DE2529957A1 - Verfahren zur behandlung der oberflaeche von schmelzteilen in elektrostatischen reproduktionsvorrichtungen - Google Patents

Description

OR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE ■ DR- RER. NAT. K. ÄOFFMANN

PATENTANWALT? D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE A ■ TELEFON (08Π) 911087

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XEROX CORPORATION, Rochester, N.Y. / USA

Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von Schmelzteilen in elektrostatischen Reproduktionsvorrichtungen

Die Erfindung betrifft allgemein xerografische Kopiermethoden und -Errichtungen und insbesondere die Fixierung von sowohl nicht reaktiven, teilchenförmigen, thermoplastischen Tonern als auch reaktiven, teilchenförmigen, thermoplastischen Tonern mit funktionellen Gruppen darauf durch direkten Kontakt mit der Oberfläche eines Schmelzteils, welches eine neue Freisetzungsoberfläche aus einem Polyorgano-Siloxan-Medium aufweist.

Bei der Xerografie wird in typischer Weise ein Lichtbild eines Originals, das kopiert werden soll, in Form eines latenten, elektrostatischen Bildes auf einem fotoempfindlichen Teil aufgezeichnet, wonach das latente Bild durch Anbringung von elektroskopischen Markierungsteilchen, die

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üblicherweise als Toner bezeichnet werden, sichtbar gemacht wird- Das sichtbare Tonerbild kann entweder direkt auf dem fotoempfindlichen Teil fixiert werden oder von dem Teil zu einem anderen Träger, z.B. ein Blatt von ebenem Papier, überführt werden und sodann dort fixiert werden.

Um das elektroskopische Tonermaterial auf einem Trägerteil permanent durch Wärme zu fixieren oder aufzuschmelzen, ist es erforderlich, die Temperatur des Tonermaterials bis zu einem Punkt zu erhöhen, bei dem die Bestandteile des Tonermaterials zusammenfHessen und klebrig werden. Dies bewirkt, dass der Toner bis zu einem gewissen Ausmass in die Fasern oder Poren der Trägerteile oder sonst auf deren Oberflächen fliesst. Sodann erfolgt, wenn sich das Tonermaterial abkühlt, eine Verfestigung des Tonermaterials, wodurch bewirkt wird, dass das Tonermaterial fest an das Trägerteil gebunden wird. Sowohl bei der Xerografie als auch bei den anderen elektrografischen Aufzeichnungsverfahren ist die Anwendung von thermischer Energie zur Fixierung von Tonerbildern auf einem Trägerteil bekannt. Zur thermischen Aufschmelzung der elektroskopischen Tonerbilder auf einem Träger ist man schon so vorgegangen, den Träger zusammen mit den darauf befindlichen Tonerbildern durch ein Paar von entgegengesetzten Walzenteilen zu leiten, wobei mindestens die eine davon von innen erhitzt wird. Während des Betriebs eines Schmelzsystems dieses Typs wird das Trägerteil, auf dem die Tonerbilder elektrostatisch haften, durch den Spalt bewegt, der zwischen den Walzen gebildet wird _t wobei das Tonerbild die Schmelzwalze berührt und auf diese Weise die Tonerbilder innerhalb dieser Spalte erhltat werden. Durch Kontrolle der Wärme, die dem Toner zugeführt wir«!* wird bei Normalbedingungen praktisch kein Abliegen der Tonerteilchen von dem Kopierblatt zu der Schmelzwalze beobachtet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass

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die auf die Oberfläche der Walze angewendete Wärme nicht ausreichend ist, um die Temperatur der Oberfläche der Walze oberhalb die "Heissabliegetemperatur" des Toners zu erhöhen, bei welcher Temperatur die Tonerteilchen in den Bildstellen des Toners sich verflüssigen und eine Spaltwirkung in dem geschmolzenen Toner bewirken, welche zu einem "Heissabliegen" führt. Eine Aufspaltung erfolgt, wenn die Kohäsionskräfte, die die viskose Tonermasse zusammenhalten, geringer ist als die Adhäsionskräfte, welche dazu neigen, diese an eine Kontaktoberfläche, z.B. eine Schmelzwalze, anzuheften bzw. abliegen zu lassen.

Gelegentlich liegen jedoch Tonerteilchen an der Schmelzwalze durch eine nicht ausreichende Anwendung von Wärme an deren Oberfläche ab (d.h. es erfolgt eine "Kalt-Abliegung") Dies kann z.B. durch Unzulänglichkeiten der Eigenschaften der Oberfläche der Walze, durch Tonerteilchen, die nicht genügend an dem Kopierblatt durch elektrostatische Kräfte haften, welche sie normalerweise daran halten,oder durch die Reaktivität des Tonermaterials selbst in den Fällen geschehen, wo der Toner vom Typ mit reaktiven, funktioneilen Gruppen ist.

In einem solchen Fall können die Tonerteilchen auf die Oberfläche der Schmelzwalze mit nachfolgender übertragung zu der Unterstützungswalze während Zeitperioden übertragen werden, wenn sich in dem Spalt kein Kopierpapier findet.

Weiterhin können die Tonerteilchen durch die Schmelz- und/oder Unterstützungswalze während des Schmelzens von Duplex-Kopien oder einfach aus der Umgebung der Reproduktionsvorrichtung aufgenommen werden.

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Eine Anordnung, um die vorstehenden Probleme zu minimalisieren, insbesondere hinsichtlich der oben erwähnten Abliegungsprobleme,hat eine Schmelzwalze mit einer äusseren Oberfläche oder einen Überzug aus Polytetrafluoräthylen, auch unter dem Warenzeichen Teflon bekannt, vorgesehen, auf die ein Trenn- bzw. Freisetzungsmittel, wie ein Siliconöls, aufgebracht worden ist, und wobei die Dicke der Teflon-Schicht in der Grössenordnung von mehreren 1o ,u ist, und die Dicke der Ölschicht weniger als 1 ,u ist. Es hat sich gezeigt, dass Öle auf Siliconbasis (Polydimethylsiloxan), die eine relativ niedrige Oberflächenenergie besitzen, Materialien sind, die zur Verwendung in der Umgebung von erhitzten Schmelzwalzen geeignet sind, bei denen Teflon die äussere Oberfläche der Schmelzwalze darstellt. Insbesondere wird eine dünne Schicht eines Siliconöls auf die Oberfläche der erhitzten Walze aufgebracht, um eine Grenzfläche zwischen der Walzenoberfläche und den Tonerbildern zu erzeugen, die auf dem Trägermaterial getragen werden. Somit wird dem Toner beim Durchlauf durch den Schmelzspalt eine Schicht mit niedriger Oberflächenenergie dargeboten, wodurch verhindert wird, dass der Toner an der Oberfläche der Schmelzwalze ab- bzw. anliegt. Hierdurch wird aber selbst bei optimalen Bedingungen nur eine minimale Freisetzung erzielt, und dieses Vorgehen ist dann unwirksam, wenn reaktive Toner mit funktioneilen Gruppen verwendet werden.

Eine Schmelzwalzenkonstruktion des obigen Typs wird in der Weise hergestellt, dass man in geeigneter Weise eine feste Schicht eines nicht haftenden Materials auf einen starren Kern oder ein Substrat aufbringt, z.B. als feste äussere Oberfläche aus Teflon,oder indem man eine sogenannte Anordnung überzieht. Die resultierende Walzenstruktur ist bei fortdauerndem Betrieb bei erhöhten Temperaturen einem Abrieb und

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einem Verschleiss und auch Beschädigungen von gelegentlichen Berührungen durch Abstreifungsfinger, die herkömmlicherweise in solchen Systemen verwendet werden, unterworfen. Dies erfordert in vielen Fällen den Austausch der Schmelzwalze, was ziemlich teuer ist, wenn eine grosse Anzahl von Maschinen in Betracht kommt.

Darüber hinaus hat das Polytetrafluorathylen zusammen mit dem Überzug des Siliconöls eine nicht ausreichende Dicke, um einen schlechten thermischen Leiter zu bilden, und es sind längere Spaltverweilzeiten unä höhere Schmelzwalzentemperaturen erforderlich, um die Schmelzenergie zuzuführen, die zur Fixierung des Toners erforderlich ist. Auch bringt die Kontrolle der Oberflächentemperatur der Walze Probleme aufgrund der grossen Temperaturunterschiede vor und nach der Kontaktierung des die Bilder tragenden Substrates mit sich.

Aufgrund der vorstehenden Erwägungen erscheint es, dass die hohe thermische Leitfähigkeit und Abriebfestigkeit von blossen Metallen oder ähnlichen Materialien zur Verwendung in Schmelzwalzenstrukturen zweckmässig seien,aber solche Materialien haben sich bislang für solche Anwendungszwecke als nicht zufriedenstellend herausgestellt. Dies ist auf die sehr hohe Oberflächenenergie von Metallen und ähnlichen Materialien zurückzuführen, die sie leicht durch heisse Tonermaterialien benetzbar machen. Wenn sie einmal durch den heissen Toner benetzt sind, dann ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, den Toner vollständig von solchen materialien zu entfernen, während sie heiss bleiben. Allgemein «/verwendete Trenn- bzw. Freisetzungsmittel, wie reine Siliconöle und Mineralöle sind schon in Kombination mit verschiedenen Metallen und anderen Materialien mit

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hoher Oberflächenenergie ausprobiert worden, doch ist dies nur mit relativ geringem oder überhaupt keinem Erfolg geschehen.

In der US-PS 3 81ο 776 ist schon beschrieben worden, dass ein Abliegen bzw. Anliegen des Toners an einer erhitzten Schmelzwalze verhindert werden kann, wenn man die Schmelzwalze mit einer adhäsionsverhindernden Schicht aus einer nicht mischbaren Dispersion überzieht, welche eine Komponente mit hoher Viskosität und niedriger Oberflächenspannung, wie z.B. Zink- oder Aluminiumstearat oder -behenat,und eine Komponente mit niedriger Viskosität und niedriger Oberflächenspannung, wie ein Siliconöl, enthält. Dabei müssen jedoch mindestens Zweifachkomponentensysteme mit nicht mischbaren Bestandteilen angewendet und/oder vermischt werden, damit ein Heissabliegen verhindert wird. Dies führt zu weiteren Herstellungs-, Handhabungs- und Anwendungsproblemen. Dazu kommt noch, dass diese Systeme ungeeignet sind, um ein Heissabliegen von Tonern zu verhindern, die reaktive funktionelle Gruppen besitzen.

Es ist daher das Hauptziel der Erfindung, ein neues und verbessertes Trenn- bzw. Freisetzungsmittel, einen neuen und verbesserten Schmelzprozess und eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Fixierung von Tonerbildern zur Verfügung zu stellen.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Schmelzprozess, eine Vorrichtung und ein Trennmittel zur Verwendung in FotokopiervQrrichtungen und -verfahren zur Verfügung zustellen, bei denen das Schmelzteil selbstreparierend ist, und ctas daher eine kontinuierlich erneuerbare Oberfläche besitzt.

