DE2516413C3

DE2516413C3 - Fuser roller for an electrophotographic copier and method for producing such a fuser roller

Info

Publication number: DE2516413C3
Application number: DE19752516413
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Hino Tokio Namiki (Japan)
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1975-04-15
Filing date: 1975-04-15
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2516413A1; DE2516413B2

Description

gebauten Walze,built roller,

Fig, 2 eine Vergrößerung eines Teils von Fig_f 1,Fig, 2 is an enlargement of part of Figure 1 _f,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine gemäß der Erfindung aufgebaute Fixierwalze,Fig. 3 is a plan view of one according to the invention built-up fixing roller,

Fig. 4 eine grafische Darstellung, in der die Änderungen der Kautschukhärte und der Zugfestigkeit des Silikonkautschuks gegen das darin enthaltene SiIikonöl aufgetragen sind,Fig. 4 is a graph showing the changes the rubber hardness and the tensile strength of the silicone rubber against the silicone oil it contains are applied,

Fig. 5 ein Prüfgerät zur Bestimmung der Härte von Kautschuk vor; vorne gesehen,Fig. 5 shows a test device for determining the hardness of Rubber before; seen in front,

Fig. 6 das Prüfgerät nach Fig. 5 von hinten gesehen, wobei die Rückwand des Gerätes abgenommen ist,FIG. 6 shows the testing device according to FIG. 5 from the rear, the rear wall of the device being removed is,

Fig. 7 den Kopf der Prüfspitze des Prüfgerätes in stark vergrößertem Maßstab,7 shows the head of the test tip of the test device on a greatly enlarged scale,

Fig. 8 ebenfalls in stark vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch die auf der Unterseite des Prüfgerätes angebrachte Belastungsfläche, durch deren Mittenbohrung die Prüfspitze verläuft, und8, also on a greatly enlarged scale, a section through the underside of the test device attached load surface, through the center bore of which the test probe runs, and

Fig. 9 eine grafische Darstellung, in der die Härtewerte bezüglich der ausgeübten Belastung aufgetragen sind.9 shows a graph in which the hardness values are plotted in relation to the load exerted are.

In Fig. 1 ist ein Aufzeichnungsmaterial 1 dargestellt, das auf seiner oberen Seite ein Tonerbild A trägt; durch geeignete (nicht dargestellte) Einrichtungen wird das Aufzeichnungsmaterial 1 in Richtung des Pfeiles B bewegt. Eine Fixierwalze 2 ist oberhalb der Bewegungsbahn des Aufzeichnungsmaterials 1 so angebracht, daß sich die radial äußere Umfangsfläche der Walze 2 in direkter Berührung mit dem Tonerbild A und mit dem Aufzeichnungsmaterial 1 befindet. Die Fixierwalze 2 wird durch eine koaxiale Hohlwelle 3 gehaltert, die aus einem Material wie beispielsweise Metall besteht und den Kern der Fixierwalze 2 bildet. Die Hohlwelle 3 ist in der Weise drehbar angebracht, daß sich die Walze 2 in Richtung des Pfeiles C drehen kann. Im Innern der Hohlwelle 3 befindet sich eine Heizquelle 4, mit der die Walze 2 erwärmt wird. Die Heizquelle 4 weist einen spulenförmigen Heizkörper auf, der auf einem in der Hohlwelle angeordneten Glasstab 5 aufgewickelt ist, der seinerseits koaxial zur Welle angeordnet ist. Die Hohlwelle 3 wird von einer Walzenschicht 6 umgeben, die aus einem Material besteht, das einen bestimmten Aufbau hat und auf die im folgenden zu beschreibende Weise hergestellt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Materi.-,Ι ein Silikonkautschuk, der ein vernetztes Polymerisat enthält und mit Silikonöl imprägniert bzw. getränkt ist; das öl liegt in Form des sogenannten »freien Öls« (»free oil«) vor. Ein solche; Kautschuk ist nicht-haftend, hitzebeständig und elastisch; er hat eine Kautschukhäru: von 20 bis 70 (Shore-A-Härte), eine Weiterreißfestigkeit von 10 bis 15 kp/cm und eine Zugfestigkeit von weniger als 70 kp/cm².1 shows a recording material 1 which has a toner image A on its upper side; The recording material 1 is moved in the direction of arrow B by suitable means (not shown). A fixing roller 2 is mounted above the path of movement of the recording material 1 so that the radially outer peripheral surface of the roller 2 is in direct contact with the toner image A and with the recording material 1. The fixing roller 2 is supported by a coaxial hollow shaft 3 made of a material such as metal and forming the core of the fixing roller 2. The hollow shaft 3 is rotatably mounted in such a way that the roller 2 can rotate in the direction of the arrow C. Inside the hollow shaft 3 there is a heating source 4 with which the roller 2 is heated. The heating source 4 has a coil-shaped heating element which is wound onto a glass rod 5 which is arranged in the hollow shaft and which in turn is arranged coaxially to the shaft. The hollow shaft 3 is surrounded by a roller layer 6, which consists of a material which has a specific structure and is produced in the manner to be described below. According to a preferred embodiment, the material is -, Ι a silicone rubber which contains a crosslinked polymer and is impregnated or soaked with silicone oil; the oil is in the form of what is known as "free oil". One such; Rubber is non-stick, heat-resistant and elastic; it has a rubber hardness: from 20 to 70 (Shore A hardness), a tear strength of 10 to 15 kp / cm and a tensile strength of less than 70 kp / cm ² .

