弾性ローラ、画像形成装置用定着装置及び画像形成装置
【課題】発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラを提供すること、並びに、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】軸体２と、ゴム、酸化鉄及び発泡剤を含有する発泡ゴム組成物を前記軸体２の外周面で硬化してなる発泡弾性層３とを備えて成る弾性ローラ１であって、前記酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有していることを特徴とする弾性ローラ１、並びに、この弾性ローラ１を備えた画像形成装置用定着装置及び画像形成装置。
【解決手段】軸体２と、ゴム、酸化鉄及び発泡剤を含有する発泡ゴム組成物を前記軸体２の外周面で硬化してなる発泡弾性層３とを備えて成る弾性ローラ１であって、前記酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有していることを特徴とする弾性ローラ１、並びに、この弾性ローラ１を備えた画像形成装置用定着装置及び画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、弾性ローラ、画像形成装置用定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラ、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、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。各種の画像形成装置は、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ローラを備えている。これらのローラは、通常、軸体と、軸体の外周面に形成された弾性層と、所望により、この弾性層の外周面に形成されたコート層とを備えている。
【０００３】
これらの各種ローラの中でも、定着ローラ及び加圧ローラは、画像形成装置用定着装置に装着され、長期間にわたって繰り返し圧縮されるので、これらのローラがその機能を十分に発揮するためには、耐摩耗性、圧縮永久歪等の特性が特に重要である。ローラの圧縮永久歪を向上させる技術の１つとして、弾性層の内部に気泡等を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、気泡を有する弾性層に無機充填材を含有させ、補強性、増粘性、加工性、増量等の特性を向上させる技術として、例えば、特許文献２が挙げられる。この特許文献２には、（ロ）微粉状シリカ充填材として、例えば、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英粉末、けいそう土等が記載されている。
【０００５】
一方、ローラの耐摩耗性（耐久性とも称する。）を向上させる技術の１つとして、コート層に補強性充填材等を含有させる技術が知られている。例えば、「定着回転体と、この定着回転体とニップを形成する加圧回転体と、を有し、前記ニップで記録材第１面に担持された未定着画像を定着し、その後記録材の第２面に担持された未定着画像を定着する定着装置において、前記定着回転体及び前記加圧回転体はそれぞれ外層に耐熱性無機充填剤を有し、前記加圧回転体の耐熱性無機充填剤の量は前記定着回転体の耐熱性無機充填剤の量より多いことを特徴とする定着装置」が挙げられる（特許文献３）。特許文献３には、耐熱性付与剤としての無機微粉体として、「シリカ（酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化チタン、炭酸カルシウム等」が記載されている（特許文献３の００８１欄参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０２４４７２号公報
【特許文献２】特公平０６−００４７１６号公報
【特許文献３】特開平０７−３１１５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラを提供することを、目的とする。
【０００８】
また、この発明は、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる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】
【０００９】
本願発明者は、弾性ローラの発泡弾性層を形成する発泡ゴム組成物について鋭意検討したところ、これまでまったく検討されていなかった酸化鉄に含まれる硫黄化合物の含有量が、発泡弾性層に形成されるセルの破壊に大きく影響していること、そして、酸化鉄に含まれる硫黄化合物の含有量を特定の範囲にするとセルの破壊を長期間にわたって防止することができることを、新たに見出して、前記課題を解決することができることを可能にした。
【００１０】
すなわち、前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、軸体と、ゴム、酸化鉄及び発泡剤を含有する発泡ゴム組成物を前記軸体の外周面で硬化してなる発泡弾性層とを備えてなる弾性ローラであって、前記酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有していることを特徴とする弾性ローラであり、
請求項２は、前記発泡ゴム組成物は、その硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が０．５〜３．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の弾性ローラであり、
請求項３は、請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置用定着装置であり、
請求項４は、請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る弾性ローラは、特定量の硫黄化合物が含まれる酸化鉄を含有する発泡ゴム組成物を硬化してなる発泡弾性層を備えているから、画像形成装置用定着装置に装着されて長期間にわたって繰り返し圧縮されても、弾性層に形成されたセルの変形又は破壊等が防止され、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することができる。したがって、この発明によれば、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラを提供することができる。
【００１２】
また、この発明に係る画像形成装置用定着装置及び画像形成装置は、この発明に係る弾性ローラを備えているから、この発明によれば、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明に係る弾性ローラの一実施例としての弾性ローラ１Ａは、図１に示されるように、軸体２と、その外周面に形成された発泡弾性層３とを備えてなる。
【００１４】
軸体２は、良好な導電特性を有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体２は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、さらには、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。
【００１５】
発泡弾性層３は、後述する発泡ゴム組成物によって、軸体２の外周面に形成されている。この発泡弾性層３は、その内部及び／又は外表面にセルを有する発泡弾性層とされる（図１において発泡弾性層３の外周面及び端面に開口したセルは図示しない。）。発泡弾性層３がセルを有すると、発泡弾性層３の硬度が低下して、弾性ローラ１Ａの機能が向上するから、高品質の画像を形成することに貢献することができる。ここで、発泡弾性層３に有するセルは、発泡ゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域をいう。発泡弾性層３に有する複数のセルは、他のセルに接することのない若しくは連通することのない状態（独立セル状態と称する。）、他のセルに接し若しくは連通している状態（連通セル状態と称する。）、又は、前記独立セル状態と前記連通セル状態とが共存する状態の何れの状態にあってもよい。発泡弾性層３は、画像形成装置又は画像形成装置用定着装置等に用いられる各種ローラに応じて、セルの大きさ、存在率等が決定される。
【００１６】
発泡弾性層３におけるセルの平均セル径は、例えば、６０〜８００μｍであるのが好ましく、１００〜４００μｍであるのが特に好ましい。発泡弾性層３におけるセルは、そのセル壁の平均幅が０．０１〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．０５〜０．４ｍｍであるのが特に好ましい。発泡弾性層３における発泡率は１５０〜４８０％であるのが好ましく２００〜４５０％であるのが特に好ましい。セルの平均セル径、セル壁の平均幅及び発泡率のいずれか１つが前記範囲内にあれば、発泡弾性層３の硬度を適度に低下させてより一層高品質の画像を形成することに貢献することができる。セルにおける、平均セル径、セル壁の平均幅及び発泡率は、発泡弾性層３を形成する後述するゴム組成物に含有される発泡剤又は中空充填剤の配合量、中空充填剤の大きさ、ゴム組成物の硬化条件等により、調整することができる。
【００１７】
セルの平均セル径は、発泡弾性層３の表面又は任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定して、測定された最大長さを算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。セルにおけるセル壁の平均幅は、前記平均セル径と同様に、発泡弾性層３の表面又は発泡弾性層３を任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在するセルとセルとの間隔、すなわち、セルとセルとの間にある壁の幅を測定し、測定された値を算術平均することによって、求めることができる。発泡弾性層３の発泡率は、発泡弾性層３の体積及び質量を常法によって測定し、これらから算出することができる。
【００１８】
発泡弾性層３は、２０〜６０のアスカーＣ硬度を有するのが好ましい。アスカーＣ硬度が前記範囲であると、被当接体に対する所望の当接状態又は圧接状態を保持することができるから、高品質の画像を形成することに貢献することができる。例えば、弾性ローラ１Ａを定着ローラとして画像形成装置に装着する場合には、加圧ローラに対して所望の圧接状態を保持して、加圧ローラと定着ローラとで形成されるニップ幅を大きくすることができるから、記録体に転写された現像剤像を所望のように定着させることができ、その結果、高品質の画像を形成することに貢献することができる。アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、発泡弾性層３の複数箇所を測定し、測定値を算術平均した値とすることができる。発泡弾性層３のアスカーＣ硬度は、例えば、発泡弾性層３を形成するゴム組成物に含有されるゴム及び／若しくは添加剤の種類を選択し、並びに／又は、それらの配合量等を変更することにより、また、発泡弾性層３の成形条件等により、調整することができる。
【００１９】
発泡弾性層３の厚さは特に限定されないが、通常、２〜２０ｍｍに調整されるのが好ましく、３〜１２ｍｍに調整されるのが特に好ましい。
【００２０】
発泡弾性層３は、後述する発泡ゴム組成物に由来する酸化鉄を含有している。発泡弾性層３に含有される酸化鉄は、後述する発泡ゴム組成物に含有される酸化鉄と基本的に同様である。したがって、発泡弾性層３に含有される酸化鉄は、三酸化二鉄であるのが特に好ましい。そして、発泡弾性層３に含有される酸化鉄は、後述するように、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している。この酸化鉄は、発泡弾性層３中に、ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の割合で含有されているのが好ましく、０．３〜７．０質量部の割合で含有されているのがより好ましく、０．５〜５．０質量部の割合で含有されているのが特に好ましい。酸化鉄の含有量が前記範囲内にあると、後述する硫黄化合物を含有することによる効果を奏すると共に、弾性ローラ１が画像形成装置用定着装置に装着されて長期間にわたって繰り返し圧縮されても、発泡弾性層３における初期の耐熱性及び耐久性を維持することができる。酸化鉄は、１種又は２種以上が含有されていてもよく、また、ゴム等との複合体として発泡弾性層３に含有されていてもよい。
【００２１】
発泡弾性層３は、前記酸化鉄に由来する硫黄化合物を含有している。したがって、硫黄化合物は、酸化鉄における硫黄化合物の前記含有量及び発泡弾性層３における酸化鉄の前記含有量に応じた含有量で発泡弾性層３に含有されている。すなわち、発泡弾性層３に含有される硫黄化合物の含有量は、酸化鉄における硫黄化合物の前記含有量及び発泡弾性層３における酸化鉄の前記含有量から決定される。この発明において、酸化鉄に含有される硫黄化合物は、硫黄原子を含有する化合物であればよく、具体的には、三酸化硫黄、硫酸塩及びこれらの誘導体等の硫黄（ＶＩ）化合物が挙げられる。なお、この発明において、硫黄化合物には、前記硫酸塩から生じる硫酸イオン及び硫酸水素イオンも含まれる。
【００２２】
この発明に係る弾性ローラの別の一実施例としての弾性ローラ１Ｂは、図２に示されるように、軸体２と、その外周面に形成された発泡弾性層３と、発泡弾性層３の外周面上に形成されたチューブ層４とを備えてなる。弾性ローラ１Ｂの軸体２及び発泡弾性層３は、弾性ローラ１Ａの軸体２及び発泡弾性層３と基本的に同様である。
【００２３】