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Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Schmelzprozess und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen der Toner von der freigelegten Oberfläche des Schmelzteils durch die Einwirkung eines Einkomponenten- oder mischbaren Vielfachkomponenten-Trennmittels auf die Oberfläche des Schmelzteils verschoben wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Schmelzprozess und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen ein Trennmittel verwendet wird, welches bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist, und das während des Schmelzens der Tonerbilder auf ein Substrat eine Flüssigkeit ist.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine Schmelzvorrichtung und einen Schmelzprozess für Tonerbilder zur Verfügung zu stellen, bei denen während der Betrieb der Schmelzvorrichtung an der Grenzfläche zwischen der Schmelzwalzenoberfläche und einem Trennmittel durch Reaktion zwischen dem Trennmittel und dem Material der Schmelzwalze eine Schranke bzw. Barriere gebildet wird.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein neues und verbessertes Trennmittel, eine neue und verbesserte Vorrichtung und ein neues und verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, um Tonerbilder auf ein Substrat zu schmelzen, wobei Tonerschranken- und Tonerfreisetzungsüberzüge auf einem thermisch leitenden Kern gebildet werden, und wobei die kombinierten Dicken der Überzüge nicht ausreichend sind, dass eine nennenswerte Wärmeschranke gegenüber der Energie ausgebildet wird, welche durch den Kern geleitet wird, so dass die Energieerfordernisse zur Aufrechterhaltung eines erhitzten Kerns und für den Gesamtschmelzbetrieb erniedrigt werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es schliesslich, ein

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verbessertes' Trenn- bzw. Freisetzungsmittel zum Schmelzen von reaktiven, thermoplastischen Harztonern des Typs mit funktioneilen Gruppen zur Verfügung zu stellen.

Die oben genannten Ziele der Erfindung werden nun erreicht, indem man ein Polyorganosiloxan mit funktioneilen Mercaptogruppen auf ein erhitztes Schmelzteil in einer elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung aufbringt. Die funktioneilen Mercaptogruppen des polymeren Organosiloxan-Mediums müssen dazu im Stande sein, mit der Oberfläche des Schmelzteils zu reagieren, um eine thermostabile Schranke gegenüber dem Toner zu bilden. Diese Schranke wird hierin als Grenzflächenschicht bzw. Zwischenflächenschicht bezeichnet und sie haftet fest an dem Metall-, Glas- oder anderem Oberflächenmaterial des Schmelzteils und ergibt einen dünnen Überzug mit erheblich verbesserten Freisetzungseigenschaften gegenüber den Tonern, die beim elektrostatischen Drucken verwendet werden, sowie eine überlegene Stabilität im Vergleich zu anderen polymeren Medien mit den angegebenen funktioneilen Gruppen. Die funktioneilen Mercaptogruppen sind allgemein als chemisch reaktive Gruppen bekannt. Das funktioneile Mercapto-Polyorganosiloxan-Medium kann auf die Oberfläche des Schmelzteils in Dicken aufgebracht werden, die sich von Submicron-Dimensionen bis mehreren Micron erstrecken, um eine Minimalschranke für den Wärmeübergang darzustellen. Durch Anwendung des erfindungsgemässen Trenn- bzw. Freisetzungsmittels und des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein Schmelzteil zur Verfügung gestellt, das dem Wesen nach eine blosse Oberfläche besitzt, welche nur von einer geringfügigen Schicht eines Materials umgeben ist, die verhindert, dass der Toner die Oberfläche kontaktiert.

Obgleich der Mechanismus noch nicht ganz verstanden wird, kann doch gesagt werden, dass beobachtet worden ist, wenn

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Polyorganosiloxane mit funktionellen Gruppen auf die Oberfläche einer Schmelzvorrichtung aufgebracht werden, eine Wechselwirkung (eine chemische Umsetzung, ein Koordinationskomplex, eine Wasserstoffbindung und ein anderer Mechanismus) zwischen der Metall- oder Glasoberfläche des Schmelzers und den Polyorganosiloxanen mit funktionellen Gruppen erfolgt, so dass eine Grenzflächen-Schrankenschicht gebildet wird, welche das Reaktionsprodukt aus Metall, Glas oder einem anderen Material des Schmelzteils und dem funktionellen PoIyorganosiloxan enthält,und die zwischen dem Metall oder dem Glas oder dem anderen Substrat des Schmelzteils und der äusseren Schicht des Polyorganosiloxan-Mediums vorliegt, welches das Schmelzteil beschichtet. Diese äussere Schicht kann als nicht umgesetzte Freisetzungsschicht oder allgemein als Freiseüzungsschicht bzw. Trennschicht bezeichnet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die gebildeten Filme eine grössere Affinität für das Substratmaterial der Schmelzeinrichtung als für den Toner haben, so dass verhindert wird, dass elektroskopische, thermoplastische Harztoner und modifizierte Toner mit funktionellen Gruppen den Kern berühren, während der Freisetzungs- bzw. Trennüberzug ein Material ergibt, dessen Kohäsionskräfte geringer sind als die Adhäsionskräfte zwischen dem erhitzten Toner und dem Substrat,auf das dieser aufgebracht wird, und den Kohäsionskräften des Toners. Diese Überzüge haben nicht nur erheblich bessere Freisetzungseigenschaften, sondern es ist auch beobachtet worden, dass die thermisch stabile Schicht kontinuierlich erneuerbar und selbstreparierend ist. D.h., dass, wenn der Überzug beschädigt wird, beispielsweise durch ungleichmässige Drücke, die durch die Klinge ausgeübt werden, welche zur Dosierung des Freisetzungsmaterials auf dem Kern verwendet wird,oder durch zu starke Kräfte, die durch den Finger ausgeübt werden, der dazu verwendet wird, um das Substrat von der Schmelzwalzenstruktur abzustreifen, dass dann der thermisch stabile Überzug sich

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selbst repariert.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Polyorganosiloxane mit funktioneilen Mercaptogruppen als Trenn- bzw. Freisetzungsmittel nicht nur für die herkömmlichen, nicht-* funktionellen, thermoplastischen Harztoner sondern auch für modifizierte Toner mit funktionellen Gruppen oder reaktiven Gruppen, wie sie nachstehend beschrieben werden, geeignet sind. Somit sind die funktionellen Mercaptopolyorganosiloxane nicht nur erheblich überlegene Trennbzw. Freisetzungsmittel, sondern sie sind auch für funktionell modifizierte Toner geeignet.

Es wurde ebenfalls überraschenderweise festgestellt, dass nicht nur die nicht—funktionellen, thermoplastischen Harztoner, sondern auch die modifizierten Toner mit funktionellen Gruppen, die beim elektrostatischen Drucken verwendet werden, von beschädigten oder verschlissenen Stellen verschoben werden, welche den überzug des erhitzten Schmelzteils unterbrechen, wenn die funktionellen Mercapto-Polyorganosiloxane gemäss der Erfindung verwendet werden. Der erweichte oder klebrige Toner wird im wesentlichen durch die funktionellen Polyorganoxiloxan-Medien mit chemisch reaktiven funktionellen Mercaptogruppen entfernt,und die Medien reparieren die unterbrochenen, beschädigten oder verschlissenen Stellen. Dieser Mechanismus vermindert erheblich die Abliegungsprobleme, die bei den Vorrichtungen und Verfahren nach dem Stand der Technik üblich sind.

Durch Verwendung der Bezeichnung "funktionelles Mercapto-Polyorganosiloxan-Medium" zur Beschreibung der erfindungsgemäss verwendeten Beschichtungsmaterialien oder Trennungs- bzw. Freisetzungsmedien soll der Zustand verstanden werden, den das polymere Material bei Betriebstemperaturen einnimmt. Somit kann das Polyorganosiloxan-Material mit chemisch

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reaktiven, funktioneilen Mercaptogruppen bei Umgebungstemperaturen ein Feststoff oder eine Flüssigkeit sein und bei Betriebstemperaturen flüssig bzw. fliessfähig sein. Unter der Bezeichnung "Polymer" sollen zwei oder mehrere Monomereinheiten als Gerüst verstanden werden, die darangefügt, chemisch reaktive, funktionelle Gruppen haben, die also im Stande sind, sich mit dem Schmelzteil umzusetzen, um eine Schranke für den Toner zu bilden, und die bei Betriebstemperaturen eine Oberflächenenergie haben, die geringer ist als die Oberflächenenergie des Toners.

Bei dem Verfahren der Erfindung ist es kritisch, dass das Polyorganosiloxan-Medium chemisch reaktive, funktionelle Mercaptogruppen enthält, die sich mit der Oberfläche des Schmelzteils unter Bildung einer thermisch stabilen Grenzflächenschranke für den Toner umsetzen. Es ist ebenfalls kritisch, dass das funktionelle Mercapto-Polyorganosiloxan-Medium einen elektroskopischen Harztoner verschiebt, wenn es auf das Schmelzteil oder die Mediumschicht selbst aufgeschichtet ist. Unter dem Ausdruck "dazu im Stande Toner verschieben zu können" soll verstanden werden, dass das funktionelle Mercapto-Polyorganosiloxan in der Weise wirksam ist, dass es verhindert, dass der Toner mit der Oberfläche des Schmelzteils in Kontakt kommt, und dass es gegenüber dem Toner reaktiver ist als gegenüber dem Material der Oberfläche des Schmelzteils und zwar in einem Ausmass, dass es den Toner von der Oberfläche des Schmelzteils,selbst wenn dessen Oberfläche dem Toner gegenüber freigelegt ist oder diesen berührt, abstösst oder den Toner verschiebt.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen typischen Seitenaufriss eines Schmelzsystems für eine xerografische Reproduktionsvorrichtung, und

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Fig. 2 eine fragmentäre Ansicht eines erfindungsgemässen Schmelzteils.

Das funktionelle Mercapto-Polyorganosiloxan, das dazu im Stande ist, herkömmliche nicht—funktionelle, elektroskop!- sche, thermoplastische Harztoner und modifizierte Toner mit funktionellen Gruppen zu verschieben, ist nur dann gemäss der Erfindung wirksam, wenn in dem Medium bzw. der Flüssigkeit die richtige Mercapto-Funktionalität vorhanden ist. Dieses polymere Medium bzw. die poylmere Flüssigkeit, die auch eine geeignete Freisetzungsfunktion für die Toner haben muss, muss ebenfalls dazu im Stande sein, eine Grenzflächenschranke zwischen dem Metall, dem Glas oder einem anderen Material des Schmelzteils und der äusseren Schicht des gleichen Medium-Freisetzungsmaterials zu bilden.

Durch die Erfindung werden Polyorganosiloxane umfasst, welche die oben beschriebenen Eigenschaften haben, und die eine eingebaute Mercapto-Funktionalität haben. Durch die Bezeichnung "eingebaute Mercapto-Funktionalität" soll ein Polyorganosiloxan-Material verstanden werden, das durch funktionelle Mercaptogruppen (SH) charakterisiert ist. Die Organosiloxanpolymere werden im allgemeinen als anorganische Polymere bezeichnet, weil die Siloxangeruststruktur im Skelett abwechselnd Silizium- und Sauerstoffatome enthält. Die Polysiloxankette selbst (-Si-O-Si-O-J_n ist in ihrer Natur typisch anorganisch, weil die Polysiloxankette charakteristischerweise thermisch und chemisch stabil ist. Sie kann aber auch als in ihrer Natur organisch angesehen werden, weil Kohlenwasserstoff-Abstandsgruppen und -Seitenketten vorhanden sind, die ein Teil des Moleküls darstellen und die an das Siloxanskelett angefügt sind.

Ein typisches funktionelles Mercapto-Polysilixangerüst ist

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eines vom Dialkyltyp mit der allgemeinen Formel

CH.

