DE1646073B2

DE1646073B2 - Herstellung einer heizrolle fuer eine hitzefixiereinrichtung eines elektrofotografischen geraetes

Info

Publication number: DE1646073B2
Application number: DE19661646073
Authority: DE
Inventors: Arjan Thakurdas Pittsford; Trabold Andrew Francis Fairport; Figler Robert Henry Webst; N.Y. Manghirmalani (V.StA.)
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1965-07-01
Filing date: 1966-06-29
Publication date: 1976-01-22
Also published as: CH467476A; NL6609281A; GB1137227A; BE683308A; ES328427A1; SE321410B; US3437032A; DE1646073A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Binden eines Polymerisates aus einem Fluorkohlenwasserstoff auf einer Kupferoberfläche oder einer oxydierbaren kupferhaltigen Legierung, wobei die Oberfläche mit einem Belag versehen wird, der die Bildung von freien Kupferoxydpartikeln an der Oberfläche bei Erwärmung verhindert, und dann das Polymerisat auf diese Oberfläche unter erhöhter Temperatur aufgebracht wird.

Bei einem aus der Zeitschrift »Kunststoffe«, 1957, Heft 3, S. 144 bekannten Verfahren werden zur Beschichtung von Kupfer und Kupferlegierungen mit Polytrifluormonochloräthylen die Oberfläche des Kupfers bzw. der Kupferlegierung zuvor mit Zinn, Nickel, Silber oder Kadmium plattiert, um eine Oxydbildung und katalytische Zersetzung des genannten Fluorkarbon-Kunststoffes bei der erforderlichen Sintertemperatur zu verhindern.

Aus der AU-PS 2 28 089 ist es in Verbindung mit einem Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen aus Fluorkarbon-Kunststoffen, wie z.B. Trägerplatten von gedruckten Schaltungen, mit Kupfer bekannt, zwischen dem Kupfer und der Oberfläche des Kunststoffartikels eine Oxydschicht dieses Kupfers anzuordnen, worauf unter Anwendung von Druck und Wärme eine Verbindung zwischen dem Kupfer und dem Kunststoffartikel hergestellt wird. Auf diese Weise ist eine feste Verbindung z. B. zwischen der Kupferfolie und der Trägerplatte aus Kunststoff einer sogenannten gedruckten Schaltungsplatte herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizrolle für eine Hitzefixier-Vorrichtung eines elektrophotographischen Kopiergeräts herzustellen, die eine gleichmäßige Wärmeverteilung infolge hoher Wärmeleitfähigkeit ermöglicht, ein Absetzen von Tonerteilchen des benutzten Entwicklermaterials auf der Oberfläche der Heizrolle jedoch sicher verhindert.

Diese Aufgabe wird durch Verwendung des eingangs genannten Bindens eines Polymerisats aus einem Fluorkohlenwasserstoff zur Herstellung einer Heizrolle aus einem starren Kupferrohr einer Hitzefixier-Vorrichtung eines elektrophotographischen Geräts gelöst.

Durch die Anwendung des bekannten Verfahrens zur Herstellung einer Heizrolle für die Hitzefixier-Vorrichtung ist in einfacher Weise die Heizrolle unter Benutzung der sowohl im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit als auch zur Verhinderung eines Absetzens von Tonerteilchen optimalen Materialien in Form von Kupfer und eines Fluorkohlenwasserstoffs herzustellen. Auf diese Weise ist es bei einer Heizrolle für eine Hilzefixier-Vorrichtung erstmals möglich eine Beschichtung •o aus einem Fluorkohlenwasserstoff, wie z. B. Tetrafluoräthylen, auf einem Kupferrohr mit ausreichender Festigkeit aufzubringen, wobei sich das Kupferrohr für die gleichmäßige Wärmeübertragung und Wärmespeicherung der von einer im Inneren des Kupferrohrs '5 angeordneten Wärmequelle erzeugten Wärme besonders gut eignet. Ein Belag aus Tetrafluoräthylen hat dagegen annähernd optimale Eigenschaften, die durch die Heizrolle durch unmittelbare Berührung erwärmten Tonerteilchen abzustoßen, so daß diese selbst in einem *> klebenden Zustand nicht auf der Tetrafluoräthylenbeschichtung anhaften, sondern vielmehr auf dem Trägerblatt verbleiben.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

*5 Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der neuen Heizrolle näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Heizrolle, die in einer mit Druck und Wärme arbeitenden Hitzefixier-Vorrichtung verwendet ^;st,

F i g. 2 eine Darstellung des Aufbaus der neuen Heizrolle, und

F i g. 3 eine Schnittansicht von oben auf die Heizrolle in der Hitzefixier-Einrichtung.