Die Weiterreißfestigkeit wird nach einem Verfahren bestimmt, wie es z. B. in »Lueger, Lexikon der Technik, 4. Auflage, Band 3: Werkstoffe und Werkstoffprüfung«, unter dem Stichwort Weiterreißversuch im ersten und zweiten Absatz, unter Hinweis auf DIN53515 beschrieben vird. Das Prüfstück gemäß der Erfindung wird bei einer Ziehgeschwindigkeit (einem Vorschub) von 500 ±25 mm/min und einer Dicke des Prüfstückes von 2,3 bis 2,8 mm geprüft.The tear propagation resistance is determined by a method such as is described, for example, in US Pat. B. in »Lueger, Lexikon der Technology, 4th edition, Volume 3: Werkstoffe und Materialprüfung «, under the keyword tear propagation test in the first and second paragraph, with reference to DIN53515. The test piece according to the invention is at a pulling speed (a Feed) of 500 ± 25 mm / min and a thickness of the test piece of 2.3 to 2.8 mm.

Die Härte des Kautschuks, aus dem die Walzenschicht 6 besteht, wird vorzugsweise mit dem japanischen Industriestandard (JIS K 6301) oder einer entsprechenden deutschen Norm ermittelt. Bei demThe hardness of the rubber composing the roller layer 6 is preferably equal to that of Japanese Industry standard (JIS K 6301) or a corresponding German standard determined. In which

obenerwähnten japanischen Industriestandard wird die Härte-Prüfung oder -Untersuchung mittels einer Feder durchgeführt. Bei dieser Härteprüfung so!?te der Prüfling oder Prüfkörper im allgemeinen mindestens 12 mm stark sein. Ist die Stärke des Prüfkörpers kleiner als 12 mm, so muß, falls dies möglich ist, ein Prüfkörper auf den anderen gelegt werden, um auf diese Weise eine Stärke von 12 mm oder mehr zu erhalten. Darüber hinaus sollte, wenn die Oberfläche des zu untersuchenden Prüfkörpers nicht eben und glatt ist, dieser beispielsweise mittels einer Schwabbelscheibe glatt und eben poliert werden. Weiterhin muß der zu untersuchende Oberflächenbereich zumindest so groß sein, daß die Belastungsfläche in Anlage mit dem Rand dieses Flächenbereichs kommen kann.Japanese industry standard mentioned above is the hardness test or examination by means of a Feather carried out. In this endurance test so!? Te the test specimen or specimen should generally be at least 12 mm thick. Is the strength of the specimen smaller than 12 mm, one test specimen must, if possible, be placed on top of the other in order to this way to obtain a thickness of 12 mm or more. In addition, if the surface should of the test specimen to be examined is not even and smooth, for example by means of a buffing disk be polished smooth and even. Furthermore, the surface area to be examined must at least be so large that the load surface come into contact with the edge of this surface area can.

Im vorliegenden Fall wird gemäß dem japanischen Industriestandard das insbesondere in den Fig. 5 und 6 dargestellte Feder-Prüfgerät (der sogenannte Typ A) verwendet. Ein solches Prüfgerät weist auf seiner Vorderseite einer Meßskala "50 auf, auf der in gleichmäßigen Abständen die Meliwerte 0 bis 100 eingetragen sind. Auf der Unterseite des Prüfgerätes sind eine Belastungsscheibe 23 sowie eine zusätzliche, in Form eines Rings ausgebildete Belastungsscheibe 24 angebracht. Im rechten Winkel zu der Oberfläche der Belastungsscheibe 23 verläuft eine Prüfspitze 22; dabei ist, wie sich aus Fig. 8 entnehmen läßt, in der Mitte der Scheibe eine Bohrung ausgebildet, in die der den Druck ausübende Kopf tie der PrüfspitzeIn the present case, according to the Japanese industrial standard, the spring tester shown in particular in FIGS. 5 and 6 (the so-called type A) is used. Such a test device has a measuring scale "50" on its front side, on which the meli values 0 to 100 are entered at regular intervals angle to the surface of the load plate 23 extends a probe 22, taking, as can be seen from Figure 8, a bore formed in the center of the disc, in which the tie pressure-exerting head of the probe.

