(57)【要約】【課題】低硬度で、かつ低コストであり、寸法安定性に優れる弾性ロールを提供する。【解決手段】軸体１と、その外周に形成される弾性体層２とを備えた弾性ロールであって、上記弾性体層２が、下記の（Ａ）〜（Ｃ）を必須成分とするゴム組成物によって形成され、網状構造を備えている。（Ａ）液状シリコーンゴム。（Ｂ）吸水させた吸水性ポリマー粒子。（Ｃ）界面活性剤。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、その外周に形成される弾性体層とを備えた弾性ロールであって、上記弾性体層が、下記の（Ａ）〜（Ｃ）を必須成分とするゴム組成物によって形成され、網状構造を備えていることを特徴とする弾性ロール。
（Ａ）液状シリコーンゴム。
（Ｂ）吸水させた吸水性ポリマー粒子。
（Ｃ）界面活性剤。
【請求項２】
上記弾性体層用のゴム組成物において、吸水させた吸水性ポリマー粒子（Ｂ）の含有割合が、上記液状シリコーンゴム（Ａ）１００重量部に対し、５〜８０重量部の範囲に設定されている請求項１記載の弾性ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ等のＯＡ（オフィス・オートメイション：Office Automation ）機器に用いられる弾性ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真複写機やプリンター等に用いられる、定着ロール、転写ロール、トナー供給ロール、帯電ロール、現像ロール、給紙ロール、搬送ロール、クリーニングロール等の弾性ロールとしては、例えば、軸体となる芯金の外周に、シリコーンゴム等の弾性体を設け、それを研磨加工して弾性体層とした単層構造のものや、上記弾性体層の外周面に、さらに表層等が形成されるといった層構造を備えているものがあげられる。
【０００３】
ところで、上記電子写真複写機等において消費される電力のうち、そのおよそ８割が、定着部に使用されることから、消費電力を抑えるべく、例えば、使用するトナーの低融点化が進められている。それとともに、このような低融点トナーに対応した、低硬度の弾性ロールの要求が高まっている。そのようななか、上記弾性体層の形成材料に、低硬度である液状シリコーンゴムを用いたロールが、既に提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平１１−８０６６９号公報
【特許文献２】特開平１１−１９４６４３号公報
【特許文献３】特開２００１−１４０８５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液状シリコーンゴムは、その材料単価が高いことから、上記提案の弾性ロールでは、製品の低コスト化への要請に応えるのが難しい。また、液状シリコーンゴムは、膨張係数が高く、さらに、その寸法安定性が温度に依存しやすといった特性も有することから、そのような問題を生じず、高い寸法安定性を備えたロールが求められている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低硬度で、かつ低コストであり、寸法安定性に優れる弾性ロールの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の弾性ロールは、軸体と、その外周に形成される弾性体層とを備えた弾性ロールであって、上記弾性体層が、下記の（Ａ）〜（Ｃ）を必須成分とするゴム組成物によって形成され、網状構造を備えているという構成をとる。
（Ａ）液状シリコーンゴム。
（Ｂ）吸水させた吸水性ポリマー粒子。
（Ｃ）界面活性剤。
【０００７】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、弾性ロールにおける弾性体層の材料を中心に研究を重ねた結果、液状シリコーンゴムを弾性体層のポリマー材料として用い、それに、吸水させた吸水性ポリマー粒子を、界面活性剤とともに添加し、上記液状シリコーンゴム中にポリマー粒子を分散させることを想起した。このようにすると、親水性を示すポリマー粒子（吸水状態）が、上記界面活性剤の作用により、疎水性を示すシリコーンゴムに対して親和性を示すことから、その弾性体層の内部で、上記ポリマー粒子が均一分散状態となり、さらに、吸水し膨張したポリマー粒子の体積分だけ、液状シリコーンゴムの使用量を節約することができるようにもなる。しかも、上記弾性体層形成時（特に２次加硫時）の加熱により、上記ポリマー粒子中の水分が揮散し、その揮散跡が空隙となり、これが、上記弾性体層を網状構造にすることとなる。そのため、液状シリコーンゴムのみを材料に用いた場合よりも、その弾性体層を低硬度にすることができ、同時に、シリコーンゴムの使用量を少なくすることができるために、温度依存の寸法安定性の問題も解決されるようになることを突き止め、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の弾性ロールは、その弾性体層が、液状シリコーンゴムと、吸水させた吸水性ポリマー粒子と、界面活性剤とを必須成分とするゴム組成物によって形成され、網状構造を備えている。そのため、上記弾性体層における液状シリコーンゴムの使用量を少なくすることができ、低コスト化、寸法安定性の向上を実現することができる。しかも、上記弾性体層が網状構造を備えていることから、ロールをより低硬度にすることもでき、低融点トナー対応の弾性ロールとして優れた性能を発揮することができる。また、本発明の弾性ロールは、このように低硬度な弾性体層を備えているため、その層の厚みを薄肉にしても、所望の弾性が得られ、ロールの寸法精度を一層高精度にすることもできる。