チューブ層４は、発泡弾性層３の外周面に形成されている。発泡弾性層３の外表面にチューブ層４が形成されていると、現像剤の離型性を向上させることができる。チューブ層４は、樹脂材料で形成されても金属材料で形成されてもよい。チューブ層４は、一層構造とされても、二層以上が積層された積層構造とされてもよい。
【００２４】
チューブ層４が樹脂材料によって形成される場合には、チューブ層４は、例えば、１〜１００μｍの厚さに形成されるのが好ましい。チューブ層４を形成する樹脂材料は、特に制限されるものではないが、弾性ローラ１Ｂは被当接体に当接又は圧接されるから、永久変形しにくい材料であるのが好ましく、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド系樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００２５】
チューブ層４が金属材料によって形成される場合には、チューブ層４は、例えば、２０〜１５０μｍの厚さに形成されるのが好ましく、３０〜１００μｍの厚さに形成されるのが特に好ましい。チューブ層４を形成する金属材料は、特に制限されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス鋼、ニッケル等の高い熱伝導を有する金属材料が挙げられる。金属材料によって形成されたチューブ層４は、８００〜１３００ＭＰａ程度の引張強度を有しているのが、発泡弾性層３の内周面からの圧接により変形しにくくなる点で、好ましい。前記引張強度の測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠する。
【００２６】
発泡弾性層３を形成する材料は、ゴムと、発泡剤と、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している酸化鉄と、所望により各種添加剤等とを含有する発泡ゴム組成物であればよい。
【００２７】
前記発泡剤としては、従来、発泡ゴム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。通常、ゴムに連続気泡を形成する場合には無機系発泡剤が用いられ、独立気泡を形成する場合には有機系発泡剤が用いられる。この発明においては、前記発泡弾性層３を容易に形成することができる点で、発泡剤は、有機系発泡剤であるのがよく、具体的には、例えば、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のアゾ化合物が好適に使用される。特に、ジメチル−１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）が好適に使用できる。発泡剤の配合量は、発泡剤の種類によって相違するが、発泡弾性層３のアスカーＣ硬度が２０〜６０となるように調整するのがよい。具体的には、例えば、後述する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物においては、ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部、特に０．５〜１０質量部であるのがよい。発泡剤の配合量が、０．１質量部未満であると、形成される発泡弾性層３に十分な気泡を形成することができないことがあり、一方、１０質量部を超えると、発泡シリコーンゴムとしての形態を維持することができなくなり、発泡弾性層３の機械的強度が低下することがある。発泡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。
【００２８】
前記酸化鉄は、酸化鉄（ＩＩ）、三酸化二鉄、四酸化三鉄であればよいが、発泡弾性層３の熱安定性及び経時的な安定性の面から三酸化二鉄であるのが特によい。発泡ゴム組成物が酸化鉄を含有していると、発泡弾性層３の耐熱性、耐久性及び熱安定性等が向上する。
【００２９】
この酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している。硫黄化合物は、通常、不純物成分又はその分解物として酸化鉄に含まれる。酸化鉄が０．１０質量％未満しか硫黄化合物を含有していないと、酸化鉄とシリコーンゴム組成物の相溶性が低下するため、発泡弾性層３の硬度が低下しすぎることがあり、また、画像形成装置用定着装置に装着して長期間にわたって使用すると、発泡弾性層３の硬度が小さすぎることによって、セルが破壊されることがある。一方、酸化鉄が０．９０質量％を超える硫黄化合物を含有していると、発泡弾性層３を形成しているゴム分子が分解され、その結果、セルが破壊されることがある。すなわち、発泡弾性層３に形成されたセルの破壊を防止するには、発泡弾性層３を形成するゴムの種類にかかわらず、酸化鉄に含有される硫黄化合物の含有量を０．１０〜０．９０質量％の範囲内にすることが非常に有効であることがわかった。このような「硫黄化合物を含有することによる効果」が得られる理由は明確になっていないが、本発明者は、次のように考えている。すなわち、酸化鉄は、カーボンやシリカ等ほど表面活性エネルギーが大きくなく、その形状や凝集体も均一であるため、組成物としたときに、前記ゴム中において局所的な分散不良も起こらず、前記ゴムと均一に混ざり合うことができる。さらに、酸化鉄は、粒子の表面に官能基がないため、発泡ゴム組成物中で粘度が過度に上昇することもなく、水和による物性変化も起こりにくい。また、酸化鉄は、酸化スズや、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、アルミナのような他のフィラーに比べ、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐候性等に優れるため長期使用しても、現像剤成分のワックスや樹脂、顔料等による影響を受けにくい等の利点がある。０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している酸化鉄が前記利点を有することによって前記「硫黄化合物を含有することによる効果」が得られる理由の１つであると考えている。
【００３０】
酸化鉄に含まれる硫黄化合物の含有量は蛍光Ｘ線分析等によって測定することができる。例えば、４．０ｇの粉体試料を秤取り、試料成型用ダイス（ＣＡＴ Ｎｏ．３３９９／ＡＬ リガク）上に薬包紙を敷いてセットされたアルミリング（径４０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、幅５ｍｍ）に詰めた後、アルミリング上にダイスを載せて挟みサンドイッチにしてプレス機（例えば、「Ｔ−１」、東邦プレス製作所株式会社製）に載せ、プレス圧１．４ｔにてプレスして、測定用試料を作製し、この測定用試料を蛍光Ｘ線分析装置（例えば、「Ｓｉｍｕｌｔｉｘ３５５０」、理学電機工業株式会社製）にセットして、定量することによって、硫黄化合物を測定することができる。硫黄化合物の定量には検量線作製分析法として重量法が選択される。
【００３１】
０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有する酸化鉄として、例えば、商品名「Ｒ−５１６−Ｌ」（三酸化硫黄（ＳＯ３）の含有量０．７８質量％、チタン工業株式会社製）、商品名「Ｒ−ＭＲ」（三酸化硫黄（ＳＯ３）の含有量０．１４質量％、チタン工業株式会社製）、及び、商品名「Ｒ−１１０−７」（三酸化硫黄（ＳＯ３）の含有量０．４４質量％、チタン工業株式会社製）等が挙げられる。
【００３２】
この発明において、酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有しているが、硫黄化合物を酸化鉄に混合して、硫黄化合物の含有量を前記範囲内に調整することもできる。すなわち、この発明においては、発泡ゴム組成物を構成する成分として、酸化鉄と硫黄化合物とを別々の成分として用いることができる。
【００３３】
発泡ゴム組成物に含有される酸化鉄は、発泡ゴム組成物に含まれるゴム１００質量部に対して０．１〜１０質量部であるのが好ましく、０．３〜７．０質量部であるのがより好ましく、０．５〜５．０質量部であるのが特に好ましい。発泡ゴム組成物における酸化鉄の含有量が前記範囲内にあると、前記した硫黄化合物を含有することによる効果を奏すると共に、発泡弾性層３の耐熱性、耐久性及び熱安定性等が向上し、さらに、発泡ゴム組成物の硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ’を所定の範囲内になるように調整することができる。酸化鉄は、１種又は２種以上が含有されていてもよく、また、ゴム等との複合体として発泡弾性層３に含有されていてもよい。
【００３４】
前記ゴムは、特に限定されないが、シリコーンゴムであるのが耐熱性、耐久性及び耐残留歪み特性等に優れる点で、好ましい。前記発泡剤と前記酸化鉄とが混合される、シリコーンゴムを含有する発泡ゴム組成物として、例えば、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が好ましく挙げられる。
【００３５】
付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は、ビニル基含有シリコーン生ゴムと、シリカ系充填材と、付加反応架橋剤と、付加反応触媒と、反応制御剤とを含有し、所望により、さらに、有機過酸化物架橋剤と耐熱性向上剤と各種添加剤とを含有してもよい。
【００３６】
前記ビニル基含有シリコーン生ゴムは、例えば、ミラブル型シリコーンゴム、熱架橋シリコーンゴム（ＨＴＶ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ）等が挙げられる。これらのビニル基含有シリコーン生ゴムは、後工程で、発泡剤及び付加反応架橋剤等をロールミル等で容易に混練りすることができるという特性を有し、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。
【００３７】
前記シリカ系充填材は、補強性を有する煙霧質シリカ又は沈降性シリカ等が挙げられ、一般式がＲＳｉ（ＯＲ’）３で示されるシランカップリング剤で表面処理された、補強効果の高い表面処理シリカ系充填材が好ましい。ここで、前記一般式におけるＲは、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、Ｎ−フェニルアミノプロピル基又はメルカプト基等であり、前記一般式におけるＲ’はメチル基又はエチル基である。前記一般式で示されるシランカップリング剤は、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＢＭ１００３」及び「ＫＢＥ４０２」等として、容易に入手することができる。このようなシランカップリング剤で表面処理されたシリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面を処理することにより、得られる。シリカ系充填材の配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、５〜１００質量部であるのがよい。シリカ系充填材は、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。
【００３８】
前記付加反応架橋剤は、例えば、一分子中に２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を使用することができる。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、直鎖状、環又は分枝状のいずれであってもよい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．０１〜２０質量部であるのがよい。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。
【００３９】
前記付加反応触媒は、例えば、周期律表第９属又は第１０属の金属単体及びその化合物が挙げられ、より具体的には、シリカ、アルミナ又はシリカゲル等の担体上に吸着された微粒子状白金金属、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸六水塩とオレフィン又はジビニルジメチルポリシロキサンとの錯体、塩化白金酸六水塩のアルコール溶液等の白金系触媒、パラジウム触媒、ロジウム触媒等が挙げられる。これら付加反応触媒の配合量は、触媒量で十分であり、通常、周期律表第９属又は第１０属の金属量に換算して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物全体に対して、１〜１，０００ｐｐｍであるのがよく、１０〜５００ｐｐｍであるのが特によい。付加反応触媒の配合量が、周期律表第９属又は第１０属の金属量に換算して、１ｐｐｍより少ないと、ビニル基含有シリコーン生ゴムの架橋反応が十分に進行せず、ビニル基含有シリコーン生ゴムの硬化が不十分となることがあり、一方、１，０００ｐｐｍを超えると、ビニル基含有シリコーン生ゴムの架橋反応を促進する能力が向上せず、かえって、経済性が低下することがある。付加反応触媒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。
【００４０】
前記反応制御剤は、公知の反応制御剤を制限されることなく使用することができ、例えば、メチルビニルシクロテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイド等が挙げられる。反応制御剤の配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して０．１〜２質量部であるのがよい。反応制御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。
【００４１】