22 eingepaßt ist. Die Bohrung sollte nicht kleiner als 10 mm sein. Für die Prüfspitze 22 können Materialien verwendet werden, die sich nicht leicht abnutzen und die auch nicht dazu neigen, Rost anzusetzen oder zu verrosten. Die Form und die Abmessungen des Kopfes 22a der Prüfspitze 22 sind im einzelnen der Fig. 7 zu entnehmen. Die Prüfspitze 22 ist genau in die Mittenbohrung der Belastungsscheibe eingepaßt und genau in bezug auf deren Oberfläche ausgerichtet. Wenn der Zeiger 21 auf der Meßskala auf 0 steht, sollte der den Druck ausübende Kopf 22a der Prüfspitze 22 um 2,54 mm mit einer Genauigkeit von +0,0 bis — 0,05 mm von der Oberfläche der Belastungsscheibe22 is fitted. The hole should not be smaller than 10 mm. Materials can be used for the test probe 22 which do not wear out easily and which also have no tendency to rust or rust rust. The shape and dimensions of the head 22a of the test probe 22 are shown in detail in FIG. 7 refer to. The probe tip 22 is precisely fitted into the center bore of the loading disk and is accurate aligned with respect to their surface. When the pointer 21 on the measuring scale is at 0, the the pressure-exerting head 22a of the probe tip 22 by 2.54 mm with an accuracy of +0.0 to - 0.05 mm from the surface of the loading disc

23 vorstehen. Steht der Zeiger auf der Meßskala auf 100, sollte sich der den Druck ausübende Kopf der Prüfspitze auf der Höhe der Oberfläche der Belastungsscheibe befinden.23 protrude. If the pointer on the measuring scale is at 100, the head exerting the pressure should be the The test tip is level with the surface of the loading disk.

Wie Fig. 6 zu entnehmen ist, wird die Prüfspitze, an deren unterem Ende der Zeiger 21 angelenkt ist, mit einer Feder 25 verbunden. In Fig. 9 ist eine Bezugslinie eingezeichnet, die die Beziehung zwischen den Skalenwerten 20, dem Zeiger 21 und der Kraft der Feder 25 darstellt. Die zulässige Abweichung von dieser Bezugslinie sollte ± 8 g betragen. Darüber Μηaus dart auf Grund der Beziehung zwischen der Prüfspitze 22 und dem Zeiger 21 kein Spiel zwischen diesen beiden Teilen vorhanden sein.As can be seen from Fig. 6, the test probe, at the lower end of which the pointer 21 is hinged, is connected to a spring 25. In Fig. 9, a reference line is drawn showing the relationship between the scale values 20, the pointer 21 and the force of the spring 25 represents. The allowable deviation from this reference line should be ± 8 g. In addition, Μηaus dart due to the relationship between the test probe 22 and the pointer 21 there should be no play between these two parts.

Kommt die in Form einer Scheibe ausgebildete Belastungsfläche in Anlage mit der Oberfläche des Priiflings oder des Prrfstücks, so wird die aus der Mittenbohrung der Belastungsfläche 23 vorstehende Prüfspitze 22, auf die die Kraft der Feder 25 wirkt, durch die Oberfläche des zu untersuchenden Kautschuks zurückgedrückt; die dabei von der Prüfspitze 22 zurückgelegte Strecke ist gleich der Härte des Prüfstücks, was mittels des Zeigers 21 auf der Skala 20 angezeigt wird. Um immer genaue und einwandfreie Meßwerte zu erhalten, sollte das Prüfgerät mindestens alle dreiIf the loading surface, which is in the form of a disk, comes into contact with the surface of the test piece or the test piece, the test probe protruding from the center bore of the load surface 23 becomes 22, on which the force of the spring 25 acts, is pushed back by the surface of the rubber to be examined; the distance covered by the test probe 22 is equal to the hardness of the test piece, what is indicated on the scale 20 by means of the pointer 21. Always accurate and flawless measured values The tester should get at least all three

Monate gewartet und kontrolliert werden.Months to be serviced and checked.