CH,

worin R eine "Abstandsgruppe" bedeutet, welche an dem Polymergerüst hängt und SH für eine funktioneile Mercaptogruppe steht. Bei bevorzugten Ausfuhrungsformen ist R ein Alkylteil mit etwa 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, typischerweise eine Propylgruppe (-CH₂-CH₂-CH₂). Für ein typisches Polymeres mit einem funktionellen Gehalt von 1 Mol-% liegt jeweils auf 99 b-Teile ein Teil a vor. Wenn der Gehalt an funktionellen Mercaptogruppen 2 Mol-% beträgt, dann liegen für jeweils b-Teile zwei a-Teile vor. Die Abstandsgruppen R können alle ähnlich sein, z.B. Methyl, Äthyl oder Propyl,oder sie können Gemische von Alkylgruppen sein, z.B. Gemische von Propyl und Butyl oder Äthyl und Propyl und dergleichen. Weiterhin kann die R-Abstandsgruppe geradkettig oder verzweigt sein. Das in der allgemeinen Formel oben gezeigte, typische Molekül enthält Methylgruppen, die auf den Si-Atomen in Nicht-Abstandsgruppenstellen substituiert sind. Diese Nicht-Abstandsgruppenstellen können typischerweise Alkylgruppen mit etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und Gemische davon umfassen. Andere Gruppen können vom Fachmann an diesen Stellen substituiert werden, so lange die substituierten Gruppen die funktionellen Mercaptogruppen nicht stören, die in der allgemeinen Formel durch SH angegeben werden. Die R-SH-Gruppen können in dem Molekül willkürlich verteilt sein, um die funktionellen Gruppen zu ergeben, die für die erfindungsgemässen Freisetzungsmittel , Prozesse und Vorrichtungen

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kritisch sind. Alternativ oder zusätzlich können die funktionellen Mercaptogruppen (SH) auf den Abstandsgruppen (R) in endständigen Stellen des Moleküls angeordnet sein, d.h. das Molekül kann durch die funktionellen Mercaptogruppen "endverblockt" sein. Wie hierin gebraucht, können Freisetzungsmittel, funktionelles Mercapto-Freisetzungsmittel bzw. -Trennmittel, polymeres Medium bzw. polymere Flüssigkeit, funktionelles Mercapto-Polyalkylsiloxan und funktionelles Mercapto-Polydialkylsiloxan austauschbar verwendet werden.

Um eine geeignete Freisetzung bzw. Trennung des thermoplastischen Toners mit einer verbesserten Abliegung zu erzielen, wenn blosse Schmelzwalzen bei dem erfindungsgemässen Verfahren und bei der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet werden, müssen die Polyorganosiloxan-Freisetzungsmittel mit chemisch reaktiven, funktionellen Mercaptogruppen entwerder vor, während oder nach der Aufbringung auf die Oberfläche des Schmelzteils die folgenden Eigenschaften haben: Die funktionellen Mercapto-Polydialkylsiloxane sind Freisetzungs- bzw. Trennmittel, die vorzugsweise nicht flüchtig sind, d.h. sie dürfen keine überschüssigen Mengen von flüchtigen Dämpfen und von Rauch erzeugen, die in die umgebende Atmosphäre eindringen und hierdurch Abscheidungen auf den umgebenden Teilen der Kopiervorrichtung zu erzeugen, oder sie dürfen keine Dämpfe bilden, die in der Umgebung toxisch sind. Das funktioneile Mercapto-Polysiloxan-Freisetzungsmaterial auf dem Schmelzteil muss thermisch stabil sein, d.h. das Medium bzw. die Flüssigkeit darf kein Gel bilden oder sich bei Betriebstemperaturen über vernünftige Zeiträume, z.B. von mindestens etwa 2oo Stunden bei Betriebstemperaturen, nicht zersetzen. Dies hängt von den jeweiligen Erfordernissen der Maschine und des Maschinengebrauchs ab. Das funktioneile Mercapto-Polyalkylsiloxan-Medium ist

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vorzugsweise gegenüber den Maschinenteilen und dem Papier nicht korrodierend, und es muss gegenüber dem Toner der zur Entwicklung des elektrostatischen, latenten Bildes verwendet wird, nicht reaktiv, d.h. inert,sein. Die mercapto-funktionellen Polydialkylsiloxan-Medien müssen eine Oberfläche mit niedriger Energie gegenüber dem Toner erzeugen, der durch Wärme geschmolzen wird, d.h. die Oberfläche muss nicht haftend sein und die Oberflächenenergie muss geringer sein als die Oberflächenenergie des geschmolzenen oder erhitzten Toners. Wenn z.B. Toner im allgemeinen mit einer Raumtemperatur-Oberflächenenergie von etwa 28 bis 36 Dyn/cm verwendet werden, dann muss das Medium eine Oberflächenenergie haben, die geringer ist als diejenige des Toners. Die Grenzflächenschicht ist vorzugsweise für den Toner undurchdringlich, d.h. der elektroskopische, thermoplastische Harztoner, ungeachtet, ob es sich um einen reaktiven oder nicht reaktiven Toner handelt, welcher auf das Schmelzteil aufgebracht wird und erweicht wird, darf nicht dazu im Stande sein, in die intakte Grenzflächen-Schrankenschicht einzudringen, so dass die Oberfläche des Schmelzteils gegenüber Tonerteilchen freigelegt wird, welche innerhalb der Schichten auf dem Teil eingefangen werden können. Die Medien müssen auf das Schmelzteil in geringfügigen Dicken, vorzugsweise in der Grössenordnung von 1o .u oder weniger aufbringbar sein, so dass nur eine minimale thermische Schranke auf das blosse Schmelzteil aufgeschichtet wird. Es wird auch bevorzugt, dass eine beliebige Grenzflächenschicht, die eine Schranke zwischen der Oberfläche des Schmelzteils und der äusseren Freisetzungsschicht bildet, in der nicht flüchtigen Freisetzungsschicht selbst bei den Betriebstemperaturen der Vorrichtung unlöslich bleibt. Die Viskosität des funktionellen Mercapto-Polyorganosiloxans ist vorzugsweise höher als etwa 2o Centipois bei 16o°C.

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Im allgemeinen sind die Verwendungsarten der erfindungsgemässen, funktioneilen Mercapto-Polyalkylsiloxan-Freisetzungsmittel solche, bei denen der überzug kontinuierlich auf die Oberfläche des Schmelzteils aufgebracht wird, so dass in diesen Fällen der Überzug als selbsterneuernd angesehen wird. Das polymere Medium mit funktioneilen Gruppen kann auf das Schmelzteil nach dem Standard oder herkömmlichen Methoden unter Verwendung bekannter Vorrichtungen aufgebracht werden. Beispiele hierfür sind die Aufbringung durch Bürsten, Sprühen, durch Dosierung von einem Sumpf, durch Anwendung von einer Wischklinge oder eines Wischers, der das Polyalkylsiloxan-Medium mit den mercapto-funktionellen Gruppen enthält, die Aufbringung von einem geeigneten Sumpf, die Aufbringung von einer anderen Walze oder einem Docht, durch eine Padding-Behandlung und dergleichen. Im allgemeinen ist der Fachmann dazu im Stande, die Erfindung in der Schmelzzusammenstellung einer Kopiervorrichtung anzuwenden, in der ein thermoplastischer Harztoner,der entweder ein reaktiver Toner (mit funktioneilen Gruppen) ist oder ein nicht reaktiver Toner ist, aufgebracht auf ein Substrat in Bildkonfiguration erhitzt oder geschmolzen werden muss, um permanent die gefärbte Substanz in Bildkonfiguration auf dem Substrat zu fixieren. Das funktionelle Mercapto-Polydialkylsiloxan-Freisetzungsmaterial kann auch in Form eines Feststoffes aufgebracht werden, der bei Betriebstemperaturen flüssig bzw. fliessfähig wird. So kann z.B. ein Block des Polymeren mit geeigneten mercapto-funktionellen Gruppen gegen das erhitzte Schmelzteil reiben, um einen Film des Polymeren auf das Schmelzteil aufzubringen. Das polymere Freisetzungsmittel kann auch in Verbindung mit einem Verschnitt- oder Verdünnungsmittel aufgebracht werden, mit dem es mischbar ist, d.h. als zwei- oder mehrmischbare Komponenten. Ein Beispiel für diese Ausführungsform ist ein Gemisch von Polydimethylsxloxan mit funktioneilen

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Mercaptogruppen, die an eine Propyl-Abstandsgruppe angefügt sind, mit dem Polydimethylsiloxan (Siliconöl),mit dem es mischbar ist, und das als Verdünnungsmittel wirkt. Typische Gemische enthalten 5o/5o und 25/75 funktionelles Mercapto-Freisetzungsmaterial zu Siliconöl. Die erfindungsgemässen funktioneilen Mercapto-Freisetzungsmittel können auch als einzige Komponente aufgebracht werden, um sowohl die Grenzflächenschranke als auch die Freisetzungsoberfläche zu ergeben.

Bei der Aufbringung des mercapto-funktionellen Freisetzungsmediums, das dazu im Stande ist, den elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben bzw. zu verdrängen auf die Oberfläche des Schmelzteils, wobei das polymere Medium chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen enthält, die dazu im Stande sind, sich mit der Oberfläche des Schmelzteils und der Bildung einer thermisch stabilen Grenzflächenschranke für den Toner umzusetzen, muss das Medium in einer genügenden Menge aufgebracht werden, dass die Oberfläche mit mindestens einer kontinuierlich niedrigen Oberflächenenergie bedeckt wird, dass das Schmelzteil mit einer Oberfläche versehen wird, die nicht nur den durch das Schmelzteil erhitzten thermoplastischen Harztoner freisetzt, sondern auch in einer solchen Menge, die verhindert, dass der thermoplastische Harztoner, ob es sich um einen funktioneilen und nicht funktionellen Toner handelt, die Oberfläche des Schmelzteils berührt. Im allgemeinen muss gemäss der Erfindung die Menge, die ausreichend ist, um die Oberfläche zu bedecken, diejenige Menge sein, die eine Dicke des Mediums im Bereich von Submicron zu Micron aufrechterhält. Die Dicke beträgt vorzugsweise etwa o,5 Micron bis etwa 1o Micron. Somit ist dem Wesen nach die Schicht des polymeren Mediums auf der Oberfläche des Schmelzteils so gering, dass es sich im wesentlichen um ein blosses

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Schmelzten handelt. Obgleich diese Schicht oder dieser Überzug des polymeren Mediums mit chemisch reaktiven, funktioneilen Mercaptogruppen auf die Oberfläche des Schmelzteils in Abständen aufgebracht werden kann, wird es im allgemeinen bevorzugt, das Medium kontinuierlich auf das erhitzte Schmelzteil aufzubringen, um darauf einen Überzug.des polymeren Mediums aufrechtzuerhalten und Produkte zu bilden, die durch Wechselwirkung mit dem Material des Schmelzteils erzeugt worden sind. Während des Betriebes einer automatischen, elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung wird es im allgemeinen bevorzugt, das Medium auf das erhitzte Schmelzteil kontinuierlich aufzubringen, damit das Medium ersetzt wird, welches auf dem Substrat zurückgehalten wird, wenn das Substrat von dem Typ ist, der das Medium absorbiert oder wenn das Medium daran haften kann, und zwar im allgemeinen in einer Menge, die in Bruchteilen eines Microliters für jede Kopie gemessen wird. Bei Ausführungsformen, bei denen nur ein geringer oder kein Verlust des polymeren Mediums mit chemisch reaktiven, funktioneilen Gruppen von der OberfMche des Schmelzteils erfolgt, kann eine kontinuierliche Aufbringung des Mediums nicht erforderlich sein, und es kann bevorzugt werden, Anwendungstechniken zu verwenden, die das Medium nur in Abständen auf die Oberfläche aufbringen.