In F i g. 1 ist eine mit Wärme arbeitende Hitzefixier-Vorrichtung dargestellt, die eine obenliegende Heizrolle 1 aufweist. Diese ist in vertikalen Stützen 3 und 4 gelagert, welche in einem Abstand auf einem Fundament 5 befestigt sind. Die Heizrolle ist im Inneren mit einem Heizelement versehen.

Um ein Tonerbild auf einem Kopiermaterial zu fixieren, wird das Kopiermaterial mit der Bildseite nach oben gegen die Heizrolle 1 gepreßt. Hierzu wird das Kopiermaterial zwischen der Heizrolle 1 und einer darunterliegenden Andruckrolle 2 durchgeschoben.

Um zu verhindern, daß sich Toner auf der Heizrolle

I absetzt, ist die Oberfläche der Rolle mit einem Überzug aus einem haftarmen Material, etwa Polytetrafluoräthylen, versehen. Zudem wird ein dünner Film einer haftarmen Flüssigkeit, beispielsweise ein flüssiges Silikon, auf die Oberfläche der Heizrolle 1 aufgebracht.

Die Heizrolle 1 weist einen Zylinder 10 auf, der an den beiden Enden durch einen linken und einen rechten Deckel 11 bzw. 12 teilweise abgeschlossen ist. Die Dekkel sind mit dem Zylinder fest verbunden, beispielsweise verlötet. Die Rolle ist in Lagern 13 und 14 in den Stützen 3 bzw. 4 drehbar gelagert.
Der innere Laufring des Lagers 13 ist an dem Deckel

II mit einer Schraube 15 festgemacht. Über einem Kragen des Deckels 11 ist zwischen dem Lager 13 und einem Sicherungsring 17 eine Druckscheibe 16 eingefügt. Der Sicherungsring 17 liegt in einer Nut der Stütze 3. Auf diese Weise wird der äußere Laufring des Lagers festgehalten, wobei eine Expansion der Heiz-⁶S rolle 1 während des Betriebs stattfinden kann.

Am anderen Ende der Heizrolle 1 ist der innere Laufring des Lagers 14 an dem Nabenteil eines Zahnrades 18 befestigt. Letzteres ist auf einem Kragen des

Deckels 12 aufgeschoben. Eine Nase 19 an dem Zahn- nyls oder eines abschälbaren Wachses abgedeckt. Das

rad greift in eine entsprechende Nut des Deckels 12 so maskierte Rohr wird dann mit einem geeigneten

ein, so daß sich beide gemeinsam drehen. Der äußere phosphatfreien Reinigungsmittel gesäubert und mit

Laufring des Lagers 14 wird von einem Sicherungsring einem Nickelbelag versehen, der 0,005 ± 0,0025 mm

21, der in einer Ringnut der Stütze 4 liegt, an letzterer 5 dick ist. Danach wird das Rohr mit einem sauberen,

festgehalten. fusselfreien Lappen abgerieben, der mit einem ge-

Die beiden Deckel der Heizroiie haben passende hemmten chlorhaltigen Lösungsmittel, beispielsweise Öffnungen zur Aufnahme einer Qua. ^röhre 7, in der ein Dimethylbenzol, getränkt ist. Die Abdeckung wird ent-Widerstandheizelement 8 angeordnet ist. Das Heiz- fernt und das Rohr auf 366 ± 5° C vorerwärmt. Auf element 8, das die ganze Rolle 1 durchzieht, ist über w dieser Temperatur wird es mindestens 5 Minuten, vorLeitungen 22 an einer Stromquelle angeschlossen. Der zugsweise 20 Minuten lang, gehalten und läßt es dann frei liegenüe Teil der Leitungen wird von einer Kappe an Luft auf Raumtemperatur abkühlen. Danach wird 23 geschützt. Ein Thermostat 24, der Teil eines elektri- ein Überzug aus Polytetrafluoräthylen-Firnis auf das sehen Steuersystems für den Strom des Heizclements 8 Rohr mit einer Dicke von etwa 0,0076 mm aufgesprüht, ist, ist an einer überiugfreien Stelle 25 der Heizrolle in «5 bis der Untergrund völlig bedeckt ist, und anschließend Wärmekontakt mit der Rolle angeordnet. lufigetrocknet. Das mit dem Firnis versehene Rohr