Zur Durchführung der Untersuchung bzw. Prüfung muß das Prüfgerät senkrecht aufgesetzt und angebracht werden. Die Prüfspitze 22 wird dann unter einem rechten Winkel vorsichtig in Anlage mit der Oberfläche des Prüflings oder des Prüfstücks gebracht, so daß die Härte anschließend auf der Skala abgelesen werden kann. Zur Ablesung ist das Prüfgerät eine gewisse Zeit lang, nachdem die Belastungsfläche in Anlage mit dem Prüfstück gekommen ist, senkrecht zu halten. Zweckmäßigerweise sind an dem Prüfgerät entsprechende, zusätzliche Zubehörteile angebracht, wie beispielweise die zusätzliche, in Fig. 6 dargestellte Belastungsscheibe, um sicherzustellen, daß die Prüfspitze 22 vertikal im rechten Winkel zu der Oberfläche des zu untersuchenden Prüflings gehalten wird, bevor eine Prüfung beginnt. In diesem Fall wird dann ein Härteprüfgerät, Typ A, mit einerTo carry out the examination or test, the test device must be placed and attached vertically. The test probe 22 is then carefully in contact with the at a right angle Surface of the test piece or the test piece brought so that the hardness is then on the scale can be read. For reading purposes, the test device must be held vertically for a certain time after the load surface has come into contact with the test piece. Appropriately are on that Additional accessories corresponding to the test device are attached, such as the additional in 6 to ensure that the probe tip 22 is vertically at right angles to the surface of the test specimen held before an exam begins. In this case, a hardness tester, type A, with a likonöl, das an der Oberfläche vorhanden war, aufge braucht worden ist; die Abtragung ist beendet, wen eine neue Oberfläche mit einer ausreichenden Kon zentration an Silikonöl vorliegt.Licon oil that was on the surface has been used up; the erosion is over, whom there is a new surface with a sufficient concentration of silicone oil.

Mit einer gemäß der vorliegenden Erfindung auf gebauten Fixierwalze sind verschiedene Versuch durchgeführt worden; diese Walze hatte eine ,adn äußere Schicht 6, die aus einem Silikonkautschuk mi einer Kautschukhärte von 40 bestand. Die Versi chs ergebnisse zeigen, daß die radial äußere Oberflächi der Walze ständig mit einer Geschwindigkeit von O₁Of bis 0,2 mm Dicke / 10000 Blatt von der Größe B (JIS) abgetragen wird, wobei immer eine neue Ober fläche der Walze mit den aufeinanderfolgenden To nerbildern auf dem Aufzeichnungsmaterial in Beruh rung kommt.Various experiments have been carried out with a fixing roller constructed in accordance with the present invention; This roller had an outer layer 6, which consisted of a silicone rubber with a rubber hardness of 40. The Versi chs results show that the radially outer Oberflächi is continuously removed of the roll at a rate of ₁ O Of to 0.2 mm thickness / 10000 sheets of size B (JIS), wherein always a new upper surface of the roller with the successive toner images on the recording material comes into contact.

In Fig. 3 ist eine Fixierwalze dargestellt, bei derei Aufbau der ungleichmäßige Verbrauch oder die unreIn Fig. 3, a fixing roller is shown in whichei Build up the uneven consumption or the unrepentant

wonach auf der Skala der gemessene Wert abgelesen werden kann.after which the measured value can be read on the scale.

Gemäß Fig. 1 ist weiterhin unmittelbar unterhalb der Fixierwalze 2 eine Andruckwalze 7 angeordnet, die in gleicher Weise aufgebaut ist. Die einander entsprechenden Teile der beiden Walzen sind durch die gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, wobei die Bezugsziffern der Andruckwalze 7 mit Strichen versehen sind. Die Andruckwalze 7 ist in geeigneter Weise so gehaltert, daß sie sich in Richtung des Pfeils D drehen kann. Die beiden Walzen 2 und 7 drücken gegeneinander, wobei sich das Aufzeichnungsmaterial 1 mit dem Tonerbild A zwischen den beiden Walzen in Richtung des Pfeils B hindurchbewegt.According to FIG. 1, a pressure roller 7, which is constructed in the same way, is also arranged directly below the fixing roller 2. The corresponding parts of the two rollers are identified by the same reference numerals, the reference numerals of the pressure roller 7 being provided with dashes. The pressure roller 7 is suitably supported so that it can rotate in the direction of the arrow D. The two rollers 2 and 7 press against one another, the recording material 1 with the toner image A moving between the two rollers in the direction of arrow B.

