JPS638469B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はゼログラフイ複写機で使用する加熱加
圧融着装置に関し、特にトナー像が溶融ロールに
接触するように複写シートを移動させた時にそれ
が通る噛み合わせ部分を与えるための、溶融ロー
ルと組み合わせて用いられる改良された加圧ロー
ルに関する。 一般にゼログラフイでは、導電性裏打ちに固着
した光導電性絶縁性材料の層よりなるゼログラフ
表面を静電像の支持に用いる。この方法の通常の
実施方法では、ゼログラフ表面をその表面にわた
り均一に静電的に帯電させ、次に複写される像の
光模様に露光し、それにより層の光照射域の電荷
を放電させる。かくして、この層の非放電域に元
の光模様の形状と一致した静電荷模様が形成され
る。この静電潜像は、これを微細な静電的に引き
付けられる粉末（トナー）と接触させることによ
り現像する。この粉末は層上の静電荷により像領
域に保持される。次に、それを紙のシートまたは
その他適当な表面に転写し、そこに固着させて永
久プリントを形成する。 トナー粒子を支持体部材に融着または固着させ
る種々の方法があり、その１つは熱を使用するこ
とによる。検電性トナー物質を支持体部材上に熱
により永久的に固着または融着させるためには、
トナー物質の温度をこのトナー物質の成分が凝集
し、粘着性になる点まで高める必要がある。この
作用によりトナーは支持体部材に接着する。ゼロ
グラフイ並びに静電記録技術の両方において、ト
ナー像を支持体部材上に定着させるために熱エネ
ルギーを使用することは旧く、良く知られてい
る。 検電性トナー像を支持体上に熱融着させるため
の１つの提案は、１対の相対するロール部材の間
にトナー像を有する支持体を通す方法であり、そ
れらロールの少なくとも１つを外部、または内部
のどちらからか加熱する。その方式の融着装置を
操作する間、トナー像が静電的に付着している支
持体部材は、そのトナー像を溶融ロールに接触さ
せながらこの１対のロールの間に形成された噛み
合わせ部分を通つて移動させ、その噛み合わせ部
分内でトナー像の加熱を行なう。上記方法でトナ
ー像の融着を促進するために、溶融ロール対の加
圧又は押えロールは、溶融ロールがその加圧又は
押えロール中に、それらロールを互いに押しつけ
るバイアス力の結果としてへこみを作り出すよう
に、通常構成されている。この目的のために、加
圧または押えロールは、比較的厚い弾性層が固着
された堅い芯と、接着性物質の外層または套管よ
りなる。この接着性物質は粘着性になつたトナー
に対し低い付着性を示す。前記のへこみは、加圧
または押えロールの異なる部分がロール同志の噛
み合わせ部に入り、そして外れていくに従つて連
続的に形成されていき、比較的厚い弾性層と外層
に何度も屈曲を生じさせる結果になる。このよう
な加圧または押えロールの有効寿命は、この層を
形成している物質の連続した曲げ変形に耐える能
力に大部分依存する。 複写シートが被覆された加熱した溶融ロールと
加圧または押えロールとの噛み合わせ部分を通過
していく加熱加圧溶融ロール装置により、トナー
粒子をシートに定着させる典型的装置は、たとえ
ば米国特許第3256002号；同第3268351号；同第
3841827号；および同第3912901号に記載されてい
る。米国特許第3912901号において、ストレラ
（Strella）等は、堅い芯と、この堅い芯に接着し
た弾性物質の層と、およびこの弾性層の全面を覆
つている外層とからなり、然もこの外層がペルフ
ルオロアルキル ペルフルオロビニル エーテル
とテトラフルオロエチレンとの共重合体よりなる
加圧ロールを記載し、特許請求している。ストレ
ラ等はエラストマー状弾性物質がシリコーンゴム
として通常知られている耐熱性有機シロキサン重
合体であることを記載している。シリコーンゴム
は一般にこの目的に適するものと考えられ、弾性
層としてシリコーンゴムから作つた加圧ロール
は、一般に実質的な長さの時間の間、特にストレ
ラ等により記載されているようなペルフルオロア
ルキル ペルフルオロビニル エーテルとテトラ
フルオロエチレンとの共重合体で被覆されている
場合に、加圧ロールとして作動する。しかしなが
ら、シリコーンゴム弾性層を有する加圧ロール
は、オフセツト防止液または流体として通常溶融
ロールの外側表面に適用されるシリコーン油また
は流体がシリコーンゴムに入り込まないように、
端に蓋をかぶせなければならない。シリコーンゴ
ムがシリコーン油にさらされると、シリコーンゴ
ムが膨潤し、ゴムの一体性が劣化し、それによつ
て加圧融着装置で通常遭遇する圧力および温度で
その有効性が低下する。加圧ロールの端に蓋をし
てシリコーンゴム弾性体がシリコーン油にさらさ
れるのを阻止しないかぎり、溶融ロールに適用さ
れたシリコーン油は結局加圧ロールに運び込まれ
て、前記の欠点を生じる。この予防処置は加圧ロ
ールの製造に余分の出費をもたらす。 さらにまた、套管中に封入されたシリコーンゴ
ムは使用にともない、特にトナーの加圧定着また
は融着に要する圧力および高温で本来、実質的に
軟化する。この軟化はシリコーンゴム弾性層を有
する加圧ロールの有用性および有効寿命を減じ
る。 これまで、加圧ロールの芯に接着しているシリ
コーンゴム弾性物質を覆つて、特に高速複写機に
おける加圧ロールに適切な寿命を賦与する外側套
管材料として、ペルフルオロアルキル ペルフル
オロビニル エーテルとテトラフルオロエチレン
との共重合体が好適であつた。この種の加圧ロー
ルは米国特許第3912901号にストレラ等により記
載されている。ストレラ等はある種の機械用に
