DE3606662A1

DE3606662A1 - Elastisches, drehbares element

Info

Publication number: DE3606662A1
Application number: DE19863606662
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kawasaki Kanagawa Goto; Tsukasa Tokio/Tokyo Kuge; Isamu Ohtsu Shiga Sakane
Original assignee: Canon Inc; IST Corp Japan
Current assignee: Canon Inc; IST Corp Japan
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1986-09-04
Also published as: US4804576A; DE3606662C2; US4883715A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastisches, drehbares Element, wie z.B. eine elastische Walze oder ein elastisches Band, insbesondere ein drehbares, elastisches Element mit einer Gummi-Stützschicht und einer darauf befindlichen Harz-Oberflächenschicht. Die Walze der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Fördermittel für den Transport von Gütern oder Gegenständen, auf ein drehbares Förderelement, wie z.B. eine bei Büromaschinen einsetzbare Walze oder ein Band, z.B. eine Walze oder ein Band für die Papierzuführung in einen Drucker oder derg]., eine Schreibwalze für einen Wortprozessor oder eine Förderwalze für einen Duplex-Aufzeichnungsapparat (der auf beiden Papierseiten Abbildungen liefert), sowie auf eine Bildfixierwalze oder ein Bildfixierband, z.B. eine Heizwalze, eine Druckwalze, eine Heiz-Druckwalze oder dergl. zur Bildfixierunq oder Papiertrocknung für den Finsatz in einem Bilderzeuqungsgerät, wie etwa einer Kopiermaschine, einem Drucker, einer Faksimile-Maschine, einem Drucker oder einer Kombination dieser Maschinen.

ORIGINAL INSPECTED

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Im allgemeinen wird für die Förderung oder den Transport eines Papierbogens oder eines Gegenstandes eine Walze oder ein Band mit einer Gummi-Oberflächenschicht oder einer Harz-Oberflächenschicht verwendet. Bei dem Gebrauch tritt jedoch Oberflächenverschleiß dieser Walze oder des Bandes ein, so daß die Förderwirkung unzureichend wird. Beispielsweise treten bei langdauernder Benutzung eine Verringerung des Durchmessers der Gummiwalze oder Änderungen der Oberflächenhärte ein mit dem Ergebnis, daß es zu Störungen beim Transport oder bei der Bildübertragung (Papierwalze oder dergl.) kommt. Andererseits wird die Harzwalze zwar nicht leicht abgenutzt, aber sie hat. eine schwache Elastizität, und demzufolge kann eine nur geringe Abnutzung, die bei langdauernder Benutzung möglich ist, zu einem unregelmäßigen Transport führen.

Auf jeden Fall sind die drehbaren Förderelemente für die Papierbogenzuführung nicht bis zu einer Förderung von 200 000 Bogen unter Beibehaltung der gewünschten Leistung haltbar. Es ist daher erwünscht, eine haltbare und nicht haftende Walze oder ein Band zu schaffen, die bzw. das eine geeignete Oberflächenhärte hat und bei hoher Zuverlässigkeit mit dem Bogen oder anderen Gegenstand elastisch in Berührung gebracht werden kann.

Auf dem Gebiet der Bildfixierung wird die gleiche Harzwalze oder Gummiwalze benutzt. Zusätzlichen Beanspruchungen unterliegt eine solche Walze auf Grund der Einwirkung von Wärme und Druck. Es ist üblich, als die mit dem Tonerbild in Berührung kommende Heizwalze nine mit Tetrafluoräthylen-Harz beschichtete Walze und als Andruckwalze, die zur Steigerung der Zeitdauer der Wärme- und Druckeinwirkung auf das Tonerbild mit der Heizwalze in Druckkontakt kommt, eine mit einer Gummischicht beschichtete Walze zu verwenden. Diese Walzen bilden durch den zwischen ihnen bestehenden Druckkontakt einen Spalt. Da sich jedoch die Oberfläche der Heiz-

ORIGINAi. INSPECTED

walze wie ein starrer Körper verhält, folgt sie der winzigen Rauheit der das Tonerbild tragenden Bogenoberfläche nicht in genügendem Maße, so daß während der Erhitzung und Pressung ein weniger wirksamer Wärmeübergang erfolgt. Daher ist die Qualität des fixierten Bildes geringer als wenn eine Gummiwalze als Heizwalze diente, und die Wellung des abgegebenen Bogens ist größer. Wenn die Gummiwalze als die mit dem Tonerbild in Kontakt kommende Heizwalze dient, nimmt die Bildversetzung wegen ihres schwachen Freigabevermögens zu, und sie wird durch eine mit ihr in Kontakt kommende Trennklinke bzw. einen Trennarm, einen Fühler oder dergl. wegen ihrer geringen Abnutzungsbeständigkeit leicht abgenutzt, was zu einem wachsenden Auftreten von partiellen fixierten Nichtbild-Teilen oder partieller Bildversetzung führt.

Unter diesen Umständen haben die Gummiwalze und die Harzwalze ihre eigenen Vorteile und entsprechende Nachteile. Es ist daher eine Walze erwünscht, welche die Vorteile beider Walzen vereinigt.

Als neue Lösung des Problems haben die Erfinder in der am 31.Oktober 1985 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 793,546 ein drehbares elastisches Element und einen Bildfixierapparat vorgeschlagen. Die vorgeschlagene Lösung ist insofern sehr wirksam, als sie die Probleme bei den herkömmlichen Lösungen beseitigt. Die vorliegende Erfindung zielt auf eine weitere Verbesserung der früheren Erfindung. Es wurde gefunden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung bei der früheren Erfindung beschränkt ist, sondern auch bei anderen Walzen und Apparaten eingesetzt werden kann.

Die Erfinder haben durch Versuche gefunden, daß die Haltbarkeit der Harz-Oberflächenschicht des drehbaren elastischen Elements nach der Herstellung in einem gewissen Bereich in Abhängigkeit von der jeweiligen Vermorschutuj der als Stütz-

schicht dienenden elastischen Gummiwalze variiert. Die Erfinder haben nach den Ursachen hierfür geforscht, da die Erscheinung nicht bekannt war. Im Ergebnis kam man zu dem Schluß, daß die Veränderung in dem engen Berührungszustand oder der Bindung zwischen der elastischen Stützschicht und der Harz-Oberflächenschicht eine bedeutende Ursache ist. Insbesondere, wenn die enge Berührung schwach ist, wird die Harzschicht zwischen der elastischen Stützschicht und dem zu fördernden Material einer Spannung bis zu einem solchen Ausmaß ausgesetzt, daß sich die Harzschicht von der elastischen Schicht abschält. Demzufolge ist die Haltbarkeit gering. Die Erfinder haben einen Binder (Grundiermittel) verwendet, jedoch wurde die Herstellungsgenauigkeit dadurch verändert, ohne daß die enge Berührung zwischen den Schichten gesteigert wurde.

Insbesondere wenn das drehbare elastische Element in einem Bildfixiergerät eingesetzt wird, führt wiederholte Anwendung von Druck und hoher Temperatur zum Abschälen der Harzschicht von der elastischen Schicht.

Andererseits haben die Erfinder mit dem Ziel einer Steigerung der Haltbarkeitseigenschaften des elastischen drehbaren Elements auch versucht, eine Harz-Mehrfachschicht auf der elastischen Schicht zu bilden, um die Dicke der Harzschicht selbst zu vergrößern. Das Ergebnis war jedoch, daß es schwierig ist, den engen Kontakt zwischen der Harzschicht und der elastischen Schicht alleine durch die Vergrößerung der Harzschicht genügend zu verbessern. Es entsteht dagegen der Nachteil, daß der resultierende Anstieg des elektrischen Widerstandes des Harzes zu einem Anstieg der elektrischen Ladung durch Reibung führt.

Die vorliegende Erfindung wurde durch weitere Untersuchungen der oben erwähnten früheren Erfindung erreicht; es wurde jedoch auch gefunden, daß die vorliegende Erfindung auf

OR₁QlNAL .NSP6CTE0

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eine Harzschicht anwendbar ist, die auf einer nach herkömmlichen Verfahren hergestellten elastischen Schicht gebildet wurde.

In jedem Fall ist es erwünscht, daß die Haltbarkeit eines elastischen drehbaren Körpers stabilisiert und die Abnahme ihrer Haltbarkeit vermieden wird, die durch die konzentrierte örtliche Spannung zwischen der Gummischicht und der Harzschicht während des Bogentransports durch den Spalt verursacht wird.

Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Eigenschaften eines elastischen drehbaren Elements zu verbessern. Es soll ein elastischer drehbarer Körper geschaffen werden, der durch Aufbringen des flüssigen Harzes auf eine elastische Schicht und Sinterung zu einer Harzschicht hergestellt wird. Dabei wird die Variation des engen Kontakts oder der engen Haftung zwischen Harzschicht und elastischer Schicht unter Berücksichtigung der Bedeutung der engen Haftung verringert. Ferner soll die Eigenschaft des elastischen drehbaren Elements unter Beachtung der Struktur an der Grenzfläche zwischen der elastischen Schicht und der Harzschicht verbessert werden. Bei dem elastischen drehbaren Element der Erfindung soll die enge Haftung selbst dann erhöht werden, wenn die Dicke der Harzschicht zunimmt. Darüber hinaus soll nach der vorliegenden Erfindung ein Bildfixierapparat geschaffen werden, der unter Benutzung des erfindungsgemäßen elastischen rotierbaren Elements eine erhöhte Haltbarkeit aufweist und eine gute Bildqualität beibehält. Diese Aufgabe sowie Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung deutlich.

P^ Figur 1 ist ein Schnitt eines Bildfixiergeräts, bei

*- dem das erfindungsgemäße elastische rotierbare Element anwendbar ist.

Figur 2 ist ein Schnitt eines Apparats zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elastischen rotierbaren Elements.

Figur 3 ist ein vergrößerter Schnitt eines Fixiergeräts, das ein erfindungsgemäßes elastisches rotierbares Element umfaßt.

Figur 4 ist ein vergrößerter Schnitt einer Harz-Oberflächenschicht des erfindungsgemaßen elastischen rotierbaren Elements.

Figur 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Harzschicht.

Die vorliegende Erfindung ist durch die Gestaltung und/ oder die Zustände auf der zur elastischen Schicht liegenden Seite der auf der elastischen Schicht gebildeten Harzschicht, insbesondere durch den an der elastischen Schicht haftenden Teil der Harzschicht gekennzeichnet.