前記有機過酸化物架橋剤は、単独でビニル基含有シリコーン生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れば、シリコーンゴムの強度、歪み等の物性がより向上する。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、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して０．３〜１０質量部であるのがよい。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。
【００４２】
耐熱性向上剤は、発泡弾性層３の耐熱性を向上させる化合物であればよく、例えば、カーボンブラック、酸化鉄（ベンガラとも称する。）、酸化セリウム及び水酸化セリウム等が挙げられる。これら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。
【００４３】
前記カーボンブラックは、通常、その製造方法によって、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等に類別され得るが、硫黄、アミン等の含有量が多いと、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物の付加反応を阻害することがあるので、硫黄、アミン等の含有量が少ないカーボンブラック、例えば、アセチレンブラックが好適に使用される。前記酸化鉄は、黒色ベンガラ（Ｆｅ３Ｏ４）及び赤色ベンガラ（Ｆｅ２Ｏ３）が好ましく挙げられる。前記酸化セリウム及び前記水酸化セリウムは、単独で使用されてもよいが、前記カーボンブラック及び／又は前記酸化鉄と共に使用されるのが、発泡弾性層３の硬度変化を抑えることができる点で、好ましい。
【００４４】
前記耐熱性向上剤の総配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．１〜３５質量部であるのがよく、１〜１０質量部であるのが特によい。耐熱性向上剤の総配合量が前記範囲であれば、カーボンブラック、酸化鉄、酸化セリウム及び水酸化セリウムの配合量は、特に限定されない。例えば、カーボンブラックの配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０〜１５質量部であるのがよく、０．２〜１５質量部であるのがさらによく、２〜１０質量部であるのが特によい。ベンガラの配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０〜３０質量部であるのがよく、０．２〜３０質量部であるのがさらによく、２〜２０質量部であるのが特によい。酸化セリウム及び水酸化セリウムの配合量はそれぞれ、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．１〜５質量部であるのがよく、０．２〜２質量部であるのが特によい。
【００４５】
前記各種添加剤は、例えば、炭酸カルシウム等の充填材、着色剤、難燃性向上剤、熱伝導性向上剤等の添加剤、離型剤、アルコキシシラン、ジフェニルシランジオール、カーボンファンクショナルシラン、両末端シラノール基封鎖低分子シロキサン等の分散剤、及び、得られるゴムの硬度を調整することのできる粉砕石英、珪藻土等の非補強性シリカ等が挙げられる。これらの各種添加剤は、所望の配合量で配合される。
【００４６】
前記ビニル基含有シリコーン生ゴム、前記シリカ系充填材及び前記各種添加剤を含有するシリコーンゴム組成物として、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＥシリーズ」及び「ＫＥＧシリーズ」等を容易に入手することができる。
【００４７】
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、常温又は加熱下で混練して、得られる。
【００４８】
発泡ゴム組成物は、その硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が０．５〜３．０ＭＰａであるのが好ましく、０．７〜２．６ＭＰａであるのがより好ましく、１．２〜２．０ＭＰａであるのが特に好ましい。発泡ゴム組成物の硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が前記範囲内にあると、被圧接物と適切なニップを維持することができ、定着ローラ等に用いた場合には、現像剤中のシリカ等が付着することなく、また微細な現像剤に対する平滑性が保たれることによって、発泡弾性層３に形成されたセルが変形又は破壊すること等が防止される。この動的貯蔵弾性率Ｅ１’は、発泡ゴム組成物に含有される発泡剤の種類及び含有量、酸化鉄の含有量等によって、調整することができる。
【００４９】
この動的貯蔵弾性率Ｅ１’は、発泡ゴム組成物を発泡弾性層３の硬化条件と同じ硬化条件で発泡ゴム組成物を硬化して１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの寸法を有するシート状試験片を作製し、このシート状試験片を用いて、動的粘弾性測定装置（例えば、商品名「ＭＧレオアナライザー」、型式ＡＭＲ−１０００、アトー株式会社製）によって、下記条件における「圧縮法（シート状試験片に円筒状の荷重セルを押し当てて測定する方法）」で測定することができる。測定は５回行い、算術平均値を動的貯蔵弾性率Ｅ１’とする。
＜測定条件＞
・試験環境：温度２５±２℃、相対湿度５０±３％ＲＨ
・荷重セルの接触面積：７．０７ｍｍ２
・付加調整値（予圧）：５０．０ｇ
・振動周波数：１Ｈｚ
・振幅：２０μｍ
【００５０】
測定方法をより詳しく説明すると、前記シート状試験片を温度２５±２℃、相対湿度５０±３％ＲＨの環境下にて６時間放置し、その後、前記動的粘弾性測定装置の荷重セルと試験片が平行になるように置き、シート状試験片に、荷重セルにて５０．０ｇの付加調整値（予圧）を加え、その後、周波数１Ｈｚ、振幅２０μｍの大きさにて正弦振動を与えて、前記シート状試験片の動的貯蔵弾性率Ｅ１’を測定する。このようにして、動的貯蔵弾性率Ｅ１’を５回測定し、算出される算術平均値を動的貯蔵弾性率Ｅ１’とする。
【００５１】
弾性ローラ１Ａ及び１Ｂ（以下、弾性ローラ１と称することがある。）の製造方法を以下に説明する。弾性ローラ１を製造するには、まず、軸体２に、必要に応じて予め、その外周面に接着剤又はプライマーを、スプレー法、浸漬法等によって、塗布し、その外周面に接着層又はプライマー層を形成しておくのがよい。
【００５２】
次いで、このようにして作製した軸体２の外周面に、発泡ゴム組成物を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。発泡ゴム組成物の加熱成形においては、まず、接着層又はプライマー層が形成された軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する。軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する方法としては、例えば、押出機等により軸体２と発泡ゴム組成物とを一体に分出して、軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する方法、また、軸体２を収納する金型に発泡ゴム組成物を注入して、軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する方法等が挙げられる。これらの中でも、押出機等により軸体２と発泡ゴム組成物とを一体に分出しする方法が、作業が容易で、作業を連続して行うことができる点で、好ましい。
【００５３】
このようにして軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置した後、この状態を維持しつつ、軸体２ごと発泡ゴム組成物を加熱する。発泡ゴム組成物の加熱は、発泡ゴム組成物に含まれるゴムが架橋し、かつ、発泡剤が分解又は発泡するのに十分な条件で行われればよい。例えば、発泡ゴム組成物は、通常、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により、１７０〜５００℃程度、特に２００〜４００℃に加熱され、数分以上１時間以下、特に５〜３０分間、加熱される。
【００５４】
発泡ゴム組成物は、所望により、さらに、二次加熱が行われてもよい。二次加熱は、前記条件で架橋された発泡ゴム組成物をより確実に架橋させる工程であり、二次加熱によって、発泡ゴム組成物が硬化して成るゴム硬化体の物性が安定するという効果が得られる。二次加熱は、例えば、前記の条件で架橋された発泡ゴム組成物を、さらに、押出成形された状態のままで、例えば、１８０〜２５０℃、好ましくは１９０〜２３０℃で、１〜２４時間、好ましくは３〜１０時間にわたって、又は、金型を用いて、例えば、１３０〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃で、５分以上２４時間以下、好ましくは１０分以上１０時間以下にわたって、再度加熱されることによって、行われる。このようにして成形されたゴム硬化体は、所望により、所望の大きさ及び形状等に調整する研削工程、研磨工程及び／又は切削工程等が施される。
【００５５】
この発明における弾性ローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願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、弾性ローラ１は、用途に応じて、軸体２内、発泡弾性層３内及び／又は軸体２と発泡弾性層３との間に、加熱体、例えば、電熱器、発熱コイル等を備えていてもよい。例えば、弾性ローラ１が熱ローラ定着器の定着ローラとして使用される場合には、軸体２内に加熱体を備えている。
【００５６】
また、弾性ローラ１は、軸体２の外周面に発泡弾性層３が形成されているが、この発明において、発泡弾性層は、プライマー層又は接着剤層を介して、軸体の外周面に形成されてもよい。プライマー層を形成するプライマーとしては、特に限定されず、例えば、シランカップリング系プライマー等が挙げられる。また、接着剤層を形成する接着剤としては、特に制限されないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、アミノ基及び／又は水酸基を有する接着剤が好適である。また、これらの樹脂を硬化させるための架橋剤として、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が用いられる。
【００５７】
次に、この発明に係る弾性ローラ１を備えた定着装置（以下、この発明に係る定着装置と称することがある。）及び画像形成装置（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３を参照して、説明する。
【００５８】
図３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手段３５例えば画像形成装置用定着装置とを備えている。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。現像剤４２は、一成分系の現像剤であれば、乾式現像剤であっても湿式現像剤であってもよく、また、非磁性現像剤であっても磁性現像剤であってもよい。
【００５９】
前記定着手段３５は、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ればよく、例えば、発熱可能な定着ローラを備えた熱ローラ定着装置、オーブン定着器等の加熱定着装置、加圧可能な定着ローラを備えた圧力定着装置等を用いることができる。これらの定着装置は無端ベルトを備えた定着装置であってもよい。図３において、無端ベルトを備えた定着手段３５はこの発明に係る画像形成装置用定着装置とされている。この定着装置３５は、図３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に巻き掛けられた無端ベルト５５と、定着ローラ５３と対向配置された加圧ローラ５６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。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。定着ローラ５３、無端ベルト支持ローラ５４及び加圧ローラ５６はそれぞれ、加熱体（図示しない。）が内蔵され、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。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。
【００６０】
この発明に係る画像形成装置３０は、帯電手段３２の帯電ローラ、現像手段４０の現像ローラ、転写手段３４の転写ローラ、定着手段３５の定着ローラ、加圧ローラ又は無端ベルト支持ローラ、クリーニング手段のクリーニングローラ、紙送り搬送ローラ等の各種ローラを備え、これら各種ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用される。好ましくは、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ及び加圧ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用され、特に好ましくは、定着ローラ及び加圧ローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用される。
【００６１】
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、静電潜像が現像される。次いで、現像剤像は像担持体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。
【００６２】
