DE3851403T2

DE3851403T2 - Bildfixierwalze und Bildfixiergerät mit dieser Walze.

Info

Publication number: DE3851403T2
Application number: DE3851403T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Kato; Kazuo Kishino
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2008-10-14
Also published as: EP0312058A2; EP0312058A3; EP0312058B1; US5403995A; DE3851403D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildfixierwalze zum Fixieren eines nicht-fixierten Bildes und auf ein Bildfixiergerät mit dieser Walze.
Auf dem Gebiet von Bildfixiergeräten, die in einer elektrofotografischen Maschine oder ähnlichem verwendet werden, wird ein Typ mit einem Paar von drehbaren Elementen, insbesondere Walzen, hauptsächlich benutzt, da diese sehr klein sind. Eine Fixierwalze hat normalerweise ein Kernmetall aus Aluminium oder rostfreiem Stahl sowie eine eine Versetzung verhindernde Schicht aus einem Fluorharz oder ähnlichem.
Die offengelegte, japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 123668/1987 offenbart, daß die Oberfläche des Kernmetalls einen Oxidüberzug aufweist. In dieser Anmeldung sind die inneren und äußeren Flächen des Kernmetalls mit dem Oxid beschichtet, um die Härte zu steigern, so daß ein Abrieb oder eine Beschädigung an den Tragabschnitten verhindert wird. Die äußere Fläche des Kernmetalls ist ferner mit einer Fluorharzschicht beschichtet, um eine Trenneigenschaft für die Bildfixierwalze zu erzielen.
Die Trennschicht wird jedoch manchmal abgeschält, wenn die Trennschicht auf dem Oxidüberzug gebildet wird.
Bei einer Bildfixierwalze des Typs, der eine innere Hitzequelle aufweist, um den Toner durch die Hitze zu schmelzen, ist bevorzugt, daß die Walze eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt. Um dies zu erreichen, ist es wünschenswert, daß die Dicke der Unterlagenschicht zwischen dem Kernmetall und der Trenn- oder Freisetzungsschicht sehr klein ist, oder daß keine solche Unterlagenschicht vorhanden ist.
Die offengelegte, japanische Patentanmeldung Nr. 198118/1984 offenbart ein Beispiel ohne eine Unterlagenschicht zwischen dem Kernmetall und der Trennschicht. In diesem Fall ist das Problem des Abschälens der Trennschicht bedeutsam.
Die Druckschrift (Xerox Disclosure Journal, Band 5, Nr. 1, Seite 33 (1980)) beschreibt eine Schmelzvorrichtung für das Fixieren von Tonerbildern, wobei die Vorrichtung eine Schmelzwalze und eine Stützwalze aufweist. Die Schmelzwalze hat einen festen Kern mit einer äußeren Hülse, die aus einem Copolymer von Perfluoralkyl-Perfluorvinyl-Ether mit Tetrafluorethylen hergestellt ist.
Die JP-A 59-87476 offenbart eine Erhitzungs- und Fixierwalze für eine elektrofotografische Kopiermaschine, wobei die Walze aus einem Kern, einem Aluminiumoxid-Film, der durch anodische Oxidation hergestellt ist, einem Silikonprimer und einem Silikongummi besteht. Die Aluminiumoxid- Schicht hat eine Dicke von 10 bis 650 um.
Die JP-A 61-72273 beschreibt eine Hitzefixierwalze mit einer Al-Walze, die eine Aluminiumoxid-Schicht aufweist, welche mit einem Perfluoralkoxy-Harz beschichtet ist. Die Oberflächenrauhigkeit der Walze ist so glatt wie möglich gestaltet, d. h. die Oberflächenrauhigkeit ist auf weniger als 2 um reduziert.