Damit die polymeren Medien mit chemisch reaktiven, funktioneilen Mercaptogruppen, die auf das Schmelzteil aufgebracht werden, und die dazu im Stande sind, elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben, gemäss der Erfindung wirken können, dürfen sie nicht bis zu einem Ausmass härtbar sein, dass sie bei Betriebstemperaturen in vernünftigen Zeiträumen, wie sie oben genannt wurden, einen Feststoff oder ein Gel bilden. Der Begriff vernünftiger Zeitraum hängt von dem Kopiervolumen ab. Ein vernünftiger Zeitraum

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für eine Hochvolumen-Kopiereinrichtung ist mindestens etwa 2oo Stunden, während ein vernünftiger Zeitraum für eine Niedervolumen-Kopiereinrichtung vorzugsweise langer als 2oo Stunden ist, und 1.000 bis 2.000 Stunden oder mehr sein kann. Wenn somit die polymeren Medien, die auf das Schmelzteil aufgebracht werden, von dem Typ sind, der bei den Temperaturen, bei denen die Vorrichtung arbeitet, im allgemeinen von etwa 121,1 bis 2o4°C Feststoffe oder Gele bildete, dann sind sie für die Zwecke dieser Erfindung nicht geeignet. Ferner müssen die polymeren Medien mit chemisch reaktiven, funktionellen Mercaptogruppen bei Betriebstemperaturen auf der Oberfläche der Schmelzzusammenstellung eine fliessfähige Schicht ergeben,und diejenigen Arten, die rasch einen Feststoff oder ein Gel bei der Schicht 64 der Fig.2 bilden, beispielsweise durch Vernetzung und dergleichen, können gemäss der Erfindung nicht verwendet werden.

Im allgemeinen sieht das erfindungsgemässe Verfahren die Aufschmelzung von elektroskopischen, thermoplastischen Harztonerbildern auf ein Substrat vor. Es umfasst die Stufen der Bildung eines Überzugs oder einer Schicht auf einem erhitzten Schmelzteil einer elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung, wobei der Überzug eine Schranke gegenüber reaktiven und nicht reaktiven,elektroskopischen, thermoplastischen Harztonern ist und das Produkt enthält, welches von der Wechselwirkung des Schmelzteils mit einem polymeren Medium mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen enthält, und wobei das Polymere bei den Temperaturen des Schmelzteils fliessfähig bzw. flüssig ist und als Freisetzungsüberzug für den elektroskopischen,thermoplastischen Harztoner wirkt. Das Tonerbild auf dem Substrat wird mit dem erhitzten Schmelzteil über einen ausreichenden Zeitraum in Berührung gebracht, dass der elektroskopische, thermoplastische Harztoner erweicht, worauf der erweichte Toner abkühlen gelassen wird. Der Tonerschrankenüberzug und der

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fliessfähige bzw. flüssige Tonerfreisetzungsüberzug haben vorzugsweise eine Dicke in der Gegend von etwa o,5 ,u. Die Dicke der Schrankenüberzugs- und Freisetzungsschicht sind nur bis zu einem solchen Ausmass beschränkt, dass der Schrankenüberzug und die Freisetzungsschicht den Wärmeübergang von dem inneren Kern des Schmelzteils zu dem thermoplastischen Harztoner, der auf ein Substrat geschmolzen wird, nicht verhindert wird, und bis zu einem solchen Ausmass, dass ein genügender Film des Freisetzungsmaterials auf der Oberfläche des Schmelzteils vorliegt, dass ein Heissabliegen des erhitzten Schmelzteils verhindert wird, d.h. dass die Retension von klebrig gemachtem oder geschmolzenem, thermoplastischen Harztoner durch die Oberfläche des erhitzten Schmelzteils verhindert wird, so dass der zurückgehaltene Toner nicht auf das nächste Substrat übertragen wird, welches mit dem erhitzten Schmelzteil in Berührung kommt.

Der elektroskop!sehe, thermoplastische Harztoner, der die Tonerbilder erzeugt, z.B. das Bezugszeichen 14 der Fig. 1, enthält ein thermoplastisches Harz zusätzlich zu einem Färbemittel, wie Farbstoffen und/oder Pigmenten. Beispiele für herkömmliche Pigmente sind Russ und Ofenruss. Das Entwicklermaterial kann auch Reinigungsmaterial und Weichmacher gemäss der gewünschten Formulierung enthalten.

Gemäss der Erfindung werden Toner von zwei Typen, nämlich nicht reaktive Toner und reaktive Toner in Betracht gezogen. Die nicht reaktiven Toner haben keine funktioneilen Gruppen, die dazu im Stande sind, sich mit dem Material des Schmelzteils umzusetzen. Die reaktiven Toner besitzen funktionelle Gruppen, die gegenüber dem Material des Schmelzteils chemisch reaktiv sind, und die dazu im Stande sind, im allgemeinen damit eine Wechselwirkung einzugehen. Diese reaktiven Tonermaterialien werden durch die bislang bekannten, herkömmlichen

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elektroskopischen Harztoner-Freisetzungsmittel nicht freigesetzt. Jedoch wurde gemäss der vorliegenden Erfindung gefunden, dass mercapto-funktioneile Polyalkylsiloxane ausgezeichnete Freisetzungmittel bzw. Trennmittel für diese Toner in einem klebrig gemachten Zustand sind, und dass sie sogar dazu im Stande sind, solche reaktiven Toner von der Oberfläche des Schmelzteils auszuschliessen und davon zu verschieben bzw. zu verdrängen. Dazu kommt noch, dass die Freisetzungseigenschaften der funktionellen Mercapto-Polyalkylsiloxane gegenüber den bekannten Freisetzungsmitteln mit funktionellen Gruppen überraschenderweise erheblich überlegen sind. Typische Toner können vom Fachmann ausgewählt werden.

Ein Beispiel für einen nicht reaktiven oder nicht funktionellen Toner ist ein copolymeres Gemisch von Styrol oder eines Gemenges von Styrolhomologen mit 1o bis 4o Gew.-% von einem oder mehreren Methycrylatestern aus der Gruppe Äthyl-, Propyl- und Buty!methacrylate, beschrieben z.B. in der US-PS 3 o79 342. Typische Tonermaterialien sind z.B. Copalgummi,Sandarac-Gummi, Colophinium,Asphalt,Pilsonit, Phenolformaldehydharze, Colophonium modifizierte Phenolformaldehydharze, Methacrylharze, Polystyrolharze, Polyprpylenharze, Epoxy-harze, Polyäthylenharze und Gemische davon. Nicht reaktive, thermoplastische, elektroskopische Toner werden weiterhin z.B. in der US-PS 2 659 67o, der US-PS 2 754 4o8, der US-PS 3 o79 342, dem US-Reissue Patent 25 136 und der US-PS 2 788 288 beschrieben.

Ein Beispiel für einen reaktiven oder funktionellen Toner, der überraschenderweise von den erhitzten Schmelzteilen mit einem Film eines mercapto-funktionellen Polyalkylsiloxans gemäss der Erfindung freigesetzt wird, ist ein polymeres Veresterungsprodukt einer Dicarbonsäure und eines Diols, das ein Diphenol umfasst. Typische reaktive oder funktioneile

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Toner werden z.B. in der US-PS 3 59o ooo beschrieben. Darin wird ein festes,xerografisches Entwicklermaterial beschrieben, welches Teilchen enthält, die ein feinverteiltes Tonermaterial mit einem Teilchengrössenbereich von bis zu etwa 3o ,u und einem Schmelzpunkt von mindestens etwa 43,3 C einschliessen, wobei das Tonermaterial ein Färbemittel aus der Gruppe Pigmente, Farbstoffe und Gemische davon und ein Harz,bestehend im wesentlichen aus einem polymeren Veresterungsprodukt einer Dicarbonsäure und einem Diol, das ein Diphenol umfasst, und etwa o,o2 bis etwa 2o Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Tonermaterials, mindestens eines festen, stabilen, hydrohydrophoben Metallsalzes einerFettsäure, das an den äusseren Oberflächen der Teilchen verfügbar ist, enthält. Diese Klasse von reaktiven Tonern wird hierin als modifizierter,thermoplastischer Harztoner mit funktionellen Gruppen beschrieben. Diese funktionellen Gruppen sind von dem Typ, der sich mit der Oberfläche des Schmelzteils umsetzt.

Für die mercapto-funktionellen Polyalkylsiloxane wird die Konzentration oder die Menge der funktionellen Gruppen, die in dem polymeren Freisetzungsmedium enthalten sind, welches chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen (SH) enthält, um elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben bzw. zu verdrängen, im allgemeinen als 2,ο oder weniger Mercaptogruppen pro Molekül bevorzugt. Eine höhere Mercapto-Funktionalität kann in polymeren Medien vorhanden sein, welche chemisch reaktive Mercaptogruppen enthalten und zwar entsprechend der Anwendungsweise des Mediums. So kann z.B. ein polymeres Medium geeignet sein, das bis zu 1o Mercaptogruppen oder mehr pro Molekül enthält. Wie oben erläutert wurde, können die Polymere durch Zugabe von mischbaren, nicht funktionellen Materialien vor oder nach der Aufbringung auf das Schmelzteil verdünnt oder verschnitten werden. Obgleich Konzentrationen der funktionellen Gruppen

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in den poylmeren Medien von mehr als 1o Mol-% gemäss der Erfindung verwendet werden können, bringt es im allgemeinen doch keinen Vorteil mit sich, wenn man Konzentrationen von mehr als 1o Mol-% anwendet. Mercaptogruppen-Konzentrationen von nur etwa o,2 funktioneilen Gruppen pro Molekül haben auch schon zufriedenstellende Ergebnisse gezeigt. Zur Behandlung der Oberfläche eines erhitzten Schmelzteils mit einer elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung durch Aufbringung mindestens eines polymeren Mediums, das chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen enthält, kann der Fachmann die Konzentration der Funktionalität der·polymeren Medien einstellen, um eine optimale Freisetzung und Schmelzbreite zu erhalten. Eine geeignete, optimale Konzentration der mercapto-funktionellen Gruppen des polymeren Mediums kann durch einen einfachen Test bestimmt werden. Der Test muss auf dem gleichen Grundmetall durchgeführt werden, das in der Oberfläche des Schmelzteils verwendet wird, da die Schmelzbreite und die Freisetzungseigenschaften des polymeren Mittels mit der Zusammensetzung des Schmelzteils variieren. Die Konzentrationen der Mercaptogruppen in den polymeren Medien können eingestellt werden, um eine optimale Schmelzbreite und Freisetzung entsprechend der Geschwindigkeit zu erhalten, mit der der thermoplastische Harztoner geschmolzen werden soll. Der Test kann auf einer kleiner, erhitzten Walzenspannvorrichtung mit der gewünschten Metall-, Glas- oder anderen geeigneten Oberfläche und mit einer geeigneten Ergänzungs- oder Druckwalze durchgeführt werden. Die Geschwindigkeit und der Spaltdruck können wie gewünscht eingestellt werden, und das Testmaterial kann auf das Schmelzwalzenteil durch eine geeignete Einrichtung aufdosiert werden, z.B. durch eine Dosierungsvorrichtung, z.B. eine Klinge von einem Sumpfsystem bzw. Reservoirsystem. Die Temperatur kann kontrolliert werden, und die Oberflächentemperatur auf der Schmelzwalze kann durch ein geeignetes

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Thermopaar bestimmt werden. Die Minimale Schmelztemperatur und die Heissabliegetemperatur können für das jeweilige polymere Medium beobachtet werden, welches eine gemessene Menge oder Konzentration von chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen enthält. Ungeschmolzene thermoplastischer Harztoner auf einem Substrat kann sodann in den Spalt der Schmelzteils eingespeist werden, und der Breitetest und die Freisetzungscharakteristika mit Einschluss der thermischen Stabilität des Materials können bestimmt werden. Es können verschiedene Metalle getestet werden, indem man lediglich das Schmelzwalzenteil in der Testvorrichtung verändert und verschiedene polymere Freisetzungsmittel (die Konzentration, die Menge oder der Ort der chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen) können bestimmt werden, indem man das feste oder flüssige Materil in dem Sumpf bzw. Reservoir verändert oder indem man das feste oder flüssige Material mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen in einem anderen Typ einer Aufbringungsvorrichtung verändert.