この発明に係る画像形成装置３０は、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ、加圧ローラ、無端ベルト支持ローラ、クリーニングローラ、紙送り搬送ローラ等の各種ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用されているから、この発明に係る弾性ローラにおける発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することができ、その結果、画像形成装置３０が長期間にわたって高品質の画像を安定して形成することに貢献することができる。
【００６３】
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、各色毎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。
【００６４】
また、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】
【００６５】
（実施例１）
まず、無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（直径１２ｍｍ×長さ３５０ｍｍ、ＳＵＭ２２）をトルエンで洗浄し、プライマー「Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ」（信越化学工業株式会社製：商品名）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギアーオーブンを用いて、１８０℃の温度にて３０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、プライマー層を形成した。
【００６６】
次いで、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ微粉末と分散剤とを含むシリコーンゴム組成物「ＫＥ−５５２Ｕ」（信越化学工業株式会社製：商品名）１００質量部と、シリカ系充填材（商品名「ＳＰ−１Ｂ」、扶桑化学工業株式会社製）８質量部と、オルガノハイドロジェンポリシロキサン（付加反応架橋剤、商品名「Ｃ−１５３Ａ」、信越化学工業株式会社製）２．０質量部と、酸化鉄（正式名称「ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄」、商品名「Ｒ−ＭＲ」、（ＳＯ３）の含有量０．１４質量％、チタン工業株式会社製）１．０質量部と、付加反応触媒としての白金触媒適量と、反応制御剤「Ｒ−１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）０．５質量部と、耐熱性向上剤「ＫＥＰ−１２」（信越化学工業株式会社製：商品名）１．０質量部と、２，２’−アゾビス−１−イソブチロニトリル（商品名「ＡＩＢＮ」、大塚化学株式会社製）４質量部（前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して１．０質量部）とを、二本ロールで十分に混練して、発泡ゴム組成物Ａを調整した。
【００６７】
次いで、プライマー層を形成した軸体と、発泡ゴム組成物Ａとを、押出成形機にて一体分出し、次いで、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて、発泡ゴム組成物Ａを２５０℃で１０分間加熱して、発泡ゴム組成物Ａを発泡架橋させた。その後、さらに、ギアーオーブンを用いて、２００℃で７時間にわたって、発泡架橋後の発泡ゴム組成物Ａを二次加熱し、常温にて１時間放置した。次いで、形成されたゴム硬化体を円筒研削盤にて外径を２９ｍｍに調整し、弾性ローラを製造した。
【００６８】
前記発泡ゴム組成物Ａの硬化と同様にして、前記発泡ゴム組成物Ａを発泡架橋及び二次加熱して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの寸法を有するシート状試験片を作製した。このシート状試験片を用いて、前記方法により動的貯蔵弾性率Ｅ１’を測定した結果を第１表に示す。
【００６９】
（実施例２）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−１１０−７」、（ＳＯ３）の含有量０．４４質量％、チタン工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例３）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−５１６−Ｌ」、（ＳＯ３）の含有量０．７８質量％、チタン工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例４）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄に代えて、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−ＭＲ」）０．５質量部と、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−５１６−Ｌ」）０．５質量部とを併用した以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
【００７０】
（実施例５）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄の含有量を６．０質量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例６）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄の含有量を０．２質量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例７）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄の含有量を９．０質量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
【００７１】
（比較例１）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、酸化鉄（商品名「ＨＤＮ−１０」、ＪＦＥケミカル株式会社製、硫黄化合物含有量０．０７質量％）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（比較例２）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、酸化鉄（商品名「ＦＲ−１００」、チタン工業株式会社製、硫黄化合物含有量０．９２質量％）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（比較例３）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、酸化チタン（商品名「ＫＡ−１５」、チタン工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
【００７２】
（比較例４）
液状シリコーンゴム（商品名「ＸＥ１５−Ｂ１７５０３Ａ」、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）５０質量部と、「ＸＥ１５−Ｂ１７５０３Ｂ」、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）５０質量部と、発泡剤（商品名「ＡＩＢＮ」、大塚化学株式会社製）９質量部と、吸湿性粒子としてセルロース粉末（商品名「Ｗ−５０」、日本製紙ケミカル株式会社製）８質量部とを、真空脱泡攪拌機を用いて、室温で２０分間混合して、液状発泡シリコーンゴム組成物ａを調製した。次いで、実施例１と同様の軸体を準備した。また、円筒状中空体、保持穴及びスプルーを有する下端駒、並びに、保持穴及びベントを有する上端駒からなり、直径（外径）８５ｍｍ、内径４０ｍｍ、長さ３７０ｍｍの中空空間を有する金型を作製した。次いで、下端駒の保持穴と上端駒の保持穴とで作製した軸体を中空空間の中央に保持した後、金型を組み立て、下端駒のスプルーから、液状発泡シリコーンゴム組成物ａを、ベントから液溜り部に流出し始めるまで、キャビティに注入した。次いで、金型の外部から、１７０℃に加熱して、同温度で３０分間保持し、液状発泡シリコーンゴム組成物ａを加熱成形した。加熱成形後、金型を放冷して成形品を金型から取り出し、スプルー及びベントの部分のゴムが付着している部分を切断除去して、形成されたゴム硬化体を円筒研削盤にて外径を２９ｍｍに調整し、弾性ローラを製造した。
【００７３】
実施例２〜７及び比較例１〜４において調製した発泡ゴム組成物を用いて、前記実施例１と同様にして、実施例２〜７及び比較例１〜４の動的貯蔵弾性率Ｅ１’を測定した。その結果を第１表に示す。
【００７４】
（ニップ試験）
直径５０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウム製軸体の外表面に、ポリテトラフルオロエチレンを含有するラテックスをコーティングし、３００℃で１５分間加熱焼成して、試験用ローラを作製した。この試験用ローラと実施例１で製造した弾性ローラとを互いの軸線が平行になるように接触させて、試験用ローラと弾性ローラとに２ｋｇの荷重をかけた。この初期状態における試験用ローラと弾性ローラとの初期ニップ幅（接触幅とも称する。）を定規で測定した。この初期状態を維持したまま試験用ローラと弾性ローラとを２００℃で５時間加熱し、さらに、この初期状態を維持したまま試験用ローラと弾性ローラとを常温にて１８時間放置した後に、試験用ローラと弾性ローラとの加熱後ニップ幅を定規で測定した。また、実施例２〜７及び比較例１〜４で製造した弾性ローラを用いて同様にして、加熱後ニップ幅及び初期ニップ幅を測定した。ニップ試験の評価は、ニップ幅の変化率（（加熱後ニップ幅／初期ニップ幅）×１００（％））が９０〜１１０（％）の範囲内にある場合を合格（第１表において「○」と表記する。）、前記変化率が９０（％）未満又は１１０（％）超である場合を不合格（第１表において「×」と表記する。）とした。その結果を第１表に示す。
【００７５】
（耐久性試験後のセル破壊状況評価）
製造した各弾性ローラをそれぞれ図４に示される耐久性試験機に装着して、発泡弾性層３に形成されたセルの状況を評価した。この耐久性試験装置７０は、筐体内部の下面に固定され、内部ヒータ７２を備えた加熱ローラ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外部ヒータ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。なお、加熱ローラ７１として、直径２０ｍｍの金属（ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４））製ローラを用いた。
【００７６】
各弾性ローラを弾性ローラ７６としてそれぞれ、試験ローラ装着部７４のベアリングに装着し、図４に示されるように、押圧力調整手段７５を操作して、装着した弾性ローラ７６を加熱ローラ７１に圧接し、加熱ローラ７１と弾性ローラ７６との圧接部において、弾性ローラ７６における発泡弾性層が内部に３ｍｍ凹陥するように、弾性ローラ７６を固定した（すなわち、弾性ローラ７６の外径と加熱ローラ７１との外径の和よりも３ｍｍ短くなるように、弾性ローラ７６の中心軸と加熱ローラ７１の中心軸との距離ｄを調節した。）。
【００７７】
次いで、外部ヒータ７３及び内部ヒータ７２を起動し、加熱ローラ７１の表面温度を１８０℃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１３０ｒｐｍで１００時間連続稼動し、弾性ローラ７６における発泡弾性層の凹陥状態を解除後、弾性ローラ７６を常温で２４時間放置して、耐久性試験を行った。耐久性試験後に、各弾性ローラを取り出して、その外表面を光学顕微鏡にて観察して、耐久性試験前のセルの状態と、耐久性試験後のセルの状態とを比較して、セル破壊状況を評価した。評価は、発泡弾性層の表面に存在するセルの形状が耐久性試験後も破壊されていなかった場合を「◎」、少数のセルの形状が耐久性試験後に許容可能な程度にわずかに破壊されていた場合を「○」、複数のセルの形状が耐久性試験後に許容可能な程度にわずかに破壊されていた場合を「△」、多数のセルの形状が耐久性試験後に許容できないほど破壊されていた場合を「×」とした。結果を第１表に示す。
【００７８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、この発明に係る弾性ローラの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、この発明に係る弾性ローラの別の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、この発明に係る画像形成装置の一例を示す要部概略図である。
【図４】図４は、耐久性試験装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ、１Ｂ 導電性ローラ
２ 軸体
３ 発泡弾性層
４ 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 外部ヒータ
７４ 試験ローラ装着部
７５ 押圧力調整手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、弾性ローラ、画像形成装置用定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラ、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、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。各種の画像形成装置は、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ローラを備えている。これらのローラは、通常、軸体と、軸体の外周面に形成された弾性層と、所望により、この弾性層の外周面に形成されたコート層とを備えている。
