(57)【要約】【課題】耐久性が高くて表面平滑性に優れたスポンジローラ、このスポンジローラの製造方法、及びこのスポンジローラを備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】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スポンジローラであって、前記弾性層が、平均粒子径が２５〜４５μｍであるアゾビスイソブチロニトリルと、あらかじめ加熱されたミラブル型シリコーンゴムとを有する混合物を加熱処理することにより形成され、かつ、平均セル径が５０〜１５０μｍであるセルを有することを特徴とするスポンジローラ、あらかじめ加熱処理されたミラブル型シリコーンゴムと、前記アゾビスイソブチロニトリルとを混合して混合物を調製し、前記混合物を、軸体の外側表面に押出成形し、次いで加熱硬化することを特徴とするスポンジローラの製造方法、及び前記スポンジローラを組み込んでなる画像形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体とその軸体の外周面に形成された弾性層とを有するスポンジローラであって、
前記弾性層が、平均粒子径が２５〜４５μｍであるアゾビスイソブチロニトリルと、ミラブル型シリコーンゴムとを有する混合物を加熱処理することにより形成され、かつ、平均セル径が５０〜２００μｍであるセルを有することを特徴とするスポンジローラ。
【請求項２】
前記混合物における前記ミラブル型シリコーンゴムに対する前記アゾビスイソブチロニトリルの割合が１／１００〜７／１００質量比である前記請求項１に記載のスポンジローラ。
【請求項３】
前記ミラブル型シリコーンゴムと、前記アゾビスイソブチロニトリルとを混合して混合物を調製し、前記混合物を、軸体の外側表面に押出成形し、次いで加熱硬化することを特徴とするスポンジローラの製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のスポンジローラを備えて成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】
この発明は、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に関し、さらに詳しくは、耐久性が高くて表面平滑性に優れたスポンジローラ、このスポンジローラの製造方法、及びこの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】
多孔質構造を持つゴムスポンジは、例えば、画像形成装置用の各種ローラ、洗浄用スポンジ、水、油等の流体吸収用スポンジ、印材等に好適に利用されている。
【０００３】
このようなゴムスポンジは、例えば、発泡剤を用いる発泡成形法、中空微粒子等を用いる方法、予め混入された溶解性粒子を溶出させる溶出法等によって、製造することができる。例えば、画像形成装置用の画像転写ロールの「導電性圧縮性層２３の成形方法」として、特許文献１には「圧縮性層を形成する合成ゴム配合物中に発泡剤を配合しておき、ゴムの加硫中に発泡させてセルを有する圧縮性層とする発泡成形法、発泡剤に代えて中空微小球を配合しておき、独立したセルを形成する中空微小球混入法、あるいは、水、メタノール等の溶出液に溶出可能な粉体、例えば、塩化ナトリウム、砂糖等を合成ゴム配合物中に配合しておき、加硫後に前記粉体を溶出させることによってセルを有する圧縮性層とする粉体溶出法等が知られている」ことが記載されている。
【０００４】
より具体的には、マイクロバルーンを用いる方法として、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）。
【０００５】
また、特許文献３には「発泡現象を伴わずに均一な微細セル（気泡）を有するシリコーンエラストマー多孔質体を生成し得る油中水型エマルジョン組成物」を用いて「複写機、レーザプリンタなどの作像部品等」に使用できる「実質的に独立気泡型のシリコーンエラストマー多孔質体」が記載されている。
【０００６】
画像形成装置用の各種ローラ以外にも例えば印材としての「スポンジゴム印字体」に関する特許文献４には「ゴム、水溶性微粉末、加硫剤、充填剤、及び、繊維長０．２〜２ｍｍとした有機系合成繊維のステープルを混練してマスターバッチとし、これを加硫したのち水溶性微粉末を洗除して得られる連続気泡を有するスポンジゴム印字体」が記載されている（請求項１）。
【０００７】
特許文献５には、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が開示されている（請求項１参照）。
特許文献６には導電性ゴムローラの製造方法が開示されている。特許文献６には、導電性ゴムローラの製造方法について、「エチレンプロピレンゴムに加硫剤及び発泡剤以外の添加剤を１１０〜１８０℃程度の温度でニーダー、バンバリーミキサー等を使用して混練する。この混練物を冷却した後に、加硫剤及び発泡剤を添加し、５０〜９０℃程度の温度で混練してゴム組成物を得る。次に、ダミーシャフトをセットした割り金型に未加硫ゴム組成物を、割り金型のキャビティ容量の９５〜１０５％仕込み、所定温度で所定時間（通常１４０〜１８０℃で５〜３０分程度）加熱し、割り金型に、９.８×１０5 〜９.８×１０6Ｐａ（約１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2 ）好ましくは１.９×１０6 〜７.９×１０6 Ｐａ（約２０〜８０ｋｇ／ｃｍ2 ）の圧力を掛ける。上記所定温度で所定時間加熱した後、金型を開放することにより、導電性エチレンプロピレンゴム発泡体からなる導電性ゴムローラを得る」との記載がある。特許文献６に記載された実施例によると、このようにして製造された導電性ゴムローラは、３０μｍの平均セル径を有し、発泡剤の配合量はＥＰＤＭ１００重量部に対して７重量部である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２４９０２号公報
【特許文献２】特許第３６５８３０５号公報
【特許文献３】特許第４６３８７１４号公報
【特許文献４】特許第３６４７１１０号公報
【特許文献５】再公表特許ＷＯ２０１３/００５６１３号公報
【特許文献６】特開２００１−１９１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、耐久性が高くて表面平滑性及び弾性に優れたスポンジローラ、このスポンジローラの製造方法、及びこの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】
【００１０】
前記課題を解決するための手段は、
（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スポンジローラであって、
前記弾性層が、平均粒子径が２５〜４５μｍであるアゾビスイソブチロニトリル（以下において「ＡＩＢＮ」と略称することがある。）と、ミラブル型シリコーンゴムとを有する混合物を加熱処理することにより形成され、かつ、平均セル径が５０〜２００μｍであるセルを有することを特徴とするスポンジローラであり、