Die Oberfläche, auf die das polymere Material (das ein Feststoff sein kann, welches aber bei Betriebstemperaturen flüssig bzw. fliessfähig sein muss) aufgebracht wird, muss erhitzt werden, um eine richtige Bildung der Grenzflächenschicht zu gewährleisten, welche das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem polymeren Medium,welches chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen enthält und der Oberfläche des Schmelzteils ist. Somit wird die Grenzflächenschicht erhitzt und sie bleibt als Schrankenschicht auf der Oberfläche des Schmelzteils zurück. Im allgemeinen wird das nicht umgesetzte oder jungfräuliche Freisetzungsmedium, wie es auf das Schmelzteil aufgebracht wird, auf

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die Temperatur der Schmelzwalze erhitzt, jedoch kann das Freisetzungsmedium etwas kühler sein als die Walze während des Betriebs der Vorrichtung, wenn ein Wärmeübergang erfolgt, d.h. wenn Wärme von dem Schmelzteil zu dem Substrat übertragen wird, welches einen thermoplastischen Harztoner enthält, der dem Schmelzprozess unterworfen ist. Die Temperatur kann vom Fachmann entsprechend der jeweiligen Art des thermoplastischen Harztoner, entsprechend der Geschwindigkeit der Vorrichtung und entsprechend anderer Parameter, die dem Fachmann bekannt sind, eingestellt werden.

Das Molekulargewicht der Polyalkylsiloxan-Medien, die chemisch reaktive funktioneile Mercaptogruppen enthalten, muss ausreichend hoch sein, dass das Medium nicht zu flüchtig ist. Molekulargewichte in der Gegend von 5ooo haben sich als zufriedenstellend erwiesen, wobei bevorzugte Molekulargewichte etwa I.000 bis 15.000 oder mehr sind. Wenn das Molekulargewicht des polymeren Mediums zu niedrig ist, dann können sich flüchtige Materialien entwickeln, die korrodierend, reizend, gefährlich oder störend sind. Wenn das Molekulargewicht des polymeren Materials zu hoch ist, dann ist die Dosierung schwierig und die Beschichtungsdicke ist schwierig zu kontrollieren, und das Medium kann auf den Harztonern klebrig wirken. Wenn somit mercapto-funktionelle Polyalky!siloxane dazu verwendet werden, um die Oberfläche eines Schmelzteils in einer elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung zu behandeln, dann sollte das Molekulargewicht des Freisetzungsmaterials so ausgewählt werden, dass keine flüchtigen Materialien freigesetzt werden, so dass keine niedrige Adhäsionskraft zwischen dem Medium und dem Toner besteht.

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Ein geeignetes oder optimales Molekulargewicht kann ausgewählt werden, ohne dass die Notwendigkeit für zu grosse Versuchsarbeiten besteht, indem man das Verhalten des jeweiligen Mediums während des oben beschriebenen Tests beobachtet, um die Konzentration der mercapto-funktionellen Gruppen zu bestimmen, die in dem Medium gebraucht werden. Niedermolekulare Fraktionen können von einem sonst geeigneten Medium entfernt werden, um ein geeignetes polymeres Medium zu erzeugen, das chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen hat, und das ein Molekulargewicht im optimalen Bereich aufweist.

Ein Freisetzungsunvermogen des polymeren Mediums mit chemisch reaktiven funktioneilen Mercaptogruppen steht mit einem Spalten des Bildes in Beziehung, wenn der Toner erweicht wird und genügend klebrig wird, dass er an der Oberfläche der Schmelzwalze haftet, was zu einem teilweisen oder Geisterbild auf dem Textblatt führt und das die jenige Erscheinung ergibt, welche als Abliegungs- bzw. Anliegungsbild bezeichnet wird. Die Freisetzungseigenschaft des jeweiligen polymeren Mediums, das auf die Oberfläche des Schmelzteils aufgebracht wird, ist daher eine Funktion des Abliegungs- bzw. Anliegungsbildes, wobei es so ist, dass je höher die Temperatur des Schmelzteils ist, bevor das Heissabliegen erfolgt, desto besser die Freisetzungseigenschaften des jeweiligen Mediums sind. Weiterhin ist auch die Grösse der Schmelzbreite, d.h. die die Temperatur,bei der der thermoplastische Harztoner zu schmelzen beginnt, bis zu der Temperatur, bei der eine Heissabliegung auftritt, ebenfalls eine Funktion der Freisetzungseigenschaften des Polyalkylsiloxan-Mediums, welches chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen

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enthält. Die Schmelzbreite, d.h. der Temperaturbereich innerhalb dessen das Schmelzteil betrieben werden kann, und der die Temperatur einschliesst, bei der der thermoplastische Harztoner aufzuschmelzen beginnt, bis zu der Temperatur, bei der eine Heissabliegung stattzufinden beginnt, ist auch als Schmelzfenster des Schmelzteils bekannt. Die Schmelzbreite wird überraschenderweise erheblich durch die Polyalkylsiloxan-Medien mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen verbessert.

Eine Methode, um das Tonermaterial auf das Substrat zu schmelzen,ist eine Schmelzzusammenstellung, die eine erhitzte Walzenstruktur umfasst, welche einen Hohlzylinder oder einen Kern mit einem geeigneten Heizelement ein~ schliesst, das in dessen Hohlteil angeordnet ist, und das sich mit dem Zylinder gemeinsam erstreckt. Das Heizelement kann jeder beliebige Typ von Erhitzern sein, um die Oberflächentemperatur des Zylinders auf Betriebstemperaturen zu erhöhen, die im allgemeinen 121,1°C bis 2o4°C sind. Das Heizelement kann z.B. eine Quarzlampe sein. Der Zylinder muss aus einem geeigneten Material gefertigt sein, das zur Erreichung der Ziele dieser Erfindung geeignet ist. D.h. es muss sich um ein Material handeln, das nicht nur die Wärme zu der Oberfläche überführt, um'die Temperatur zu erzielen, die zum Schmelzen der Tonerteilchen erforderlich ist, sondern auch um ein Material, was eine Oberfläche hat, welche dazu im Stande ist, sich mit dem PoIyalkylsiloxan-Freisetzungsmittel mit mercapto-funktionellen Gruppen umzusetzen, um ein Produkt zu bilden, das eine Grenzflächenschicht oder eine Schrankenschicht gegenüber dem Toner zwischen der Freisetzungsschicht und der Oberfläche des blossen Schmelzteils zu bilden, damit verhindert

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wird, dasS Tonerteilchen die Oberfläche des Schmelzers berühren.

Typische Schmelzteilmaterialien sind anodisiertes Aluminium und Aluminium, Stahl, Edelstahl, Nickel und Legierungen davon, nickelplattiertes Kupfer, Kupfer, Glas, Zink, Cadmium und dergleichen sowie verschiedene Kombinationen der obigen Materialien. Der Zylinder kann auch aus jedem beliebigen, geeigneten Material hergestellt werden, das gegenüber den Freisetzungsmitteln nicht reaktiv ist, solange die Oberfläche des Zylinders mit einem Material überzogen ist, das dazu im Stande ist, die Ziele der Erfindung zu erreichen, insbesondere mit einem solchen, das dazu fähig ist, sich mit dem polymeren Freisetzungsmedium mit mercaptofunktionellen Gruppen umzusetzen. Die Oberflächentemperatur des Schmelzteils kann in bekannter Weise, beispielsweise gemäss der US-PS 3 327 o96 kontrolliert werden.

Im allgemeinen enthält die Schmelzzusammenstellung weiterhin ein Unterstützungsteil, z.B. eine Walzen- oder Bandstruktur, die mit der Schmelzwalζenstruktur unter Bildung eines Spaltes zusammenwirkt, durch den ein Kopierpapier oder Substrat in der Weise läuft, dass die Tonerbilder darauf die Schmelzwalzenstruktur berühren. Das Unterstützungsteil kann jede beliebige Konstruktion haben, z.B. ein Stahlzylinder mit einem starren Stahlkern, der eine Elastomerschicht darauf besitzt, sein, oder ein geeignetes Bandmaterial sein, welches den erforderlichen Kontakt zwischen dem Schmelzteil und dem Substrag ergibt, das das entwickelte, latente Bild trägt. Die Dimensionen des Schmelzteils und des Unterstützungsteils können durch den Fachmann ermittelt werden, und sie werden im allgemeinen

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von den Erfordernissen der jeweiligen Kopiervorrichtung bestimmt, in der die Schmelzzusammenstellung verwendet wird, wobei die Dimensionen von der Prozessgeschwindigkeit und anderen Maschinenparametern abhängen. Es können auch Einrichtungen vorgesehen sein, um eine Lastkraft in herkömmlicher Weise auf die Schmelzzusammenstellung aufzubringen, um Spaltdrücke in der Gegend von durchschnittlich etwa 1 ,o5 bis etv/a 1o,5 kg/cm zu erzeugen.

Das erfindungsgemäss behandelte Schmelzteil, bei dem mindestens ein Polyorganosiloxan-Medium, das dazu im Stande ist, elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben, auf die Oberfläche eines Schmelzteils aufgebracht worden ist, wobei das Siloxanmedim chemisch reaktive funktioneile Mercaptogruppen enthält, die dazu im Stande sind, sich mit der Oberfläche des Schmelzteils unter Bildung einer thermisch stabilen Grenzflächenschicht umzusetzen, und das in einer genügenden Menge aufgebracht wird, um die Oberfläche mitmindestens einem kontinuierlichen Film mit niedriger Oberflächenenergie des Mediums zu bedecken, um zu verhindern, dass reaktive oder nicht reaktive, thermoplastische Harztoner die Oberfläche des Schmelzteils berühren und um eine Oberfläche zur Verfügung zu stellen, die den thermoplastischen Harztoner freisetzt, der durch das Schmelzteil erhitzt worden ist, ist in der Schmelzzusammenstellung gemäss Fig. 1 gezeigt. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Schmelzzusammenstellung, die eine erhitzte Walzenstruktur oder ein festes Substrat 2, eine Unterstützungswalze 8 und einen Sumpf bzw. ein Reservoir 2o enthält. Die erhitzte Walzenstruktur oder das feste Substrat 2 enthalten einen Hohlzylinder oder Kern 4, in dessen Hohlteil ein geeignetes Heizelement

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6 angeordnet ist, das sich mit dem Zylinder gemeinsam erstreckt.