Die erste Ausführungsform betrifft den Zustand der Haftung zwischen der Oberfläche der elastischen Schicht und der Harzschicht. Das erfindungsgemäße elastische drehbare Element umfaßt eine elastische Schicht und eine darauf befindliche Harzschicht, wobei die Harzschicht auf der aufgerauhten Oberfläche der elastischen Schicht gebildet wird. Die Dicke td (Mikron) der Harzschicht nach dem Abschälen von der elastischen Schicht, gemessen durch physikalischen Kontakt, und die Dicke tw (Mikron), die durch Umrechnung des Gewichts der Harzschicht in eine Dicke bestimmt wird,genügen der Beziehung

0,5 < (td - tw) $ 5.

Ferner genügen die Dicke tw und eine Dicke tm (Mikron), die berechnet ist als eine Hälfte des Absolutwerts der Differenz zwischen dem durch die berührungsfreie Methode gemessenen

Außendurchmesser d, des elastischen rotierbaren Körpers mit der Harzschicht und dem durch die berührungsfreie Methode gemessenen Durchmesser d~ desselben Körpers nach dem Abschälen der Harzschicht der Beziehung

tw > tm.

Der elastische rotierbare Körper und der Bildfixierapparat nach dieser Ausführungsform der Erfindung genügen den genannten Beziehungen.

Die erste Ausführungsform (Beispiel) gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders wirksam, wenn die elastische Schicht aus Silikongummi besteht und die Harzschicht durch Sintern von Tetrafluoräthylen bei einer Temperatur bis zu 327 ⁰C oder mehr hergestellt wird. Nach dieser Ausführungsform können 1 000 000 Papierbögen in gewöhnlicher Weise gefördert werden (in einem herkömmlichen Apparat maximal einige zehntausend): Und selbst bei der Bildfixierung wird die Haltbarkeit bedeutend bis auf 100 000 Bögen oder mehr gesteigert. Dies wurde durch Versuche bestätigt.

Es wird ein erstes Beispiel gemäß der Erfindung beschrieben. Einige Teile davon sind die gleichen wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform, die weiter unten beschrieben werden.

Figur 1 erläutert ein Bildfixiergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Das Fixiergerät umfaßt eine Fixierwalze 1, die mit einem fixierten Tonerbild in Kontakt kommen kann, und eine Druckwalze 2, die zur Drehung mit der Fixierwalze 1 in Druckkontakt ist. Das oben beschriebene elastische rotierbare Element wird bei jeder der Rollen 1 und 2 benutzt.

Die Fixierrolle 1 hat einen Metallkern 11 won guter Wärmeleitfähigkeit, z.B. aus Aluminium, eine elastische Schicht 12 aus Silikongummi von verhältnismäßig geringer Dicke, z.B. bei dieser Ausführungsform 0,3 bis 0,8 mm, und eine Oberflächenschicht 13 aus Fluor-Harz, wie aus PFA und PTFE, mit einer geringeren Dicke als der der elastischen Schicht, z.B. bei dieser Ausführungsform 10 bis 30 Mikron. Die Druckwalze 2 hat einen Metallkern 21 aus Edelstahl oder Eisen, eine elastische Schicht 22 von relativ großer Dicke, die größer als die der elastischen Silikongummi-Schicht 12, z.B. bei dieser Ausführungsform 4 bis 10 mm ist, und eine Harz-Oberflächenschicht 23 aus einem Fluor-Harz, wie PFA und PTFE, mit einer geringeren Dicke als der der elastischen Schicht 22, z.B. bei dieser Ausführungsform mit einer Dicke von 5 bis 50 Mikron. Die Filmfestigkeit der Harzschicht beider Rollen 1 und 2 ist vorzugsweise nicht kleiner als 50 kg/cm².

Diese Rollen können in der an Hand von Figur 2 beschriebenen Art und Weise hergestellt werden. Insbesondere wird

-4 eine Gummischicht(thermische Leitfähigkeit von 1,4*10 bis 1,5·10 ) auf einen Metallkern unter Bildung einer Silikongummi-Walze der gewünschten Gestalt aufvulkanisiert und aufgepreßt. In diesem Falle ist die gewünschte Kontur umgekehrt bombiert, d.h. der zentrale Walzenteil hat einen Durchmesser, der etwas kleiner als die Durchmesser der Endbereiche ist. Die Dispersion des Fluorharz-Pulvers in Wasser mit einem oberflächenaktiven Mittel wird über die ganze Walzenlänge in gleichmäßiger Dicke auf die Oberfläche der Gummiwalze aufgebracht. Danach wird sie in dem in Figur 2 dargestellten Apparat erhitzt, der weiter unten beschrieben wird. Längs der Dicke des Silikongummis bildet sich ein Temperaturgradient aus, jedoch wird der Gummi nur auf etwa 260 bis 280 ⁰C erhitzt, während das Fluorharz 5 bis 10 Minuten auf eine Sintertemperatur von 340 bis 380 ⁰C aufgeheizt wird, die höher liegt als

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der kristalline Schmelzpunkt (327 ⁰C im Falle des PTFE, 306 ⁰C im Falle des PFA). Nach dem Sintern wird die Walze schnell abgekühlt. Mit diesen Arbeitsgängen wird auf der Silikongummi-Walze eine gesinterte Fluorharz-Schicht mit den gewünschten Harzeigenschaften, wie einer Kristallinität von nicht mehr als 95 %, einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 50 kg/cm² und einem Kontaktwinkel (Wasser) von nicht weniger als 100°, gebildet. Die Harzschicht ist genügend dick und ausreichend fest an die Gummiwalze gebunden.

Daher zeigt der Silikongummi der Fixierwalze 1 und der Druckwalze 2 die gewünschten Gummieigenschaften, die im wesentlichen den Gummieigenschaften vor Bildung der (gesinterten) Harz-Oberflächenschicht gleichwertig sind, während andererseits die Fluorharz-Oberflächenschicht die gleichen Harzeigenschaften aufweist als wenn diese Schicht vollkommen alleine gesintert worden wäre.

Nun wird Figur 2 näher erläutert, die den Apparat zur Herstellung des erfindungsgemäßen drehbaren Elements zeigt. Auf einem Metallkern wird in einer gewünschten Form eine vulkanisierte und gepreßte Gummischicht gebildet. Auf die Oberfläche der Gummischicht wird (ungesintertes) Harzpulver in Form einer Dispersion (das Harzpulver ist mit einem oberflächenaktiven Mittel in Wasser dispergiert), eines Lacks oder Pulvers oder dergl. gleichmäßig über die ganze Länge der Gummiwalze durch Sprühen, elektrostatische Abscheidung, Pulverbeschichtung oder dergl. aufgetragen. Dann wird die Harzbeschichtung bis auf eine hohe Temperatur erwärmt, die höher als der kristalline Schmelzpunkt des Harzes liegt, während die Gummiwalze unterhalb einer Temperatur gehalten wird, so daß der Gummi nicht schmort oder depolymerisiert. Insbesondere wird das Oberflächenharz schnell erhitzt, während die Gummischicht vom Inneren des Metallkerns her schnell gekühlt wird. Bei dem Apparat der Figur 2 wird eine dielektrische Heizmethode angewandt, die die Tatsache

ausnutzt, daß der dielektrische Verlustfaktor des flüssigen Harzes (Dispersion oder Lack) größer als der der Gummischicht ist. Obgleich diese Methode bevorzugt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Herstellungsverfahren beschränkt.

Figur 2 ist ein Schnitt einer Vorrichtung, mit der ein erfindungsgemäßes elastisches drehbares Element hergestellt werden kann und in der ein dielektrisches Heizgerät und ein externes Infrarot-Heizgerät kombiniert zur Anwendung kommen. Die Vorrichtung umfaßt ein Magnetron 105 für die Hochfrequenzerzeugung (950 bis 2450 MHz), einen Wellenleiter 106 zur Übertragung der von dem Magnetron 105 erzeugten Hochfrequenz, einen zu öffnenden Harzbehälter 102 mit einer Innenauskleidungsplatte 103 aus einem Metall für die Hochfrequenzreflexion, wobei der Behälter 102 an den Wellenleiter 106 angeschlossen ist. Die Vorrichtung enthält ferner in dem Behälter 102 Infrarotlampen 111 mit einem Schirm für die zusätzliche Beheizung der Walze von außen.

In dem Kunststoffbehälter 102 sind ein Gebläse 100 zur Erzeugung einer Luftströmung in dem Innenraum der Hohlwalze und ein Gebläse 101 zur Erzeugung einer Luftströmung in dem Behälter 102 vorgesehen, die durch äußere Antriebe angetrieben werden. Der Behälter 102 kann auf Grund eines Gelenks geöffnet werden, wobei das Oberteil einen an diesem Teil befestigten Griff 109 und das Unterteil einen an diesem befestigten Arm 107 für die lagegerechte Halterung eines Flansches IA der Walze 1 hat.

Der Apparat hat ferner einen Regler 110, der zur Regelung des Antriebs 104, des Magnetrons 105 und der Infrarotlampen 111 auf Grund eines vorbestimmten Startsignals durch einen variablen Zeitschalter (nicht dargestellt) in Abhängigkeit von der Öffnung oder Schließung des Behälters dient.

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Da die Walze 1 eine Oberflächen-Harzdispersion und eine Gummi-Unterschicht hat, wird die Hochfrequenzenergie in stärkerem Maße durch die Dispersion absorbiert, die eine höhere relative Dielektrizitätskonstante als die Gummischicht hat. Die Harzschicht wird durch die Hochfrequenz und die Infrarotlampen in der thermostatischen Kammer schnell über ihre Sintertemperatur aufgeheizt. In dieser Zeit absorbiert die Gummischicht weniger Hochfrequenzenergie mit dem Resultat, daß sie nicht so hoch wie die Dispersion erhitzt und die Temperatur relativ niedrig gehalten wird. Auf Grund dieser Vorgänge können die oben beschriebenen Walzeneigenschaften erreicht werden.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein elastisches rotierbares Element mit einer Gummischichtdicke von 0,1 bis 10 mm und einer Harzschichtdicke von 1 bis 50 Mikron. Diese Dicken können Mittelwerte für die betreffenden Schichten sein und vorzugsweise sind sie Mindestdicken.

Obgleich bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren keine Bindungsschicht zwischen der Harzschicht und der Gummischicht besteht, umfaßt die vorliegende Erfindung jedoch auch ein elastisches rotierbares Element mit einer solchen Bindungsschicht.

Die Harzschicht enthält vorzugsweise ein Harz mit einer hohen dielektrischen Konstanten, insbesondere kann es Silikon, Polyimid, Polyamid, Polyamidimid oder dergl. sein.

Die Gummischicht besteht aus einem Gummimaterial mit einer Wärme-Haltbarkeitstemperatur, die niedriger liegt als der Schmelzpunkt des Harzmaterials. Insbesondere kann sie aus Äthylenpropylen-Gummi oder diesem Gummi im Gemisch mit einem anderen Gummi bestehen.