（２）  前記混合物における前記ミラブル型シリコーンゴムに対する前記ＡＩＢＮの割合が１／１００〜７／１００質量比である前記（１）に記載のスポンジローラであり、
（３）  ミラブル型シリコーンゴムと、平均粒子径が２５〜４５μｍであるＡＩＢＮとを混合して混合物を調製し、前記混合物を、軸体の外側表面に押出成形し、次いで加熱硬化することを特徴とするスポンジローラの製造方法であり、
（４）  前記（１）又は（２）に記載のスポンジローラを備えて成ることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、平均粒子径が特定範囲内にあるＡＩＢＮと、ミラブル型シリコーンゴムとを使用するので、得られるスポンジローラは平均セル径が５０〜１５０μｍであるとともに均一なセルを有し、所望硬度を有するスポンジローラを提供することができる。
この発明によると、特定粒子径を有するＡＩＢＮとミラブル型シリコーンゴムとを用いてスポンジローラを製造するので、セル径が５０〜２００μｍであるとともに均一なセルを有し、しかも所定の硬度を有するスポンジローラを製造することのできる方法を提供することができる。
この発明によると、セル径が５０〜２００μｍであるとともに均一なセルを有し、しかも所定の硬度を有するスポンジローラを採用し、これを組み込むことによって画像品質の良好な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この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。
【図２】図２は、この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。
【図３】図３は、実施例において弾性ローラの耐久性試験を実施するのに好適に用いられる耐久性試験装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この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の表面に形成されたフッ素樹脂層である。
【００１４】
前記軸体は、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宜の直径及び軸線方向の長さに調整される。
【００１５】
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５．０〜４０ｍｍの直径を有し、また、一端から他端までの軸長は、通常１５０〜１０００ｍｍである。
【００１６】
弾性層は、ミラブル型シリコーンゴムとＡＩＢＮとで形成され、好ましく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ＡＩＢＮとで形成される。
【００１７】
前記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。
【００１８】
好適なミラブル型シリコーンゴムは、
（Ａ）下記平均組成式（Ｉ）
Ｒ1aＳｉＯ(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１．９５〜２．０５の正数である。）
で表される重合度が１００以上のオルガノポリシロキサン、
（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）
Ｒ2mＳｉ（ＯＲ3）4-m                  （ＩＩ）
（式中、Ｒ2は独立に水素原子又は非置換も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も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。）
で示されるアルコキシシラン、
（Ｄ）水、
（Ｅ）下記一般式（ＩＩＩ）
Ｒ43ＳｉＮＨＳｉＲ43                  （ＩＩＩ）
（式中、Ｒ4は同一又は異種の一価炭化水素基を示す。）
で示されるヘキサオルガノジシラザンを含有してなる。
【００１９】
前記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１〜１２、特に炭素数１〜８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も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。
【００２０】
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、２〜５０個、特に２〜２０個程度のアルケニル基、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０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％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。
【００２１】
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、２〜５０個、特に２〜２０個程度のアルケニル基、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０．０１〜２０モル％、特に０．０２〜１０モル％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。
【００２２】
また、ａは１．９５〜２．０５、好ましくは１．９８〜２．０２、より好ましくは１．９９〜２．０１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。
【００２３】
（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（Ｒ12ＳｉＯ2/2、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（Ｒ13ＳｉＯ1/2）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（Ｒ12（ＨＯ）ＳｉＯ1/2）などで封鎖されていることが好ましい。
【００２４】
（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（Ｒ13ＳｉＯ1/2）又はヒドロキシジオルガノシロキシ基（Ｒ12（ＨＯ）ＳｉＯ1/2）で封鎖され、主鎖がジオルガノシロキサン単位（Ｒ12ＳｉＯ2/2）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。
【００２５】
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、１００〜１００，０００）、好ましくは１，０００〜１００，０００、より好ましくは２，０００〜５０，０００、特に好ましくは３，０００〜２０，０００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。