は、或る種の機械の加圧ロール用外層としてフツ
素化エチレン プロピレン（FEP）が適当であ
ることを記載しているが、ストレラ等はまた、複
写機速度のごとき複写機の操作因子が著しく増大
するに従つて、FEP套管の曲げ疲労寿命が十分
なものでなく、FEPが加圧ロールのシリコーン
ゴムの上の外側套管として使用できないことを示
している。 シリコーンゴム弾性体層およびペルフルオロア
ルキル ペルフルオロビニル エーテルとテトラ
フルオロエチレンとの共重合体の外側層または套
管から作られた加圧ロールのもう１つの欠点は、
これらの材料が高価であることから起きる比較的
コストが高くなることである。 従つて、本発明の主目的は新規なそして改善さ
れた複写装置を提供することにある。 本発明のさらに特別の目的は、静電複写装置で
使用する新規な且つ改良されたロール溶融装置を
提供することにある。 本発明のさらにもう１つの目的は、溶融装置の
ための新規な、改良された加圧または押えロール
を提供することにある。 本発明のもう１つの目的は、従来技術の加圧ロ
ールの寿命に実質的に優る改良された寿命を有す
る加圧ロールおよびその製造方法を提供すること
にある。 本発明のさらにもう１つの目的は、溶融ロール
上でオフセツト防止液として使用されるシリコー
ン油により影響を受けない加圧ロールを提供する
ことにある。 本発明のもう１つの目的は、オフセツト防止流
体として溶融ロールに適用されたシリコーン油の
少なくとも残留部分が加圧ロールへ移り、その加
圧ロールの端部分を越えて拡がることによる弾性
層の膨潤を阻止するための端部の蓋をとりつける
必要のない加圧ロールを提供することにある。 本発明のもう１つの主な目的は、トナーの加圧
定着に要求される圧力および高温条件下で実質的
に軟化しない弾性層を有する加圧ロールを提供す
ることにある。 本発明のもう１つの目的は、加圧ロール材料の
価格を減じ、より低い最初のコストでより長い有
効寿命を有する加圧ロールを作ることにある。 広義には、前記の諸目的は、堅い芯と、この堅
い芯に接着した長寿命で耐久性の非軟化性有機ゴ
ムの層と、この有機ゴム層の全面を覆つている高
い曲げ寿命を有する外側保護スリーブ（sleeve）
材料とからなる加圧または押えロールを用意する
ことにより達成される。このスリーブ材料は長い
期間にわたり高圧および高温条件下で有機ゴムが
比較的酸化劣化しないように空気に対する障壁を
与える。 外側保護スリーブ材料はまた、特に当技術で良
く知られているようなオフセツト防止液、例えば
シリコーン油と一緒に使用した時に、溶融したま
たは粘着性のトナーが加熱された表面に接着する
のを阻止する接着性材料の層も与える。 弾性有機ゴム層および接着性外層套管材料の厚
さは、この溶融ロール構造体の力（圧力）で容易
にへこむような厚さである。 スリーブ材料は高い曲げ寿命を有し且つ空気に
対し不透過性である良く知られた重合体または樹
脂状材料のいずれか１つまたはそれらの組み合わ
せ物でよい。弾性層の有機ゴムは本発明にとつて
重要である。この有機ゴムはそれらの圧縮たわみ
性（compression deflection）で特徴づけられ、
本発明によれば、この圧縮たわみは溶融装置の操
作温度および圧力下でさえも時間とともに実質的
に減少してはならない。すなわち、有機ゴム弾性
層の圧縮たわみの減少は最少でなければならず、
換言すれば時間の増加に伴う有機ゴム弾性層の圧
縮たわみ減少量は極くわずかであるということで
ある。 ここで用いる「有機ゴム」なる用語は、炭素−
炭素結合を有する実質的な炭素含有基礎単位を有
することを特徴とする天然または合成のゴムまた
はエラストマー或いはそれらの誘導体と定義す
る。炭素−炭素主鎖は不飽和でも飽和でもよい。
この定義はポリシロキサン ゴムおよびエラスト
マーを除外する。 本発明により、またトナー像を支持体シートに
定着させるのに使用されるロール溶融装置用の加
圧ロールで、堅い芯と、この堅い芯に接着した交
叉結合した有機ゴムの層と、この有機ゴム層の全
面を覆つている高曲げ寿命を有する外層保護スリ
ーブ材料とからなり、然も有機ゴムが遊離基開始
剤を含む遊離基交叉結合系で硬化されており、前
記套管材料が前記有機ゴムを比較的酸化劣化しな
いように空気に対する障壁を与えている加圧ロー
ルも記載されている。 本発明のさらに別の特徴およびそれらの利点並
びにその他の目的は、以下の本発明の好適な態様
の詳細な記載を添付図面と一緒にして読むことに
より明白になるであろう。 先ず第１図を見ると、そこには自動ゼログラフ
イ複写機のごとき適当な装置内における本発明の
具体例が示されている。この自動式複写機はドラ
ムの形に作られたゼログラフイ感光板１０を有す
る。この板は導電性裏打ち材上に光導電性層また
は光受容性表面を有し、枠内にジヤーナルで取り
付けられており、矢印の方向に回転する。この回
転は感光板表面が一連のゼログラフイ処理部位を
実質的に通過するようにする。加圧または押えロ
ールの典型的な用途に関する本記載及び例示のた
めに、感光板の移動経路中のいつくかのゼログラ
フイ処理部位は機能上次のように記述できる：荷
電部位Ａでは光導電性ドラム上に均一な静電荷が
付加される。 露光部位Ｂでは、複写する書類の光または照射
模様が感光板上に投影され、露光域で電荷が消失
して、複写される書類の静電潜像を形成する。 現像部位Ｃでは、静電潜像の電荷と反対の静電
荷を有するトナー粒子を含有するゼログラフイ現
像材料を静電潜像上に流下させ、複写する書類の
形状に粉末像を形成する。 転写部位Ｄでは、感光板表面から紙のような転
写材料に粉末像を電気的に転写し、次にこの転写
材料を溶融装置に取り付けられている、後でさら