Bezugnehmend auf Figur 1 werden nun die anderen Aggregate des Fixiergeräts erläutert.

Das Fixiergerät umfaßt einen Erhitzer 3, wie z.B. eine Halogenlampe oder dergl., zur internen Erhitzung der Fixierwalze. Die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 1 wird durch den Erhitzer 3, einen Temperaturfühler 4 und ein Regelsystem 31 so geregelt, daß jederzeit eine optimale Temperatur vorliegt, die zum Schmelzen des Toners geeignet ist und insbesondere 160 bis 200 ⁰C beträgt. Das Fixiergerät umfaßt ferner eine die Versetzung verhindernde, Flüssigkeit auftragende Einrichtung, die auch als Reinigungseinrichtung dient, mit der eine die Versetzung verhindernde Flüssigkeit, wie Silikonöl, auf die Oberfläche der Fixierwalze 1 aufgetragen wird. Die Auftragseinrichtung 5 kann einen filzartigen Körper umfassen, bei dieser Ausführungsform wird jedoch eine Bahn benutzt. Die die Versetzung verhindernde Flüssigkeit enthaltende Bahn 51 wird durch eine elastische Andruckwalze 52, wie z.B. einen Silikonschwamm oder dergl., mit der Fixierwalze 1 in Kontakt gebracht, so daß eine kleine Menge der die Versetzung verhindernden Flüssigkeit auf die Oberfläche der Fixierwalze 1 aufgebracht wird. Die Bahn 51 wird von einer Zuführwalze 54 auf der Aufnahmewalze 53 so aufgenommen, daß der mit der Fixierwalze 1 in Berührung gewesene Bahnteil durch ein Regelgerät (nicht dargestellt) eine sequentielle Änderung erfährt.

Beim Betrieb wird der Aufzeichnungsbogen P, der das unfixierte Tonerbild T trägt, durch eine Eingabeführung 6 geführt und durch den zwischen den Walzen 1 und 2 gebildeten Spalt aufgenommen. Das Tonerbild 1 wird auf dem Aufzeichnungsbogen P beim Passieren des Spaltes zu einem permanenten Bild fixiert. Der Trennarm 41 ist mit der Oberfläche der Walze in Berührung und dient zur Trennung des Aufzeichnungsbogens P

von der Oberfläche der Walze 1 nach erfolgter Fixierung.

Die Walzen 1 und 2 für die Bildfixierung weisen gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung neue Merkmale auf. Da nämlich die Silikongummi-Eigenschaften durch Wärme nicht beeinträchtigt werden und andererseits das Fluorharz vollständig gesintert wird, zeigt dieses eine genügende Schlag-Elastizität, die bleibende Kompressionsverformung des Silikongummis ist gering, das Freigabevermögen seiner Oberfläche ist gut, die Haltbarkeit gegenüber Abnutzung ist hoch und die Elastizität ist ausreichend hoch. Selbst wenn die aus der Fixierung des Tonerbildes an dem Aufzeichnungsbogen resultierende Spannung auf den Grenzflächenbereich zwischen der Silikongummischicht und der Fluorharzschicht lokalisiert ist, trennen sich diese Schichten nicht schnell voneinander, weil die Festigkeit der Fluorharzschicht hoch und zusätzlich die Bindung zwischen den Schichten fest sind. Daher wird die Haltbarkeit bedeutend verbessert.

Figur 3 ist ein vergrößerter Querschnitt der Fixiereinrichtung der Figur 1. Zwischen der Dicke t, der elastischen Schicht 12 der Fixierwalze 1, der Dicke t„ der Harzschicht 13 der Fixierwalze 1, der Dicke t- der elastischen Schicht 22 der Druckwalze 2 und der Dicke t. der Harzschicht 23 der Druckwalze 2 bestehen vorzugsweise die folgenden Beziehungen:

t. > t„ (Fixierwalze 1)

t₃ > t. (Druckwalze 2)
Ferner vorzugsweise t. < t„ < t. < t,.

Bei Erfüllung dieser Beziehungen wirken die Fixierwalze 1 und die Druckwalze 2 zusammen, um die Nachteile der anderen Walze zu kompensieren und die Vorteile der anderen Walze zu verstärken, so daß die Bildqualität, die Fixiereigenschaften und die Haltbarkeiten verbessert werden. Bei dieser Ausführuncjnfnrm ist die Fluorharz-Di:;porsion beispielsweise

eine Tetrafluoräthylenharz-Dispersion D-I, die von Daikin Kabushiki Kaisha, Japan, erhältlich ist.

Jede der oben beschriebenen Fixier- und Druckwalze bzw. 2 erfüllt die nachfolgend in diesem Beispiel angegebenen Voraussetzungen. Die Dicke td (Mikron) der von der elastischen Schicht abgeschälten Harzschicht, gemessen durch physikalische Berührung, und eine Dicke tw (Mikron), die durch Umrechnung des Gewichts der Harzschicht in eine Dicke bestimmt wurde, genügen der Beziehung:

0,5 < (td-tw) <; 5.

Ferner genügt die Dicke tw und eine Dicke tm (Mikron), die berechnet ist als die Hälfte des Absolutwerts der Differenz zwischen dem durch die berührungsfreie Methode gemessenen Außendurchmesser d, des elastischen rotierbaren Körpers mit der Harzschicht und dem durch die berührungsfreie Methode gemessenen Durchmesser d„ desselben Körpers nach dem Abschälen der Harzschicht der Beziehung

tw > tm.

Die Durchmesserdifferenz (d, - d„) ist vorzugsweise nicht kleiner als 3 Mikron, da dann die Harzschicht in die feinen konkaven Bereiche der elastischen Schicht mit einer rauhen Oberfläche aus feinen konkaven und konvexen Bereichen hineingeht, und da die Harzschicht n-ach Art einer Pressung der elastischen Schicht an dieser fest haftet. Dies erhöht die Haltbarkeit.

Weitere Einzelheiten des Beispiels werden zusammen mit einem Vergleichsbeispiel erläutert.

Mehrere Bildfixierwalzen wurden als erfindungsgemäße Walzen mit den folgenden Eigenschaften hergestellt:

Harzschicht: PTFE, tw = 10 Mikron.

Elastische Schicht (Gummischicht):

Die mittlere Oberflächenrauhigkeit Rz = 10 Mikron, die Dicke der Gummischicht =0,5 mm, der Außendurchmesser = 40 mm (gemessen durch ein Laser-Längenmesser, erhältlich von Canon Kabushiki Kaisha, Japan).

Von diesen Walzen wurden zwei genommen, und die Harzschicht wurde von der Gummischicht abgeschält. Die Dicke der Harzschicht wurde durch eine Meßuhr und ein Mikrometer gemessen. Die dadurch erhaltene Dicke td (Mikron) gibt im wesentlichen die maximale Dicke oder die Dicke in der Nähe des Maximums an. Die Werte waren 11 und 13 Mikron, die im Mittel 12 Mikron ergaben (Kontaktmessung). Der Außendurchmesser des elastischen rotierbaren Elements (d,) war 40,012 mm, während der Außendurchmesser der elastischen Schicht nach Abschälung der Harzschicht (d„) durch eine berührungsfreie Messung mit dem oben beschriebenen Schichtmesser zu 40,000 mm gemessen wurde.

Daher beträgt die als |(d, - d„)|/2 berechnete Dicke tm 6 Mikron, so daß die Voraussetzung tw > tm erfüllt ist. Auch (td - tw) =1-3, was durch 2 repräsentiert wird, erfüllt die Beziehung 0,5 = (td - tw) = 5. Hier wird die Dicke tw bestimmt durch:

Gewicht der Harzschicht/(spezifisches Gewicht χ Oberflächengröße) in dem obigen Fall.

Das spezifische Gewicht des PTFE-Materials ist 2,25 g/cm³. Die Oberflächengröße der Fixierwalze war (40/2)² cm². Das Gewicht der Harzschicht wurde durch eine Analysenwaage gemessen.

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Bezüglich der Druckwalze wurde eine gewöhnliche Silikongummi-Walze mit einer Dicke von 10 mm ohne das Merkmal der vorliegenden Erfindung hergestellt.

Bei der Herstellung eines Bildfixiergeräts unter Benutzung dieser Walzen wurde nach 300 000 Fixiervorgängen kein Problem mit der Fixierwalze festgestellt. Die Fixierwirkung der Walze war beständig und zufriedenstellend. Ferner zeigten verschiedene Eigenschaften der Fixierwalze an, daß sie weiter benutzt werden konnte.

Zum Vergleich wurden mehrere Arten Fixierwalzen hergestellt und dem gleichen Fixiervorgang unterworfen.

1) Die Walze "A" genügt nur der Beziehung

-1,5 = (td-tw) = -3. Nach 90 000 Fixiervorgängen auf Bögen der Größe A4 (JIS), die in Richtung der kurzen Seite gefördert wurden, war der Durchmesser der Fixierwalze in dem mit dem Trennarm in Berührung gekommenen Bereich ausgebaucht. Nach etwa 100 000 Bögen wurden Risse in dem Harz festgestellt.

2) Die Walze "B" erfüllt die Beziehung 5,5 = (td-tw). Die Walze B war nach Fixierung von 50 000 Bögen der gleichen Größe wie bei Walze A verschmutzt. Dies zeigte das geringe Freigabevermögen in Bezug auf den versetzten Toner.

3) Die Walze "C" erfüllt die Beziehungen 2 = (td-tw) = und 0 = (tm-td) = 1, d.h. tw = tm. Diese Walze zeigte nach 70 000 Bildfixiervorgängen Risse an der Walzenoberfläche und eine teilweise Abschälung an der Stelle, wo die Bogenränder entlangliefen.

4) Die Walze D erfüllt die Beziehung 2 = (td-tw) = und (tw-tm) > 3. Nach 300 000 Bogenfixiervorgängen trat kein

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Problem auf. Ferner sind die Fixiereigenschaften gut bei zufriedenstellendem Toner-Freigabevermögen.

Bei den Ausbildungen, welche die obigen Bedingungen erfüllen, ist das Fixiergerät genügend haltbar, und es kann ausreichend starke Bildfixierwirkungen aufweisen.

Die Bedeutung des Parameters (td-tw) wird beschrieben.