Beim Betrieb des Kopiergerätes bewegt sich das Aufzeichnungsmaterial 1, das auf seiner oberen Seite das Tonerbild A trägt, zwischen der Fixierwalze 2 und der Andruckwalze 7; dadurch kommt das Tonerbild A in direkte Berührung mit der radial äußeren Umfangsfläche der Walze 2, die durch die Heizquelle 4 auf eine geeignete Temperatur erwärmt wird. Die das Bild A bildenden Tonerteilchen werden verschmolzen, und das Tonerbild A wird durch Schmelzhaftung auf dem Aufzeichnungsmaterial 1 fixiert. Die Walzen 2 und 7 drücken mit einer in geeigneter Weise ausgewählten Kraft gegeneinander, so daß die dabei entstehende Druckwirkung die Fixierung des Tonerbildes A erleichtert und beschleunigt.During operation of the copier, the recording material 1, which carries the toner image A on its upper side, moves between the fixing roller 2 and the pressure roller 7; thereby, the toner image A comes into direct contact with the radially outer peripheral surface of the roller 2, which is heated by the heating source 4 to a suitable temperature. The toner particles forming the image A are fused, and the toner image A is fixed on the recording material 1 by melt adhesion. The rollers 2 and 7 press against one another with a suitably selected force, so that the resulting pressure effect facilitates and accelerates the fixing of the toner image A.

Wie bereits erwähnt wurde, wird die Walze 2 mittels der Heizquelle 4 erwärmt; da sie außerdem auf Grund der Verformung der Oberflächenbereiche der Walzenschicht 6, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, in Reibungskoniakt mit dem Aufzeichnungsmaterial 1 ist, wird die radial äußere Oberfläche der Walzenschicht 6 abgenutzt und abgetragen. Es wird angenommen, daß diese Abnutzung und Abtragung im wesentlichen durch das Zerreißen des den Silikonkautschuk bildenden vernetzten Polymerisats bewirkt wird; dadurch wird der Offset-Effekt vermieden oder wenigstens verringert, da die Tonerteilchen, die an der Oberfläche der Fixierwalze 2 haften können, gemeinsam mit der Oberfläche abgetragen werden, an der sie haften, so daß dem nächsten Bereich des Aufzeichnungsmaterials eine neue Oberfläche auf der Fixierwalze 2 zusammen mit dem Silikonöl zur Verfügung steht. Selbstverständlich wird die Oberfläche der Fixierwalze nicht im Verlauf des Fixiervorgangs abgetragen, wenn Silikonöl an der Oberfläche vorhanden ist; die Abtragung beginnt nur dann, nachdem das SiAs already mentioned, the roller 2 is heated by means of the heating source 4; since they are also on The reason for the deformation of the surface areas of the roller layer 6, as shown in FIG. 2, in Is frictional contact with the recording material 1, the radially outer surface of the roller layer 6 is worn and abraded. It is believed that this wear and tear in the essentially caused by the tearing of the crosslinked polymer forming the silicone rubber will; this avoids or at least reduces the offset effect, since the toner particles that are attached to the Surface of the fixing roller 2 can adhere, be removed together with the surface on which they adhere, so that a new surface on the fixing roller 2 together with the silicone oil is available for the next area of the recording material stands. Of course, the surface of the fixing roller will not be worn away in the course of the fixing process if silicone oil is present on the surface is; the erosion begins only after the Si lfCI 1IdI-HCIIMtIIHJIIl \K lfCI 1IdI-HCIIMtIIHJIIl \ K

gdllKtUlgC A\Lflf UgUIIg Mil ClgdllKtUlgC A \ Lflf UgUIIg Mil Cl

rücksichtigt ist, die sonst auftreten würde, wenn Auf zeichnungsmatcrial mit zwei oder mehr Größet eingesetzt wird. Die Fixierwalze 12 kann der Verwen dung von Aufzeichnungsmaterial mit den Größen B' und A4 (JIS) angepaßt werden; sie weist eine als Kert dienende Welle 13 und eine Schicht 16 aus Silikon kautschuk auf, wie in ähnlicher Weise in Fig. 1 gezeig ist. Die Schicht 16 hat einen Bereich, dessen axial Länge ά ; Breite eines Blattes mit der Größe A4 (JIS entspricht; dieser Bereich hat einen etwas größerei Durchmesser als die verbleibenden Endbereiche, wo bei der Unterschied beispielsweise 1 mm betraget kann. Durch diesen Aufbau wird der ungleichmäßigi Verbrauch der Schichtoberfläche verhindert oder we nigstens verringert, da er vorher ausgeglichen wird Wie sich Fig. 3 entnehmen läßt, sind die Blätter mi der Größe B4 breiter als Blätter mit der Größe A4that would otherwise occur if recording material with two or more sizes is used. The fixing roller 12 can be adapted to the use of B 'and A4 (JIS) size recording materials; it has a shaft 13 serving as a Kert and a layer 16 made of silicone rubber, as shown in a similar manner in FIG. The layer 16 has a region, the axial length of which is ά ; Width of a sheet of A4 size (corresponds to JIS; this area has a slightly larger diameter than the remaining end areas, where the difference can be, for example, 1 mm As can be seen from FIG. 3, the sheets of size B4 are wider than sheets of size A4