【００２６】
（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１００〜４５０ｍ2／ｇ、より好ましくは１００〜３００ｍ2／ｇ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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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５〜１００質量部であり、１０〜５０質量部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。
前記式（II）で示される（Ｂ）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。
【００２９】
ここで、Ｒ2は水素原子、又は同一もしくは異種の非置換も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、前記（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１〜８、特に炭素数１〜４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。
【００３０】
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１〜４程度のアルキル基や、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（Ｃ）成分の使用量は、上記（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜２０質量部であり、好ましくは１〜１５質量部である。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。
【００３４】
（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１．０〜１２．０であることが好ましく、より好ましくは２．０〜１０．０、更に好ましくは２．０〜７．０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。
【００３５】
また用いる水の量は、前記アルコキシシランのアルコキシ基に対して０．３〜１０倍モル、特に０．５〜２．０倍モル、とりわけ１．０〜１．５倍モルが好ましい。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。
前記（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、前記（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１〜６程度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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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１〜３０質量％、好ましくは１０〜２８質量％、より好ましくは１５〜２８質量％程度のものを用いることができる。
【００３８】
（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、０．０１〜１質量部、好ましくは０．０２〜１質量部、より好ましくは０．０５〜０．５質量部であり、アンモニア水の場合には、０．０１〜１質量部、好ましくは０．０５〜１質量部、より好ましくは０．１〜１質量部である。（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。
【００３９】
（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充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（２５〜１００質量％）、好ましくは５０〜１００質量％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。
【００４０】
（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充分な時点で（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。
【００４１】
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）〜（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り、混合することによって得ることができる。
【００４２】
即ち、（Ｂ）成分の必要添加量の２５〜１００質量％、好ましくは５０〜１００質量％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０〜１００℃、より好ましくは１０〜９０℃、更に好ましくは３０〜８０℃において好ましくは１〜１２０分、より好ましくは１０〜６０分間の条件とすることが望ましい。
【００４３】
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０〜１００℃、特に１０〜９０℃、とりわけ４０〜８０℃が好ましく、また混合、混練時間は１〜１２０分、特に３〜６０分間とすることが好ましい。
【００４４】
なお、上記（Ａ）〜（Ｅ）成分の総配合時間は５分〜５時間、より好ましくは１０分〜３時間とすることが好ましい。
【００４５】
この発明におけるミラブル型シリコーンゴムは、上述したものの外に、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。
【００４６】
この発明におけるＡＩＢＮは化学発泡剤として機能する。ＡＩＢＮ以外の化学発泡剤は、弾性層に形成されるセル径が大きくなり表面平滑性が低下するという不都合を生じてこの発明の課題を解決することができない。
ＡＩＢＮは、前記ミラブル型シリコーンゴムに対して１／１００〜７／１００の質量比が、好ましい。ＡＩＢＮが前記質量比で含まれていると、この発明の課題を一層よく達成することができる。更にこのＡＩＢＮはその粒子が２５〜４５μｍである。化学発泡剤の粒子が前記範囲内にあるとこの発明の課題を一層よく達成することができる。
【００４７】
この発明における弾性層が有するセルの平均セル径は、弾性層の表面又は任意の面で切断したときの切断面において、光学顕微鏡で１００倍に拡大したときに、ランダムに選んだセル１０個について測定された径の平均値である。この平均セル径は、弾性層を形成するためのミラブル型シリコーンゴムとＡＩＢＮ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。