Die Messung durch physikalischen Kontakt zur Ermittlung der j Dicke td wird durch die Vertiefung beeinflußt, die durch den

Druck des physikalischen Kontakts verursacht wird. Die Messung !

zeigt die Oberflächenrauhigkeit der inneren Oberfläche der '

Harzschicht an (in dem obigen Fall wird diese Oberflächenrauhig- j

keit entsprechend der Oberflächenrauhigkeit der elastischen i

Stützschicht gebildet). Wenn der Meßwert td größer als die scheinbare Dicke tw ist, bedeutet dies, daß sich das Material der Harzschicht in die konkaven Bereiche der Oberflächenrauhig- , keit der elastischen Schicht hinein erstreckt. Wenn die Oberfläche der elastischen Stützschicht (Unterschicht) glatt ist, ist die Dicke td gleich der oder kleiner als die Dicke tw. Wenn dagegen die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Schicht sehr hoch ist, ist die Dicke td weit größer als die Dicke tw.

Die Bedingung 0,5 = (td-tw) = 5 definiert die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Schicht und das Ausmaß, in dem sich die Harzschicht in die konkaven Bereiche der Oberflächenrauhigkeit der elastischen Schicht hineinerstreckt, so daß diese Bereiche eine befriedigende Haltbarkeit, Fixierbarkeit und ein genügendes Freigabevermögen bewirken.

Wenn der Parameter (td-tw) kleiner als der Grenzwert ist, ist die Bindungsfestigkeit zwischen der federnden Schicht und der Harzschicht so schwach, daß beim Gebrauch eine Gleitung zwischen den Schichten auftritt mit dem Ergebnis einer Wölbung der Harzschicht. Dies wurde durch Versuche bestätigt. Wenn der

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Parameter größer als der obere Grenzwert ist, ist die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Schicht hoch, wodurch die Oberflächenrauhigkeit der Harzschicht so vergrößert wird, daß sie mit dem Toner verunreinigt wird.

Die Voraussetzung tw > tm bedeutet, daß die Harzschicht die elastische Schicht zusammenzieht bzw. einschnürt, was eine den engen Kontakt zwischen elastischer Schicht und Harzschicht bewirkende Kraft zusätzlich zu der durch die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Schicht herbeigeführten Berührung bewirkt.

Nach dieser Ausführungsform der Erfindung sind jene Bedingungen gleichzeitig erfüllt. Daher stellt sich zwischen der Harzschicht und der Oberfläche der elastischen Schicht in dem Berührungsbereich durch den verzahnten Eingriff ihrer Oberflächenrauhigkeiten ein enger Eingriffszustand ein. Ferner wird der Eingriffszustand durch die einschnürende Wirkung der Harzschicht gegenüber dem konvexen Teil der elastischen Schicht verstärkt und so die enge Berührung zwischen den Schichten vergrößert, wodurch die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walze erhöht wird. Bei der gewöhnlichen Bogenförderung konnten 500 000 Bögen ohne Schwierigkeit gefördert werden. In einem Bildfixiergerät konnten 200 000 oder mehr Bögen bei zufriedenstellender Bildfixierwirkung und gutem Ablösevermögen (Freigabevermögen) fixiert werden.

Wenn die Voraussetzungen 0,5 = (td-tw) = 5 und tw > tm Anwendung finden, kann der Aufbau auf der Basis gemittelter Messungen grob überprüft werden. Insbesondere wenn die Voraussetzungen 1,0 = (td-tw) = 3 und (tw-tm) > 3 erfüllt wurden, konnten 700 000 Bögen bei der üblichen Förderung ohne Schwierigkeiten gefördert werden, und 300 000 oder mehr Bögen konnten bei guter Leistung und gutem Freigabevermögen in dem Fixiergerät verarbeitet werden. Daher werden diese Voraussetzungen weiter bevorzugt.

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Zur Durchführung der Dickenmessungen werden zur Bildung eines Mittelwertes vorzugsweise wenigstens mehrere Punkte gemessen und liegen fast alle Messungen innerhalb der oben beschriebenen Grenze. Mit anderen Worten liegt die größte und kleinste Messung und natürlich der Mittelwert innerhalb der obigen Grenzen. Wenn die elastische Schicht (Gummischicht) aus Silikongummi besteht, beträgt die Gummihärte (JISA) vorzugsweise nicht weniger als 30 Grad, jedoch auch nicht mehr als 80 Grad, und die Dehnung und die Zugfestigkeit betragen vorzugsweise nicht weniger als 100 ?ό und nicht mehr als 150 %, und die Zugspannung nicht weniger als 10 kg/cm².

Bei einem Bildfixierapparat soll aus Gründen der Beständigkeit und Zuverlässigkeit die Haltbarkeit vorzugsweise praktisch nicht unter einer Bogenzahl von 100 000 und die Fixierrate nicht niedriger als 70 % liegen. Die oben genannten Anforderungen erfüllen diese bevorzugten Bedingungen. Wenn die Dicke der Harzschicht auf 10 Mikron oder mehr vergrößert wird, steigt die Haltbarkeit auf 250 000 oder mehr; und wenn die Dicke nicht mehr als 15 Mikron beträgt, liegt die Haltbarkeit bei 300 000 oder mehr. Die Fixierleistung kann auf einem hohen Niveau gehalten werden, weil der mögliche nachteilige Einfluß durch die Zunahme der Harzschichtdicke durch die Schlag-Elastizität der Gummischicht kompensiert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist besonders leistungsfähig, wenn auf einer Silikongummi-Schicht eine Fluorharz-Schicht gebildet wird.

In dem ersten Beispiel der Erfindung erfolgt die enge Verzahnung zwischen den konkaven und konvexen Bereichen der Harzschicht und denen der Oberfläche der elastischen Schicht in der Zone, wo sie in Kontakt miteinander sind. Zusätzlich hat die Kontraktionskraft der Harzschicht die Wirkung, daß die konvexen Bereiche der elastischen Schicht einer Pressung ausgesetzt sind, so daß der enge Kontakt zwischen den Schichten verstärkt wird mit dem Ergebnis, daß die Glattheit der Oberfläche der

elastischen Walze vergrößert wird. Bei diesem Aufbau können bei gewöhnlicher Förderung ohne Schwierigkeit 500 000 Bögen gefördert werden, und bei Bildfixierwalzen können bei guter Fixierwirkung und bei guten Ablösevermögen 200 000 Bögen oder mehr verarbeitet werden.

Die den elastischen drehbaren Elementen einschließlich einer Bildfixierwalze oder eines Bandes gemeinsamen Vorteile der Erfindung insgesamt bestehen darin, daß die Haltbarkeit gegenüber Abnutzung und das Oberflächen-Freigabevermögen gut sind, daß die Oberflächeneigenschaft der Harzschicht und die elastische Eigenschaft der Gummischicht so gut sind, daß das Fließvermögen zu den Tonerbildern und der anderen Walze verbessert ist, und daß die Lebensdauer groß genug ist.

Wenn die oben beschriebene Fixierwalze als eine der Walzen (das Band eingeschlossen) zum Andrücken des Aufzeichnungsmaterials dient, ergeben sich bei dem Bildfixiergerät der vorliegenden Erfindung als Ganzes die Vorteile, daß die Wölbung des Aufzeichnungsmaterials vermieden wird, daß das fixierte Bild scharf und auf dem Aufzeichnungsmaterial sicher fixiert ist, und daß diese Vorteile für einen langen Zeitraum bestehen bleiben. Ferner ist die thermische Wirksamkeit bei dem Bildfixiervorgang so hoch, daß die zur Bildfixierung erforderliche Temperatur (um z.B. 20 Grad) herabgesetzt werden kann mit dem Ergebnis eines geringeren Verbrauchs an elektrischer Energie. Daher kann der Bildfixiervorgang mit hoher Geschwindigkeit selbst in einem Gerät ablaufen, dessen Bildfixiereinrichtung mit einer geringeren Menge elektrischer Energie versorgt wird.

Nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hat der erfindungsgemäße elastische Körper eine ziemlich glatte Oberfläche, wodurch der Abrieb zwangsläufig verringert wird.

ORIGINAL INSPECTED

Es werden weitere Beispiele der Erfindung, nämlich das zweite und das dritte Beispiel beschrieben. In diesen Beispielen besteht die Harzschicht 13 bzw 23 aus einer Mehrzahl von Schichten, wobei die zur elastischen Schicht liegende Seite und die Oberflächenseite der Harzschicht unterschiedlich sind.

Das zweite Beispiel wird zuerst beschrieben. Es soll einen gewöhnlichen elastischen drehbaren Körper schaffen, der außer dem Oberflächen-Freigabevermögen und der Haltbarkeit eine Anti-Elektrisierungswirkung zeigt. Der elastische drehbare Körper dieses Beispiels umfaßt eine Harzschicht, die auf der elastischen Schicht durch Erhitzen und Sintern eines Harzmaterials bei einer nicht unter ihrer Sintertemperatur liegenden Temperatur gebildet wird, wobei die Harzschicht durch zwei- oder mehrmaliges Aufbringen und Sintern des Harzes gebildet wird, so daß zwei oder mehr solcher Harzschichten gebildet werden. Die (äußerste) Oberflächenschicht wird mit einem Harz ohne Füllmaterial gebildet, und die innere(n) Schicht(en) besteht bzw. bestehen aus Harz und Füllmaterial. Das elastische rotierbare Element kann als ein Bildfixierapparat dienen.

Dieses Beispiel liefert besondere Vorteile, wenn die elastische Schicht aus einem Gummimaterial, insbesondere einer Silikongummi-Schicht, und die Harzschicht aus einem nicht unter 327 ⁰C gesinterten Tetrafluoräthylen-Harz bestehen.

Der elastische rotierbare Körper dieses Beispiels wird bei Verwendung für den Transport gewöhnlicher Bögen oder anderer Artikel nicht leicht verunreinigt und kann in beständiger Arbeitsweise 500 000 bis 1 000 000 oder mehr Exemplare fördern. Beim Einsatz in einem gewöhnlichen Bildfixiervorgang können 100 000 oder mehr Bögen verarbeitet werden (in herkömmlicher Weise mehrere zehntausend). Wenn die Dicke der Harzschicht 5 bis 35 Mikron beträgt, können 200 000 Bögen oder mehr, und

bei 15 bis 20 Mikron Dicke 500 000 Bögen oder mehr bei befriedigender Haltbarkeit und Bildfixiereigenschaft verarbeitet werden.

Der elastische rotierbare Körper und der Bildfixierapparat der zweiten Ausführungsform wird in der Weise hergestellt, die an Hand der Figuren 1 und 2 beschrieben wurde mit der Ausnahme der Stufe(n), bei denen die Harzschicht ein Gemisch mit Füllmaterial ist.