に詳述する本発明による改良された加圧または押
えロールを有する加熱加圧溶融装置に通す。 ドラム清浄化および放電部位Ｅでは、感光板表
面をきれいにし、そこに残存していた残留トナー
粒を除去し、且つそこに残存していた残留静電荷
の全てを完全に放電させる。 上記のゼログラフイ処理部位のさらに詳細な点
については、米国特許第3645615号および米国特
許第3937637号を参照されたい。 ここで特に第２図を参照して、そこには本発明
の改良された加圧または支援ロール１８を含む代
表的な加熱加圧溶融装置が示されている。この加
熱加圧溶融装置は加熱された溶融ロール１６と支
援または加圧ロール１８とを有する。溶融ロール
は金属芯２０を含む中空で円形のシリンダーであ
り、これはテフロン〔ウイルミントン、デラウエ
ア州のデユポン社の商品名〕またはその他の当技
術で公知の適当な材料から作られた層２２で覆わ
れている。溶融ロールの内部にある石英ランプ２
４はこの溶融装置のための熱エネルギー源であ
る。このランプへの電力は、たとえば米国特許第
3357249号に記載されているような溶融ロールの
外周と接触している熱検知器（図示されていな
い）により制御する。加圧または押えロールも円
形シリンダーであり、金属芯３０を厚い有機ゴム
層３２で取り囲み、次にテフロンまたはその他の
適当な材料から作られたもう１つの層３４で取り
囲んだものからなり、層３２への空気の浸透及び
それによる酸化劣化を阻止するようにしてある。 上で述べたように、粘着化したトナー粒子に対
し比較的低い親和力を有する外側表面を有する溶
融ロール構造体１６では、フツ素化炭素重合体層
２２、たとえばテトラフルオロエチレン（TFE
の略語で示される）の層が硬いシリンダー状部材
２０上に与えられている。TFE層は0.025〜0.038
mm（1.0〜1.5ミル）程度の厚さでよい。 部材２０は銅またはアルミニウムのごとき熱伝
導性物質から作ることが好ましい。銅を使用する
場合、これはTFEを適用する前にアルミニウム
またはニツケルで被覆すべきである。溶融ロール
構造体１６を組み立てる特別の方法は本発明の１
部を構成するものではない。従つて、その組立て
は良く知られた方法、たとえば米国特許第
3437032号および同第3776760号に記載の方法に従
うことができる。溶融ロール構造体はTFE層を
有するものとして記載したが、この層を用いずに
作ることができ、単に裸の金属表面をもつていて
もよく、あるいはこの表面が薄いエラストマー層
で覆われていてもよい。 端蓋または閉そく部品（図示されていない）
を、米国特許第3912901号（ここに参考のために
記載する）に例示されているように、加圧ロール
１８の端に使用してもよいが、端蓋または閉そく
部品は本発明の加圧ロールには不必要である。何
故なら、溶融ロール表面２２上に計量して入れら
れたオフセツト防止流体５１として用いられるシ
リコーン油の残りの部分が溶融ロール１６から加
圧ロール１８へ移つても、堅い芯３０に接着して
いる有機ゴム層３２が、そのシリコーン油で膨潤
しないからである。 ２個のロール１６および１８が第２図に示され
ているように噛み合つた場合、適用荷重が加圧ロ
ールのゴムを変形させ、限定された巾の噛み合い
部品を与える。下側にトナー像４２を静電的に保
持している複写シート４０を、このロールの噛み
合い部分と、トナー像が溶融ロール表面と接触す
るようにして接触させる。ロールの駆動およびロ
ールを接触させるように上下させる機構は、たと
えば米国特許第3291466号に記載のごときいずれ
か適当な手段またはいずれか適当な機械的カム装
置により達成できる。シート材料がロール１６と
１８との間を進む間に、支持体材料上のトナー像
がロール１６の外周の加熱表面と接触し、トナー
像を粘着化させる。この粘着化したトナー像は、
ロール上のテフロンまたはその他の被膜、および
全体的に４５で示されている油分配装置によりロ
ール表面に適用されるシリコーン油のごときオフ
セツト防止流体の薄いフイルムによりオフセツト
を起こさないように或る程度防止されていない限
り、ロール上へオフセツトされる傾向がある。油
分配装置４５は吸上げ組立体４８、シリコーン油
５１供給物を保育するオイルパン５０および融着
操作中油分散モーター５８により駆動される適用
ロール５２を包含する。溶融ロール上のオフセツ
ト防止流体の使用およびオフセツト防止流体の特
別の適用方法は本発明の１部をなすものではな
く、良く知られたオフセツト防止技術を本発明と
ともに使用してもよい。 溶融部材表面上のオフセツト防止流体を計量す
る必要のあるその他の典型的な融着装置は当分野
で良く知られている。たとえば、米国特許第
3937637号には、裸の金属製溶融ロールの表面に
適用されるポリエチレンおよびその他の重合体剥
離材料を、フツ化ビニリデンとヘキサフルオロプ
ロピレンとのフルオロ エラストマー共重合体か
ら作られ、少なくとも一つの表面接触縁で、その
接触する縁の長手方向に沿つて湾曲している表面
接触縁を有する計量刃で計量できる。米国特許第
3912901号（ここに参考のため記載する）にはも
う１つの典型的な融着装置が記載されており、こ
の特許では堅い芯と、この芯に接着している弾性
物質の層と、この弾性層を覆つている外層とを有
し、この外層がペルフルオロアルキル ペルフル
オロビニル エーテルとテトラフルオロエチレン
との共重合体よりなる加圧ロールを特許請求して
いる。米国特許第3912901号には弾性層としてシ
リコーン ゴムが記載されており、また代表的な
据え付け器具、オフセツト防止流体適用器および
その他の機械パラメーターが記載されている。 或る好ましい態様として、加圧または押えロー