Die Unterstützungswalze 8 wirkt mit der Walzenstruktur oder dem festen Substrat 2 unter Bildung eines Spaltes Io zusammen, durch den ein Kopierpapier oder ein Substrat 12 in einer solchen Weise geleitet wird, dass Tonerbilder 14, die darauf sind, die Schmelzwalze oder das feste Substrat 2 berühren. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, hat die Unterstützungswalze 8 einen starren Stahlkern 16 mit einer Elastomeroberfläche oder -schicht 18 darauf.

Der Hohlzylinder oder der Kern 4 ist aus einem Metall, z.B. anodisiertem Aluminium, Aluminium oder einer Legierung davon, Stahl, Nickel oder einer Legierung davon, Kupfer und dergleichen, wie oben beschrieben, oder Glas, hergestellt. Er hat eine Oberfläche, die aus Materialien mit relativ hoher Oberflächenenergie hergestellt worden ist. Daher wird ein Tonermaterial 14, das diese Oberflächen, wenn sie erhitzt sind, berührt, rasch die Oberflächen benetzen. Gemäss der Ausführungsform der Fig. 1 wird daher ein Sumpf bzw. Reservoir 2o zur Kontaktierung eines polymeren Freisetzungsmittels 22, das dazu im Stande ist, reaktive (solche mit funktionellen Gruppen) oder nicht reaktive elektroskop!sehe, thermoplastische Harztoner zu verschieben bzw. zu verdrängen, wenn das Material in einem fliessfähigen bzw. flüssigen Zustand ist, wobei das polymere Freisetzungsmaterial chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen enthält, die dazu im Stande sind, sich mit der Oberfläche des Schmelzteils unter Bildung einer darauf befindlichen thermisch stabilen Grenzflächenschicht, wenn sie in fliessfähigem Zustand vorliegt, umzusetzen. Das polymere

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Freisetzungsmaterial 22 kann bei Raumtemperatur fest oder flüssig sein, muss aber bei Betriebstemperaturen eine Flüssigkeit bzw. ein fliessfähiges Medium sein, das eine relativ niedrige Viskosität bei den Betriebstemperaturen der Schmelzwalzenstruktur oder des festen Substrates 2 hat. Das Freisetzungsmaterial 22 in dem Sumpf bzw. Reservoir 2o muss eingebaute chemisch reaktive funktionelle Mercaptogruppen haben, die dazu im Stande sind, sich mit dem Oberflächenmaterial 2 auf dem Hohlzylinder oder dem Kern 4 umzusetzen. Bei den Ausfuhrungsformen dieser Erfindung sind die chemisch reaktiven Gruppen des PoIyorganosiloxan-Freisetzungsmaterials 22 in dem Sumpf bzw. Reservoir 2o Mercaptogruppen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 um das polymere Freisetzungsmaterial 22 auf ein festes Substrat 2 aufzubringen, ist eine Dosierungsklinge 24, vorzugsweise aus einem herkömmlichen, nicht quellenden Kautschuk durch herkömmliche Massnahmen derart an den Sumpf bzw. das Reservoir 2o angebracht, dass eine Kante 26 davon das feste Substrat 2 der Schmelzwalzenstruktur berührt, um als Dosierungseinrichtung zur Aufbringung des Freisetzungsmaterials mit chemisch reaktiven Gruppen 22 auf die Schmelzwalze in seinem flüssigen oder fliessfähigen Zustand zu dienen. Durch Verwendung einer solchen Dosierungsklinge kann eine Schicht des polymeren Freisetzungsmediums 22 auf die Oberfläche oder das Substrat 2 in kontrollierten Dicken aufgebracht werden, die sich von Submicron-Dicken bis zu Dicken von mehreren Micron des Freisetzungsmediums erstrecken. Somit können durch die Dosierungsvorrichtung 24 Dicken des Freisetzungsmediums von o,1 bis o,5 Micron oder mehr auf das Substrat 2 aufgebracht werden. Bei der gezeigten Ausführungsform sind ein Paar von Endabdichtungen

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28, z.B. aus Schwamm-Kautschuk, vorgesehen, um das Freisetzungsmaterial 22 in dem Sumpf bzw. Reservoir 2o zu halten. Ein oder mehr Abstreifungsfinger 3o können vorgesehen sein, um eine Entfernung des Substrates 12 von dem Substrat 2 zu gewährleisten. Bei einer der bevorzugten Ausführungsformen wird der thermoplastische Harztoner auf Papier aufgeschmolzen, jedoch kann der thermoplastische Harztoner (sowohl ein reaktiver als auch ein nicht reaktiver Toner) auch auf andere Substrate aufgeschmolzen werden, z.B. auf polymere Filme, wenn die erfindungsgemässen Schmelzteile und das erfindungsgemässe Verfahren angewendet werden. Dabei besteht nur die einzige Einschränkung dahingehend, dass die polymeren Medien mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen sich mit dem Substrat,auf dem der Toner verwendet wird, nicht nachteilig umsetzen, und dass sie die Färbeeigenschaften des thermoplastischen Harztoners nicht zerstören oder ändern dürfen.

Die Ausführungsform der Fig. 1 ist nur eine der bevorzugten Einrichtungen, um eine Schicht des polymeren Freisetzungsmaterials, das chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen enthält, welche dazu im Stande sind, sich mit der Oberfläche des Schmelzteils unter Bildung einer thermisch stabilen Grenzflächenschranke umzusetzen, in einer genügenden Menge aufzubringen,dass die Oberfläche mit mindestens einem Film mit niedriger Oberflächenenergie des Mediums bedeckt wird, dass dem Schmelzteil eine Oberfläche verliehen wird, die den thermoplastischen Harztoner abstösst bzw. freisetzt, der durch das Schmelzteil erhitzt worden ist. Andere Einrichtungen, um das polymere Freisetzungsmedium, welches gegenüber dem elektroskopischen thermoplastischen

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Harztoner nicht haftend ist und das mercapto-funktionelle Gruppen hat, die sich mit dem festen Substrat des Schmelzteils umsetzen, sind z.B. Einrichtungen, die eine Schicht des Freisetzungsmediums auf die Oberfläche der Schmelzeinrichtung sprühen, ein kissen- oder schwammartiger Material, das einen Überzug des polymeren Freisetzungsmediums mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen auf die Oberfläche des Schmelzteils aufbringt, ein Docht, der die Oberfläche des Schmelzteils berührt, um einen Film oder eine Schicht des polymeren Freisetzungsmaterials mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen zu versehen, Extrudierungseinrichtungen, die einen dünnen Film des polymeren Freisetzungsmaterials mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen auf das Schmelzteil zu extrudieren, eine Bürste mit Fasern oder Borsten, die das polymere Freisetzungsmaterial mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen umfasst,oder eine Bürste, die das polymere Freisetzungsmedium mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Bürstenmaterialien besitzt, eine mit dem Medium eingeweichte Walze oder Docht und dergleichen.

Das Schmelzteil für eine elektrostatische Reproduktionsvorrichtung, das bei der erfindungsgemässen Behandlungsmethode der Oberfläche eines erhitzten Schmelzteiles mit mindestens einem polymeren Medium, das dazu im Stande ist,einen elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben, resultiert, ist in Fig. 2 gezeigt. Das in Fig. 2 gezeigte Schmelzteil ist gegenüber dem Teil der Fig. 1 vielfach vergrössert, um die dünnen Schichten auf der Oberfläche des Schmelzteils zu zeigen. In der Fig. 2 ist die erhitzte Walzenstruktur oder das

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feste Substrat durch das Bezugszeichen 2 angegeben. Eine Freisetzungsschicht des Mediums ist durch das Bezugszeichen 64 angegeben, und eine Grenzflächen- bzw. Zwischenschicht ist durch das Bezugszeichen 6o angegeben. Es ist somit ein Schmelzteil beschrieben, welches ein festes Substrat 2, eine Freisetzungsschicht eines polyorgano-funktionellen Siloxan-Mediums 64, welches gegenüber reaktiven und nicht reaktiven, elektroskopischen, thermoplastischen Harztonern nicht haftend ist, und das chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen aufweist, die sich mit dem festen Substrat 2 umsetzen und eine Grenzflächenschicht 6o, welche verhindert, dass der elektroskopische, thermoplastische Harztoner (nicht gezeigt) das feste Substrat 2 berührt, enthält, wobei die Grenzflächenschicht 6o durch Wechselwirkung des festen Substrates 2 und der chemisch reaktiven mercaptofunktionellen Gruppen des polyorgano-funktionellen Siloxan-Mediums der Freisetzungsschicht 64 gebildet worden ist.

Bei einer der bevorzugten Ausführungsformen umfasst das feste Substrat 2 der Fig. 2 ein Metall, das dazu im STande ist, Oxyde zu bilden. Bei mehr bevorzugten Ausführungsformen, kann das feste Substrat 2 aus der Gruppe Eisen, Kupfer, Aluminium, Titan, Zink, Silber, Nickel und Cadmium und ihrer oxydbildenden Legierungen ausgewählt werden. Das feste Substrat 2 kann auch aus Glas bestehen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wurde überrraschenderweise festgestellt, dass, wenn das feste Substrat 2 in der Fig. 2 ein oxydenthaltendes oder -bildendes Material ist, und wenn das polymere Medium 64 mercapto-funktionelle

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Gruppen hat, und wenn ein elektroskopischer, thermoplastischer Harztoner darauf aufgebracht und erweicht wird, der elektroskopische, thermoplastische Harztoner (der entweder reaktiv oder nicht reaktiv sein kann) von dem festen Substrat 2 durch die Wirkung des polymeren mercapto- funktioneilen Polyorganosiloxan-Mediums 64,das darauf aufgebracht worden ist, verschoben wird, wenn die Freisetzungsschicht 64 und die Grenzflächenschicht 6o unterbrochen werden, und wenn die Oberfläche des Substrates 2 dem Toner ausgesetzt wird. Unterbrechungen in der Freisetzungsschicht 64 und der Grenzflächenschicht 6o können beispielsweise erfolgen, wenn man die Oberfläche mit dem Abstreiffinger ankratzt, durch die Thermistoreinrichtung zur Kontrolle der Temperatur an der Oberfläche oder durch andere Abriebkräfte, die die Schichten auf dem festen Substrat 2 ankratzen und dergleichen. Wenn somit der reaktive oder nicht reaktive elektroskopische,thermoplastische Harztoner auf die Oberfläche aufgebracht wird, die durch solche Kräfte unterbrochen worden ist, dann wird überraschenderweise festgestellt, dass der elektroskopische, thermoplastische Harztoner von dem festen Substrat 2 durch die Wirkung des polymeren Freisetzungsmaterials, das auf das Schmelzteil aufgebracht worden ist, weggeschoben wird. Obgleich die Einzelheiten dieses Mechanismus noch nicht vollständig aufgeklärt worden sind, kann doch angenommen werden, dass die Polyalkylsiloxan-Freisetzungsmedien mit chemisch reaktiven mercapto-funktionellen Gruppen tatsächlich mit dem elektroskop!sehen thermoplastischen Harztoner (selbst vom reaktiven Typ) für die Oberfläche des Substrates 2 konkurieren und weil das Freisetzungsmaterial mit chemisch reaktiven Mercaptogruppe gegenüber der Oberfläche des festen Substrates 2 reaktiver