Zur Herstellung der Heizrolle 1 wird ein starres wird nun auf 372 ± 5°C erhitzt und eine bestimmte Kupferrohr in den richtigen Abmessungen gefertigt. Zeit lang auf dieser Temperatur gehalten. Um die für Diebeiden Deckel U und 12 werden gegossen, auf die den Einbrennvorgang erforderliche Zeit zu ermitteln, erforderlichen Maße nachbearbeitet und dann mit dem *° wird ein Versuchsrohr mit einem Lackindikator be-Kupferrohr durch Silberfot verlötet. Nach einer letzten deckt, der seine Farbe bei der Einbrenntemperatur von Überarbeitung wird das Kupferrohr mit einem Sand- einem milchigen Weiß zu klar ändert, wenn er luftstrahlgebläse bearbeitet, ut.i ein mattgeschliffenes Aus- trocken ist. Das Versuchsrohr wird dann in einen auf sehen zu bekommen, und dann mit einem Luftstrahl 372 + 5°C erhitzten Ofen zusammen mit genug andevon dem Staub und Sand gereinigt. Das so gefertigte *5 ren Rohren gelegt, um die thermische Masse einer tat-Kupferrohr wird dann in den Bereichen der Rolle, die sächlichen Ofenbeschickung während des Einbrennens nicht mit einem Überzug versehen werden sollen, mit zu simulieren. Die für den Farbumschlag des Lackindi-Hilfe eines abstreifbaren Vinyls oder eines abschäl- kators erforderliche Zeit wird registriert: die Einbrennbaren Wachses abgedeckt. Das abgedeckte Kupferrohr dauer für die herzustellenden Rohre wird dann auf diewird nun entsprechend vorbereitet, beispielsweise mit 3° se Zeit plus 10 Minuten festgesetzt. Nach dem Einbreneinem phosphatfreien Reinigungsmittel gesäubert, und nen läßt man das Rohr auf Raumtemperatur abkühlen, dann mit einem Nickelbelag 27 beschichtet. Hinterher Danach wird ein Überzug aus Polytetrafluorwird es gereinigt, etwa durch Abreiben mit einem ge- äthylen-Lack auf das mit dem Firnis versehene Rohr hemmten chlorhaltigen Lösungsmittel. Danach wird aufgesprüht. Es sollten zwei oder mehr Lacküberzüge das Kupferrohr vorerwärmt und in der Luft auf Raum- 35 aufgebracht werden, wobei der Lack zwischen den eintemperatur abgekühlt. Dann wird ein Überzug 28 aus /.einen Überzügen luftgetrocknet wird, bis der gesamte einem Polytetrafluoräthylen-Firnis auf die Rolle ge- Überzug des Rohrs einschließlich der Schichtdicke des sprüht, der die Rolle vollständig bedeckt und in Luft Firnis 0,076 ± 0,013 mm stark ist. Dann wird das mit getrocknet wird. Das so gefirnißte Kupferrohr wird dem Lacküberzug versehene Rohr luftgetrocknet. Annun auf eine Temperatur gebracht, bei der der Überzug 4° schließend wird es auf 400 ± 5°C erhitzt und für die 28 einbrennt, und danach auf Raumtemperatur abge- Einbrenndauer, 10 Minuten länger als die Einbrennkühlt wird. Anschließend wird ein Überzug 9 aus Poly- dauer für den Firnisüberzug, auf dieser Temperatur getetrafluoräthylen-Lack auf das so vorbehandelte halten, bis der Lacküberzug eingebrannt ist. Dann wird Kupferrohr aufgesprüht und luftgetrocknet. Das das Rohr auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Auf-Kupferrohr wird dann auf eine ausreichende Tempe- 45 sprühen des Polytetrafluoräthylen-Lackes und das Einratur für eine genügend lange Zeit erhitzt, bis der brennen wird so oft wiederholt, bis die erforderliche Überzug eingebrannt ist, und anschließend in Luft auf Schichtdicke 0,076 ± 0,013 mm erreicht ist. Dann wird Raumtemperatur abgekühlt. Das Kupferrohr mit dem das Rohr auf eine Oberfläche.iglätte von 20 rms oder fertigen Überzug wird poliert, bis es das gewünschte besser poliert. Die Oberfläche wird schließlich mit Oberflächenaussehen erhält, und mit einem gehemmten 5° einem sauberen, fusselfreien Lappen abgewischt, der chlorhaltigen Lösungsmittel gereinigt. mit einem gehemmten chlorhaltigen Lösungsmittel,