【０００３】
これらの各種ローラの中でも、定着ローラ及び加圧ローラは、画像形成装置用定着装置に装着され、長期間にわたって繰り返し圧縮されるので、これらのローラがその機能を十分に発揮するためには、耐摩耗性、圧縮永久歪等の特性が特に重要である。ローラの圧縮永久歪を向上させる技術の１つとして、弾性層の内部に気泡等を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、気泡を有する弾性層に無機充填材を含有させ、補強性、増粘性、加工性、増量等の特性を向上させる技術として、例えば、特許文献２が挙げられる。この特許文献２には、（ロ）微粉状シリカ充填材として、例えば、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英粉末、けいそう土等が記載されている。
【０００５】
一方、ローラの耐摩耗性（耐久性とも称する。）を向上させる技術の１つとして、コート層に補強性充填材等を含有させる技術が知られている。例えば、「定着回転体と、この定着回転体とニップを形成する加圧回転体と、を有し、前記ニップで記録材第１面に担持された未定着画像を定着し、その後記録材の第２面に担持された未定着画像を定着する定着装置において、前記定着回転体及び前記加圧回転体はそれぞれ外層に耐熱性無機充填剤を有し、前記加圧回転体の耐熱性無機充填剤の量は前記定着回転体の耐熱性無機充填剤の量より多いことを特徴とする定着装置」が挙げられる（特許文献３）。特許文献３には、耐熱性付与剤としての無機微粉体として、「シリカ（酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化チタン、炭酸カルシウム等」が記載されている（特許文献３の００８１欄参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０２４４７２号公報
【特許文献２】特公平０６−００４７１６号公報
【特許文献３】特開平０７−３１１５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラを提供することを、目的とする。
【０００８】
また、この発明は、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる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】
【０００９】
本願発明者は、弾性ローラの発泡弾性層を形成する発泡ゴム組成物について鋭意検討したところ、これまでまったく検討されていなかった酸化鉄に含まれる硫黄化合物の含有量が、発泡弾性層に形成されるセルの破壊に大きく影響していること、そして、酸化鉄に含まれる硫黄化合物の含有量を特定の範囲にするとセルの破壊を長期間にわたって防止することができることを、新たに見出して、前記課題を解決することができることを可能にした。
【００１０】
すなわち、前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、軸体と、ゴム、酸化鉄及び発泡剤を含有する発泡ゴム組成物を前記軸体の外周面で硬化してなる発泡弾性層とを備えてなる弾性ローラであって、前記酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有していることを特徴とする弾性ローラであり、
請求項２は、前記発泡ゴム組成物は、その硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が０．５〜３．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の弾性ローラであり、
請求項３は、請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置用定着装置であり、
請求項４は、請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る弾性ローラは、特定量の硫黄化合物が含まれる酸化鉄を含有する発泡ゴム組成物を硬化してなる発泡弾性層を備えているから、画像形成装置用定着装置に装着されて長期間にわたって繰り返し圧縮されても、弾性層に形成されたセルの変形又は破壊等が防止され、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することができる。したがって、この発明によれば、発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することのできる弾性ローラを提供することができる。
【００１２】
また、この発明に係る画像形成装置用定着装置及び画像形成装置は、この発明に係る弾性ローラを備えているから、この発明によれば、高品質の画像を長期間にわたって形成することに貢献する画像形成装置用定着装置、及び、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明に係る弾性ローラの一実施例としての弾性ローラ１Ａは、図１に示されるように、軸体２と、その外周面に形成された発泡弾性層３とを備えてなる。
【００１４】
軸体２は、良好な導電特性を有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体２は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、さらには、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。
【００１５】
発泡弾性層３は、後述する発泡ゴム組成物によって、軸体２の外周面に形成されている。この発泡弾性層３は、その内部及び／又は外表面にセルを有する発泡弾性層とされる（図１において発泡弾性層３の外周面及び端面に開口したセルは図示しない。）。発泡弾性層３がセルを有すると、発泡弾性層３の硬度が低下して、弾性ローラ１Ａの機能が向上するから、高品質の画像を形成することに貢献することができる。ここで、発泡弾性層３に有するセルは、発泡ゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域をいう。発泡弾性層３に有する複数のセルは、他のセルに接することのない若しくは連通することのない状態（独立セル状態と称する。）、他のセルに接し若しくは連通している状態（連通セル状態と称する。）、又は、前記独立セル状態と前記連通セル状態とが共存する状態の何れの状態にあってもよい。発泡弾性層３は、画像形成装置又は画像形成装置用定着装置等に用いられる各種ローラに応じて、セルの大きさ、存在率等が決定される。
【００１６】
発泡弾性層３におけるセルの平均セル径は、例えば、６０〜８００μｍであるのが好ましく、１００〜４００μｍであるのが特に好ましい。発泡弾性層３におけるセルは、そのセル壁の平均幅が０．０１〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．０５〜０．４ｍｍであるのが特に好ましい。発泡弾性層３における発泡率は１５０〜４８０％であるのが好ましく２００〜４５０％であるのが特に好ましい。セルの平均セル径、セル壁の平均幅及び発泡率のいずれか１つが前記範囲内にあれば、発泡弾性層３の硬度を適度に低下させてより一層高品質の画像を形成することに貢献することができる。セルにおける、平均セル径、セル壁の平均幅及び発泡率は、発泡弾性層３を形成する後述するゴム組成物に含有される発泡剤又は中空充填剤の配合量、中空充填剤の大きさ、ゴム組成物の硬化条件等により、調整することができる。
【００１７】
セルの平均セル径は、発泡弾性層３の表面又は任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定して、測定された最大長さを算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。セルにおけるセル壁の平均幅は、前記平均セル径と同様に、発泡弾性層３の表面又は発泡弾性層３を任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在するセルとセルとの間隔、すなわち、セルとセルとの間にある壁の幅を測定し、測定された値を算術平均することによって、求めることができる。発泡弾性層３の発泡率は、発泡弾性層３の体積及び質量を常法によって測定し、これらから算出することができる。
【００１８】
発泡弾性層３は、２０〜６０のアスカーＣ硬度を有するのが好ましい。アスカーＣ硬度が前記範囲であると、被当接体に対する所望の当接状態又は圧接状態を保持することができるから、高品質の画像を形成することに貢献することができる。例えば、弾性ローラ１Ａを定着ローラとして画像形成装置に装着する場合には、加圧ローラに対して所望の圧接状態を保持して、加圧ローラと定着ローラとで形成されるニップ幅を大きくすることができるから、記録体に転写された現像剤像を所望のように定着させることができ、その結果、高品質の画像を形成することに貢献することができる。アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、発泡弾性層３の複数箇所を測定し、測定値を算術平均した値とすることができる。発泡弾性層３のアスカーＣ硬度は、例えば、発泡弾性層３を形成するゴム組成物に含有されるゴム及び／若しくは添加剤の種類を選択し、並びに／又は、それらの配合量等を変更することにより、また、発泡弾性層３の成形条件等により、調整することができる。
【００１９】
発泡弾性層３の厚さは特に限定されないが、通常、２〜２０ｍｍに調整されるのが好ましく、３〜１２ｍｍに調整されるのが特に好ましい。
【００２０】
発泡弾性層３は、後述する発泡ゴム組成物に由来する酸化鉄を含有している。発泡弾性層３に含有される酸化鉄は、後述する発泡ゴム組成物に含有される酸化鉄と基本的に同様である。したがって、発泡弾性層３に含有される酸化鉄は、三酸化二鉄であるのが特に好ましい。そして、発泡弾性層３に含有される酸化鉄は、後述するように、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している。この酸化鉄は、発泡弾性層３中に、ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の割合で含有されているのが好ましく、０．３〜７．０質量部の割合で含有されているのがより好ましく、０．５〜５．０質量部の割合で含有されているのが特に好ましい。酸化鉄の含有量が前記範囲内にあると、後述する硫黄化合物を含有することによる効果を奏すると共に、弾性ローラ１が画像形成装置用定着装置に装着されて長期間にわたって繰り返し圧縮されても、発泡弾性層３における初期の耐熱性及び耐久性を維持することができる。酸化鉄は、１種又は２種以上が含有されていてもよく、また、ゴム等との複合体として発泡弾性層３に含有されていてもよい。
【００２１】
発泡弾性層３は、前記酸化鉄に由来する硫黄化合物を含有している。したがって、硫黄化合物は、酸化鉄における硫黄化合物の前記含有量及び発泡弾性層３における酸化鉄の前記含有量に応じた含有量で発泡弾性層３に含有されている。すなわち、発泡弾性層３に含有される硫黄化合物の含有量は、酸化鉄における硫黄化合物の前記含有量及び発泡弾性層３における酸化鉄の前記含有量から決定される。この発明において、酸化鉄に含有される硫黄化合物は、硫黄原子を含有する化合物であればよく、具体的には、三酸化硫黄、硫酸塩及びこれらの誘導体等の硫黄（ＶＩ）化合物が挙げられる。なお、この発明において、硫黄化合物には、前記硫酸塩から生じる硫酸イオン及び硫酸水素イオンも含まれる。
【００２２】
この発明に係る弾性ローラの別の一実施例としての弾性ローラ１Ｂは、図２に示されるように、軸体２と、その外周面に形成された発泡弾性層３と、発泡弾性層３の外周面上に形成されたチューブ層４とを備えてなる。弾性ローラ１Ｂの軸体２及び発泡弾性層３は、弾性ローラ１Ａの軸体２及び発泡弾性層３と基本的に同様である。
【００２３】
チューブ層４は、発泡弾性層３の外周面に形成されている。発泡弾性層３の外表面にチューブ層４が形成されていると、現像剤の離型性を向上させることができる。チューブ層４は、樹脂材料で形成されても金属材料で形成されてもよい。チューブ層４は、一層構造とされても、二層以上が積層された積層構造とされてもよい。
【００２４】
チューブ層４が樹脂材料によって形成される場合には、チューブ層４は、例えば、１〜１００μｍの厚さに形成されるのが好ましい。チューブ層４を形成する樹脂材料は、特に制限されるものではないが、弾性ローラ１Ｂは被当接体に当接又は圧接されるから、永久変形しにくい材料であるのが好ましく、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド系樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００２５】
チューブ層４が金属材料によって形成される場合には、チューブ層４は、例えば、２０〜１５０μｍの厚さに形成されるのが好ましく、３０〜１００μｍの厚さに形成されるのが特に好ましい。チューブ層４を形成する金属材料は、特に制限されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス鋼、ニッケル等の高い熱伝導を有する金属材料が挙げられる。金属材料によって形成されたチューブ層４は、８００〜１３００ＭＰａ程度の引張強度を有しているのが、発泡弾性層３の内周面からの圧接により変形しにくくなる点で、好ましい。前記引張強度の測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠する。