ルは溶融ロール構造体と全体的にほゞ同じ大きさ
を有し、約3.8cm（1.5インチ）の外径を有する堅
く、全体的にシリンダー状の芯要素３０を有す
る。好ましくは、耐熱性、長寿命、耐久性の非軟
化性有機ゴムである有機ゴム材料からなる1.85cm
（0.73インチ）の層３２を芯３０に付着させる。
粘着化したトナーに対し比較的低い親和力を有す
る高耐熱性、空気下透過性の材料からなる0.048
〜0.051cm（0.019〜0.020インチ）の外層または套
管３４を有機ゴム層の全面上にとりつける。この
層３２と３４とを一緒にした厚さおよび硬度は、
加圧ロール１８と溶融ロール１６との間に形成さ
れる噛み合わせ部分に対し適当な長さ（すなわ
ち、押えロールの凹み部分と同じ広さの面積）を
へこませるために、溶融ロール構造体によりその
変形を可能にするようなものにする。フエルト当
てもの（図示されていない）およびその支持体
（図示されていない）を、その当てものが押えロ
ールの表面と接触するようにして融着装置枠に配
置されていてもよい。このようにして、トナーの
ような如何なる汚染物質も押えロールからその回
転中に除去できる。 歪んだ加圧または押えロールの部分が噛み合つ
た領域を通る時、層３２と３４とがその屈曲によ
り機械的に応力を受ける。現在、押えロール１８
のごとき従来技術の構造体の有効寿命は弾性シリ
コーンゴム層３２の破損によつて左右されると思
われる。この破損の主な形はゴムの凝集力の欠損
である。すなわち長い期間の使用および（また
は）ゴム内部の熱の蓄積等からの軟化による種々
の理由のいずれかのためにゴムが切れたり破損し
たりすることである。 米国特許第3912901号により例示される従来技
術の加圧ロールは、特に高い曲げ寿命を有するス
リーブと一緒に使用した場合に良い性能を発揮す
るが、シリコーンゴム弾性層の圧縮たわみ特性
は、特に増大した複写機速度を考慮すると、その
シリコーンゴムにロールの破損が関係してくるよ
うな特性になつている。複写機速度が顕著に増大
するに従つて、シリコーンゴム層の圧縮たわみは
時間とともに実質的に減少し、ゴムの破損を起こ
し、生じる噛み合い部分の巾および噛み合う圧力
の変化により融着性能を減少させる。 加圧または押えロールの寿命を増すために、加
圧ロールの弾性層として有機ゴムを使用できるこ
とが本発明により見出された。さらに詳細に云え
ば、たとえば160℃（320〓）で約7.03〜14.06
Kg／cm²（100〜200Ib／in²）の噛み合い圧で100時
間操作するような長期間の使用後の圧縮たわみ変
化率が、10％より少ない有機ゴムが加圧ロールの
寿命を、弾性層としてシリコーンゴムを有する加
圧ロールに比べ２〜５倍増加する。本発明による
と、この圧縮たわみ減少率は非常に重要であり、
有機ゴムが160℃（320〓）で約7.73Kg／cm²
（110Ib／in²）の噛み合い圧力で100時間操作され
た後に、その圧縮たわみ減少率が約10％より少な
い場合に、この有機ゴムは、これを堅い芯に接着
し、次に空気に対する障壁を付与する高い曲げ寿
命の材料からなる保護外層で覆つた時に、改良さ
れた加圧ロールを与えるであろう。有機ゴムを空
気から遮断した場合に、ゴムは一般に、ゴムの一
体性を劣化させ、寿命を短縮させる酸化劣化を比
較的受けない。 圧縮たわみ性は加圧ロールの総合的硬度の測定
に用いられる経験的測定値であり、複合体ロール
を特定の距離までへこませるまたは歪めるのに要
する力（ポンド）で表わされる。典型的には、円
形台、たとえば１インチ（25.4mm）巾のもので或
る距離ロールをへこませ、この圧縮たわみを達成
するに要する力を記録する。 曲げ疲労寿命（Flex fatigue life）はたとえ
ば、FEP、PFAテフロン、TFE等のごとき材料
の帯を特定条件下、たとえば高い温度たとえば
165.6℃（330〓）で２個のグリツパージヨウ
（gripper jaw）、たとえば半径0.51mm（20ミル）
のジヨー間の歪みを10％として、90度曲げた時、
切れる迄に受けたその操作の回数として定義す
る。従来技術の押えロールの製造に使用された
FEPのごとき既知の材料は、曲げ寿命が10000〜
60000回の程度である套管または外層を有するロ
ールを与える。米国特許第3912901号の改良され
た套管材料、ペルフルオロアルキル ペルフルオ
ロビニル エーテルとテトラフルオロエチレンと
の共重合体は15000000回の曲げ疲労寿命を与え
る。本発明により、希望の厚さの一般に知られた
套管材料を加圧ロールの被覆に使用することがで
きる。これらにはFEP、TFE、PFAテフロン、
フルオロエラストマー共重合体等が含まれる。好
ましい厚さは約0.127mm（5.0ミル）〜約0.762mm
（30ミル）の範囲である。 本発明による加圧ロールの堅い芯に接着した弾
性層として有用な有機ゴムは、時間の経過にとも
なう圧縮たわみ減少率が最少でしかない特徴を有
する有機ゴムでなければならない。この測定につ
いては前に述べた。この種の長寿命で耐久性の非
軟化性有機ゴムの例には、クロロプレン、ゴム、
ニトリル ゴム、イソプレン ゴム、クロルブチ
ル ゴム、エチレンプロピレン三元重合体ゴム
（EPDM）、ブタンジエン ゴム、エチレンプロ
ピレン ゴム、ブチル ゴム、ブタジエン／アク
リロニトリル ゴム、エチレンアクリル系 ゴ
ム、スチレンブタジエン ゴムおよび合成ポリイ
ソプレン ゴムがある。 本発明に従い有用であり、時間の経過にともな
う圧縮たわみ減少率が極く僅か、または最少、た
とえば10％より少ない有機ゴム組成物の中には、
遊離基開始剤を含む遊離基交叉結合系で硬化され