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als der der elektroskopische Harztoner, das Freisetzungsmaterial tatsächlich den elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner von dem Substrat 2 verschiebt, wie es eine Grenzflächenschicht 6o in der unterbrochenen Zone oder Teil der Oberfläche durch Wechselwirkung des Freisetzungsmaterials 64 und der Oberfläche 2 wiederbildet. Es wird daher festgestellt, wenn man die elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner verwendet, und zwar selbst solche, die funktioneile Gruppen darauf haben, und die als reaktiv angesehen werden, dass das Freisetzungsschichtmedium mit mercapto-funktionellen Gruppen tatsächlich den elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner verschiebt bzw. verdrängt und auf der Oberfläche der Schmelzwalze von irgendwelchen, darauf vorliegenden Unterbrechungen erweicht, wodurch ein Abliegen des Materials und eine Geisterbildung des Bildes verhindert wird.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Es werden dort beispielhafte Materialien zur Behandlung der Oberflächen von erhitzten Schmelzteilen in elektrostatischen Reproduktionsvorrichtungen mit polyorganofunktionellen Siloxanmedien beschrieben, die dazu im Stande sind, einen elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben bzw. zu verdrängen. Die Medien enthalten chemisch reaktive mercapto-funktionelle Gruppen, die dazu im Stande sind, sich mit der Oberfläche des Schmelzteils unter Bildung einer thermisch stabilden Grenzflächenschicht darauf umzusetzen. Angaben bezüglich der Teil- oder Prozentmengen sind auf das Gewicht bezogen. Die Molekulargewichte sind Zahlen durchschnittlich. Die Beispiele sollen auch verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben. Mit den

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Polyalkylsiloxan-Medien mit chemisch reaktiven mercaptofunktionellen Gruppen wurde ein elektrostatisches,latentes Bild auf einer herkömmlichen Aufzeichnungsoberfläche in einer herkömmlichen, elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung gebildet und das elektrostatische, latente Bild wurde entweder mit einem wärmeschmelzbaren, nicht reaktiven Toner aus einem mit Russ pigmentierten Copolymeren, Styrol-n-butylmethacrylat entwickelt. Die Tonerteilchen wurden auf den Aufzeichnungsoberflächen im Einklang mit dem elektrostatischen, latenten Bild gehalten. Es wurde auch ein reaktiver Toner verwendet, der ein Färbemittel, ein festes, stabilse, hydrophobes Metallsalz einer Fettsäure und ein polymeres Veresterungsprodukt aus einer Dicarbonsäure und einem Diol, umfassend ein Diphenol, enthielt. Es wurde gemäss Beispiel 2 der US-PS 3 59o ooo hergestellt. Das Tonerbild wurde sodann auf ein ebenes Papier übertragen. Das Papier mit den elektrostatisch daran haftenden Tonerbildern wurde sodann mit einer Geschwindigkeit von 7,6 bis 12,7 cm/sec zwischen einer Schmelzwalzenstruktur und einer ünterstützungswalze geleitet, wobei die Schmelzwalzenstruktur von dem Typ war, bei dem die Temperatur sowie der Spaltdruck kontrolliert werden kann. Das Tonerbild wurde mit der Schmelzwalzenstruktur, die einen Aussendurchmesser von 5,o8 cm und eine Länge von 38,1 ο cm hatte, in Berührung gebracht. Die Unterstüzungswalze hatte einen Aussendurchmesser von etwa 5,o8 cm mit einer o,25 cm dicken Schicht von Siliconkautschuk, die mit einem 5o,8 χ 1o cm dicken Überzug aus einem fluorierten Äthylenpropylenharz auf der Oberfläche bedeckt war,und einen Durometerwert von 65 Shore A hatte. Die Schmelzv/alzenstrukturen wurden aus Metallen hergestellt, die die in den Beispielen angegebene Endbehandlungen erfahren hatten. Freisetzungsmittel, die

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aus den unten beschriebenen Materialien bestanden,
wurden verflüssigt und auf die Schmelzwalze vor der
Kontaktierung mit dem Tonerbild aufdosiert. Sodann wurde die Schmelzbreite oder das Schmelzfenster bestimmt.

In der Schmelz spannvorrichtung und der obenen beschriebenen Vorrichtung, wobei eine Kupferschmelzwalze verwendet wurde, wurden Polydimethylsiloxane mit Mercaptogruppen, die an Alkylabstandsgruppen angefügt waren, auf die Schmelzwalze von dem Sumpf bzw. Reservoir aufgebracht. Ein herkömmliche Toner aus einem copolymerisierten Gemisch von Styrol und etwa 25 Gew.-% Propylmethacrylatester mit einem Gehalt
an Russpigment, geliefert von Xerox Corporation unter
der Bezeichnung 364 Toner (MA-14o basierter Toner) wurde geschmolzen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt. Die Tabelle I enthält auch das ungefähre Molekulargewicht jeder Probe, die Alkylabstandsgruppe, die Viskosität bei 25 ⁰C, die Schwefelmenge
(S) pro Molekül, die Schmelzbreite (Freisetzung) und die thermische Stabilität. Wenn nichts anderes angegeben ist, dann war die Mercapto-funktionalität an Seitenketten-Abstandsgruppen angebracht.

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Tabelle I

Beispiel Molekular-Abstands-Viskosi- S pro ^ thermische Schmelzgewicht gruppe tat (centi- Molekül Stabilität breite

stckes)

I	14.ooo	Propyl	287	o,35	49	Tage	bis	216°C
II	14.ooo	Propyl	247	o,35	49	Il	Il	232°C
III	14.ooo	Propyl	275	o,18	49	Il	Il	288°C
IV	14.ooo	Propyl	29o	o,44	14	Il	Il	182°C
V	14.ooo	Propyl	385	o,75	14	Il	η	199°C
VI	14.ooo	Propyl	28o	o,44	6	Il	Il	166°C
VII	15.ooo	Propyl	3o6	o,4	17	Il	Il	216°C
VIII	5 .ooo	Propyl	81	o,23	14	Il	Il	188°C
iNM-VIIIA	14.ooo	Propyl	16o	o,o4	49	«	Il	>232°C

* Die Thermische Stabilität ist grosser gezeigt als die angegebene Anzahl von Tagen bei kontinuierlichen 2o4°C. Eine ziemliche thermische Stabilität ist 2 bis 6 Tage, eine gute thermische Stabilität ist mehr als 2-Wochen.

*■£ Heissabliegung beginnt bei den gezeigten Temperaturen. Minimalschmelzung bei 28o°.

Zugabe von 3 Volumenteilen Xerox-Schmelzöl.

Beim Vergleich mit anderen polyalkyl-funktionellen Siloxanen, z.B. Amino, Carboxyl, Epoxy und dergleichen, ist die Freisetzung erheblich verbessert, wobei z.B. die Schmelzbreite für ein carboxyl-funktionelles Polydimethylsiloxan etwa 138 bis 2o4°C beträgt, wenn das Material

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auf einer Kupferwalze verwendet wird. Dagegen erreicht die Schmelzbreite für eine Kupferwalze und mercaptofunktionelles Polydimethylsiloxane mit Propylabstandsgruppen 132 bis 288°C. Die thermische Stabilität ist im allgemeinen bei mercapto-funktionellen Polydimethylsiloxanen zehnmal besser als bei äquivalenten Siloxanen, die andere funktionelle Gruppen als Mercaptogruppen haben.

Beispiel IX

Es wurde wie in den Beispielen I bis VIII verfahren, mit der Ausnahme, dass eine Aluminiumwalze als Schmelzwalze verwendet wurde. Es wurde eine Schmelzbreite von 138 bis 182°C bei einem·Polydimethylsiloxan mit 6 Mercaptogruppen pro Molekül auf Propyl-Abstandsgruppen, einem Molekulargewicht von 22.ΟΟΟ und einer Viskosität von etwa 13oo Centistokes bei 25°C erhalten.

Beispiel X

Bei einer ähnlichen Arbeitsweise wie in Beispiel IX hatte ein endblockiertes mercapto-funktionelles Polydimethylsiloxan mit 2,2 Gew.-% Schwefel angefügt an Propyl-Abstandsgruppen eine Schmelzbreite von 138 bis mehr 193°C, wenn das Material auf einer Aluminiumschmelzwalze verwendet wurde.

Beispiel XI

Unter Verwendung einer Kupferwalze gemäss den Beispielen I bis VIII und eines modifizierten thermoplastischen Harztoners mit funktionellen Gruppen, wie oben und in Beispiel II der US-PS 3 59o ooo beschrieben,wurden die

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folgenden Schmelzbreiten der Tabelle II erhalten,wenn als mercapto-funktioneile Polydimethylsiloxane als
Schmelzfreisetzungsmittel verwendet wurden.

Tabelle II

Probe Molekular- Abstands- Viskosi- S Schmelz-Nr. gewicht gruppe tat (Centi- Gehalt breite

stokes)

1 22.OOO Propyl 13oo 2 Mol-% 1o4 «7171⁰C

*2 I.000 Propyl 11<·. 8 Mol-% 1o4 - 116°C

3 5.000 Äthyl 128 3 Mol-% 1o4 -r|77°C

4 15.000 Propyl 4o6 o,4 Mol-% 1o4 -*182°C

5 8.000 Propyl 79 o,4 Mol-% 1o4 -

W 6 4.000 Propyl 83 o,4 Mol-% 1o4 - 166°C

7 14.OOO Propyl 33o o,2 Mol-% 1o4 - 149°C

* Zu flüchtig

+* Äthoxygruppen (4,8 Gew.-%) auf der Polydimethylsiloxankette

Die Ergebnisse diese Beispiels XI zeigen, dass reaktive Toner oder modifizierte Toner mit funktioneilen Gruppen, die sich mit dem Schmelzteil umsetzen, auf blosse Metallschmelzteile aufgeschmolzen werden können, die mit dem Polyalkylsiloxanen mit einer Mercapto-Funktionalität beschichtet sind, ohne dass eine Abliegung erfolgt.

Beispiel XII

Der Toner des Beispiels I wurde auf eine blosse Kupferwalze und einer blosse Edelstahlwalze aufgeschmolzen.

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Ein sofortiges Freisetzungsversagen wurde in beiden Fällen bei einer minimalen Schmelztemperatur von 138°C ausweislich der Äbliegung an der Walze beobachtet.

Beispiel XIII

Der Toner des Beispiels I wurde sowohl auf eine Kupferais auch eine Edelstahlschmelzwalze, die mit Polydimethylsiloxanmedium (Siliconöl) beschichtet war, aufgeschmolzen. In beiden Fällen wurden bei einer minimalen Schmelztemperatur von 138°C sofortige Freisetzungsversagungen beobachtet.

Bei allen obigen Beispielen, bei denen mercapto-funktionelle Polydimethylsiloxane als Freisetzungmittel auf Schmelzwalzen verwendet wurden, wurde beobachtet, dass der Toner und zwar sowohl ein herkömmlicher, nicht reaktiver Toner als auch ein modifizierter, reaktiver Toner von Kratzern, Vertiefungen und dergleichen im Überzug verschoben bzw. verdrängt wurde, und dass ein Toner, der tatsächlich das blosse Metallschmelzteil berührte, durch die mercaptofunktionellen Polydimethylsiloxane verschoben bzw. verdrängt wird, und dass der Toner in solchen Unterbrechungen im Film unter Bildung von Toner abscheidungen auf den nachfolgenden Kopien nicht eingefangen wurde.