【００２６】
発泡弾性層３を形成する材料は、ゴムと、発泡剤と、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している酸化鉄と、所望により各種添加剤等とを含有する発泡ゴム組成物であればよい。
【００２７】
前記発泡剤としては、従来、発泡ゴム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。通常、ゴムに連続気泡を形成する場合には無機系発泡剤が用いられ、独立気泡を形成する場合には有機系発泡剤が用いられる。この発明においては、前記発泡弾性層３を容易に形成することができる点で、発泡剤は、有機系発泡剤であるのがよく、具体的には、例えば、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のアゾ化合物が好適に使用される。特に、ジメチル−１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）が好適に使用できる。発泡剤の配合量は、発泡剤の種類によって相違するが、発泡弾性層３のアスカーＣ硬度が２０〜６０となるように調整するのがよい。具体的には、例えば、後述する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物においては、ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部、特に０．５〜１０質量部であるのがよい。発泡剤の配合量が、０．１質量部未満であると、形成される発泡弾性層３に十分な気泡を形成することができないことがあり、一方、１０質量部を超えると、発泡シリコーンゴムとしての形態を維持することができなくなり、発泡弾性層３の機械的強度が低下することがある。発泡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。
【００２８】
前記酸化鉄は、酸化鉄（ＩＩ）、三酸化二鉄、四酸化三鉄であればよいが、発泡弾性層３の熱安定性及び経時的な安定性の面から三酸化二鉄であるのが特によい。発泡ゴム組成物が酸化鉄を含有していると、発泡弾性層３の耐熱性、耐久性及び熱安定性等が向上する。
【００２９】
この酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している。硫黄化合物は、通常、不純物成分又はその分解物として酸化鉄に含まれる。酸化鉄が０．１０質量％未満しか硫黄化合物を含有していないと、酸化鉄とシリコーンゴム組成物の相溶性が低下するため、発泡弾性層３の硬度が低下しすぎることがあり、また、画像形成装置用定着装置に装着して長期間にわたって使用すると、発泡弾性層３の硬度が小さすぎることによって、セルが破壊されることがある。一方、酸化鉄が０．９０質量％を超える硫黄化合物を含有していると、発泡弾性層３を形成しているゴム分子が分解され、その結果、セルが破壊されることがある。すなわち、発泡弾性層３に形成されたセルの破壊を防止するには、発泡弾性層３を形成するゴムの種類にかかわらず、酸化鉄に含有される硫黄化合物の含有量を０．１０〜０．９０質量％の範囲内にすることが非常に有効であることがわかった。このような「硫黄化合物を含有することによる効果」が得られる理由は明確になっていないが、本発明者は、次のように考えている。すなわち、酸化鉄は、カーボンやシリカ等ほど表面活性エネルギーが大きくなく、その形状や凝集体も均一であるため、組成物としたときに、前記ゴム中において局所的な分散不良も起こらず、前記ゴムと均一に混ざり合うことができる。さらに、酸化鉄は、粒子の表面に官能基がないため、発泡ゴム組成物中で粘度が過度に上昇することもなく、水和による物性変化も起こりにくい。また、酸化鉄は、酸化スズや、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、アルミナのような他のフィラーに比べ、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐候性等に優れるため長期使用しても、現像剤成分のワックスや樹脂、顔料等による影響を受けにくい等の利点がある。０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有している酸化鉄が前記利点を有することによって前記「硫黄化合物を含有することによる効果」が得られる理由の１つであると考えている。
【００３０】
酸化鉄に含まれる硫黄化合物の含有量は蛍光Ｘ線分析等によって測定することができる。例えば、４．０ｇの粉体試料を秤取り、試料成型用ダイス（ＣＡＴ Ｎｏ．３３９９／ＡＬ リガク）上に薬包紙を敷いてセットされたアルミリング（径４０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、幅５ｍｍ）に詰めた後、アルミリング上にダイスを載せて挟みサンドイッチにしてプレス機（例えば、「Ｔ−１」、東邦プレス製作所株式会社製）に載せ、プレス圧１．４ｔにてプレスして、測定用試料を作製し、この測定用試料を蛍光Ｘ線分析装置（例えば、「Ｓｉｍｕｌｔｉｘ３５５０」、理学電機工業株式会社製）にセットして、定量することによって、硫黄化合物を測定することができる。硫黄化合物の定量には検量線作製分析法として重量法が選択される。
【００３１】
０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有する酸化鉄として、例えば、商品名「Ｒ−５１６−Ｌ」（三酸化硫黄（ＳＯ３）の含有量０．７８質量％、チタン工業株式会社製）、商品名「Ｒ−ＭＲ」（三酸化硫黄（ＳＯ３）の含有量０．１４質量％、チタン工業株式会社製）、及び、商品名「Ｒ−１１０−７」（三酸化硫黄（ＳＯ３）の含有量０．４４質量％、チタン工業株式会社製）等が挙げられる。
【００３２】
この発明において、酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有しているが、硫黄化合物を酸化鉄に混合して、硫黄化合物の含有量を前記範囲内に調整することもできる。すなわち、この発明においては、発泡ゴム組成物を構成する成分として、酸化鉄と硫黄化合物とを別々の成分として用いることができる。
【００３３】
発泡ゴム組成物に含有される酸化鉄は、発泡ゴム組成物に含まれるゴム１００質量部に対して０．１〜１０質量部であるのが好ましく、０．３〜７．０質量部であるのがより好ましく、０．５〜５．０質量部であるのが特に好ましい。発泡ゴム組成物における酸化鉄の含有量が前記範囲内にあると、前記した硫黄化合物を含有することによる効果を奏すると共に、発泡弾性層３の耐熱性、耐久性及び熱安定性等が向上し、さらに、発泡ゴム組成物の硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ’を所定の範囲内になるように調整することができる。酸化鉄は、１種又は２種以上が含有されていてもよく、また、ゴム等との複合体として発泡弾性層３に含有されていてもよい。
【００３４】
前記ゴムは、特に限定されないが、シリコーンゴムであるのが耐熱性、耐久性及び耐残留歪み特性等に優れる点で、好ましい。前記発泡剤と前記酸化鉄とが混合される、シリコーンゴムを含有する発泡ゴム組成物として、例えば、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が好ましく挙げられる。
【００３５】
付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は、ビニル基含有シリコーン生ゴムと、シリカ系充填材と、付加反応架橋剤と、付加反応触媒と、反応制御剤とを含有し、所望により、さらに、有機過酸化物架橋剤と耐熱性向上剤と各種添加剤とを含有してもよい。
【００３６】
前記ビニル基含有シリコーン生ゴムは、例えば、ミラブル型シリコーンゴム、熱架橋シリコーンゴム（ＨＴＶ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ）等が挙げられる。これらのビニル基含有シリコーン生ゴムは、後工程で、発泡剤及び付加反応架橋剤等をロールミル等で容易に混練りすることができるという特性を有し、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。
【００３７】
前記シリカ系充填材は、補強性を有する煙霧質シリカ又は沈降性シリカ等が挙げられ、一般式がＲＳｉ（ＯＲ’）３で示されるシランカップリング剤で表面処理された、補強効果の高い表面処理シリカ系充填材が好ましい。ここで、前記一般式におけるＲは、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、Ｎ−フェニルアミノプロピル基又はメルカプト基等であり、前記一般式におけるＲ’はメチル基又はエチル基である。前記一般式で示されるシランカップリング剤は、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＢＭ１００３」及び「ＫＢＥ４０２」等として、容易に入手することができる。このようなシランカップリング剤で表面処理されたシリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面を処理することにより、得られる。シリカ系充填材の配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、５〜１００質量部であるのがよい。シリカ系充填材は、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。
【００３８】
前記付加反応架橋剤は、例えば、一分子中に２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を使用することができる。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、直鎖状、環又は分枝状のいずれであってもよい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．０１〜２０質量部であるのがよい。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。
【００３９】
前記付加反応触媒は、例えば、周期律表第９属又は第１０属の金属単体及びその化合物が挙げられ、より具体的には、シリカ、アルミナ又はシリカゲル等の担体上に吸着された微粒子状白金金属、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸六水塩とオレフィン又はジビニルジメチルポリシロキサンとの錯体、塩化白金酸六水塩のアルコール溶液等の白金系触媒、パラジウム触媒、ロジウム触媒等が挙げられる。これら付加反応触媒の配合量は、触媒量で十分であり、通常、周期律表第９属又は第１０属の金属量に換算して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物全体に対して、１〜１，０００ｐｐｍであるのがよく、１０〜５００ｐｐｍであるのが特によい。付加反応触媒の配合量が、周期律表第９属又は第１０属の金属量に換算して、１ｐｐｍより少ないと、ビニル基含有シリコーン生ゴムの架橋反応が十分に進行せず、ビニル基含有シリコーン生ゴムの硬化が不十分となることがあり、一方、１，０００ｐｐｍを超えると、ビニル基含有シリコーン生ゴムの架橋反応を促進する能力が向上せず、かえって、経済性が低下することがある。付加反応触媒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。
【００４０】
前記反応制御剤は、公知の反応制御剤を制限されることなく使用することができ、例えば、メチルビニルシクロテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイド等が挙げられる。反応制御剤の配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して０．１〜２質量部であるのがよい。反応制御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。
【００４１】
前記有機過酸化物架橋剤は、単独でビニル基含有シリコーン生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れば、シリコーンゴムの強度、歪み等の物性がより向上する。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、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して０．３〜１０質量部であるのがよい。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。
【００４２】
耐熱性向上剤は、発泡弾性層３の耐熱性を向上させる化合物であればよく、例えば、カーボンブラック、酸化鉄（ベンガラとも称する。）、酸化セリウム及び水酸化セリウム等が挙げられる。これら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。
【００４３】
前記カーボンブラックは、通常、その製造方法によって、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等に類別され得るが、硫黄、アミン等の含有量が多いと、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物の付加反応を阻害することがあるので、硫黄、アミン等の含有量が少ないカーボンブラック、例えば、アセチレンブラックが好適に使用される。前記酸化鉄は、黒色ベンガラ（Ｆｅ３Ｏ４）及び赤色ベンガラ（Ｆｅ２Ｏ３）が好ましく挙げられる。前記酸化セリウム及び前記水酸化セリウムは、単独で使用されてもよいが、前記カーボンブラック及び／又は前記酸化鉄と共に使用されるのが、発泡弾性層３の硬度変化を抑えることができる点で、好ましい。