Die JP-A 61-38957 bezieht sich auf die Bildung einer Fluorharz-Oberflächenschicht auf einem Walzensubstrat. Das Walzensubstrat hat ein Kernmetall, eine elastische Schicht aus einem Silikongummi und ist in eine Fluorharzröhre eingesetzt. Die Struktur der Oberfläche des Kernmetalls ist nicht beschrieben.
Eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bildfixierwalze und ein Bildfixiergerät mit solch einer Walze bereitzustellen, wobei eine Trennschicht fest auf dem Oxidüberzug auf der Kernmetalloberfläche befestigt ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bildfixierwalze und ein Bildfixiergerät mit solch einer Walze bereitzustellen, wobei sowohl die thermische Leitfähigkeit als auch die Haltbarkeit sehr gut sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bildfixierwalze und ein Bildfixiergerät mit solch einer Walze bereitzustellen, wobei die thermische Effizienz der Hitzequelle in dem Kernmetall sehr hoch ist.
Diese Aufgaben werden durch eine Bildfixierwalze gemäß Anspruch 1 gelöst.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen weiter deutlich werden.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Bildfixiergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Bildfixiergerät gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Bildfixierwalze gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nun in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen.
Die Fig. 1 zeigt ein Bildfixiergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Bildfixierwalze 1 weist eine innere Hitzequelle, wie eine Halogenheizvorrichtung oder ähnliches, auf. Eine Stützwalze 2 ist in Kontakt mit der Bildfixierwalze 1 angeordnet. Die Stützwalze 2 hat ein Kernmetall 21 aus rostfreiem Stahl, eine geschäumte, poröse Schicht 22 gemäß einem Schwamm auf dem Kernmetall 21 sowie eine Silikongummi-Schicht auf der porösen Schicht 22. Die poröse Schicht 22 wird durch Schäumen des Silikongummis hergestellt.
Das Bildfixiergerät weist ferner ein Temperaturerfassungsmittel G auf, um die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 1 zu erfassen und um die Oberflächentemperatur auf eine optimale Temperatur für das Schmelzen des Toners einzustellen. Das Gerät hat ferner ein nicht gezeigtes Temperatursteuermittel und ein nicht gezeigtes Antriebsmittel für einen Drehantrieb der Fixierrolle 1 mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit und in die Richtung, die durch einen Pfeil A angezeigt ist.
Im folgenden wird die Bildfixierwalze 1 beschrieben. Die Fixierwalze 1 hat ein zylindrisches Kernmetall 11 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, einen Aluminiumoxid- Überzug 12, der durch anodische Oxidation der Oberfläche des Kernmetalls 11 gebildet wird, sowie eine Oberflächenschicht 13. Die Oberflächenschicht 13 wird durch Umhüllung der äußeren Peripherie der Aluminiumoxid-Schicht mit einer hitzeschrumpfbaren Fluorharz-Röhre bereitgestellt, wobei dazwischen keine Primerschicht vorgesehen ist. Das Fluorharz wird erhitzt und schmilzt dann. Die Oberflächenschicht 13 weist eine gute Trenneigenschaft auf.