【００４８】
ＡＩＢＮ以外の化学発泡剤を用いて形成された弾性層は、セル径が大きくなり表面平滑性が低下することがある。この発明における弾性層は、ＡＩＢＮを用いているので、セルが大きくなることを抑制しており、表面平滑性が向上している。
【００４９】
前記硬度低下は、２５％圧縮耐久試験法により測定することができる。この発明の弾性層は、２５％圧縮耐久試験法により測定される硬度低下が１５％以下、特に１３％以下であることが好ましい。硬度低下が、上記数値範囲内にあると、得られるスポンジローラを用いた画像形成装置が、長期にわたって安定した画像形成が可能になって好ましい。
【００５０】
また、前記弾性層はそのアスカーＣ硬度が２０〜６０であるのが好ましい。また、この発明に係るスポンジローラでは、弾性層表面のアスカーＣ硬度が、軸方向において両端の差が１以下である。スポンジローラにおける弾性層のアスカーＣ硬度の差が小さいことは、加圧された弾性層が均一に変形し、応力分布の偏りが小さくなるという利点があって有利である。
【００５１】
前記弾性層は、前記軸体の外周面に円柱状に形成され、弾性層の厚みは通常０．５〜３０ｍｍであり、好ましくは１〜１５ｍｍである。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
この発明に係る製造方法においては、ミラブル型シリコーンゴムとＡＩＢＮとを混合して混合物を調製する。ミラブル型シリコーンゴムは予め加熱しておくこともでき、その場合に加熱する温度は、通常１００〜２３０℃、好ましくは１５０〜２００℃である。弾性層を形成する組成物を形成する以前にミラブル型シリコーンゴムを前記温度範囲に加熱しておくと、弾性層形成後にピンホールの発生が抑えられる。
混合物を得る際の各成分の配合割合としては、通常、前記ミラブル型シリコーンゴム１００質量部に対してＡＩＢＮ１〜７質量部、好ましくは２〜６質量部である。
【００５５】
ミラブル型シリコーンゴムは架橋剤により架橋される。架橋剤として付加反応架橋剤及び／又は有機過酸化物架橋剤を挙げることができる。
前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０．１〜３．０質量部である。
【００５６】
この付加反応架橋剤を使用する場合、前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０．１〜５．０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。
【００５７】
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。
【００５８】
混合する方法はとしては、例えば常圧下で、前記温度に予め加熱されたミラブル型シリコーンゴムに、ＡＩＢＮ、及び架橋剤を順次に、また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。
【００５９】
前記混合物には、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。
【００６０】
前記混合物は、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）等のゴム混練り機等を用いて、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加熱、混練することにより、得ることができる。
【００６１】
次いで、得られた混合物を、スポンジローラを構成するための軸体の外周面に、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。
【００６２】
軸体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、軸体ごと加熱して加硫する。
【００６３】
前記成形体を加熱して加硫するに際して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、１００〜３００度、特に１５０〜２５０度に５〜３０分間加熱し、次いで二次加硫として１８０〜２５０度、特に２００〜２３０度に、１〜１０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、ＡＩＢＮ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。
【００６４】
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。
【００６５】
このようにして得られるスポンジローラを更に研磨工程に供しても良い。研磨工程は、軸体の外周面に形成されたスポンジローラの形状を、軸体の軸線方向においてスポンジローラの厚みを軸体の中央に向かって徐々に増大させ、軸体の中央から軸体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、或いは軸体の中央から軸体の両端に向かってスポンジローラ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。
【００６６】
また、前記加硫によって得られたスポンジローラ、或いは研磨工程により所定の形状に調整されたスポンジローラの外表面を、チューブ、例えばフッ素樹脂チューブで被覆しても良い。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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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、前記像担持体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例えば転写ローラ及びクリーニング手段３７と、記録体の搬送方向下流側に定着装置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。
【００７０】
画像形成装置における従来の定着装置は、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、この発明における定着装置は、定着装置３５のように、アスカーＣ硬度（荷重１．０Ｋｇ）は２０〜３５の範囲にある低硬度の定着ローラ５３と、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５７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。
【００７１】