【００４４】
前記耐熱性向上剤の総配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．１〜３５質量部であるのがよく、１〜１０質量部であるのが特によい。耐熱性向上剤の総配合量が前記範囲であれば、カーボンブラック、酸化鉄、酸化セリウム及び水酸化セリウムの配合量は、特に限定されない。例えば、カーボンブラックの配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０〜１５質量部であるのがよく、０．２〜１５質量部であるのがさらによく、２〜１０質量部であるのが特によい。ベンガラの配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０〜３０質量部であるのがよく、０．２〜３０質量部であるのがさらによく、２〜２０質量部であるのが特によい。酸化セリウム及び水酸化セリウムの配合量はそれぞれ、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、０．１〜５質量部であるのがよく、０．２〜２質量部であるのが特によい。
【００４５】
前記各種添加剤は、例えば、炭酸カルシウム等の充填材、着色剤、難燃性向上剤、熱伝導性向上剤等の添加剤、離型剤、アルコキシシラン、ジフェニルシランジオール、カーボンファンクショナルシラン、両末端シラノール基封鎖低分子シロキサン等の分散剤、及び、得られるゴムの硬度を調整することのできる粉砕石英、珪藻土等の非補強性シリカ等が挙げられる。これらの各種添加剤は、所望の配合量で配合される。
【００４６】
前記ビニル基含有シリコーン生ゴム、前記シリカ系充填材及び前記各種添加剤を含有するシリコーンゴム組成物として、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＥシリーズ」及び「ＫＥＧシリーズ」等を容易に入手することができる。
【００４７】
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、常温又は加熱下で混練して、得られる。
【００４８】
発泡ゴム組成物は、その硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が０．５〜３．０ＭＰａであるのが好ましく、０．７〜２．６ＭＰａであるのがより好ましく、１．２〜２．０ＭＰａであるのが特に好ましい。発泡ゴム組成物の硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が前記範囲内にあると、被圧接物と適切なニップを維持することができ、定着ローラ等に用いた場合には、現像剤中のシリカ等が付着することなく、また微細な現像剤に対する平滑性が保たれることによって、発泡弾性層３に形成されたセルが変形又は破壊すること等が防止される。この動的貯蔵弾性率Ｅ１’は、発泡ゴム組成物に含有される発泡剤の種類及び含有量、酸化鉄の含有量等によって、調整することができる。
【００４９】
この動的貯蔵弾性率Ｅ１’は、発泡ゴム組成物を発泡弾性層３の硬化条件と同じ硬化条件で発泡ゴム組成物を硬化して１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの寸法を有するシート状試験片を作製し、このシート状試験片を用いて、動的粘弾性測定装置（例えば、商品名「ＭＧレオアナライザー」、型式ＡＭＲ−１０００、アトー株式会社製）によって、下記条件における「圧縮法（シート状試験片に円筒状の荷重セルを押し当てて測定する方法）」で測定することができる。測定は５回行い、算術平均値を動的貯蔵弾性率Ｅ１’とする。
＜測定条件＞
・試験環境：温度２５±２℃、相対湿度５０±３％ＲＨ
・荷重セルの接触面積：７．０７ｍｍ２
・付加調整値（予圧）：５０．０ｇ
・振動周波数：１Ｈｚ
・振幅：２０μｍ
【００５０】
測定方法をより詳しく説明すると、前記シート状試験片を温度２５±２℃、相対湿度５０±３％ＲＨの環境下にて６時間放置し、その後、前記動的粘弾性測定装置の荷重セルと試験片が平行になるように置き、シート状試験片に、荷重セルにて５０．０ｇの付加調整値（予圧）を加え、その後、周波数１Ｈｚ、振幅２０μｍの大きさにて正弦振動を与えて、前記シート状試験片の動的貯蔵弾性率Ｅ１’を測定する。このようにして、動的貯蔵弾性率Ｅ１’を５回測定し、算出される算術平均値を動的貯蔵弾性率Ｅ１’とする。
【００５１】
弾性ローラ１Ａ及び１Ｂ（以下、弾性ローラ１と称することがある。）の製造方法を以下に説明する。弾性ローラ１を製造するには、まず、軸体２に、必要に応じて予め、その外周面に接着剤又はプライマーを、スプレー法、浸漬法等によって、塗布し、その外周面に接着層又はプライマー層を形成しておくのがよい。
【００５２】
次いで、このようにして作製した軸体２の外周面に、発泡ゴム組成物を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。発泡ゴム組成物の加熱成形においては、まず、接着層又はプライマー層が形成された軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する。軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する方法としては、例えば、押出機等により軸体２と発泡ゴム組成物とを一体に分出して、軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する方法、また、軸体２を収納する金型に発泡ゴム組成物を注入して、軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置する方法等が挙げられる。これらの中でも、押出機等により軸体２と発泡ゴム組成物とを一体に分出しする方法が、作業が容易で、作業を連続して行うことができる点で、好ましい。
【００５３】
このようにして軸体２の外周面に発泡ゴム組成物を配置した後、この状態を維持しつつ、軸体２ごと発泡ゴム組成物を加熱する。発泡ゴム組成物の加熱は、発泡ゴム組成物に含まれるゴムが架橋し、かつ、発泡剤が分解又は発泡するのに十分な条件で行われればよい。例えば、発泡ゴム組成物は、通常、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により、１７０〜５００℃程度、特に２００〜４００℃に加熱され、数分以上１時間以下、特に５〜３０分間、加熱される。
【００５４】
発泡ゴム組成物は、所望により、さらに、二次加熱が行われてもよい。二次加熱は、前記条件で架橋された発泡ゴム組成物をより確実に架橋させる工程であり、二次加熱によって、発泡ゴム組成物が硬化して成るゴム硬化体の物性が安定するという効果が得られる。二次加熱は、例えば、前記の条件で架橋された発泡ゴム組成物を、さらに、押出成形された状態のままで、例えば、１８０〜２５０℃、好ましくは１９０〜２３０℃で、１〜２４時間、好ましくは３〜１０時間にわたって、又は、金型を用いて、例えば、１３０〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃で、５分以上２４時間以下、好ましくは１０分以上１０時間以下にわたって、再度加熱されることによって、行われる。このようにして成形されたゴム硬化体は、所望により、所望の大きさ及び形状等に調整する研削工程、研磨工程及び／又は切削工程等が施される。
【００５５】
この発明における弾性ローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願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、弾性ローラ１は、用途に応じて、軸体２内、発泡弾性層３内及び／又は軸体２と発泡弾性層３との間に、加熱体、例えば、電熱器、発熱コイル等を備えていてもよい。例えば、弾性ローラ１が熱ローラ定着器の定着ローラとして使用される場合には、軸体２内に加熱体を備えている。
【００５６】
また、弾性ローラ１は、軸体２の外周面に発泡弾性層３が形成されているが、この発明において、発泡弾性層は、プライマー層又は接着剤層を介して、軸体の外周面に形成されてもよい。プライマー層を形成するプライマーとしては、特に限定されず、例えば、シランカップリング系プライマー等が挙げられる。また、接着剤層を形成する接着剤としては、特に制限されないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、アミノ基及び／又は水酸基を有する接着剤が好適である。また、これらの樹脂を硬化させるための架橋剤として、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が用いられる。
【００５７】
次に、この発明に係る弾性ローラ１を備えた定着装置（以下、この発明に係る定着装置と称することがある。）及び画像形成装置（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３を参照して、説明する。
【００５８】
図３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手段３５例えば画像形成装置用定着装置とを備えている。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。現像剤４２は、一成分系の現像剤であれば、乾式現像剤であっても湿式現像剤であってもよく、また、非磁性現像剤であっても磁性現像剤であってもよい。
【００５９】
前記定着手段３５は、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ればよく、例えば、発熱可能な定着ローラを備えた熱ローラ定着装置、オーブン定着器等の加熱定着装置、加圧可能な定着ローラを備えた圧力定着装置等を用いることができる。これらの定着装置は無端ベルトを備えた定着装置であってもよい。図３において、無端ベルトを備えた定着手段３５はこの発明に係る画像形成装置用定着装置とされている。この定着装置３５は、図３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に巻き掛けられた無端ベルト５５と、定着ローラ５３と対向配置された加圧ローラ５６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。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。定着ローラ５３、無端ベルト支持ローラ５４及び加圧ローラ５６はそれぞれ、加熱体（図示しない。）が内蔵され、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。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。
【００６０】
この発明に係る画像形成装置３０は、帯電手段３２の帯電ローラ、現像手段４０の現像ローラ、転写手段３４の転写ローラ、定着手段３５の定着ローラ、加圧ローラ又は無端ベルト支持ローラ、クリーニング手段のクリーニングローラ、紙送り搬送ローラ等の各種ローラを備え、これら各種ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用される。好ましくは、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ及び加圧ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用され、特に好ましくは、定着ローラ及び加圧ローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用される。
【００６１】
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、静電潜像が現像される。次いで、現像剤像は像担持体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。
【００６２】
この発明に係る画像形成装置３０は、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ、加圧ローラ、無端ベルト支持ローラ、クリーニングローラ、紙送り搬送ローラ等の各種ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係る弾性ローラが使用されているから、この発明に係る弾性ローラにおける発泡弾性層に形成されたセルの形態を長期間にわたって維持することができ、その結果、画像形成装置３０が長期間にわたって高品質の画像を安定して形成することに貢献することができる。
【００６３】
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、各色毎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。
【００６４】
また、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】
【００６５】
（実施例１）
まず、無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（直径１２ｍｍ×長さ３５０ｍｍ、ＳＵＭ２２）をトルエンで洗浄し、プライマー「Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ」（信越化学工業株式会社製：商品名）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギアーオーブンを用いて、１８０℃の温度にて３０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、プライマー層を形成した。