Der Aluminiumoxid-Überzug 12 wird durch anodische Oxidation auf der Oberfläche des Kernmetalls 11 gebildet. Die für die Oxidation verwendete, elektrolytische Lösung kann Schwefelsäure, Oxalsäure, Chromsäure und eine organische Säure sein, die zur Bildung eines anodischen Oxidationsaluminiumüberzuges in der Lage ist.
Um eine Oberflächenschicht 13 auf dem Aluminiumoxid-Überzug zu bilden, wird, wie oben beschrieben, bei dieser Ausführungsform eine hitzeschrumpfbare Röhre verwendet. Durch Verwendung der hitzeschrumpfbaren Röhre kann eine starke Bindungskraft zwischen der Oberflächenschicht 13 und dem Aluminiumoxid-Überzug erzielt werden, ohne daß eine Primerschicht notwendig ist.
Der Grund dafür ist der folgende. Die Aluminiumoxid-Beschichtung, insbesondere die Aluminiumoxid-Beschichtung, die durch anodische Oxidation bereitgestellt wird, hat eine große Zahl von feinen Öffnungen an der Oberfläche. Beim Schmelzen erstreckt sich die hitzeschrumpfbare Röhre aufgrund der Schrumpfung in diese feinen Öffnungen, so daß ein starker Verankerungseffekt bereitgestellt wird, der zu einer starken Befestigungs- oder Bindungskraft führt. Wenn die Trennschicht durch normale Beschichtung, wie Dispersion oder elektrostatischen Anstrich, gebildet wird, wird aufgrund des Fehlens einer Schrumpfung kein starker Verankerungseffekt bereitgestellt.
Die durchschnittliche Porengröße der Aluminiumoxid-Oberfläche, die von der hitzeschrumpfbaren Röhre umhüllt wird, beträgt 5-50 nm (50-500 Angstrom), insbesondere 10-30 nm (100-300 Angstrom). Wenn dieser Bereich erfüllt wird, ist ein starker Verankerungseffekt ferner sichergestellt. Die Zahl der feinen Öffnungen beträgt 10&sup8;-10¹&sup0;/cm², insbesondere 10&sup9;/cm².
Das hitzeschrumpfbare Material der Oberflächenschicht 13 ist nicht limitierend mit Ausnahme der Tatsache, daß es direkt auf der Oberfläche des Kernmetalls vorgesehen ist. Es kann jedes Material sein, welches eine gute Hitzehaltbarkeit und Bildfixiereigenschaft jenseits einer Bildfixiertemperatur eines Bildfixiergerätes aufweist, indem die Fixierwalze verwendet wird. Jedoch wird Fluorharz bevorzugt, insbesondere ein Copolymer von Tetrafluorethylen und einer fluorierten, Ethylen-ungesättigten Verbindung, wie FEP oder PFA. Die Dicke der Röhre beträgt vorzugsweise nicht mehr als 50 um. Die Rate der Hitzeschrumpfung ist nicht weniger als 5%. Die periphere Umfangslänge der Röhre beträgt vorzugsweise 100-101% der äußeren Umfangslänge des Kernmetalls.
Die optimale Schmelzbedingung ist abhängig von dem Material der Röhre und der Dicke der Schicht. Eine geeignete Auswahl wird unter der Bedingung getroffen, daß die Oberflächenglattheit der Röhrenoberfläche aufrechterhalten wird. In dem oben beschriebenen Fall, wo die Schicht eine Dicke von nicht mehr als 50 um aufweist, die Hitzeschrumpfrate nicht weniger als 5% beträgt und eine Röhrenumfangslänge von nicht mehr als 101% des Kernmetallumfangs vorliegt, insbesondere 100-101%, und wo deren Material eine hitzeschrumpfbare Fluorröhre ist, beträgt die Schmelztemperatur 300-400ºC, wobei dies größer als die Röhrenschmelztemperatur ist, und die Hitzeperiode liegt etwa bei 5-100 Minuten.
Im folgenden werden Beispiele beschrieben werden, bei denen die Bildfixierwalze gemäß dieser Ausführungsform in einem Bildfixiergerät eingesetzt ist. Ferner werden Vergleichsbeispiele beschrieben.