る交叉結合有機ゴムがある。このような系の例に
は過酸化物で硬化される有機ゴムがある。これら
の有機ゴム交叉結合系は非硫黄硬化系であり、硫
黄で硬化させた有機ゴムはあまり望ましいもので
なく、一般に本発明の圧縮たわみ減少率の要件を
満足しない。遊離基開始剤の例にはジクミル ペ
ルオキシド、アゾビスイソブチロニトリル、１・
３−ジフエニルグアニジン、α・α′−ビス（ｔ−
ブチルペルオキシ）ジイソプロピル ベンゼン、
過酸化ベンゾイル、２・５−ジメチル−２・５−
ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサンまたはヘ
キシン−３およびジ−ｔ−ブチル ペルオキシド
がある。 本発明による加圧ロールの弾性層として有用で
あることが見出されたもう１つの好適な有機ゴム
組成物は、遊離基交叉結合が、反応性単量体自体
である共同反応剤（coagent）で、遊離基開始剤
により形成される重合体ラジカルに付加する共同
反応剤の存在下に行なわれる系または方法で交叉
結合または硬化される有機ゴムである。この種の
共同反応剤は３分子交叉結合を促進する。３分子
交叉結合、すなわち、単に２つの重合体鎖ではな
く３つの重合体鎖を一緒に結合させるような共同
反応剤の例には、トリアリル シアヌレートおよ
びトリアリル イソシアヌレートがある。その他
の共同反応剤の例にはトリメチルプロパン トリ
メタクリレート、Ｎ・N′−ｍ−フエニレンジア
ムルイミド、ブチレンジメタクリレート、１・２
−ポリブタジエン、有機チタネート、ペンタエリ
スリトール テトラメタクリレートおよび３官能
性有機シロキサンが含まれる。 本発明による有機ゴムの硬化に使用される遊離
基交叉結合の基本的機構は当分野で良く知られて
いる。本発明は何らかの特定の理論に限定される
ものではないが、過酸化物が熱により同族的に
（homolytically）分解し、遊離基を形成し、この
遊離基が付加または分離（abstruction）により
重合体と反応して重合体主鎖上にラジカルを形成
する。次に２つの重合体ラジカルが結合して、希
望の熱的に安定な炭素−炭素結合を形成すること
ができる。重合体遊離基は活動的であり、多くの
重合体（特にポリプロピレンとプロピレンとの共
重合体）は分子量減少および性質の劣化を導く鎖
切断または分裂反応を受けるであろうから、好適
な態様では或る種の共同反応剤を使用してこれら
遊離基の活動的活性を阻止するか、またはそれを
利用してもよい。共同反応剤の機能は３分子交叉
結合に都合の良い重合体ラジカルに付加すること
により交叉結合反応の効率を増すことにある。こ
の共同反応剤の機能は次のごとく示されている： 上記で説明したように、共同反応剤は重合体鎖
の１部になる。この理由で共同反応剤は反応性単
量体共同反応剤または反応性共単量体と呼ばれて
いる。 堅い芯に接着している交叉結合した有機ゴム層
のための好適な組成物の１つは、有機ゴム；有機
ゴム100部当り約10〜約100重量部の粒状表面活性
充填剤；有機ゴム100部当り約10〜約100重量部の
可塑剤；有機ゴム100部当り約５〜約40重量部の
硬化活性化剤；および有機ゴム100部当り約0.5〜
約3.0重量部の抗酸化剤よりなる有機ゴム組成物
であり、この有機ゴム組成物を遊離基開始剤およ
び重合体ラジカルに付加する反応性単量体共同反
応剤の存在下に加熱硬化させる。ゴム組成物の配
合分野で良く知られた充填剤、可塑剤、硬化活性
化剤、抗酸化剤およびその他の添加剤を、有機ゴ
ム組成物に配合して、より望ましい特徴および性
質を付与してもよい。これらの添加剤のさらに詳
細な特徴およびそれらの有機ゴムに対する効果
は、カーク・オスマー（Kirk Othmer）、エンサ
イクロペデイア オブ ケミカル テクノロジイ
（Encyclopedia of Chemical Technology）、17
巻510−660頁の「ラバー コンパウンデイング
アンド ラバー ケミカルス（Rubber
Compounding and Rubber Chemicals）という
表題の所に見出すことができる。 充填剤または補強剤を有機ゴムの強度および一
体性を増すために添加してもよい。カーボンブラ
ツク、シリカ等を添加し、耐摩耗性、引張および
引裂強度および疲労耐性を増大するようにしても
よい。表面活性充填剤の濃度は、硬度または圧縮
たわみ率の函数である。有機ゴムを配合する場合
に、表面活性剤および可塑剤の濃度を調節するこ
とにより希望の圧縮たわみ率を得ることができ
る。一般に、有機ゴム100部当り約30〜約60重量
部の充填剤材料で約35〜55シヨアA2硬度計硬度
のゴムを生成し、本発明のゴムに好適である。一
般に大部分の等級のカーボンブラツクを補強剤と
して通常使用する。粘土、シリカ、ケイ酸カルシ
ウム、酸化亜鉛等は非−ブラツク充填剤の例であ
る。 本発明に好ましい有機ゴム組成物に可塑剤も使
用してよい。可塑剤は比較的低い硬度に寄与し、
たとえば30〜60部の可塑剤は約45〜55のシヨア
A2硬度を生じるであろう。この目的には通常石
油を基にした処理油を使用する。高アニリン点を
有する高度に精製された、主としてパラフイン系
の油が過酸化物交叉結合系に使用するのに最も適
している。一般は、有機ゴム100部当り約40〜60
重量部の可塑剤および約50部のカーボン ブラツ
クが、40〜50のシヨアA2硬度を与えるのに好ま
しい。可塑剤の例には石油、コールタール、松タ
ールまたは樹脂から誘導されたもの、エステル可
塑剤、液状ゴム、脂肪および油、および合成樹脂
がある。化学的可塑剤は当分野で良く知られてい
る。 必要なカーボン ブラツクの濃度は硬度、使用