Wie beschrieben, hat die Silikongummi-Walze einen Metallkern und eine aufvulkanisierte und aufgepresste Silikongummischicht. Die Silikongummischicht ist umgekehrt bombiert. Die Oberfläche der Gummiwalze wird mit einer Dispersion aus einem Fluorharz, wie z.B. PTFE, und einem mit diesem gemischten Füllmaterial beschichtet und die Dispersion dann gesintert. Als Füllmaterial werden Glas, Ruß und Metalloxide, wie Titandioxid, Zinkoxid, Zinnoxid, eingesetzt. Ein oder mehrere dieser Materialien können mit dem Harz in Mischung eingesetzt werden. Dann wird eine zweite und gegebenenfalls eine folgende Beschichtung und Sinterung durchgeführt. In der äußersten Schicht oder Oberflächen-Harzschicht ist kein Füllmaterial enthalten, so daß reines Fluorharz eingesetzt wird. Die erste Fluorharz-Schicht mit dem Füllmaterial wird vorzugsweise genügend gesintert, um zu verhindern, daß das anorganische Material oder das Halbleitermaterial (der Füllstoff) in die Oberflächenschicht aus reinem Harz eingemischt wird. Die Oberflächen-Harzschicht muß im wesentlichen rein sein. Bei der Silikongummiwalze mit der elastischen Schicht und der darauf liegenden Fluorharz-Schicht kann die gewünschte Harzeigenschaft erreicht werden, wenn das Fluorharz genügend gesintert wird. Daher wird es bis auf den kristallinen Schmelzpunkt (327 ⁰C oder mehrbei PTFE und 306 ⁰C oder mehr bei PFA) erhitzt.

ORIGINAL JNSPEOTED

Der in dieser Weise hergestellte elastische rotierbare Körper hat die folgenden Eigenschaften.

(1) Die nicht als Oberflächenschicht dienende

Fluorharz-Schicht enthält das oben erwähnte Füllmaterial, wodurch der elektrische Widerstand herabgesetzt und gleichzeitig die Festigkeit der Fluorharz-Schicht gesteigert wird

(2) Die Harz-Oberflächenschicht (Fluorharz-Schicht) ist frei von Füllstoff, wodurch die gute Freigabeeigenschaft der Fluorharz-Schicht aufrechterhalten werden kann.

Der elektrische Widerstand kann in der Größenordnung

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von 10 bis 10 im Vergleich zu der nur aus reinem Fluorharz bestehenden Schicht verringert werden, ohne daß das Freigabevermögen der Oberfläche geschädigt wird.

Ferner wird durch das Füllmaterial die Schichtfestigkeit der mit der elastischen Schicht in Kontakt befindlichen Fluorharz-Schicht gesteigert, so daß die Harzschicht gegenüber plötzlicher Verformung durch die Bogenränder in dem Walzenspalt genügend haltbar ist.

Die Zumischung des Füllmaterials bewirkt einen Anstieg der Wärmeleitfähigkeit und damit eine Verbesserung des Wärmeübergangs auf den Bogen, wodurch die"Fixierfähigkeit gesteigert wird. Die Wärmeleitfähigkeit des reinen Fluorharzes beträgt

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6,0-10 cal/cm-s-°C, während die der gemischten Schicht

8,0·10~⁴ cal/cm.s-°C beträgt.

Insbesondere bei dem oben beschriebenen Beispiel war der Apparat bis zu 350 000 Bögen oder mehr haltbar, und das Ausmaß des Auftretens von Versetzungen wurde auf nicht mehr als die Hälfte der üblicherweise auftretenden Fälle verringert, ohne daß das fixierte Bild geschädigt wurde.

Vermutlich wurden diese Ergebnisse erzielt, weil die Harzschicht selbst genügend gesintert ist, so daß die Kristallinität niedrig ist, und weil die Gummischicht genügende elastische Eigenschaften hat und die Bindung zwischen der Gummischicht und der Füllstoff enthaltenden Harzschicht und die Bindung zwischen der Füllstoff enthaltenden Harzschicht und der reinen Harzschicht infolge der Harzsinterung und der Bindungseigenschaft des Füllstoffs fest genug sind. Insbesondere wird die gute Fixierbarkeit durch die elastische Schicht geschaffen, die selbst der Harzschicht eine gewisse Elastizität verleiht.

Die Harzschicht besteht aus drei oder mehr Lagen, jedoch ist die Dicke der gesamten Harzschicht vorzugsweise im Hinblick auf die Aufrechterhaltung einer wesentlichen Elastizität begrenzt.

Es werden die Daten der tatsächlich ausgeführten Aufbauformen beschrieben. Als Fixierwalze 1 wurde eine Walze mit 0,5 mm dickem Silikongummi und einer 25 Mikron dicken PTFE-Harzschicht eingesetzt, die einen Außendurchmesser in ihrem mittleren Bereich von 39,8 mm und an ihren Endbereichen von 39,8 mm + 100 Mikron aufwies (die Walze war um 100 Mikron umgekehrt bombiert).

Der Metallkern hatte eine umgekehrt bombierte Form (100 Mikron) und einen Durchmesser im zentralen Bereich von 38,75 mm. Das Kernmaterial war Aluminium. Die Oberfläche des Kernmaterials wurde durch Sandstrahlen behandelt, dann entfettet und getrocknet. Das Silikongummiblatt wurde mit Hilfe eines Grundierlacks um den Kern gewickelt, dann 40 Minuten bei einer Temperatur von 150 ⁰C unter Druck vulkanisiert und anschließend bei einer Temperatur von 200 ⁰C einer zweiten Vulkanisierung unterworfen. Dann wurde die Gummischicht auf die Dicke von 0,5 mm maschinell bearbeitet.

ORIGINAL INSPECTED

Die Gummischicht wurde durch Sprühen mit einer Fluorharz-Dispersion (einschließlich Füllstoff, wie Glas) in einer Dicke von 15 Mikron beschichtet. Nach der Trocknung der Dispersion wurde der Gummi auf eine Temperatur von 260 bis 280 ⁰C erhitzt, während das Fluorharz zu seiner Sinterung 10 Minuten durch die dielektrische Erhitzung mit Hilfe der äußeren Infrarotlampen-Erhitzung auf die Temperatur von 350 ⁰C gebracht wurde. Dann wurde eine reine Fluorharz-Dispersion (ohne Füllstoff) in einer Dicke von 10 Mikron aufgetragen und wie vorstehend beschrieben gesintert.

Für die Druckwalze 2 wurde eine Walze mit einer Silikongummi-Schicht von 6 mm Dicke und einer die Gummischicht bedeckenden PFA-Harz-Schicht von 20 Mikron Dicke eingesetzt, die einen Außendurchmesser von 39,9 mm hatte.

Die Walze wurde in der folgenden Weise hergestellt. Das Kernmetall war ein Eisenrohr mit einem Außendurchmesser von 27,86 mm. Die Rohroberfläche war sandgestrahlt, entfettet und getrocknet. Ein Silikongummi-Blatt wurde mit Hilfe eines Grundiermittels um das Rohr gewickelt, 30 Minuten bei einer Temperatur von 170 ⁰C unter Druck vulkanisiert und eine Stunde lang bei einer Temperatur von 200 ⁰C einer zweiten Vulkanisierung unterworfen. Dann wurde der Gummi auf eine Dicke von 6 mm maschinell bearbeitet. Die Gummiwalze wurde mit PFA-Harz-Pulver in einer Dicke von 20 Mikron beschichtet (in Form einer Flüssigkeit, die in ähnlicher Weise wie bei der Fixierwalze getrocknet wurde). Das Harzpulver wurde 10 Minuten unter Bildung einer Druckwalze mit einem Außendurchmesser von 39,9 mm gesintert.

Wenn das Fixiergerät mit diesen Walzen bei einer Oberflächentemperatur von 170 ⁰C gehalten wurde, wurde eine bemerkenswerte Fixierfähigkeit festgestellt, und die Fixiereigenschaften wurden bestätigt. Die Menge des versetzten Toners betrug ein Fünftel der Menge, die bei dem besten Modell der

herkömmlichen Geräte festgestellt wurde. Dies erlaubte es, die Intervalle, in denen die Reinigungseinheit ersetzt werden mußte, auf das Fünffache zu verlängern. Die Bildqualität war gut, ohne daß ein Zusammenbruch des Bildes eintrat. Die Walzen waren über 200 000 Bögen hinaus haltbar, und selbst nach Fixierung von 300 000 war die Fixiereigenschaft noch gut und beständig.

In diesem Beispiel hatte die Druckwalze eine einzige Fluorharz-Schicht. Vorzugsweise hat sie jedoch ähnlich wie die Fixierwalze einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Fluorharz-Schicht mit zugemischtem Füllstoff und einer reinen Fluorharzschicht ohne Füllstoff.

Nach dem zweiten Beispiel hat das elastische drehbare Element (einschließlich Band und Walze) eine Anti-Elektrisierungswirkung, eine hohe Abnutzungsbeständigkeit und ein hohes Freigabevermögen seiner Oberfläche. Das Material oder der Gegenstand kann ferner auf Grund der Oberflächeneigenschaften der Harzschicht und der elastischen Eigenschaften der elastischen Schicht mit Sicherheit gefördert werden. Ferner wird die Fluorharz-Oberflächenschicht durch die Fluorharz-Mischungsschicht unterstützt, wodurch deren Lebensdauer sehr groß ist. Ferner kann der elektrische Widerstand der Fixierwalze ohne Verwendung von Zusätzen zu der Harz-Überflächenschicht verringert und dadurch die Versetzung in wirksamer Weise verhindert werden. Demzufolge ist auch das Bildfixiergerät des zweiten Beispiels bei befriedigender Fixierwirkung haltbar, so daß über einen langen Zeitraum eine gute Qualität des fixierten Bildes erzeugt werden kann.

Das dritte Beispiel ist gerichtet auf einen elastischen rotierbaren Körper mit einer elastischen Schicht und einer auf der elastischen Schicht befindlichen Harzschicht, die durch Aufbringen eines Harzmaterials und Wärme-Sinterung des Harzmaterials bei einer nicht niedriger als die Sinterungstempera-

tür liegenden Temperatur gebildet wird, wobei die Harzschicht wenigstens zwei durch wiederholte Aufbringung des Harzmaterials auf die elastische Schicht und Wärme-Sinterung gebildete Schichten umfaßt und die äußerste Schicht eine im wesentlichen gleichmäßige, glatte Schicht ist und die der elastischen Schicht am nächsten liegende, innerste Harzschicht einen nicht durchgehenden Bereich mit Rissen aufweist.

Dieses Beispiel ist besonders wirksam, wenn die elastische Schicht aus Gummi, insbesondere Silikongummi, besteht und die Harzschicht durch Sinterung von Tetrafluoräthylen-Harz bei nicht weniger als 327 ⁰C erzeugt wird.