Beispiel 1

Die Fixierwalze 1 hat ein Kernmetall aus einer zylindrischen Aluminiumlegierung (5056), die einen äußeren Durchmesser von 25 mm und eine Dicke von 1,4 mm aufweist. Das Kernmetall wurde entfettet, mit Alkali geätzt und anschließend in einer wäßrigen Lösung von Schwefelsäure (15%) bei einer Flüssigkeitstemperatur von 20ºC für 20 Minuten und mit einer Stromdichte W.C. 1,2 A/dm² anodisch oxidiert. Das Kernmetall wurde mit einer PFA hitzeschrumpfbaren Röhre umhüllt, die eine Dicke von 30 um und eine äußere Umfangslänge von 79,2 mm aufwies. Das Hitzeschrumpfverhältnis betrug 8%. Die Röhre war eine FST-Röhre, die von Gunze Kabushiki Kaisha, Japan, ohne jede Zwischenschicht verfügbar ist. Die Röhre wurde in einem elektrischen Ofen bei 350ºC für 30 Minuten gehalten, um die Röhre auf dem Kernmetall zu schmelzen. Die Stützwalze hatte ein Kernmetall aus einem rostfreien Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm, wobei das Kernmetall mit einem Schwamm-ähnlichen, geschäumten, porösen Silikongummi als eine elastische Schicht umhüllt wurde. Die Oberfläche wurde mit einer Silikongummi-Schicht beschichtet, die eine Dicke von etwa 1 mm aufwies, um eine Stützrolle bereitzustellen, die einen äußeren Durchmesser von 24 mm und eine Oberflächenhärte von 27 Einheiten (Asker C, gemessen bei 300 g Gewicht) hat. Die Stützwalze stand drehbar in Preßkontakt mit der Fixierwalze bei einem Gesamtdruck von 6 kg Gewicht.
Das Hitzemittel H des Fixiergerätes war eine Halogenheizeinrichtung mit einer Kraft von 1,1 KW. Das Temperaturdetektionsmittel G für die Detektion der Oberflächentemperatur der Fixierwalze 1 war ein mit der Fixierwalze 1 in Kontakt stehender NTC Thermistor. Die Halogenheizeinrichtung wurde durch ein bekanntes Steuermittel gesteuert, um die Oberflächentemperatur bei etwa 180ºC aufrechtzuerhalten. Die Fixierwalze 1 wurde in die Richtung A mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 48 mm/s gedreht. Unter diesen Bedingungen wurden Bildfixiervorgänge mit acht Blättern/Minute für A4 große (JIS) Blätter (80 g/m²) mit einem nicht-fixierten Bild einer Testkarte durchgeführt. Im Ergebnis zeigte die Fixierwalze 1 gute Bildfixiereigenschaften sowie eine gute, eine Versetzung verhindernde Eigenschaft. Die Bildfixiereigenschaften waren selbst nach einem Bildfixiervorgang mit 50.000 Blättern gut. Die hitzeschrumpfbare Röhre der Oberflächenschicht war weder abgeblättert noch ausgebeult, so daß eine ausreichende Haltbarkeit gezeigt werden konnte. Die fixierten Bilder auf den Blättern waren klar und ausreichend fixiert.

Vergleichsbeispiel 1

Das Kernmaterial wurde in der gleichen Weise wie in dem obigen Beispiel 1 hergestellt. PFA Harzpulver MP10 (Mitsui Fluorochemical Kabushiki Kaisha, Japan) wurde auf das Kernmaterial mit einer Dicke von 30 um gesprüht und anschließend in einem elektrischen Ofen bei 350ºC und für 30 Minuten gehalten.
Die Stützrolle war die gleiche wie in dem Beispiel 1. Die Bildfixiervorgänge wurden unter den gleichen Bedingungen wie in dem Beispiel 1 durchgeführt. Im Ergebnis war die PFA-Schicht nach der Verarbeitung von etwa 30.000 Blättern teilweise abgeblättert. Ein nachfolgender Bildfixierungsvorgang war nicht möglich. Die Schälfestigkeit der Oberflächenschicht war in dem Beispiel 1 600 g/cm, während sie in dem Vergleichsbeispiel 1 350 g/cm betrug (die Schälfestigkeit war der Peakwert, wenn die Oberflächenschicht abgeschält wurde).
Ein Vergleichsbeispiel unter Verwendung einer hitzeschrumpfbaren Röhre wird im folgenden beschrieben.