Bei den oben beschriebenen und gezeigten Ausfüh rungsbeispielen befindet sich die Heizquelle 4 in de Hohlwelle 3; selbstverständlich ist nicht wesentlich daß die Heizwalze eine eingebaute Heizeinrichtunj enthält, so daß die radial äußere Schicht der Bildfi xierwalze auch auf andere Weise erwärmt werdet kann;so kann die Fixierwalze beispielsweise auch voi außen beheizt werden. Selbstverständlich kann aucl die Temperatur der Walzenschicht 6, und insbeson dere die Temperatur ihrer radial äußeren Oberfläche auf eine Temperatur gesteigert werden, die höher is als die Temperatur, die für die Durchführung des Fi xiervorganges notwendig ist; dadurch wird die radia äußere Oberfläche der Schicht 6 noch empfindliche: und brüchiger, so daß sie noch leichter abget. iget werden kann; auf diese Weise ist es möglich, die Ge schwindigkeit zu steuern, mit der die radial äußer Oberfläche der Schichte abgetragen wird.In the exemplary embodiments described and shown above, the heating source 4 is located in de Hollow shaft 3; of course, it is not essential that the heat roller be a built-in heater contains, so that the radially outer layer of the Bildfi xierwalze is heated in other ways for example, the fuser roller can also voi be heated outside. Of course, the temperature of the roller layer 6, and in particular whose radially outer surface is raised to a temperature which is higher than the temperature that is necessary for the implementation of the Fi xiervorganges; thereby the radia outer surface of layer 6 more sensitive: and more fragile, so that it is even easier to get rid of. iget can be; In this way it is possible to control the speed with which the radially outer Surface of the layer is removed.

Im folgenden soll ein Verfahren beschrieben wer den, mit dem die oben erläuterte Bildfixierwalze her gestellt werden kann; dazu sollen zunächst einigi Schwierigkeiten untersucht werden, die bei der Aus bildung einer Schicht aus Silikonkautschuk auf dei Oberfläche einer Unterlage (eines Kerns) aus Metal oder einem ähnlichen Werkstoff auftreten können.In the following a method will be described who with which the above-mentioned image fixing roller her can be asked; To this end, a few difficulties should first be investigated that arise during the Aus Formation of a layer of silicone rubber on the surface of a base (core) made of metal or a similar material.

Eines dieser Probleme ergibt sich dann, wenn die Oberfläche einer Unterlage mit einem Gemisch aus einem als Basis verwendeten rohen, unverarbeiteter Silikonkautschuk, einem Vulkanisationsmittel, einerr Füiistoff und einem Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol besprüht bzw. bespritzt wird und anschließen das Gemisch auf der Unterlagenoberfläche auf eineOne of these problems arises when the surface of a base is made up of a mixture a raw, unprocessed silicone rubber used as a base, a vulcanizing agent, a Füiistoff and a solvent, such as toluene is sprayed or splashed and connect the mixture on the substrate surface on a

Temperatur von ungefähr 150° C erwärmt wird, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der so hergestellte Silikonkautschuk läßt sich jedoch für die vorliegende Erfindung nicht einsetzen, da er eine unerwünscht hohe Kautschukhärte, Reißfestigkeit und Zugfestigkeit oberhalb von 30° C hat (über 15 kg/cm bzw. über 50 bis 70 kp/cm²).Temperature of about 150 ° C is heated to remove the solvent. However, the silicone rubber produced in this way cannot be used for the present invention because it has an undesirably high rubber hardness, tear strength and tensile strength above 30 ° C. (above 15 kg / cm or above 50 to 70 kp / cm ² ).

Li·! weiteres Problem tritt dann auf, wenn ein Gemisch verwendet wird, das dem oben beschriebenen ähnelt, jedoch kein Lösungsmittel enthält; ein solches Gemisch wird durch ein Spritzgußverfahren verarbeitet bzw. in die entsprechende Form gebracht und dann 3 bis 24 Stunden lang auf Raumtemperatur gehalten. Auch die sich hierbei ergebende Schicht kann nicht verwendet werden, weil ihre Eigenschaften ähnlich denen des obenerwähnten Silikonkautschuks sind. Darüber hinaus tritt an der äußeren Oberfläche der Schicht die sogenannte »Einsatzhärtung« (case-hardening, Aushärten an der Formwand) auf, die auf Grund einer bekannten Grenzflächenreaktion entsteht. Li ·! Another problem occurs when a mixture similar to the one described above but not containing a solvent is used; such a Mixture is processed by an injection molding process or brought into the appropriate shape and then Maintained at room temperature for 3 to 24 hours. The resulting layer cannot either can be used because their properties are similar to those of the above-mentioned silicone rubber. In addition, so-called "case-hardening" occurs on the outer surface of the layer. Hardening on the mold wall), which occurs due to a known interface reaction.