Bei dieser Ausführungsform können bei einer üblichen Förderung von Bögen oder Artikeln 500 000 bis 1 000 000 oder mehr Bögen ohne eine beachtliche Verunreinigung gefördert werden. Bei Einsatz in einem Bildfixiergerät können 100 000 Bögen oder mehr nach dem üblichen Bildfixiervorgang verarbeitet werden. Wenn die Dicke der Harzschicht 5 bis 35 Mikron beträgt, können 200 000 Bögen produziert werden; wenn ihre Dicke 15 bis 20 Mikron beträgt, können .500 000 Bögen bei genügender Haltbarkeit und Bildfixierung verarbeitet werden (Wärmefixierungsbetrieb) .

Bei dem dritten Beispiel wird anstelle der auf der elastischen Schicht gebildeten, Füllstoff enthaltenden Harzschicht eine Harzschicht mit Rissen gebildet (in der der elastischen Schicht am nächsten liegenden Schicht), wohingegen die Harz-Oberflächenschicht eine glatte Oberfläche hat. Die Risse liegen in diskontinuierlichen Bereichen in der Form eines Septariums vor, wie es aus Figur 5 ersichtlich ist.

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des gerissenen Teils dieser von der Walze entfernten Harzschicht. Die schraffierten Bereiche sind durch Risse getrennte Harzteilchen. Bei

dieser Ausführungsform beträgt die Dicke D der Harzschicht (Summe der ersten und zweiten) ?,5 Mikron, und die Dicke d des mit Rissen versehenen Teils der ersten Harzschicht beträgt 9 bis IA Mikron.

Die Walzen 1 und 2 bei dieser Ausführungsform werden durch das an Hand Figur 2 beschriebene Verfahren in der Weise hergestellt, daß die betreffende Zwecke erreicht werden. Es ist möglich, die Risse in der folgenden Weise zu bilden.

Das auf die Gummiwalze aufgetragene, ungesinterte Fluorharz wird wie beschrieben in der nachfolgend angegebenen Weise vollständig gesintert, wodurch eine erste Fluorharz-Schicht mit Rissen gebildet wird.

Dann wird die zweite Fluorharz-Schicht auf die erste Fluorharz-Schicht aufgebracht und gesintert, wodurch eine gleichmäßige, glatte zweite Fluorharz-Schicht gebildet wird.

Die Bildung der Risse ist abhängig von dem Zustand und der Geschwindigkeit der Trocknung und den Oberflächenbedingungen der Stützschicht, d.h. der Gummischicht. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Trocknung bei 50 bis 100 ⁰C und 30 bis 60 % Feuchtigkeit, und es wurden die oben beschriebenen Risse gebildet. Die Dauer dieser Erhitzung kann 30 Sekunden bis 5 Minuten betragen. Es ist zu bemerken, daß die Menge der Risse mit der Abnahme des Erhitzungszeitraums zunimmt.

Andererseits wurde die zweite Schicht bei 30 bis 60 ⁰C und der relativen Feuchtigkeit von 50 bis 70 % erhitzt und getrocknet. Die Erhitzungsdauer betrug 3 bis 20 Minuten. Auf diese Weise blieb die zweite Schicht frei von Rissen, so daß eine gleichmäßige und glatte Fluorharz-Schicht erhalten wurde.

Aus den oben beschriebenen Gründen erfolgt die Sinterung so, daß die Silikongummi-Walze bei einer solchen Temperatur gehalten wird, daß der Silikongummi nicht verschmokt oder depolymerisiert (maximal 300 ⁰C), während das aufgebrachte Fluorharz auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher als der Schmelzpunkt des kristallinen Harzes ist.

Ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform wird nach der Sinterung und schnellen Abkühlung eine ausreichend dicke, gesinterte Fluorharz-Schicht gebildet, die fest an die Gummischicht gebunden ist, einen Kristallinitätsgrad von nicht mehr als 95 %, eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 50 kg/cm^z und einen Kontaktwinkel (Wasser) von nicht weniger als 100 Grad hat. Die Gummieigenschaften der Stützschicht aus Silikongummi der Fixierwalze 1 oder der Heizwalze 2 sind im wesentlichen die gleichen wie vor der Sinterung, obwohl die Harz-Oberflächenschicht vollständig gesintert ist.

Es werden nun die durch die Bildung der gerissenen Schicht erzielten V/orteile beschrieben.

Ohne die Risse hat das Harz einen hohen Volumenwiderstand, der manchmal so groß sein kann, daß die Verunreinigung der Walzenoberfläche durch die während der Förderung erzeugte reibungselektrische Ladung zunimmt. Wenn die Risse gebildet werden, hat dieHarzschicht einen geringeren Volumenwiderstand, nämlich

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in der Größenordnung von 10 bis 10 . Auf Grund des niedrigen Widerstandes ist es unnötig, der Harzschicht zur Widerstandsverringerung besondere Materialien zuzusetzen, um dadurch die Elektrisierung (reibungselektrische Ladung) und die Verunreinigung der Oberflächenschicht zu verhindern.

Es ist wichtig zu bemerken, daß die Risse nicht an der Oberfläche der Harzschicht gebildet werden, sondern in ihrem Inneren, damit die Glattheit der Harzschichtoberfläche nicht

beeinträchtigt wird und das zufriedenstellende Freigabevermögen der Oberfläche erhalten bleibt. Dnrch die Existenz der Risse wird ferner die Bindung an die Gummi-Stützschicht stärker.

Das Fixiergerät mit den in dieser Weise hergestellten Walzen hat eine Haltbarkeit für Bildfixiervorgänge von 300 000 Bögen gezeigt, wobei im Vergleich zu dem herkömmlichen Gerät das Auftreten von Versetzungen nur halb so groß war. Ferner hat das fixierte Bild eine gute Bildqualität.

Die Dicke D der rissfreien Schicht und die Dicke d der Risse enthaltenden Schicht genügt vorzugsweise der Beziehung D - d = 5 (Mikron).

Die in Figur 5 angegebene Gebietsdimendion L ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,05 Mikron, aber nicht größer als 5 mm.

Die Risse können nach Herstellung der Walze festgestellt werden. Wie im Falle der Wärmefixierung, bei der die elastische Schicht erhitzt wird, werden die Risse jedoch nicht mit dem bloßen Auge beobachtet, weil die Lichtstreuung infolge der Wärmeausdehnung oder thermischen Hysterese der erhitzten elastischen Schicht während oder nach der Verwendung abnimmt. In diesem Fall können die Risse durch ein Mikroskop von 10- bis 100-facher Vergrößerung beobachtet werden, so daß ihr Vorliegen und ihre Wirkung bestätigt werden können.

Als Nächstes wird das Verfahren der Herstellung der Risse beschrieben. Die Bildung der Risse ist unterschiedlich je nach der Dicke der Harzschicht. Wenn z.B. eine erste Harzschicht mit einer Dicke von nicht weniger als 8 bis 12 Mikron herzustellen ist, erfolgt die Trocknung während 30 Sekunden bis 5 Minuten bei 60 bis 100 ⁰C und 30 bis 50 % Feuchtigkeit. Je nach dem Trocknungsgrad kann sich der Riß nach Aufbringung der Dispersion

ORIGINAL INSPECTED

bis zur Oberfläche erstrecken, was nicht erwünscht ist. Wenn dies eintritt, muß die Oberflächenschicht durch Erhitzen und Pressung ihrer Oberfläche wieder hergestellt werden. Die Bedingungen sind mehr oder weniger unterschiedlich in Abhängigkeit von der Dicke der Harzschicht, die der Fachmann jedoch in geeigneter Weise unter Beachtung der vorliegenden Beschreibung bestimmen kann.

Die Risse können durch Änderung der Oberflächenbedingungen der elastischen Stützschicht verändert werden. Die Risse können beispielsweise geschaffen werden, wenn die Oberfläche der elastischen Schicht vor der Harzaufbringung mit einer sogenannten Neutralseife gereinigt und zwei- oder dreimal mit Aluminiumoxid-Schleifpulver abgerieben wird. Wenn sie fünfmal oder häufiger abgerieben wird, wird die Oberfläche der elastischen Schicht für die Rißbildung zu stark gereinigt. Wenn die normale Oberflächenabreibung ohne Verwendung von Schleifmaterial relativ rauh erfolgt, bewirken die bei der Abreibung entstehenden, auf der Oberfläche abgelagerten Teilchen die Bildung von Rissen. Diese Methoden sind geeignet, wenn die Dicke des Harzfilms nicht größer als 15 Mikron ist.

Die auf diese Weise hergestellten Walzen sind beim Einsatz für die Bildfixierung infolge der bestehenden Risse weniger aufladbar, und die Bindungsfestigkeit zwischen der Gummischicht und der Fluorharz-Schicht ist hoch, so daß sich die Oberflächenschicht nicht so schnell wie bei herkömmlichen Geräten abschält. Ferner ist die Haltbarkeit bedeutend größer. Außerdem werden die Silikongummieigenschaften nicht durch Wärme während der vollständigen Sinterung der Fluorharz-Schicht beeinträchtigt. Daher hat sie eine ausreichende Schlagelastizität bei geringerer Kompressionsdauerbelastung. Die Oberflächen-Freigabe-Eigenschaft und die Haltbarkeit gegenüber Abnutzung werden ohne Schädigung der Elastizität gesteigert. Infolge

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der Risse hat die Walze eine sehr lange Lebensdauer, und die die Versetzung verhindernden Wirkungen stehen zur Verfügung, ohne daß der Harzschicht irgendwelche Zusätze zugegeben werden, weil die Risse den Widerstand herabsetzen.

Insbesondere erfolgt die Bildung in der in dem zweiten Beispiel beschriebenen Weise. Die erste Harzschicht wird vorzugsweise in der folgenden Weise gebildet, damit man die Vorteile des zweiten Beispiels erreicht. Die Eummischicht wird durch Besprühen mit einer Fluorharz-Dispersion (einschließlich Füllstoff, wie Glas) in einer Dicke von 15 Mikron beschichtet. Nach der Trocknung wird der Gummi auf eine Temperatur von 260 bis 280 ⁰C erhitzt, während das Fluorharz zur Sinterung durch die dielektrische Erhitzung unter Zuhilfenahme der externen Beheizung mit Infrarotlampen 10 Minuten auf die Temperatur von 350 ⁰C erhitzt wird. Dann wird eine reine Fluorharz-Dispersion (ohne Füllstoff) in einer Dicke von 10 Mikron aufgetragen und gesintert, wie es oben beschrieben wurde.

Bei diesem Beispiel hat die Andruckwalze ähnlich wie die Fixierwalze vorzugsweise eine Fluorharz-Unterschicht mit Rissen und eine Fluorharz-Oberflächenschicht mit einer gleichmäßigen glatten Oberfläche, obgleich bei dem oben beschriebenen Beispiel keine solche Behandlung erfolgt.