Vergleichsbeispiel 2

Das Kernmetall war ähnlich dem des Beispiels 1, wobei aber die Oberfläche nicht anodisch oxidiert wurde, sondern einer Sandstrahlreinigung unterworfen wurde, um eine Entfettung zu erzielen. Dann wurde mit MP-902BN (Handelsname, verfügbar von Mitsui Fluorochemical Kabushiki Kaisha, Japan) als Primer für das Anstreichen eines Fluorharz-Anstriches gesprüht. Nach Trocknung wurde das Kernmetall mit der PFA hitzeschrumpfbaren Röhre gemäß Beispiel 1 umhüllt. Dieses wurde dann in einem elektrischen Ofen bei 380ºC für 30 Minuten gehalten. Die Röhre schmolz auf dem Kernmetall, so daß die Fixierwalze hergestellt wurde.
Der Grund, warum der Primer verwendet worden ist, bestand darin, daß die Bindungsstärke der hitzeschrumpfbaren Röhre relativ zu dem Sandstrahl-gereinigten Kernmetall so schwach ist, daß sie von keinem praktischen Wert ist. Die Fixierwalze wurde in das gleiche Bildfixiergerät gemäß Beispiel 1 eingesetzt. Es wurden die gleichen Bildfixiervorgänge durchgeführt. Im Ergebnis fand eine Tonerversetzung statt, und die Fixiereigenschaft war nicht so gut für eine Bildfixierwalze unter einem praktischen Aspekt. Der Grund dafür war die nicht ausreichende Hitzemenge für das Schmelzen des Toners auf der Oberfläche der Fixierwalze, da das Fluorharz mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit mit der Bindungsschicht dazwischen auf dem Kernmetall angewendet wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Das zu dem Kernmetall in dem Beispiel 1 ähnliche Kernmetall wurde nicht anodisch oxidiert, sondern an seiner Oberfläche geätzt, indem es für eine Minute in einer wäßrigen Lösung von NaOH bei 50ºC Flüssigkeitstemperatur (Gehalt 50%) gehalten wurde, um eine Bindungsfestigkeit zwischen dem Kernmetall und der Röhre zu erzielen. Das Kernmetall wurde mit einer PFA hitzeschrumpfbaren Röhre, die ähnlich der Röhre des Beispiels 1 war, umhüllt und wurde anschließend in einem elektrischen Ofen bei 350ºC für 30 Minuten gehalten, wobei die Röhre auf dem Kernmetall schmolz.
Die Fixierwalze wurde in das Fixiergerät gemäß Beispiel 1 eingesetzt, und die gleichen Tests wurden durchgeführt.
Im Ergebnis wurde die Oberflächenröhre an einem Abschnitt, der in Kontakt zu dem Thermistor stand, nach der Verarbeitung von etwa 30.000 Blättern abgeschält oder beschädigt, was bedeutet, daß die Lebensdauer der Walze kurz ist. Der Grund dafür liegt in der nicht ausreichenden Bindungsfestigkeit zwischen der Oberflächenschicht-Röhre und dem Kernmetall.
Wie oben beschrieben, hat die Fixierwalze der Ausführungsform der Erfindung einen starken Kontakt zwischen dem Kernmetall und der hitzeschrumpfbaren Fluorharzröhre, die um das Kernmetall gehüllt ist. Ferner hat die Fixierwalze eine gute thermische Leitfähigkeit. Bei Verwendung solch einer Walze in einem Bildfixiergerät kann ein guter Bildfixiervorgang durchgeführt werden.
Im folgenden wird ein weiteres, bevorzugtes Beispiel der Erfindung beschrieben.

Beispiel 2

Ein zylindrisches Kernmetall 3 aus einer Aluminiumlegierung (5056) mit einem äußeren Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 2 mm wurde mit Polychlorethan entfettet und wurde anschließend in einer 5%-igen wäßrigen Lösung von NaOH (50ºC) für 30 Sekunden gehalten. Es wurde anodisch oxidiert für 20 Minuten in einer wäßrigen Lösung von Schwefelsäure (15%) (20ºC) mit einer Gleichstromdichte von 1,2 A/dm². Dann wurde es einer elektrolytischen Wechselstrom-Behandlung für 3 Minuten in einem elektrolytischen Lösungsbad (Nickelsulfanat 100 g/l, Borsäure 30 g/l und Wasser) bei Raumtemperatur und mit 10 V Spannung unterworfen, wodurch es schwarz gefärbt wurde. Das Kernmetall 1 wurde mit einer PFA hitzeschrumpfbaren Röhre 13 mit einer Dicke von 30 um, einer äußeren Umfangslänge von 63,3 mm und einer Hitzeschrumpfrate von 8% (FST-Röhre, verfügbar von Gunze Kabushiki Kaisha) umhüllt. Anschließend wurde es in einem elektrischen Ofen für 30 Minuten bei 350ºC gehalten, wobei diese Temperatur größer ist als die Schmelztemperatur der Röhre. Damit wurde die Röhre 13 auf einer äußeren Fläche des Kernmetalls 13 geschmolzen, wodurch die Fixierwalze hergestellt wurde (Fig. 3). Dann wurden zwei Walzen für den Zweck des Vergleiches mit der Hitzefixierwalze des Beispiels 1 hergestellt.