【０００９】
特に、上記弾性体層用のゴム組成物において、吸水させた吸水性ポリマー粒子の含有割合が、上記液状シリコーンゴムに対し、特定の範囲に設定されていると、所望の効果（低硬度化、低コスト化等）がより容易に得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明の弾性ロールは、例えば、図１に示すように、軸体１の外周面に沿って弾性体層２が形成されていて、上記弾性体層２が、特殊なゴム組成物によって形成され、網状構造を備えている。ここで、「網状構造」とは、いわば空隙の大きなスポンジ状のことであり、そのゴム組成物中に配合されるポリマー粒子（Ｂ成分）中の水分が、弾性体層２形成時（特に２次加硫時）の加熱により揮散し、その揮散跡が、弾性体層２中に空隙３となって存在することにより形成されたものである。
【００１２】
上記軸体１としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その金属材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。
【００１３】
上記軸体１の外周面に形成される弾性体層２用材料としては、下記の（Ａ）〜（Ｃ）を必須成分とする特殊なゴム組成物が用いられる。ここで、必須成分とは、任意成分に対するものであって、構成上必ず含有される成分のことをいい、量的な制約は受けない。
（Ａ）液状シリコーンゴム。
（Ｂ）吸水させた吸水性ポリマー粒子。
（Ｃ）界面活性剤。
【００１４】
上記弾性体層２用材料である液状シリコーンゴム（Ａ成分）としては、非溶媒系のものであれば特に限定されるものではないが、なかでも、優れた加工性を有し、しかも、硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好であって、硬化後の物性も安定していることから、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムが好適に用いられる。
【００１５】
なお、上記液状シリコーンゴム（Ａ成分）は、その主成分であるオルガノポリシロキサンや、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとともに、必要に応じ、白金系触媒、遅延剤等の材料を、そのゴムコンパウンド中に配合することができる。
【００１６】
上記液状シリコーンゴム（Ａ成分）とともに用いられる吸水性ポリマー粒子（Ｂ成分）の形成材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアクリル酸塩架橋体、架橋ポリイソブチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド架橋体等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。上記吸水性ポリマー粒子の吸水倍率は、２０〜３００倍のものが好適に用いられる。そして、上記吸水性ポリマー粒子は、上記倍率に吸水させた状態で、ゴムコンパウンド中に配合される。また、上記ポリマー粒子は、その平均粒径（吸水状態のとき）が５０〜６００μｍであるものが、好適に用いられる。すなわち、上記吸水性ポリマー粒子の吸水倍率や平均粒径がこのような範囲内であると、弾性体層２が所望の網状構造となるよう形成され、その結果、へたりを生じることなく低硬度化を達成し得るからである。そして、上記弾性体層２に形成される網状構造は、上記ポリマー粒子の吸水時の粒子形状がそのまま、高精度に反映されたものであるため、上記ポリマー粒子の粒子径を均一に揃えることによって、上記弾性体層２に、均一で高精度な網状構造を形成することができるようになる。
【００１７】
そして、上記弾性体層２形成用のゴム組成物中におけるポリマー粒子（吸水状態のもの）（Ｂ成分）の配合割合は、液状シリコーンゴム（Ａ成分）１００重量部（以下、「部」と略す）に対し、５〜８０部の範囲に設定されていると好ましく、より好ましくは２０〜７０部の範囲である。すなわち、上記ポリマー粒子（Ｂ成分）の配合割合が５部未満であると、所望の効果（低硬度化、低コスト化等）を得難くなるからであり、逆に、８０部を超えると、網状構造の形成状態が悪くなるからである。
【００１８】