Das elastische drehbare Element (einschließlich Band und Walze) nach dem dritten Beispiel der Erfindung zeigt einen Anti-Elektrisierungseffekt, Dauerhaftigkeit gegenüber Abnutzung, Oberflächen-Freigabevermögen, eine gute Oberflächeneigenschaft der Harzschicht und eine gute elastische Eigenschaft der elastischen Schicht. Daher können die Materialien sicher gefördert werden. Ferner wird durch die Fluorharz-Unterschicht mit Rissen eine sehr lange Lebensdauer dieser Schicht erreicht. Der elektrische Widerstand des drehbaren Fixierelements kann ohne

Zumischung von Additiven zu dem Harz der Oberflächenschicht verringert werden, so daß der die Versetzung verhindernde Effekt gesteigert wird.

Die auf den Aufbau des elastischen drehbaren Elements bezogenen Parameter werden nun mit den bevorzugten Bedingungen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Silikongummi (12 und 22):

Gummihärte (JISA): nicht weniger als 30 Grad und nicht

mehr als 80 Grad.

Schlag-Elastizität: 65 bis 85 %.

100 % Zugspannung: nicht weniger als 10 kg/cm².

Dehnung: nicht weniger als 150 %.

Koeffizient des oxidativen Abbaus: nicht mehr als 2. Fluorharz-Schicht (13 und 23):

Dicke des Harzfilms: nicht weniger als 5 Mikron und

nicht mehr als 30 Mikron.

Kontaktwinkel: nicht weniger als 100°.

Dehnung: nicht weniger als 50 %.

Zugfestigkeit: nicht weniger als 50 kg/cm².

Kristallinitätsgrad: nicht mehr als 95 %.

Die Bindungsfestigkeit zwischen dem Silikongummi und dem Fluorharz beträgt ohne Grundierlack 20 bis 200 g/10 mm (Breite).

Von diesen Parametern werden die Methoden zur Bestimmung der Schlag-Elastizität, des Kontaktwinkels, der Dehnung der Fluorharz-Schicht, der Zugfestigkeit, des Kristallinitätsgrads und der Bindungs'estigkeit beschrieben. Die Schlagelastizität, die Zugspannung und die Dehnung des Gummis werden auf Grund der in dem JIS (Japanische Industrienorm) K6301 definierten Methode beut imrnt .

Der Prüflinu hat eine Hantelform in der Größe von 5 mm (Breite) χ 20 mm (Länqe) χ ϊ mm (Dicke). Nur der Silikonqummi

wird dem Walzenkörper entnommen, der die Silikongummi-Schicht und die Fluorharz-Oberflächenschicht aufweist. Die Walze wird in der Weise hergestellt, daß man auf einer Silikongummi-Schicht eine gesinterte Fluorharz-Schicht durch Erhitzen der letzteren auf eine Temperatur von 327 ⁰C oder mehr bildet und dabei den Silikongummi auf einer Temperatur unter 300 ⁰C hält, so daß eine Harzschicht mit einem Kontaktwinkel won nicht weniger als 100 Grad, einer Dehnung von nicht weniger als 50 % und einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 50 kg/cm² geschaffen wird. Dann wird die Fluorharz-Oberflächenschicht entnommen und anschließend werden die Zugspannung und die Dehnung gemäß JIS K6301 gemessen.

Für die Schlag-Elastizität wird ein Silikongummi-Prüfling in der Abmessung 12,7 ΐ 0,13 mm (Dicke) χ 29,0 mm (Durchmesser) hergestellt, der dann in der oben beschriebenen Weise erhitzt wird. Danach wird nur der Silikongummi entnommen und dann erfolgt die Messung nach JIS K6301.

Bezüglich des Silikongummis der Fixierwalze nach dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein Stück Silikongummi mit der gesinterten Fluorharz-Beschichtung in den Abmessungen 5 mm (Breite) χ 20 mm (Länge) χ 0,3 bis 0,5 mm (Dicke) von dem Metallkern entnommen, und dann wird die Fluorharz-Schicht von dem Silikongummi abgeschält. Dann werden die Zugfestigkeit und die Dehnung nach JIS K6301 gemessen.

Es ist erwünscht, daß die Dicke der Silikongummi-Schicht gleichmäßig ist. Es ist jedoch schwierig, eine solche Probe herzustellen, und daher ist es tatsächlich schwierig, sie gleichmäßig zu machen. Die Messungen werden als ungefähr 70 bis 80 % der Meßwerte des oben beschriebenen Prüfkörpers angenommen.

Die Schlag-Elastizität (65 bis 85 %) ist repräsentativ für die Kraft, mit der ein Material der winzigen Oberflächen-

rauhigkeit des Papiers und den durch die Existenz des Toners während der kurzen Dauer des Bildfixiervorgangs geschaffenen Vorsprüngen elastisch folgt. Wenn die Fixierwalzenoberfläche dem genügend folgt, ist es möglich, Wärme und Druck in wirksamer Weise auf den Toner zu übertragen. Wenn eine Fluorharz-Oberflächenschicht von 5 bis 30 Mikron Dicke benutzt wurde, konnte nach den Versuchen der Erfinder eine zufriedenstellende Bildfixierung erreicht werden, wenn die Schlag-Elastizität der Silikongummi-Stützschicht 65 bis 85 % betrug. Die Zugspannung und die Dehnung des Gummis stellen die grundlegende Gummieigenschaft für die Haltbarkeit und die Fixiereigenschaft der Fixierwalze dar. Eine Fixierwalze unter Verwendung von Silikongummi mit 100 ?oiger Zugspannung von 10 kg/cm² und der Dehnung von 150 % ergab auf Grund der genügenden Schlag-Elastizität eine Haltbarkeit von etwa 200 000 Bögen bei zufriedenstellender Fixierung. Bei Silikongummi mit einer 100 ?iigen Zugspannung von 20 kg/cm² und einer Dehnung von 300 % war die Haltbarkeit bei gutem Fixiervermögen nicht kleiner als 300 000 Bögen.

Auf der anderen Seite war bei 100 ?oiger Zugspannung von 7 kg/cm² und einer Dehnung von 200 % die Walze störungsfrei bis 150 000 Bögen, aber durch die danach auftretenden 10 Störungen ergab sich ein Bruch des Gummis durch den Trennarm. Bei einer 100 %igen Zugspannung von 15 kg/cm² und einer Dehnung von 80 °ά war die Walze bis 100 000 Bögen haltbar; durch 5 nachfolgende Störungen ergab sich jedoch Bruch des Gummis. Diese Gummis fallen nicht unter die vorliegende Erfindung. Ihre Schlag-Elastizität betrug 40 bis 60 %, und die Fixiereigenschaften waren ziemlich schlecht.

Als nächstes folgt die Beschreibung der Harzoberflächenschicht nach der Herstellung der Walze.

Der Kristallinitätsgrad des Harzes wurde durch das Infrarot-Absorptionsspektrum gemessen; es kann jedoch aber auch durch Röntgenstrahlen oder durch das spezifische Gewicht gemessen werden. Der Kontaktwinkel wurde durch die Tröpfchenform-Methode gemessen (Japanische Zeitschrift "Metalloberflächentechnik" 17, Nr. 7, 1966). Bei der durchgeführten Messung des Kontaktwinkels gegenüber Wasser können der vordere Kontaktwinkel und der hintere Kontaktwinkel voneinander verschieden sein (z.B. 118 Grad und 91 Grad). Zufriedenstellende Ergebnisse werden erhalten, wenn einer der Winkel oder der Mittelwert nicht kleiner als 100 Grad ist.

Zur Bestimmung der Dehnung und der Zugfestigkeit der Harzschicht wird der Harzfilm von der hergestellten Walze abgeschält. Die Dimension des Prüfstücks ist 15 mm (Breite) χ 100 mm (Länge). Das Prüfstück wird zwischen 20 mm voneinander entfernten Spannköpfen mit einer Ziehgeschwindigkeit von 250 mm/min gezogen. Als Werte werden die Mittelwerte genommen. Wenn beispielsweise das Prüfstück eine Zugfestigkeit von 95 kg/cm² und eine Dehnung von 80 % hat, kann dies bedeuten, daß die Minima 72 kg/cm² und 60 % und die Maxima 180 kg/cm² und 120 % sind.

Für die Abschälfestigkeit des Harzes wird die Walzenoberfläche in Umfangsrichtung mit einem Messer in zwei 10 mm voneinander entfernten Linien eingeschnitten, ein teilweise abgeschältes Teil der Fluorharz-Schicht wird durch ein Zugmesser gezogen, und die Maximalmessung wird als Abschälfestigkeit gewertet.

Die vorliegende Erfindung ist nicht nur bei der für die Bildfixierung verwendeten Walze anwendbar, sondern auch bei einem Band (drehbares Element), wie z.B. eiern Zwischenband für die gleichzeitige Bildübertragung und -fixierung, einer Reinigungswalze, einer Trennmittelauftragswalze und anderen.

Bei diesen Anwendungen hat das drehbare Element der Erfindung die geeignete Freigabefähigkeit und Elastizität, so daß der Bildübertragungsvorgang und der Reinigungsvorgang verbessert werden (wenn das drehbare Element als Reinigungswalze dient, erfolgt die Reinigung auf der Grundlage der Reihenfolge der Oberflächenenergie). Infolge der ausreichenden Elastizität kann ferner das Trennmittel gleichmäßig aufgebracht werden, und die Bildübertragung ist auch gleichmäßig. Ferner ist bei allen diesen Anwendungen die Haltbarkeit gegenüber Abnutzung verbessert.

Figur 1 zeigt eine heizende Bildfixiereinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Die Erfindung ist jedoch auch bei einer Druckfixierung anwendbar, bei der das Tonerbild durch einen relativ niedrigen Druck fixiert wird, oder bei einer Druckfixierungseinrichtung oder einer Heizfixierungseinrichtung, bei denen das Bild gleichzeitig mit der Bildübertragung fixiert wird.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen wurden die Geräte aus zwei Walzen bestehend dargestellt, jedoch erstreckt sich die Erfindung auch auf jede Walze oder einen Teil der Walzen des Geräts einschließlich drei oder mehr Walzen. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine ein Trennmittel zuführende Walze, eine Reinigungswalze oder auf derartige Bänder.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, bei denen die Dicke der Gummischicht 0,1 bis 1,0 mm und die Dicke der Harzschicht 1 bis 50 Mikron beträgt. Jede Dickenangabe ist dabei ein Mittelwert oder vorzugsweise ein Mindestwert.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird zwischen der Fluorharz-Schicht und der Silikongummi-Schicht keine Bindungsschicht benutzt. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich jedoch auch auf den Fall, bei dem eine Bindungsschicht benutzt wird.