される可塑剤の量および希望される均衡のとれた
総合的性質によつて決まる。目標値として45シヨ
アＡ硬度をとつた場合、約40〜50phr（ゴム100部
当りの部数）の水準で適切な均衡した性質が与え
られる。その他の混合成分、特に硬化剤／共同反
応剤も硬度に影響を与えることがある。 種々の可塑剤／カーボンブラツクの組み合わせ
が一定の硬度を維持しつつ可能である。引張強
度、化合物の経済性、動的熱蓄積（dynamic
heat buildup）、接着相互作用、加工性等のごと
きその他の因子によつて、許容できる範囲が定め
られる。第１表は一定のカーボン ブラツク水準
で、可塑剤の含有量が高くなる程、曲げによる内
部熱蓄積（ΔT）が大きくなることを示してい
る。これは熱に転化する重合体網目中のロスが増
大するためと考えられている。ヒステリシスの損
失が過度に大きいと、熱の発生のため内部破壊お
よび凝集性ゴムの破壊をもたらすことがある。 長期間老化予防剤として働き、硬化時間を短縮
する硬化活性化剤を有機ゴム組成物に添加しても
よい。酸化亜鉛は好ましい硬化活性化剤の一つで
あるが、既知のどの硬化活性化剤を本発明に使用
してもよく、それらには酸化マグネシウム、
Fe₂O₃、酸化カドミウムおよび酸化鉛が含まれ
る。 酸化亜鉛はその例外的に優れた性能の故に、天
然および合成重合体の熱劣化を防止するための添
加剤として以前から認識されてきた。 酸化亜鉛はゴム工業で多くの物理的形態で入手
できる。多くの濃厚親バツチ、プロピオン酸被覆
した乾燥配合組成物を使用でき、重合体マトリツ
クス中の分散性が大きい。実験によると、２種類
の乾燥形態の酸化亜鉛と、粘土上の90％活性乾燥
分散体が許容できる結果を配合物にもたらすこと
が示されている。有機ゴム100部当り硬化活性化
剤約５〜約40重量部が本発明の有機ゴム組成物に
とつて好ましい範囲である。 抗酸化剤はまたゴムの配合に通常使用され、本
発明の有機ゴムでは、一般に有機ゴム100部当り
約0.5〜約3.0重量部の抗酸化剤を使用するのが好
ましい。抗酸化剤の例には、ジフエニル アミ
ン、Ｎ−フエニル−２−ナフチルアミン、Ｎ・
N′−ジフエニル−ｐ−フエニレンジアミン、
２・2′−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ
−ブチル）フエノール、トリ（ノニル化フエニ
ル）ホスフアイト等のごとき２級芳香族アミンが
含まれる。１つの好ましい抗酸化剤はR.T.バン
デルビルト社（R.T.Vanderbuilt Co.）によりア
ゲライト レジン（AgeRite Resin）Ｄの商標名
で製造されている重合した１・２−ジヒドロ−
２・２・４−トリメチルキノリンである。これは
遊離基（過酸化物）硬化系と相容性があるため過
酸化物で硬化されたエチレン プロピレン３元重
合体配合物の抗酸化剤として最も一般に用いられ
ているものである。置換フエノール、芳香族アミ
ン等のごとき別の抗酸化剤も非常に有効なラジカ
ルトラツプであり、従つて過酸化物−開始硬化を
著しく遅延させる。アゲライト レジンＤの好ま
しい濃度は有機ゴム100部当り1.0重量部である。 有機ゴムの芯への付着および套管への付着に使
用する接着剤は、本発明の１部ではなく、当分野
で良く知られた技術を使用して、適当な接着を行
なうことができる。１つの好ましい金属下塗り／
ゴム接着剤系は、金属芯に適用できるケムロツク
（Chemlok）205／236である。ケムロツク250は
保護套管を有機ゴムに保持させる信頼できる接着
剤である。ケムロツクはヒユーソン ケミカル社
（Hughson Chemical Company）の商標名であ
る。ゴム組成物はどんな適当なやり方で芯の上に
配置してもよく、その好ましい方法の１つは、未
硬化有機ゴムを型中に押し出すことである。次
に、この型を高い温度で強制通風炉中におくこと
により硬化を行なう。硬化は芯／ゴム界面で適当
な硬化状態に達するのに十分な時間行なうべきで
ある。１つの好ましい硬化時間および温度は171
℃（340〓）の炉中約４〜７時間である。より急
速な硬化は炉の温度を上げるか、またはより有効
な熱移動を可能にする異なる設計の型を用いて達
成できる。最高硬化温度はゴムの劣化温度および
付随する性質の損失により制限される。硬化技術
および方法は当業者により容易に行なうことがで
きる。 次の例は加圧ロール用の有機ゴムの例について
さらに規定し、記述し、比較するものである。試
験はゼロツクス9200複写機（ゼロツクスはゼロツ
クス社の登録商標名である）から取り出した定着
機で行なつた。試験定着機は、第２図に示された
装置と同様であるが、少し変形した融着装置を有
する。種々の弾性ゴム層を有する加圧ロールを試
験した。試験ロールは端冷却せずに1.7cm（0.67
インチ）の噛み合わせに設定し、38cm（15イン
チ）の長さおよび7.6cm（３インチ）の直径をも
つていた。試験はゼロツクス9200複写機の速度特
性で行ない、連続して行なつた。別に記載のない
かぎり、試験は160℃（320〓）に設定した溶融ロ
ールを用いて行なつた。453.6〜544.3Kg（1000〜
1200ポンド）の総荷重下で噛み合わせる加圧ロー
ルの速度は120rpmまたは7200コピー／時である。 加圧ロールは下塗りした金属（鋼）芯および下
塗りしたPFAテフロン套管を保有する型中にゴ
ムを押し出すことにより作つた。ゴムは171℃
（340〓）で５時間炉中で硬化させた。一般に5.1
cm（20ミル）厚さの套を慣用の技術でゴムに接着
させてもよい。 例 １ 金属／ゴム界面に２部の接着性物質を使用し
て、硬いスチール芯をEPCAR 346の商標名でB.