Vergleichsbeispiel 4

Die Oberfläche des Kernmetalls, das ähnlich der Fixierwalze des Beispiels 2 war, wurde nicht anodisch oxidiert und nicht eingefärbt, sondern durch eine Sandstrahlbehandlung aufgerauht. Dann wurde ein Primer MP-902BN (Handelsname, verfügbar von Mitsui Fluorochemical Kabushiki Kaisha, Japan), welcher ein Primer für den Fluorharzanstrich ist, auf das Kernmetall gesprüht. Nach Trocknung wurde dieses mit einer PFA hitzschrumpfbaren Röhre, die ähnlich der des Beispiels 2 war, umhüllt und anschließend für 30 Minuten in einen elektrischen Ofen bei 380ºC behandelt, wodurch die Röhre auf dem Kernmetall schmolz.

Vergleichsbeispiel 5

Das Kernmetall, das ähnlich dem des Beispiels 2 war, wurde nicht anodisch oxidiert und nicht gefärbt, sondern für eine Minute in einer wäßrigen 5% NaOH-Lösung bei 50ºC gehalten, wobei dessen Oberfläche geätzt wurde. Es wurde dann mit einer PFA hitzeschrumpfbaren Röhre, die ähnlich der des Beispiels 2 war, umhüllt und wurde anschließend in einem elektrischen Ofen für 30 Minuten bei 350ºC gehalten, wodurch die Röhre auf dem Kernmetall schmolz.
Die Bildfixierwalze des Beispiels 1, die Bildfixierwalzen der Vergleichsbeispiele 4 und 5 wurden in ein Bildfixiergerät einer Kopiermaschine als eine Bildfixierwalze 4 eingesetzt, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, um die Leistungen zu vergleichen.
Gemäß Fig. 2 wurde eine Halogenheizeinrichtung H mit einer Kraft von 400 W als Heizelement in der Fixierwalze 4 angeordnet. Als ein Temperaturdetektionssensor G wurde ein NTC Thermistor an der äußeren Peripherie der Fixierwalze 4 angeordnet. Die Temperatursteuerung wurde durchgeführt, um die äußere Peripherie der Bildfixierwalze 4 bei etwa 150ºC zu halten. Eine Stützwalze 7 stand in Preßkontakt mit der Fixierwalze 4 mit einem Gesamtdruck von etwa 49 N (5 kgf). Die Stützwalze 7 hatte ein Kernmetall aus rostfreiem Stahl mit einem äußeren Durchmesser von 10 mm und wies einen Silikongummi (JIS A, 15 Einheiten) mit einer geringen Härte als eine elastische Schicht auf.
Der äußere Durchmesser der Stützwalze betrug 16 mm. Die Stützwalze 4 wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 22 mm/s durch eine nicht gezeigte Antriebsvorrichtung in die Richtung A gedreht. Die Stützwalze 7 war drehbar gelagert, um der Drehung der Fixierwalze 4 zu folgen. Die Walzen wiesen einen Spalt auf, durch den Aufzeichnungsmaterial P, das ein Tonerbild trug, welches durch Tonerpartikel, die Harz enthielten, gebildet wurde, geführt wurde, so daß es erhitzt und gepreßt wurde, wodurch das Bild fixiert wurde.
Unter Verwendung der Fixierwalze des Beispiels 2 und der Fixierwalze des Vergleichsbeispieles 4 als die Fixierwalze 4 in dem Bildfixiergerät wurden A4 große (JIS) Blätter (80 g/m²), die nicht-fixierte Tonerbilder trugen, mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 4 Blätter/Minute fixiert. Bei der Walze des Vergleichsbeispieles 4 waren die Bildfixierungseigenschaft und die eine Versetzung verhindernde Eigenschaft so schlecht, daß sie von keinem praktischen Wert waren. Die gleichen Eigenschaften des Beispiels 2 waren gut. Es wird angenommen, daß der Grund dafür darin liegt, daß die Bildfixierwalze des Beispieles 2 keine Bindungsschicht aufwies, so daß deren thermische Leitfähigkeit gut ist. Die Hitzeabsorption ist gut, da die innere Fläche des Kernmetalls 3 schwarz gefärbt war.