上記液状シリコーンゴム（Ａ成分）および吸水性ポリマー粒子（Ｂ成分）とともに用いられる界面活性剤（Ｃ成分）としては、液状シリコーンゴム（疎水性）と吸水性ポリマー粒子（親水性）との親和効果が得られるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、下記に示す、非イオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両イオン系界面活性剤があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００１９】
〔非イオン系界面活性剤〕
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、デカグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール−ペンタエリスリトール脂肪酸エステル等の多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン酸エステル等のポリオキシエチレン多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン化ヒマシ脂、脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸部分エステル、トリアルキルアミンオキサイド等。
【００２０】
〔カチオン系界面活性剤〕
第一級脂肪族アミン塩、第二級脂肪族アミン塩、第三級脂肪族アミン塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、Ｎ，Ｎ′−ジアルキルモノホルホリニウム塩、ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミド塩、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム等。
【００２１】
〔アニオン系界面活性剤〕
脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、α−スルホン化脂肪酸塩、Ｎ−アシル−Ｎ−メチルタウレート、アルキル硫酸塩、硫酸化油脂、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物等。
【００２２】
〔両イオン系界面活性剤〕
Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−アルキル−Ｎ−カルボキシメチルアンモニウムベタイン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキレンカルボン酸塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキル−Ｎ−スルホアルキレンアンモニウムベタイン、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−Ｎ，Ｎ−ビスポリオキシエチレンアンモニウム硫酸エステルベタイン、２−アルキル−１−カルボキシメチル−１−ヒドロキシエチルオミダゾリニウムベタイン等。
【００２３】
これら界面活性剤のなかでも、架橋阻害となりにくく、分散性が良好であるという理由から、非イオン系界面活性剤が好適に用いられる。さらに、好適には、シリコーンゴムとの相溶性の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレン基を有するオルガノポリシロキサンが用いられる。
【００２４】
そして、上記弾性体層２形成用のゴム組成物中における界面活性剤（Ｃ成分）の配合割合は、吸水性ポリマー粒子（Ｂ成分）１００部に対し、０．１〜５部の範囲に設定されていると好ましく、より好ましくは０．５〜３部の範囲である。すなわち、上記界面活性剤（Ｃ成分）の配合量が０．１部未満であると、吸水性ポリマー粒子（Ｂ成分）が均一分散状態となり難くなり、ロール性能や電気抵抗値等にばらつきが生じるおそれがあるからであり、逆に５部を超えると、形成される弾性体層２の強度が不充分となったり、界面活性剤がポリマー粒子（Ｂ成分）中の水分を吸着し、不均一な分散状態を生じるおそれがあるからである。
【００２５】
また、上記弾性体層２用材料には、導電剤を適宜に添加してもよい。上記導電剤としては、従来から用いられているカーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ2 、イオン導電剤（第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等があげられる。
【００２６】
さらに、上記各成分以外にも、上記弾性体層２の形成材料中には、必要に応じ、架橋剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、スコーチ防止剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、熱安定剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、防錆剤等の各種の添加剤が配合される。
【００２７】