F.グツドリツチ社から供給されているエチレン
プロピレン ジエン ゴム（EPDM）で被覆し、
同時に5.1cm（20ミル）PFA テフロンスリーブ
で覆つた。このゴムは硬化後に高い交叉結合密度
をもつていた。EPDMゴム弾性層を有する４つ
のロールを前記のように試験定着装置に配置し
た。ロールは500時間より長い寿命をもつていた。
ロールの２つは160℃（320〓）の温度にセツトし
た標準定着装置で動かし、ロールの２つは160℃
（320〓）の温度の標準定着設定温度で200時間よ
り長い時間まで動かし、さらに180℃（360〓）で
250時間より長い時間動かした。ロールは500時間
後に取り外されたが、何の損傷もなかつた。シリ
コーン油を剥離剤として溶融ロールに適用した。
シリコーン油と加圧ロールとの接触からは何の問
題も見られなかつた。 同じ条件下に上記ロールと同様の方法で
EPDMゴムの代りにシリコーンゴムを使用して
ロールを作つた。このロールは80時間の寿命しか
もたず、凝集ゴムの破損の結果、試験は中断され
た。 例 ２ 弾性有機ゴム層としてポリクロロプレン（ネオ
プレン）ゴムを使用し、例１と同様にして加圧ロ
ールを作つた。PFAテフロン保護外層で被覆し
た１つのネオプレンロールは、定着試験で破損す
ることなく500時間を越えた。もう１つのネオプ
レン ロールは300時間後に套管の剥離のため取
り外された（ゴムの損傷はない）。 例 ３ 弾性層としてクロル ブチル ゴムを使用し、
例１と同様にしてロールを作つた。これらのロー
ルはエクソン（Exxon）1066の商標名でエクソ
ン社から供給されているクロル ブチルを基にし
たゴム（未硬化）を用いて作られた。硬化したロ
ールは性能に差があり、より高度の交叉結合密度
を有すると思われる（一層低い圧縮率および低い
伸び率をもつことに基づく）クロル ブチル ゴ
ムのロールは300時間を越える時間にわたり試験
定着装置で作動した。低い交叉結合密度を有する
と思われるクロム ブチル ゴムのロールは試験
定着で３時間以内に破損した。 例 ４ ニトリルゴムを使用し、例３のものと同様のロ
ールを作つた。これらのロールをB.F.グツドリツ
チ社からBFG 1092およびGoodrich NG12の商
標名で供給されているベース ゴムで被覆した。
例３のものと同様の観察結果はネオプレン ゴム
弾性層およびPFAテフロン保護被覆を有する加
圧ロールに近かつた。 例 ５ EPDMとして知られ、B.F.グツドリツチから
EPCAR346の商標名で供給されているエチレン
（74モル％）プロピレン（24モル％）および非共
役ジエン、５−エチリデン−２−ノルボーネン
（約２モル％）に、カーボンブラツク（ASTM
Ｎ−550）；サンオイル社（Sun Oil Company）
からのサンパー（Sunpar）150オイルの商標名で
供給されている非着色パラフイン油可塑剤；酸化
亜鉛硬化活性化剤；R.T.バンデルビルト社によ
りアゲライト レジン（AgeRite Resin）Ｄの商
標名で供給されている重合した１・２−ジヒドロ
−２・２・４−トリメチルキノリン抗酸化剤；ハ
ーキユレス社（Hercules、Inc.）によりジカツプ
（DiCup）40Cの商標名で供給されている過酸化
ジクミル遊離基開始剤（40％活性形）；およびア
メリカンシアナミド（American Cyanamid）に
より供給されている過酸化物遊離基開始剤と組み
合わせて使用される共同反応剤としてのトリアリ
ル シアヌレート反応性単量体を加えた。これら
の成分は下記第１表に示した量で組成物に加え
た。第１表はEPDMゴムの物理的性質に対する
可塑剤／カーボン ブラツク充填剤の作用を比較
して示すものである。ゴムは171℃（340〓）で炉
中５時間硬化させた。各量はEPDM100部当りの
重量部で示す。

【表】 伸び＝伸び率、％による
第１表に示されているように、一定の硬度を維
持しながら種々の可塑剤／カーボン ブラツクの
組み合わせが可能である。引張強度、化合物の経
済性、動的熱蓄積、接着相互作用、加工性等のそ
の他の因子が、許容範囲を定める。第１表はカー
ボン ブラツクの一定水準で、可塑剤含有量が高
くなると曲げによる内部熱蓄積（ΔT）が増大す
ることを示している。 第１表の配合物Ａ−ＣおよびＥから作られた弾
性ゴム層を有する加圧ロールは、例１のロールの
ように製作した。PFAテフロンで被覆した４つ
のロールは全て試験定着装置で500時間より長い
時間作動した。 例 ６ ゴム配合物を例５の如く作り、EPDMゴムに
対する共同反応剤／過酸化物の効果を研究した。
量はEPDM100部当りの重量部で、４種の配合物
に係る機械的性質の比較を下記の第２表に示す。

【表】

【表】 同時反応剤の不存在および（または）過酸化物
開始剤の濃度減少から低い硬化状態が生ずる物理
的効果が第２表に明白に示されている。対照配合
物(A)に比較して、共同反応剤を用いないで作つた
配合物(B)および30％過酸化物減少で作つた配合物
(C)は硬度およびモジユラスの低下、および引裂強
度および伸び可能性の増大によつて立証されてい
るように、非常に低い硬化状態を示している。動
的熱蓄積（ΔT）はこれらの組成物が明白に示し
ているように交叉結合密度に非常に強く影響され
る。 第２表のゴム配合物を用いた加圧ロールを例１
に従つて作つた。ロールＡは試験定着装置で500
時間にわたり作動した；ロールＢおよびＣは凝集
性ゴムが破損した；ロールＤはゴムの破損ではな
いが破損した。ロールＤの破損は剥離のためであ
つた。100時間の試験定着装置の作動の失敗は加
圧ロールの破損によるものである。 例 ７ 例１に記載の技術に従い弾性ゴム層として
EPDMゴムを用いて加圧ロールを作つた。この
ゴム層を種々の被覆材料の保護スリーブで被覆し