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。この定着装置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。前記加熱手段５７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５７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、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。前記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、導線が巻かれて成る。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。
【００７２】
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は定着装置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。
【００７３】
この定着装置３５及びこの画像形成装置３０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共に消費電力が小さい。
【００７４】
この発明に係るスポンジローラ、及び画像形成装置は、前記した実施例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。
【００７５】
例えば、加圧ローラ１において、発泡弾性層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。
【００７６】
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。
【００７７】
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】
【００７８】
（実施例１、２、比較例１〜３）
表１に示されるミラブルゴム（ミラブル型シリコーンゴムの略称）、付加加硫系触媒、付加加硫系加硫材、着色剤、及び化学系発泡剤を、表１に示される配合量をもって配合した混合物を調製した。
表１に示されるミラブルゴムは、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、付加加硫系触媒は信越化学工業株式会社製の商品名Ｃ−２５Ａと称する白金系触媒であり、付加加硫系加硫剤は信越化学工業株式会社製の商品名Ｃ−２５Ｂであり、着色剤は信越化学工業株式会社生の商品名KE-COLOR-BRというベンガラである。使用されたＡＩＢＮの粒径が表１に示される。表１に記載された白金触媒は信越化学工業株式会社製の商品名Ｃ−２５Ａである。
次いで、プライマー層を形成した軸体と前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炉）を用いて前記混合物を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７５時間にわたって２次加硫し、その後更に、熱風乾燥炉を用いて２００度で１５時間にわたって３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の、金属と石とによる高速研磨を、株式会社水口製作所製の研磨機により、行った。
発泡ローラ原体の表面を３０μｍ厚の導電性PFAチューブで被覆して、外径が３２．０ｍｍ、弾性層の厚みが５．０ｍｍであるスポンジローラを得た。
このスポンジローラの耐久性を、以下の耐久性試験法により測定し、評価した。
（耐久性試験法）
このようにして製造されたスポンジローラ及び図３に示された耐久性試験装置７０を用いて、各スポンジローラの耐久性試験を実施して硬度の低下状況を評価した。具体的には、この耐久性試験装置７０は、筐体内部の下面に固定され、ハロゲンヒータである内部ヒータ７２を備えた加熱ローラ（ヒートロールと称されることもある。）７１と、この加熱ローラ７１の軸方向に沿って、その両側に設けられた保温材７３と、加熱ローラ７１と対向するように、筐体内部の上面に上下動可能に設けられた試験ローラ装着部７４と、試験ローラ装着部７４を上下に移動可能な押圧力調整手段７５、例えば、押圧調整用マイクロメータとを備えている。
【００７９】
製造した各スポンジローラを、試験ローラ装着部７４のベアリングに装着し、図３に示されるように、押圧力調整手段７５を操作して、装着したスポンジローラを加熱ローラ７１に圧接し、加熱ローラ７１とスポンジローラ７６との圧接部においてスポンジローラ７６における弾性層が内部に１．２５ｍｍ凹陥するようにスポンジローラ７６を固定した。次いで、内部ヒータ７２を起動し、加熱ローラ７１の表面温度を１６５℃に調節した。その後、試験ローラ装着部７４に装備された駆動手段（図示しない。）により、回転速度１２２ｒｐｍ（線速２５５ｍｍ／秒）で１００時間にわたって回転駆動させた。スポンジローラを耐久性試験装置７０から取り外してアスカーＣ硬度を測定した。なお、アスカーＣ硬度の測定箇所は、軸線方向に３箇所、周方向に４箇所とし、具体的には、軸線方向の３箇所は発泡弾性体の両端部から中央に向かって３０ｍｍの部分及び軸線方向の中央部分とし、周方向の４箇所は軸線方向の３箇所それぞれにおいて中心角が９０°となる周方向に等間隔な４箇所とした。
【００８０】
この耐久性試験法において、耐久性試験時間の１００時間が経過した時点におけるスポンジローラ表面におけるアスカーC硬度の値を４５であることを目標とした。
耐久性試験開始時におけるアスカーC硬度の値、耐久性試験時間が５０時間を経過したときのアスカーC硬度の値、及び耐久性試験時間が１００時間に到達したときのアスカーC硬度の値を、表２に示した。
また、表２の結果から、耐久性試験時間が５０時間および１００時間における硬度維持率を算出してそれらの値を表３に示した。
さらに、耐久試験時間が１００時間における硬度維持率を「耐久試験１００時間終了後の硬度維持率（％）」として表１に示した。表１における「ローラ硬度」は耐久性試験法における耐久性試験開始時におけるアスカーC硬度の値である。
【００８１】
【表１】
2017116891.tif 000003
【００８２】
【表２】
2017116891.tif 000004
【００８３】
【表３】
2017116891.tif 000005
【符号の説明】
【００８４】
１    現像剤搬送ローラ
２    軸体
３    発泡弾性層
４    シリコーンコート層
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  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
７０  耐久性試験装置
７１  加熱ローラ
７２  内部ヒータ
７３  保温材
７４  試験ローラ装着部
７５  押圧力調整手段
７６  スポンジローラ
【図１】
2017116891.tif 000006
【図２】
2017116891.tif 000007
【図３】
2017116891.tif 000008