【００６６】
次いで、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ微粉末と分散剤とを含むシリコーンゴム組成物「ＫＥ−５５２Ｕ」（信越化学工業株式会社製：商品名）１００質量部と、シリカ系充填材（商品名「ＳＰ−１Ｂ」、扶桑化学工業株式会社製）８質量部と、オルガノハイドロジェンポリシロキサン（付加反応架橋剤、商品名「Ｃ−１５３Ａ」、信越化学工業株式会社製）２．０質量部と、酸化鉄（正式名称「ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄」、商品名「Ｒ−ＭＲ」、（ＳＯ３）の含有量０．１４質量％、チタン工業株式会社製）１．０質量部と、付加反応触媒としての白金触媒適量と、反応制御剤「Ｒ−１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）０．５質量部と、耐熱性向上剤「ＫＥＰ−１２」（信越化学工業株式会社製：商品名）１．０質量部と、２，２’−アゾビス−１−イソブチロニトリル（商品名「ＡＩＢＮ」、大塚化学株式会社製）４質量部（前記ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して１．０質量部）とを、二本ロールで十分に混練して、発泡ゴム組成物Ａを調整した。
【００６７】
次いで、プライマー層を形成した軸体と、発泡ゴム組成物Ａとを、押出成形機にて一体分出し、次いで、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて、発泡ゴム組成物Ａを２５０℃で１０分間加熱して、発泡ゴム組成物Ａを発泡架橋させた。その後、さらに、ギアーオーブンを用いて、２００℃で７時間にわたって、発泡架橋後の発泡ゴム組成物Ａを二次加熱し、常温にて１時間放置した。次いで、形成されたゴム硬化体を円筒研削盤にて外径を２９ｍｍに調整し、弾性ローラを製造した。
【００６８】
前記発泡ゴム組成物Ａの硬化と同様にして、前記発泡ゴム組成物Ａを発泡架橋及び二次加熱して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの寸法を有するシート状試験片を作製した。このシート状試験片を用いて、前記方法により動的貯蔵弾性率Ｅ１’を測定した結果を第１表に示す。
【００６９】
（実施例２）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−１１０−７」、（ＳＯ３）の含有量０．４４質量％、チタン工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例３）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−５１６−Ｌ」、（ＳＯ３）の含有量０．７８質量％、チタン工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例４）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄に代えて、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−ＭＲ」）０．５質量部と、ＴＡＲＯＸ合成酸化鉄（商品名「Ｒ−５１６−Ｌ」）０．５質量部とを併用した以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
【００７０】
（実施例５）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄の含有量を６．０質量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例６）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄の含有量を０．２質量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（実施例７）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄の含有量を９．０質量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
【００７１】
（比較例１）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、酸化鉄（商品名「ＨＤＮ−１０」、ＪＦＥケミカル株式会社製、硫黄化合物含有量０．０７質量％）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（比較例２）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、酸化鉄（商品名「ＦＲ−１００」、チタン工業株式会社製、硫黄化合物含有量０．９２質量％）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
（比較例３）
発泡ゴム組成物Ａにおける酸化鉄を、酸化チタン（商品名「ＫＡ−１５」、チタン工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、弾性ローラを製造した。
【００７２】
（比較例４）
液状シリコーンゴム（商品名「ＸＥ１５−Ｂ１７５０３Ａ」、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）５０質量部と、「ＸＥ１５−Ｂ１７５０３Ｂ」、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）５０質量部と、発泡剤（商品名「ＡＩＢＮ」、大塚化学株式会社製）９質量部と、吸湿性粒子としてセルロース粉末（商品名「Ｗ−５０」、日本製紙ケミカル株式会社製）８質量部とを、真空脱泡攪拌機を用いて、室温で２０分間混合して、液状発泡シリコーンゴム組成物ａを調製した。次いで、実施例１と同様の軸体を準備した。また、円筒状中空体、保持穴及びスプルーを有する下端駒、並びに、保持穴及びベントを有する上端駒からなり、直径（外径）８５ｍｍ、内径４０ｍｍ、長さ３７０ｍｍの中空空間を有する金型を作製した。次いで、下端駒の保持穴と上端駒の保持穴とで作製した軸体を中空空間の中央に保持した後、金型を組み立て、下端駒のスプルーから、液状発泡シリコーンゴム組成物ａを、ベントから液溜り部に流出し始めるまで、キャビティに注入した。次いで、金型の外部から、１７０℃に加熱して、同温度で３０分間保持し、液状発泡シリコーンゴム組成物ａを加熱成形した。加熱成形後、金型を放冷して成形品を金型から取り出し、スプルー及びベントの部分のゴムが付着している部分を切断除去して、形成されたゴム硬化体を円筒研削盤にて外径を２９ｍｍに調整し、弾性ローラを製造した。
【００７３】
実施例２〜７及び比較例１〜４において調製した発泡ゴム組成物を用いて、前記実施例１と同様にして、実施例２〜７及び比較例１〜４の動的貯蔵弾性率Ｅ１’を測定した。その結果を第１表に示す。
【００７４】
（ニップ試験）
直径５０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウム製軸体の外表面に、ポリテトラフルオロエチレンを含有するラテックスをコーティングし、３００℃で１５分間加熱焼成して、試験用ローラを作製した。この試験用ローラと実施例１で製造した弾性ローラとを互いの軸線が平行になるように接触させて、試験用ローラと弾性ローラとに２ｋｇの荷重をかけた。この初期状態における試験用ローラと弾性ローラとの初期ニップ幅（接触幅とも称する。）を定規で測定した。この初期状態を維持したまま試験用ローラと弾性ローラとを２００℃で５時間加熱し、さらに、この初期状態を維持したまま試験用ローラと弾性ローラとを常温にて１８時間放置した後に、試験用ローラと弾性ローラとの加熱後ニップ幅を定規で測定した。また、実施例２〜７及び比較例１〜４で製造した弾性ローラを用いて同様にして、加熱後ニップ幅及び初期ニップ幅を測定した。ニップ試験の評価は、ニップ幅の変化率（（加熱後ニップ幅／初期ニップ幅）×１００（％））が９０〜１１０（％）の範囲内にある場合を合格（第１表において「○」と表記する。）、前記変化率が９０（％）未満又は１１０（％）超である場合を不合格（第１表において「×」と表記する。）とした。その結果を第１表に示す。
【００７５】
（耐久性試験後のセル破壊状況評価）
製造した各弾性ローラをそれぞれ図４に示される耐久性試験機に装着して、発泡弾性層３に形成されたセルの状況を評価した。この耐久性試験装置７０は、筐体内部の下面に固定され、内部ヒータ７２を備えた加熱ローラ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外部ヒータ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。なお、加熱ローラ７１として、直径２０ｍｍの金属（ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４））製ローラを用いた。
【００７６】
各弾性ローラを弾性ローラ７６としてそれぞれ、試験ローラ装着部７４のベアリングに装着し、図４に示されるように、押圧力調整手段７５を操作して、装着した弾性ローラ７６を加熱ローラ７１に圧接し、加熱ローラ７１と弾性ローラ７６との圧接部において、弾性ローラ７６における発泡弾性層が内部に３ｍｍ凹陥するように、弾性ローラ７６を固定した（すなわち、弾性ローラ７６の外径と加熱ローラ７１との外径の和よりも３ｍｍ短くなるように、弾性ローラ７６の中心軸と加熱ローラ７１の中心軸との距離ｄを調節した。）。
【００７７】
次いで、外部ヒータ７３及び内部ヒータ７２を起動し、加熱ローラ７１の表面温度を１８０℃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１３０ｒｐｍで１００時間連続稼動し、弾性ローラ７６における発泡弾性層の凹陥状態を解除後、弾性ローラ７６を常温で２４時間放置して、耐久性試験を行った。耐久性試験後に、各弾性ローラを取り出して、その外表面を光学顕微鏡にて観察して、耐久性試験前のセルの状態と、耐久性試験後のセルの状態とを比較して、セル破壊状況を評価した。評価は、発泡弾性層の表面に存在するセルの形状が耐久性試験後も破壊されていなかった場合を「◎」、少数のセルの形状が耐久性試験後に許容可能な程度にわずかに破壊されていた場合を「○」、複数のセルの形状が耐久性試験後に許容可能な程度にわずかに破壊されていた場合を「△」、多数のセルの形状が耐久性試験後に許容できないほど破壊されていた場合を「×」とした。結果を第１表に示す。
【００７８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、この発明に係る弾性ローラの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、この発明に係る弾性ローラの別の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、この発明に係る画像形成装置の一例を示す要部概略図である。
【図４】図４は、耐久性試験装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ、１Ｂ 導電性ローラ
２ 軸体
３ 発泡弾性層
４ 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 外部ヒータ
７４ 試験ローラ装着部
７５ 押圧力調整手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、ゴム、酸化鉄及び発泡剤を含有する発泡ゴム組成物を前記軸体の外周面で硬化してなる発泡弾性層とを備えてなる弾性ローラであって、前記酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有していることを特徴とする弾性ローラ。
【請求項２】
前記発泡ゴム組成物は、その硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が０．５〜３．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の弾性ローラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置用定着装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置。
【請求項１】
軸体と、ゴム、酸化鉄及び発泡剤を含有する発泡ゴム組成物を前記軸体の外周面で硬化してなる発泡弾性層とを備えてなる弾性ローラであって、前記酸化鉄は、０．１０〜０．９０質量％の硫黄化合物を含有していることを特徴とする弾性ローラ。
【請求項２】
前記発泡ゴム組成物は、その硬化体における動的貯蔵弾性率Ｅ１’が０．５〜３．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の弾性ローラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置用定着装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の弾性ローラを備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１５６９２１（Ｐ２００９−１５６９２１Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１９９２（Ｐ２００７−３３１９９２）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]