Unter Verwendung der Fixierwalze des Beispiels 2 und der Fixierwalze des Vergleichsbeispieles 5 wurde ein kontinuierlicher Haltbarkeitstest unter den gleichen Fixierungsbedingungen für 100.000 Blätter durchgeführt. Bei der Walze des Vergleichsbeispieles 4 war die Röhrenschicht nach der Verarbeitung von 30.000 Blättern abgeschält oder beschädigt an einem Abschnitt, der mit dem Thermistor in Kontakt stand. Somit war die Lebensdauer der Walze gering. Bei der Fixierwalze des Beispiels 2 war die hitzeschrumpfbare Röhre 13 selbst nach der Verarbeitung von 100.000 Blättern nicht abgeschält, wobei zusätzlich die Fixiereigenschaft und die eine Versetzung verhindernde Eigenschaft gut waren. Da die innere Oberfläche des Kernmetalls 3 schwarz gefärbt war, betrug der Temperaturanstieg des Heizelektrodengehäuses durch die Bestrahlungshitze nicht mehr als 120ºC.
In Beispiel 2 war der Aluminiumoxid-Überzug gefärbt, wodurch die Bindungsstärke zwischen dem Kernmetall und der hitzeschrumpfbaren Röhre weiter verbessert wurde. Die Gründe dafür sind die folgenden:
(1) Zusätzlich zu dem Verankerungseffekt durch die Porosität des Oxidationsüberzuges gibt es eine Wechselwirkung zwischen dem Metall für die Färbung, welches in dem Oxidationsüberzug enthalten ist (Nickel und Nickeloxid in dieser Ausführungsform), und dem Fluorharz.
(2) Die Oberfläche, auf der die Röhre geschmolzen wird, ist schwarz, so daß die Hitzeabsorptions-Effizienz während des Schmelzens hoch ist, wodurch die Schmelz- (und Bindungs-)eigenschaft gefördert wird (wenn die ähnliche Behandlung bei einer hohen Temperatur und für einen langen Zeitraum für einen Versuch durchgeführt wird, um eine äquivalente Bindungsstärke mit einem einfachen Aluminiumoxid-Überzug zu erzielen, ist die Oberfläche der Walze durch das Schmelzen der Röhrenoberfläche nicht einheitlich). Die schwarze, anodische Oxidationsschicht enthält hier Nickel und Nickeloxid, so daß deren Hitzekapazität größer ist als bei dem einfachen, anodischen Oxidationsaluminiumüberzug. Im Ergebnis wird die Bildfixiereigenschaft weiter verbessert. Die innere Oberfläche des Kernmetalls ist teilweise oder vollständig schwarz gefärbt, um die thermische Effizienz zu verbessern, so daß die Bildfixiereigenschaft und die eine Versetzung verhindernde Eigenschaft gut sind. Ferner ist die Verbindung zwischen dem Kernmetall und der hitzeschrumpfbaren Röhre stark, um die Haltbarkeit zu fördern. Die schwarze Farbe ist effektiv, um eine Beschädigung der Heizeinrichtung durch die reflektierte Hitze zu verhindern, die in dem Kernmetall angeordnet ist.
Als elektrolytische Lösung zur Verwendung bei der anodischen Oxidationsbehandlung bei dieser Ausführungsform kann Schwefelsäure, Oxalsäure, Chromsäure oder eine andere organische Säure verwendet werden, die zur Bildung von Aluminiumoxid in der Lage ist. Als Verfahren für die Färbung des anodischen Oxidationsüberzuges kann ein Färbeverfahren, ein elektrolytisches Farbverfahren, eine sekundäre elektrolytisches Farbverfahren, ein spontanes Farbverfahren verwendet werden. Ein solches Verfahren ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, wenn die Dichte der Farbe nicht verschlechtert wird, wenn das Fluorharz schmilzt. Jedoch ist das elektrolytische Farbverfahren bevorzugt, da die Bindungsstärke mit dem Farbmetall, wie Nickel, verstärkt wird.
Der Bereich auf der inneren Oberfläche des Kernmetalls, welcher schwarz gefärbt ist, ist nicht beschränkt, sondern es ist bevorzugt, daß die Längsendabschnitte nur schwarz gefärbt sind, wenn die Heizeinrichtung eine große Hitzemenge in der Mitte bereitstellen, oder wenn die Hitzestrahlung an den Längsendabschnitten groß ist, da dann die Oberflächentemperatur der Walze einheitlich gemacht wird.
Bei den obigen Ausführungsformen wird die Walze nach der Erfindung als eine Walze verwendet, die in Kontakt mit einem Tonerbild eines Tonerbild-Tragelementes treten kann. Sie kann jedoch auch als eine Walze verwendet werden, die mit der Rückseite der Blätter in Kontakt tritt.