た。套管のゴムへの結合には適当な接着剤を使用
できる。このスリーブは約0.51cm（20ミル）の厚
さをもつていた。スリーブ材料には次のものが含
まれていた： (1) フツ素化エチレン プロピレン（FEP） (2) PFAテフロン 前記の各ロールは試験定着装置で操作した時に
500時間を超える寿命をもつていた。 前記諸例からのデータは堅い芯に接着し、外側
保護スリーブで被覆された長寿命、耐久性の非軟
化性有機ゴムから加圧ロールを製造できることを
示している。100時間の試験定着装置で操作した
後に、約10％より少ない圧縮たわみ減少率を有す
る有機ゴムをPFAテフロン（ペルフルオロアル
キル ペルフルオロビニル エーテルとテトラフ
ルオロエチレンとの共重合体）スリーブ材料で覆
つた場合に、弾性有機ゴム層の性質の故に実質的
に改良された寿命を得ることができる。加圧ロー
ルの寿命期間にわたり弾性有機ゴム層の圧縮たわ
み値がほとんど減少しないことは重要なことであ
る。 加圧ロールの寿命期間中の圧縮たわみの減少が
最小（10％より少ない）でしかないように、有機
ゴムの性質に影響を与えうるパラメーターの１つ
が有機ゴムの交叉結合密度であり、高い交叉結合
密度を有する有機ゴムが加圧ロールの寿命をかな
りの時間延長させることがまた示されている。例
に示されているように、このパラメーターはゴム
の硬化または交叉結合に使用する硬化剤により制
御できる。 前記した目的に従い、融着装置用の改良された
加圧または押えロールを例示してきた。本発明に
よる改良は加圧ロールの弾性層として指定の種類
の有機ゴムを使用することにより実現され、寿命
の長くなつた加圧ロールが得られ、そして有機ゴ
ムはシリコーンゴムより安価であり、加圧ロール
のとり換えに要する時間が少なくなるために、コ
ストが低下する。特定化した有機ゴムの使用は、
また慣用の套管または被覆材料の使用を可能に
し、さらにまたこの特定化した有機ゴムは融着装
置で使用されるシリコーン油オフセツト防止液に
より侵食或いは劣化を受けない。 本発明を好適な態様に関して記載したが、或る
種の修正および変更を本発明の精神および範囲か
ら逸脱することなくなしうることは明白であろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による改良された加圧ロール部
品を使用する加熱加圧融着装置を組み込んだ自動
ゼログラフイ複写機を図示するものであり、そし
て第２図は溶融ロール、油計量部品および本発明
による改良された加圧ロールを含む典型的な融着
装置の側立面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 堅い芯； (ロ) この堅い芯に接着され、遊離基開始剤を含む
   遊離基交叉結合系で交叉結合されている弾力性
   の有機ゴム層；および (ハ) 該有機ゴム層上にあつて、該有機ゴムが比較
   的に酸化劣化しないように空気に対する障壁と
   なる高曲げ寿命の外側保護スリーブ材料； から成る、トナー像を支持体シートに融着するの
   に用いるロール融着装置用変形可能の加圧ロー
   ル。 ２ 遊離基開始剤がジクミル ペルオキシドであ
   る特許請求の範囲第１項記載の加圧ロール。 ３ 有機ゴムをさらに共同反応剤を含む系で硬化
   させ、交叉結合反応の効率を増し、而してこの共
   同反応剤が重合体基に付加する反応性単量体であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の加圧ロール。 ４ 共同反応剤が３分子交叉結合を促進する反応
   性単量体である特許請求の範囲第３項記載の加圧
   ロール。 ５ 共同反応剤がトリアリル シアヌレートであ
   る特許請求の範囲第３項記載の加圧ロール。 ６ 共同反応剤がトリアリル イソシアヌレート
   である特許請求の範囲第３項記載の加圧ロール。 ７ 共同反応剤が有機ゴム100部当り約0.5〜約
   3.0重量部を占める特許請求の範囲第３項記載の
   加圧ロール。 ８ 遊離基開始剤が有機ゴム100重量部当り約８
   〜約15重量部（40％活性形）である、特許請求の
   範囲第１項記載の加圧ロール。 ９ 交叉結合した有機ゴムが160℃（320〓）で約
   7.03Kg／cm²（100Ib／in²）の噛み合わせ加圧荷重
   で100時間操作した後に、約10％より少ない圧縮
   たわみ減少率を有している、特許請求の範囲第１
   項記載の加圧ロール。 １０ 交叉結合された有機ゴム層が、エチレン−
   プロピレン−ジエンゴムである、特許請求の範囲
   第１項〜第９項のいずれか１項に記載の加圧ロー
   ル。 １１ (イ) 堅い芯； (ロ) 堅い芯に接着している交叉結合した有機ゴム
   の層、而して有機ゴム組成物が：エチレン−プ
   ロピレン−ジエンゴム；ゴム100部当り約35〜
   約55重量部のカーボンブラツク；ゴム100部当
   り約45〜約55重量部の石油に由来するパラフイ
   ン油可塑剤；ゴム100部当り約15〜約30重量部
   の酸化亜鉛；および約0.5〜約2.0重量部の、重
   合した１・２−ジヒドロ−２・２・４−トリメ
   チルキノリン；よりなり、かつこの有機ゴム組
   成物を、ゴム100部当り約1.0〜約3.0重量部の
   トリアリルシアヌレートとともに、ゴム100部
   当り約８〜約13重量部のジクミルパーオキシド
   の存在下に熱硬化させる；および (ハ) エチレン−プロピレン−ジエンゴム層の全面
   を覆つている高曲げ寿命を有する外側保護スリ
   ーブ材料、而してこのスリーブ材料は有機ゴム
   を酸化的劣化から比較的解放するように空気に
   対する障壁を付与するものである； から成る特許請求の範囲第１項記載の加圧ロー
   ル。