久性に優れたローラが得られている。

実施例１２〜１４、比較例６
質量平均分子量（表中では単に「分子量」と表す。以下も同様である）が１００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）と既膨張樹脂マイクロバルーン（マツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｅ、表中では単に「バルーン」と表わす。以下も同様である）及びシリカを表４に示す組成で混合してコンパウンドＡ１を得た。又、質量平均分子量が１００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）と既膨張樹脂マイクロバルーン（マツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｅ）及びシリカを表４に示す組成で混合してコンパウンドＡ２を得た。コンパウンドＡ１及びコンパウンドＡ２を混合して低分子量シリコーンゴムのコンパウンドＡを得た。このときの混合性を実施例１〜１１の場合と同様の評価方法、基準で評価しその結果を表４に示した。

質量平均分子量が２００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製：ＫＥ−１９５０）とシリカを表４に示す組成で混合して高分子量シリコーンゴムのコンパウンドＢを得た。コンパウンドＡにコンパウンドＢを混合して、シリコーンゴムコンパウンドを得た。なお比較例６では、コンパウンドＢの混合は行わなかった。

このようにして得られたシリコーンゴムコンパウンドを加熱して硬化し、シリコーンゴムスポンジ（弾性体）を得た。このシリコーンゴムスポンジ（弾性体）について、実施例１〜１１の場合と同様の方法で、引張強度、引張伸びを測定し、加圧ローラとしての耐久性を評価した。

実施例１５、１６、比較例７
質量平均分子量が１００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）に既膨張樹脂マイクロバルーン（マツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｅ）及びシリカを表５に示す組成で混合してコンパウンドＡ３を得た。又、質量平均分子量が１００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）と既膨張樹脂マイクロバルーン（マツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｅ）及びシリカを表５に示す組成で混合してコンパウンドＡ４を得た。さらに、質量平均分子量が１２０００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）と金属ケイ素及びシリカを表５に示す組成で混合してコンパウンドＡ５を得た。コンパウンドＡ３、コンパウンドＡ４及びコンパウンドＡ５を混合して低分子量シリコーンゴムのコンパウンドＡを得た。このときの混合性を実施例１〜１１の場合と同様の評価方法、基準で評価しその結果を表５に示した。

質量平均分子量が２００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製：ＫＥ−１９５０）とシリカを表５に示す組成で混合して高分子量シリコーンゴムのコンパウンドＣを得た。コンパウンドＡにコンパウンドＣを混合して、シリコーンゴムコンパウンドを得た。なお比較例７では、コンパウンドＣの混合は行わなかった。

このようにして得られたシリコーンゴムコンパウンドを加熱して硬化し、シリコーンゴムスポンジ（弾性体）を得た。このシリコーンゴムスポンジ（弾性体）について、実施例１〜１１の場合と同様の方法で、引張強度、引張伸びを測定し、加圧ローラとしての耐久性を評価した。

実施例１７〜２０
表６に示す２種類のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）のいずれかに既膨張樹脂マイクロバルーン（マツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｅ）及びシリカを表６に示す組成で混合してコンパウンドＡを得た。このときの混合性を実施例１〜１１の場合と同様の評価方法、基準で評価しその結果を表６に示した。

質量平均分子量が２００００のシリコーンゴム（信越シリコーン社製）とシリカを表６に示す組成で混合して高分子量シリコーンゴムのコンパウンドＤを得た。コンパウンドＡにコンパウンドＤを混合して、シリコーンゴムコンパウンドを得た。

このようにして得られたシリコーンゴムコンパウンドを加熱して硬化し、シリコーンゴムスポンジ（弾性体）を得た。このシリコーンゴムスポンジ（弾性体）について、実施例１〜１１の場合と同様の方法で、引張強度、引張伸びを測定し、加圧ローラとしての耐久性を評価した。

表４〜６に示す結果より、シリカや金属珪素を配合した場合でも、又種類や分子量の異なる２種以上のシリコーンゴムを混合してなる低分子量シリコーンゴムを用いた場合でも、Ｍ１、Ｍ２や、低分子量シリコーンゴムと高分子量シリコーンゴムの混合比を本発明の範囲内である場合は、機械的強度に優れたシリコーンゴムスポンジが得られ、スポンジの製造時の混合性も良好であることが示されている。又、このシリコーンゴムスポンジを使用した加圧ローラの耐久性も優れていることが示されている。

１ 円筒金型
２ ＰＦＡ層
３ 芯体
４ 蓋体
５ 注入口
６ ゴム弾性層

Claims (5)

1. 低分子量シリコーンゴムに既膨張樹脂マイクロバルーンを混合して得られたコンパウンドＡに、高分子量シリコーンゴムを混合してなるシリコーンゴムコンパウンドを、
   前記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シリコーンゴムを硬化してなるシリコーンゴムスポンジであって、
   前記低分子量シリコーンゴムの質量平均分子量をＭ１、その混合量（質量）をＷ１、
   前記高分子量シリコーンゴムの質量平均分子量をＭ２、その混合量（質量）をＷ２、
   としたとき、
   Ｍ１は１５０００以下であり、Ｍ２は１５０００以上でかつ１．２×Ｍ１以上であり、さらにＭ２×０．５＜（Ｍ１×Ｗ１＋Ｍ２×Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）を満たすことを特徴とするシリコーンゴムスポンジ。
2. Ｍ１が１２０００以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコーンゴムスポンジ。
3. Ｍ１が８０００以上であり、かつＭ２が１７０００以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコーンゴムスポンジ。
4. シリコーンゴムの硬化後、樹脂マイクロバルーンの破壊が行われていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシリコーンゴムスポンジ。
5. 芯体の周面にゴム弾性層を設けたゴム被覆ローラであって、前記ゴム弾性層が、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のシリコーンゴムスポンジからなることを特徴とするゴム被覆ローラ。

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