Somit wurde vorstehend ein Freisetzungsmittel, ein Schmelzprozess und ein Schmelzteil zur Fixierung von Tonerbildern beschrieben. In allen Fällen wurde beobachtet, dass das Schmelzteil selbstreparierend ist, und dass die Oberfläche kontinuierlich erneuerbar ist. Bei den obigen Versuchen mit den Freisetzungsmitteln wurde ebenfalls beobachtet,

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dass der Toner tatsächlich von freigelegten Oberflächen von Schmelzteilen mit darauf geschichteten polymeren Medien mit mercapto-funktionellen Gruppen verdrängt wird, was auf die Wirkung der Freisetzungsmittel zurückzuführen ist. Die Versuche in den obigen Beispielen wurden durchgeführt und die Oberflächenstellen wurden so behandelt, dass die Tonermaterialien auf den Metalloberflächen waren. In allen Fällen wurde das Tonermaterial aktiv von der Oberfläche der Schmelzteile durch die Wirkung des Freisetzungsmittels verdrängt und die Tonerverunreinigung der nachfolgenden Kopien wurde vermieden.

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Claims (33)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von Schmelzteilen in elektrostatischen Reproduktionsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet , dass man auf die Oberfläche des Schmelzteils ein verbessertes, thermisch stabiles Polyalkylsiloxanmedium, bzw. eine verbesserte, thermisch stabile Polyalkylsiloxanflüssigkeit aufbringt, welches bzw. welche dazu im Stande ist, elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben bzw. zu verdrängen, wobei das Medium bzw. die Flüssigkeit mercapto-funktionelle Gruppen enthält, die dazu im Stande sind, sich mit der Oberfläche des Schmelzteils unter Bildung einer thermisch stabilen Grenzflächen- bzw. Zwischenschicht umzusetzen, und wobei das Medium bzw. die Flüssigkeit in einer genügenden Menge aufgebracht wird, dass die Oberfläche mit mindestens einem kontinuierlichen Film mit niedriger Oberflächenenergie aus dem Medium bzw. der Flüssigkeit bedeckt wird, um dem Schmelzteil eine Oberfläche zu verleihen, die durch das Schmelzteil erhitzten, thermoplastischen Harztoner freisetzt, und die verhindert, dass der thermoplastische Harztoner die Oberfläche des Schmelzteils berührt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man das Medium bzw. die Flüssigkeit kontinuierlich auf das Schmelzteil aufbringt, um darauf einen Überzug aus dem Medium bzw. der Flüssigkeit und seinen Reaktionsprodukten mit dem Schmelzteil aufrechtzuerhalten.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass man die Dicke des auf dem Schmelzteil abgeschiedenen Mediums bzw. der Flüssigkeit bei etwa o,5 bis etwa 1o »u hält.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das mercapto-funktionelle PoIyalkylsiloxan bei Betriebstemperaturen fliessfähig bzw. flüssig ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeic hnet, dass das mercapto-funktionelle PoIyalkylsiloxanmedium bzw. -flüssigkeit nicht bis zu einem Ausmass härtbar ist, daß es bzw. sie einen Feststoff oder ein Gel bei Betriebstemperaturen über einen vernünftigen Zeitraum von mindestens etwa 2oo Stunden bildet.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Oberflächenenergie des Polymermediums bzw. der Polymerflüssigkeit geringer ist als diejenige des Toners bei Betriebstemperaturen.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Toner ein modifizierter Toner ist, der funktionelle Gruppen hat, welche sich mit dem Schmelzteil umsetzen.
8. 8. Verfahren zum Aufschmelzen von elektroskopischen, thermoplastischen Harztonerbildern auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet , dass man

   a) auf einem erhitzten Schmelzteil in einer elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung einen Film bildet, wobei der Film

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   eine Schranke gegenüber dem elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner darstellt, und das Produkt enthält, welches von der Wechselwirkung des Schmelzteils und eines Polyalkylsiloxans herrührt, das reaktive mercapto-funktioneile Gruppen aufweist, welche sich mit dem Schmelzteil umsetzen, wobei das mercapto-funktionelle Polyalkylsiloxan bei der Temperatur des Schmelzteils fliessfähig bzw. flüssig ist, und als verbesserter Freisetzungsmediumfilm für den elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner wirkt, und wobei der Film eine verbesserte thermische Stabilität besitzt,

   b) die Tonerbilder auf dem Substrat mit dem beschichteten, erhitzten Schmelzteil über einen Zeitraum in Berührung bringt, der ausreichend ist, um den elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu erweichen, und dass man

   c) den Toner abkühlen lässt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das mercapto-funktionelle Polyalkylsiloxan auf dem erhitzten Schmelzteil kontinuierlich abscheidet, um einen Tonerschrankenüberzug und einen fliessfähigen, bzw.flüssigen Tonerfreisetzungsfilm mit einer Dicke von mindestens etwa o,5 ,u aufrechtzuerhalten.
10. 1 ο. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch. gekennzeichnet, dass man die Dicke des Films bei etwa 1 bis etwa 4 Micron hält.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mercapto-funktionellen Gruppen auf Alkylabstandsgruppen auf dem Polyalkylsiloxan substituiert sind.

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12. 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass man das erhitzte Schmelzteil mit dem mercapto-funktionellen Polyalkylsiloxan, das bei Umgebungstemperatur ein Feststoff oder eine Flüssigkeit ist, und das bei Betriebstemperaturen eine Flüssigkeit ist, in Berührung bringt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektroskopische, thermoplastische Harztoner ein modifizierter Toner ist, der funktionelle Gruppen aufweist, die sich mit dem Schmelzteil umsetzen.
14. 14. Schmelzteil für elektrostatische Reproduktionsvorrichtungen gekennzeichnet durch ein festes Substrat, eine verbesserte Freisetzungsschicht aus einem Polyalkylsiloxanmedium bzw. einer Polyalkylsiloxanflüssigkeit, welches, bzw. welche gegenüber dem elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner nicht haftend ist und das bzw. die mercapto-funktionelle Gruppen besitzt, welche sich mit dem festen Substrat umsetzen und eine Grenzflächen- bzw. Zwischenschicht, welche verhindert, dass der elektroskopische, thermoplastische Harztoner das feste Substrat berührt, wobei die Grenzflächen- bzw. Zwischenschicht durch Wechselwirkung des festen Substrates und der funktionellen Gruppen des Mediums bzw. der Flüssigkeit gebildet worden ist.
15. 15. Schmelzteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Substrat ein Metall ist, welches dazu im Stande ist, Oxyde zu bilden.

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16. 16. Schmelzten nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall aus der Gruppe Eisen, Kupfer, Aluminium, Titan, Zink, Silber, Nickel und Cadmium und ihrer oxydbildenden Legierungen ausgewählt ist.
17. 17. Schmelzteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Substrat Glas ist.
18. 18. Schmelzteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Substrat ein oxydenthaltendes Material ist, und dass ein darauf aufgebrachter und erweichter elektroskopischer, thermoplastischer Harztoner von dem festen Substrat durch die Wirkung von weiterem Polyalkylsiloxanmedium bzw. -flüssigkeit verschoben bzw. verdrängt wird, welches bzw. welche mercapto-funktionelle Gruppen besitzt, wenn die Freisetzungsschicht und die Grenzflächen-bzw. Zwischenschicht unterbrochen werden und die Oberfläche des Substrates gegenüber dem Toner freigelegt wird.
19. 19. Schmelzteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Substrat ein oxydenthaltendes Material ist, und dass ein darauf aufgebrachter und erweichter elektroskopischer, modifizierter, thermoplastischer Harztoner mit funktionellen Gruppen, die dazu im Stande sind, sich mit dem festen Substrat umzusetzen, von dem festen Substrat durch die Wirkung von weiterem Polyalkylsiloxanmedium bzw. -flüssigkeit verschoben bzw. verdrängt wird, welches bzw. welche mercapto-funktionelle Gruppen hat, wenn die Freisetzungsschicht und die Grenzflächen- bzw. Zwischenschicht unterbrochen und die Oberfläche des Substrates gegenüber dem Toner freigelegt ist.

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20. 20. Schmelzteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mercapto-funktionelle PoIyalkylsiloxan bei Umgebungstemperatur ein Feststoff oder eine Flüssigkeit ist, und dass es bei Betriebstemperaturen eine Flüssigkeit ist.
21. 21. Freisetzungsmittel bzw. Trennmittel zum Schmelzen in einer elektrostatischen Reproduktionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass es ein Polyalkylsiloxan umfasst, welches dazu im Stande ist, einen elektroskopischen, thermoplastischen Harztoner zu verschieben bzw. zu verdrängen, wobei das Medium bzw. die Flüssigkeit mercapto-funktionelle Gruppen enthält, die dazu im Stande sind, sich mit dem Oberflächenmaterial eines Schmelzteils in der Vorrichtung umzusetzen, um eine Grenzflächenschrankenschicht gegenüber dem Toner und einen Film mit niedriger Oberflächenenergie zu ergeben, damit der durch das Schmelzteil erhitzte Toner freigesetzt wird.
22. 22. Freisetzungsmittel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass die Oberflächenenergie des mercapto-funktionellen Polyalkylsiloxans geringer ist als diejenige des Toners bei Betriebstemperaturen.
23. 23. Freisetzungsmittel nach Anspruch 21, dadurch g e ke nnzeichnet, dass sich das mercaptofunktionelle Polyalkylsiloxan mit mindestens einem der Metalle aus der Gruppe Eisen, Kupfer, Aluminium, Titan, Zink, Silber, Nickel und Cadmium sowie deren oxydbildende Legierungen umsetzt.

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24. 24. Freisetzungsmittel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass sich das mercapto-funktioneile Polyalkylsiloxan mit Glas umsetzt.
25. 25. Polyalkylsiloxan nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass es mindestens etwa o,2 mercapto-funktionelle Gruppen pro Molekül enthält.
26. 26. Polyalkylsiloxan nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass es etwa o,5 bis 1o,o funktioneile Gruppen pro Molekül enthält.
27. 27. Mercapto-funktionelles Polyalkylsiloxan nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass es ein Molekulargewicht von mindestens etwa 4.ooo besitzt.
28. 28. Mercapto-funktionelles Polyalkylsiloxan nach Anspruch 21, dadurch gekennze lehnet, dass es ein Molekulargewicht von etwa I0.000 bis etwa 15.000 besitzt.
29. 29. Mercapto-funktionelles Polyalkylsiloxan nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass es eine Viskosität von mehr als etwa 2o Centipois bei 16o°C (32o°F) besitzt.
30. 30. Mercapto-funktionelles Polyalkylsiloxan nach Anspruch 21, dadurch ge kennzeichnet, dass die mercapto-funktionellen Gruppen auf einem Alkylteil des Siloxanpolymergerüstes substituiert sind.

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31. 31. Mercapto-funktionelles Polyalkylsiloxan nach Anspruch 3o, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkylteil etwa 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome und Gemische davon enthält.
32. 32. Freisetzungsmittel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass es ein Polydimethylsiloxan umfasst, welches mercapto-funktionelle Gruppen besitzt, die an eine Propylabstandsgruppe auf dem Siloxanpolymergerüst angefügt sind.
33. 33. Freisetzungsmittel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass es dazu im Stande ist, einen modifizierten, thermoplastischen Harztoner des Typs zu verschieben bzw. zu verdrängen, der funktioneile Gruppen aufweist, die dazu im Stande sind, sich mit dem Oberflächenmaterial des Schmelzteils umzusezten.

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