Für die Fixierwalze nach der vorliegenden Erfindung wird ein Silikonöl mit einer niedrigen Viskosität, beispielsweise unter 1000 cSt (Zentistokes), nach einer bevorzugten Ausführungsform unter 200 cSt verwendet, um die Querverbindungen bzw. Vernetzungen des rohen Silikonkautschuks oder Silikonöls bei mehr als 1000 cSt, nach einer bevorzugten Ausführungsform mehr als 2000 cSt, zu verringern bzw. zu vermeiden, so daß der sich ergebende Silikonkautschuk die geforderten Eigenschaften hat. In Fig. 4 ist dargestellt, wie sich diese Eigenschaften mit dem Gehalt an Silikonöl ändern. Das ein Silikonöl mit niedriger Viskosität enthaltende Gemisch kann so mittels eines Form- oder Spritzgußverfahrens geformt und dann bei Raumtemperatur mehrere Stunden lang gehalten werden, wobei die Zeitdauer, d. h. die Zahl der Stunden, von der verwendeten Katalysatormenge abhängt. Die durch die obenerwähnte Einsatzhärtung gebildete Schicht bzw. Schale am Umfang bzw. Außenbereich der Silikonkautschukschicht kann mittels eines Schleifverfahrens entfernt werden. Vor dem Formen bzw. Spritzgießen wird die Kernoberfläche nach einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Grundierung bzw. einem Primer, beispielsweise einem Siliconlack, einem Silan-Kupplungsmittel oder einem Silikonkautschuk, beschichtet, da nur eine sehr schlechte Haftwirkung zwischen dem Silikonkautschuk und dem Kernmaterial, das Metall oder ein ähnlicher Werkstoff sein kann, besteht.For the fixing roller according to the present invention, a silicone oil with a low viscosity, for example below 1000 cSt (centistokes), according to a preferred embodiment used below 200 cSt, to the cross-links or cross-links of the raw silicone rubber or silicone oil more than 1000 cSt, according to a preferred embodiment more than 2000 cSt, to reduce or increase Avoid, so that the resulting silicone rubber has the required properties. In Fig. 4 shows how these properties change with the silicone oil content. That a silicone oil with The low viscosity mixture can thus be molded by a molding or injection molding process and then held at room temperature for several hours, the period of time, i.e. H. the number the hours, depends on the amount of catalyst used. The through the above-mentioned case hardening formed layer or shell on the circumference or outer area of the silicone rubber layer can by means of removed by a grinding process. Before the molding or injection molding, the core surface according to a preferred embodiment with a primer or a primer, for example a Silicone varnish, a silane coupling agent or a Silicone rubber, coated, because the adhesive effect between the silicone rubber is very poor and the core material, which may be metal or similar material.

Im folgenden sind die als Grundbestandteil und Katalysator verwendbaren Materialien, der brauchbare Bereich des Gehaltes an Silikonöl mit geringer Viskosität und die Eigenschaften des so hergestellten Silikonkautschuks zusammengestellt.
Materialien:
Grundbestandteil: DimethylpolysiloxanThe following are the materials that can be used as the basic ingredient and catalyst, the useful range of the content of silicone oil with low viscosity and the properties of the silicone rubber thus produced.
Materials:
Basic ingredient: dimethylpolysiloxane

Methyl vinylpolysiloxan
Phenylpolysiloxan und
ChlorpolysiloxanMethyl vinyl polysiloxane
Phenylpolysiloxane and
Chloropolysiloxane

Katalysator: DibutylzinndilaureatCatalyst: dibutyltin dilaurate

Dibutylzinndiacetat
Zinnoctanat und BleioctanatDibutyl tin diacetate
Tin octanate and lead octanate

Gehalt an 4 bis 40 Gewichts-%, bevorzugtContent of 4 to 40% by weight, preferred

Silikonöl: 20 bis 30 Gewichts-^rSilicone oil: 20 to 30 weight- ^ r

Eigen- (bevorzugt)Own (preferred)

schäften:
Kautschukhärte: 15° bis 50° (JIS) 35° ±-5° Reiß-stocks:
Rubber hardness: 15 ° to 50 ° (JIS) 35 ° ± -5 ° tear-

festigkeit: 10 bis 15 kg/cm unter 15 kg/cm
Zugfestigkeit: 20 bis 50 kp/cm² über 25 kp/cm² strength: 10 to 15 kg / cm under 15 kg / cm
Tensile strength: 20 to 50 kg / cm ² over 25 kg / cm ²

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Image fixing roller for electrophotography with a core and with a heatable roller layer made of a silicone rubber with a rubber hardness of 20 to 70 (Shore A hardness) and a tensile strength of less than 70, arranged around the core, for melting toner particles forming a toner image kp / cm ² , whereby the outer circumferential surface of the roller layer can be removed under the action of heat and friction, characterized in that the roller layer (6,16) made of silicone rubber is impregnated with silicone oil and has a tear strength of 10 to 15 kp / cm Has.