Wi.υ oben beschrieben, hat die Harzschicht erfiiidungsyrmäii den Haftungs- oder Bindungsbereich, und daher erhöht die auf die elastische Schicht im wesentlichen aufgeschmolzene und aufgesinterte Harzschicht in wirksamer Weise die enge Berührung mit der elastischen Unterschicht. Die Eigenschaften des elastischen drehbaren Elements oder des Bildfixierungsgeräts nach der Herstellung können daher gleichmäßig gemacht werden.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf irgendeine Kombination des ersten, zweiten und dritten Beispiels mit den zugehörigen Vorteilen.

Während die Erfindung hier unter Bezugnahme auf die offenbarten Konstruktionsformen beschrieben wurde, ist sie jedoch nicht auf angegebene Einzelheiten beschränkt. Die vorliegende Anmeldung soll sich auch auf solche modifizierte Ausführungsformen und Abänderungen erstrecken, die unter den Zweck der angestrebten Verbesserungen oder den Umfang der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

Patentansprüche

1. Elastisches, drehbares Element, gekennzeichnet durch

eine elastische Schicht mit einer aufgerauhten Oberfläche und

eine Harzschicht, die durch Aufbringen eines flüssigen Harzes auf die Oberfläche der elastischen Schicht, Erhitzen des Harzes auf eine nicht unter seinem kristallinen Schmelzpunkt liegende Temperatur und schnelle Abkühlung des Harzes gebildet ist,

wobei die Harzschicht auf der Seite zur elastischen Schicht eine Anzahl von feinen konkaven und konvexen Bereichen hat und sich die konvexen Bereiche! in konkavon Bereichen der Oberfläche der elastischen Schicht befinden und die konkaven Bereiche der Harzschicht durch die konvexen Bereiche der elastischen Schicht gepresst werden.

ORIGINAL INSPECTED

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikon-Gummi und die Harzschicht aus Fluor-Harz bestehen.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht und die Harzschicht ohne ein Grundiermittel physikalisch direkt in Berührung sind.

4. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische rotierbare Element eine Fixierwalze für die Fixierung eines nicht fixierten Bildes ist.

5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische rotierbare Element eine Heiz-Fixierungswalze ist, die Heizmittel für die Erhitzung und Fixierung eines nicht fixierten Bildes enthält.

6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische rotierbare Element eine Förderwalze für die Papierbogenförderung ist.

7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzschicht eine Dicke von nicht weniger als 15 Mikron hat.

8. Elastisches, rotierbares Element, gekennzeichnet durch

eine elastische Schicht mit einer aufgerauhten Oberfläche und

eine auf der rauhen Oberfläche der elastischen Schicht gebildete Harzschicht,

wobei eine durch physikalischen Kontakt mit der Harzschicht nach deren Abschälung von der elastischen Schicht gemessene Dicke td (Mikron) der Harzschicht und eine durch Umrechnung des

Gewichtes der Harzschicht bestimmte Dicke tw (Mikron) der
Harzschicht der Beziehung
0,5 < (td - tw) < 5

genügen und wobei die Dicke tw und eine als |d,-d„|/2 bestimmte Dicke tm (Mikron) der Harzschicht die Beziehung

tw > tm

erfüllen, wobei d, der kontaktfrei gemessene Außendurchmesser des elastischen rotierbaren Elements mit der Harzschicht und
d„ der kontaktfrei gemessene Außendurchmesser des Elements
nach Abschälung der Harzschicht sind.

9. Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikon-Gummi und die Harzschicht
aus Fluor-Harz bestehen.

10. Element nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser d, größer als der Außendurchmesser d„ ist.

11. Element nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikon-Gummi-Schicht eine Schlag-Elastizität von 65 bis 85 % hat und die Festigkeit der Fluor-

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Harz-Beschichtung nicht kleiner als 50 kg/cm ist.

12. Element nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluor-Harz-Schicht aus reinem PTFE- oder PFA-Harz besteht.

13. Element nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehungen

d, > d_? und
Cd₁-Cl₂) I 3 Mikron
erfüllt sind.

14. Element nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzschicht eine Dicke won nicht weniger als 15 Mikron hat.

15. Fixierapparat mit einem ersten rotierbaren Element und einem zweiten rotierbaren Element, zwischen denen ein Spalt zur Fixierung eines nicht fixierten Bildes bei dessen Durchlauf durch den Spalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste drehbare Element

eine elastische Schicht mit einer aufgerauhten Oberfläche und

eine auf der aufgerauhten Oberfläche der elastischen Schicht gebildete Harzschicht aufweist,

wobei eine durch physikalischen Kontakt mit der Harzschicht nach deren Abschälung von der elastischen Schicht gemessene Dicke td (Mikron) der Harzschicht und eine durch Umrechnung des Gewichtes der Harzschicht bestimmte Dicke tw (Mikron) der Harzschicht der Beziehung

0,5 < (td - tw) < 5

genügen und wobei die Dicke tw und eine als Id.. —d„| /2 bestimmte Dicke tm (Mikron ) der Harzschicht die Beziehung tw > tm

erfüllen, wobei d. der kontaktfrei gemessene Außendurchmesser des elastischen rotierbaren Elements mit der Harzschicht und d„ der kontaktfrei gemessene Außendurchmesser des Elements nach Abschälung der Harzschicht sind".

16. Apparat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste drehbare Element innen mit einer Heizquelle versehen ist und mit einem unfixierten Bild in Kontakt gebracht werden kann.

17. Apparat nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikon-Gummi und die Harzschicht aus Fluor-Harz bestehen.

18. Apparat nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser d, größer als der Außendurchmesser d„ ist und (d. - d_) > 3 Mikron ist.

19. Apparat nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikongummi-Schicht eine Schlag-Elastizität von 65 bis 85 % hat und die Festigkeit der Fluorharz-Beschichtung nicht kleiner als 50 kg/cm² ist.

20. Apparat nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluorharz-Schicht aus reinem PTFE- oder PFA-Harz besteht.

21. Apparat nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite rotierbare Element den für das erste rotierbare Element definierten Beziehungen genügt.

22. Apparat nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzschicht eine Dicke von nicht weniger als 15 Mikron hat.

23. Elastisches rotierbares Element, gekennzeichnet durch

eine elastische Schicht und

eine auf der elastischen Schicht durch Aufbringen eines Harzmaterials und dessen Sinterung in der Wärme bei einer nicht tiefer als die Sintertemperatur liegenden Temperatur gebildete Harzschicht,

wobei die Harzschicht wenigstens zwei durch Wiederholung der Aufbringung und Wärmesinterung des Harzmaterials auf der elastischen Schicht gebildete Schichten umfaßt und die äußerste Schicht aus einem im wesentlichen reinen Harz ohne Füllmaterial und die innere Harzschicht aus einem mit Füllmaterial gemischten Harz bestehen.

24. Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikongummi besteht und bei der Sinterung der Harzschichten auf einer Temperatur von nicht mehr als 300 ⁰C gehalten wird, wobei die Harzschicht aus Tetrafluoräthylen-Harz oder Perfluoralkoxyäthylen-Harz besteht.

25. Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial aus Glas, Ruß oder Metalloxid besteht.

26. Fixierapparat mit einem ersten rotierbaren Element und einem zweiten rotierbaren Element, zwischen denen ein Spalt zur Fixierung eines nicht fixierten Bildes bei dessen Durchlauf durch den Spalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste rotierbare Element

eine elastische Schicht und

eine auf der elastischen Schicht durch Aufbringen eines Harzmaterials und dessen Sinterung in der Wärme bei einer nicht tiefer als die Sintertemperatur liegenden Temperatur gebildete Harzschicht umfaßt,

wobei die Harzschicht wenigstens zwei durch Wiederholung der Aufbringung und Wärme-Sinterung des Harzmaterials auf der elastischen Schicht gebildete Schichten umfaßt und die äußerste Schicht aus einem im wesentlichen reinen Harz ohne Füllmaterial und die innere Harzschicht aus einem mit Füllmaterial gemischten Harz bestehen.

27. Apparat nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikongummi besteht und bei der Sinterung der Harzschichten auf einer Temperatur von nicht mehr als 300 ⁰C gehalten wird, wobei die Harzschicht aus Tetrafluoräthylen-Harz oder Perfluoralkoxyäthylen-Harz besteht.

28. Apparat nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial aus Glas, Ruß oder Metalloxid besteht.

29. Apparat nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das erste drehbare Element innen mit einer Heizquelle versehen ist und direkt mit einem unfixierten Bild in Kontakt gebracht werden kann.

30. Elastisches rotierbares Element, gekennzeichnet durch

eine elastische Schicht und

wobei die Harzschicht wenigstens zwei durch Wiederholung der Aufbringung und Wärmesinterung des Harzmaterials auf der elastischen Schicht gebildete Schichten umfaßt und die äußerste Schicht eine im wesentlichen gleichmäßige, glatte Schicht ist und die innerste, der elastischen Schicht am nächsten liegende Harzschicht einen Risse aufweisenden, nicht kontinuierlichen Bereich hat.

31. Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikongummi besteht und bei der Sinterung der Harzschichten auf einer Temperatur von nicht mehr als 300 ⁰C gehalten wird, wobei die Harzschicht aus Tetrafluoräthylen-Harz oder Perfluoralkoxyäthylen-Harz besteht.

32. Fixierapparat mit einem ersten rotierbaren Element und einem zweiten rotierbaren Element, zwischen denen ein Spalt zur Fixierung eines nicht fixierten Bildes bei dessen Durchlauf durch den Spalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste rotierbare Element

eine elastische Schicht und

eine auf der elastischen Schicht durch Aufbringen eines Harzmaterials und dessen Sinterung in der Wärme bei einer nicht tiefer als die Sintertemperatur liegenden Temperatur gebildete

Harzschicht umfaßt,

wobei die Harzschicht wenigstens zwei durch Wiederholung der Aufbringung und Wärme-Sinterung des Harzmaterials auf der elastischen Schicht gebildete Schichten umfaßt und die äußerste Schicht eine im wesentlichen gleichmäßige, glatte Schicht ist und die innerste, der elastischen Schicht am nächsten liegende Harzschicht einen Risse aufweisenden, nicht kontinuierlichen Bereich hat.

33. Apparat nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht aus Silikongummi besteht und bei der Sinterung der Harzschichten auf einer Temperatur von nicht mehr als 300 ⁰C gehalten wird, wobei die Harzschicht aus Tetrafluoräthylen-Harz oder Perfluoralkoxyäthylen-Harz besteht.

ORIGINAL INSPECTED