本発明の弾性ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。
【００２８】
すなわち、まず、前記弾性体層２用の各成分をプラネタリーミキサー等の混練機で混練し、弾性体層２形成材料を作製する。この際、上記吸水性ポリマー粒子（Ｂ成分）は、吸水させた状態で配合される。また、上記界面活性剤（Ｃ成分）は、液状シリコーンゴム（Ａ成分）および吸水性ポリマー粒子（吸水状態）（Ｂ成分）と同時に配合するようにしてもよいが、少量の界面活性剤（Ｃ成分）で、液状シリコーンゴム（Ａ成分）と吸水性ポリマー粒子（Ｂ成分）との界面での親和性が効果的に得られるよう、上記界面活性剤（Ｃ成分）を、吸水性ポリマー粒子（吸水状態）（Ｂ成分）の表面処理に使用すると、好ましい。
【００２９】
ついで、円筒状金型の中空部に、金属製の軸体１をセットし、上記円筒状金型と軸体１との空隙部に、上記弾性体層２形成材料を注型した後、金型に蓋をし、加熱して、弾性体層２形成材料を架橋させる。その後、上記円筒状金型から脱型し、２次加熱することにより、軸体１の外周面に弾性体層２が形成された、単層構造の弾性ロールを作製することができる（図１参照）。
【００３０】
この弾性ロールにおいて、弾性体層２の厚みは、０．５〜１０ｍｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは厚み１〜６ｍｍである。
【００３１】
また、上記弾性体層２の網状構造を形成する空隙３の空隙率〔｛（加熱前弾性体層２の重量）−（加熱後弾性体層２の重量）｝／（加熱前弾性体層２の重量）〕は、０．０５〜０．８の範囲であると好ましく、より好ましくは０．２〜０．７の範囲である。すなわち、上記空隙率をこのような範囲内に設定すると、本発明の低硬度化等の効果の点で好ましい。
【００３２】
なお、本発明の弾性ロールの例として、図１に示すような単層構造のものをあげたが、本発明はこれに限定されるものでなく、ロールの用途等に応じ、上記弾性体層２の外周面に、さらに、抵抗調整層や表層といった適宜の数の層を形成しても差し支えない。
【００３３】
そして、本発明の弾性ロールは、例えば、ＯＡ機器用の定着ロール、転写ロール、トナー供給ロール、帯電ロール、現像ロール、給紙ロール、搬送ロール、クリーニングロール等として好適に用いることができる。
【００３４】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【００３５】
〔弾性体層形成材料の調製〕
液状シリコーンゴムコンパウンド（Ｘ３４−２６４  Ａ／Ｂ、信越化学工業社製）１００部と、吸水倍率が１００倍となるまで吸水させた吸水性ポリマー粒子（吸水状態の平均粒径３５μｍ）（サンフレッシュＳＴ−５００ＭＰＳＡ、三洋化成社製）３３部と、界面活性剤（直鎖アルキルベンゼン硫酸エステルナトリウムと、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウムとの１：１混合物）０．３部とを準備し、上記界面活性剤によって、吸水性ポリマー粒子（吸水状態）の表面処理を行った。その後、このポリマー粒子を、上記液状シリコーンゴムコンパウンド中に添加し、よく分散するよう攪拌することにより、弾性体層形成材料を調製した。
【００３６】
〔弾性ロールの作製〕
まず、芯金としてＳＵＭ２２製ニッケルメッキシャフト（直径６ｍｍ）を準備し、上記芯金の外周面に接着剤を塗布した。ついで、円筒状金型（金型内径１６ｍｍ）の中空部に、上記芯金をセットし、円筒状金型と芯金との空隙部に、上記調製の弾性体層形成材料を注型した後、金型に蓋をし、これを加熱（９０℃×５０分）し、その後脱型し、２次加熱（９０℃×６時間）することにより、厚み５ｍｍ、空隙率０．２５の弾性体層を備えた弾性ロールを作製した。
【００３７】
〔比較例〕
弾性体層形成材料として、液状シリコーンゴムコンパウンド（Ｘ３４−２６４  Ａ／Ｂ、信越化学工業社製）のみを用いた。そして、それ以外は、実施例と同様にして、厚み５ｍｍ、空隙率０の弾性体層を備えた弾性ロールを作製した。
【００３８】
このようにして得られた各弾性ロールについて、下記の基準に従いアスカーＣ硬度の測定を行い、さらに、ロールのコストの比較評価を行った。これらの結果を後記の表１に示した。
【００３９】
〔アスカーＣ硬度〕
各ロールのアスカーＣ硬度を測定した（ロールの場合）。また、同様の工程で５ｍｍ厚のサンプルを作製し、これについてもアスカーＣ硬度を測定した（シートの場合）。
【００４０】
【表１】
2005257921.tif 000003
【００４１】
上記表の結果から、実施例品は、比較例品と比べて低硬度となっていることがわかる。また、実施例品のロールの材料コストは、比較例品のおよそ３／４であり、弾性体層の材料を全てシリコーンゴムにした場合よりも低コストとなったことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の弾性ロールの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  軸体
２  弾性体層
【図１】
2005257921.tif 000004