Im folgenden wird ein spezielles Verfahren, das für etwa Dimethylbenzol, getränkt ist.

die Herstellung der neuen Heizrolle besonders günstig Das nachfolgende Prüfverfahren dient dazu, die Bin-

ist, beschrieben. dung und die Qualität des eingebrannten Überzugs zu

Ein Rohr aus zähgepoltem Elektrolytkupfer wird auf 55 prüfen.

einen Durchmesser von etwa 63,5 mm bearbeitet. Die Eine kleine Fläche des Überzugs auf einem

beiden Deckel, die aus rostfreiem Stahl gegossen sind, Versuchsrohr wird durch Eintauchen des Rohrs in

werden auf die richtigen Maße nachgearbeitet und mit Natriumnaphthalin für eine Dauer von mindestens

Silberlot auf dem Kupferrohr aufgelötet. Das verlötete 2 Minuten angeätzt. Dann wird das Rohr mit Wasser

Rohr wird auf Maßhaltigkeit nachgearbeitet und dann 6o abgewaschen und die geätzte Oberfläche mittels eines

mit einem sanften Sandstrahlgebläse unter Verwen- gehemmten chlorhaltigen Lösungsmittels entfettet. Mit

dung eines 80 bis 100 Aluminiumoxyd-Blassandes be- einem scharfen Instrument wird auf die angeätzte Flä-

handelt, bis eine mattgeschliffene Oberfläche einer ehe ein Gittermuster mit mindestens 9 Quadraten von

Rauhigkeit von 100 ± 20 rms entsteht; dann wird es 0,32 mm eingeritzt. Auf der geritzten Ätzfläche wird

mit einem staub- und ölfreien Luftstrahl gesäubert. Zur ⁶S ein dünner Film eines Klebstoffes gebildet, indem ein

Vorbereitung der Plattierung werden diejenigen Flä- Tropfen Klebstoff pro Quadratzoll aufgebracht wird,

chen der Rolle, die nicht mit dem Belag versehen wer- Dabei ist sorgfältig darauf zu achten, daß der Klebstoff

Hen sollen, unter Verwendung eines abstreifbaren Vi- nicht auf die Oberfläche aufgepinselt oder gewalzt

ird, weil selbst ein geringer Druck auf den Klebefilm >r dem Binden mit der Oberfläche eine vorzeitige )lymerisation bewirken kann und dadurch schlechte ndungen verursacht. Dann wird auf den Klebstoff ein reifen eines entfetteten, feuchtigkeitsfreien Triacetatms aufgebracht, fest angepreßt und mindestens eine inute lang getrocknet. Dann wird der Druck fortgeimrnen und der Klebstoff mindestens zwei Minuten ng ausgehärtet. Danach wird der Acetatstreifen von dem Polytetrafluoräthyleniiberzug abgezogen. Wenn dabei der Polytetrafluoräthyleniiberzug von dem Rohr abgestreift wird, ist die Bindung zu schwach und als Ausschuß abzulehnen; wenn beim Ablösen des Acetatstreifens die angeätzte Fläche des Polytetrafluoräthylenüberzugs mitgenommen wird, ist das Rohr brauchbar. Wenn jedoch bei dieser Prüfung die verätzte Fläche des Überzugs nicht abgestreift wird, muß die Prüfung wiederholt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

o Mft

Claims

Patentanspiüche:

1. Verwendung des Bindens eines Polymerisates aus einem Fluorkohlenwasserstoff auf einer Oberfläche aus Kupfer oder aus einer oxydierbaren kupferhaltigen Legierung, wobei die Oberfläche mit einem Belag versehen wird, der die Bildung von freien Kupferoxydpartikeln an der Oberfläche bei Erwärmung verhindert und dann das Polymerisat auf diese Oberfläche unter erhöhter Temperatur aufgebracht wird, zur Herstellung einer Heizrolle aus einem starren Kupferrohr einer Hitzefixiervorrichtung eines elektrophotographischen Geräts.

2. Verwendung nach Anspruch 1 unter Aufbringen einer Nickelschicht (27) als Belag.

3. Verwendung nach Anspruch 1 unter Aufbringen einer fest haftenden Kupferoxydschicht als Belag.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 unter Ausbildung einer Polymerisatschichtdicke zwischen 0,063 und 0,088 mm.