2. image fixing roller according to claim 1, characterized in that it has a heating device for Has heating of the roller layer (6, 16).

3. image fixing roller according to claim 2, characterized in that the heating device is a cylindrical Heizqueile (4), which is arranged coaxially with the roller (2, 12) in its interior.

4. image fixing roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the roller layer 4 to 40% by weight silicone oil are contained evenly distributed.

5. image fixing roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the roller layer 20 to 30% by weight of silicone oil are evenly distributed.

6. A method for producing an image fixing roller for electrophotography, characterized in that dati an outer layer of a certain thickness made of silicone rubber on a core, which is connected to Silicone oil is impregnated, is formed, and that the thickness of the outer layer by removal its surface is reduced to a predetermined end value.

7. The method according to claim 6, characterized in that the outer layer by Grinding is removed.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the core is introduced into a mold is that a mixture of raw silicone rubber with a viscosity of more than 1000 Centistoke, a vulcanizing agent and silicone oil with a viscosity of less than 1000 Centistoke is injected into the mold and held at room temperature until the mixture solidifies is.

9. The method according to claim 8, characterized in that the content of silicone oil in the Mixture between 4 and 40, preferably 20 and 30 wt.% Is.

10. The method according to any one of claims 6 to

9, characterized in that the silicone rubber has a silicone compound consisting of is selected from the group consisting of dimethylpolysiloxane, phenylpolysiloxane, methylvinylpolysiloxane and contains chloropolysiloxane.

11. The method according to any one of claims 6 to

10, characterized in that the mixture of raw silicone rubber, vulcanizing agent and silicone oil, a catalyst is added which is selected from the group consisting of dibutyltin dilaurate, Contains dibutyltin diacetate, tin octanate and lead octanate.

The invention relates to an image fixing roller for electrophotography with a core and with a roller layer, which is arranged around the core and which is heatable for melting toner particles forming a toner image, made of a silicone rubber with a rubber hardness of 20 to 70 (Shore A hardness) and a tensile strength of less than 70 kgf / cm ² , the outer peripheral surface of the roller layer (6, Hi) being able to be removed under the action of heat and friction.

The invention also relates to a method for producing a method developed according to the invention Image fixing roller of the type indicated above.

An image fixing roller of the type indicated is known from DE-OS 2315 575. Known at diesel Roller, the surface is rubbed off in operation, similar to an eraser, so that the Transfer of adhered toner particles from a earlier copy is reduced to a subsequent copy. However, this is not sufficient because There is no silicone oil available for this fixing process, which forms a protective layer and the service life the roller extended.

Furthermore, not all rubbers of the specified type have, on the one hand, sufficient brittleness, to be rubbed off and on the other hand, in turn, sufficient abrasion resistance so that the roller is not used up too quickly.

From DE-OS 2402010 it is known to apply silicone oil to the roller.

However, this does not always succeed with the necessary reliability.

The object of the invention is to develop a roller of the specified type in such a way that it Has just the right abrasion resistance and always has a sufficient amount of silicone oil to produce perfect Copies are available.

This object is achieved according to the invention in that the roller layer made of silicone rubber with Silicone oil is impregnated and has V, f tensile strength from 10 to 15 kp / cm.

The advantages of the invention are in particular in the following:

Because the roller is impregnated with silicone oil, there is always a sufficient output when it comes to the downforce A lot of new silicone oil is released, which prevents the toner particles from sticking to the roller. A such material is non-sticky, heat-resistant and elastic.

The rubber used for the roller has a tear strength in the range from 10 to 15 kgf / cm just the right brittleness to rub off to the extent required here. Is the tear strength z. B. in the range from 6 to 10, sometimes even up to 12 kp / cm, the silicone rubber is too brittle and brittle and wears out too quickly. Above 15 kp / cm, but especially above 16 kp / cm there is no more wear, so that the desired effect is not achieved.

In the claims following claim 1 are advantageous embodiments of the image fixing roller and methods of manufacturing the image fixing roller of the present invention are described.

The invention is illustrated below on the basis of exemplary embodiments with reference to schematic drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 is a section through an image fixing device with a built according to the present invention