Claims

1. Bildfixierwalze mit:

einem Kernmetall mit einer Oberfläche mit 10&sup8;-10¹&sup0; feinen Poren pro 1 cm², wobei die Poren einen durchschnittlichen Durchmesser von 5-50 nm haben, und

einer Oberflächentrennschicht in Form einer hitzeschrumpfbaren Röhre, die direkt auf der Oberfläche des Kernmetalls angeordnet ist.

2. Walze nach Anspruch 1, wobei das Kernmetall aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und eine Oberflächenaluminiumoxid-Schicht aufweist.

3. Walze nach Anspruch 2, wobei die Röhre direkt die Aluminiumoxid-Schicht umhüllt.

4. Walze nach Anspruch 1, wobei die Röhre aus einem Fluorharzmaterial besteht.

5. Walze nach Anspruch 4, wobei die Röhre erhitzt und mit einer Temperatur geschmolzen wird, die größer als der Schmelzpunkt des Fluorharzmaterials ist.

6. Walze nach Anspruch 2, wobei die Aluminiumoxid- Schicht durch anodische Oxidation der Oberfläche des Kernmetalls gebildet ist.

7. Walze nach Anspruch 1, wobei die Röhre eine Dicke von nicht mehr als 50 Micron aufweist.

8. Walze nach Anspruch 1, wobei die Röhre eine Hitzeschrumpfrate von nicht weniger als 5% hat.

9. Walze nach Anspruch 8, wobei die Röhre vor der Hitzeschrumpfung eine äußere Umfangslänge hat, die 100-101% einer äußeren Umfangslänge des Kernmetalls entspricht.

10. Walze nach Anspruch 1, wobei eine Hitzequelle in dem Kernmetall vorgesehen ist.

11. Bildfixiergerät mit:

einer Bildfixierwalze, die mit einer nicht-fixierten Walze in Kontakt treten kann,

einem drehbaren Stützelement, das gegenüber zu der Fixierwalze angeordnet ist, wobei die Fixierwalze

ein Kernmaterial mit einer Oberfläche mit 10&sup8;-10¹&sup0; feinen Poren pro 1 cm², wobei die Poren einen durchschnittlichen Durchmesser von 5-50 nm haben, und

eine Oberflächentrennschicht in Form einer hitzeschrumpfbaren Röhre aufweist, die direkt auf der Oberfläche des Kernmetalls vorgesehen ist.

12. Gerät nach Anspruch 11, wobei das Kernmetall aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und eine Oberflächenaluminiumoxid-Schicht aufweist.

13. Gerät nach Anspruch 11, wobei eine Heizquelle in dem Kernmetall vorgesehen ist.

14. Gerät nach Anspruch 11, wobei das drehbare Stützelement eine Walze mit einer schwammähnlichen, elastischen Schicht ist.

15. Gerät nach Anspruch 12, wobei die Röhre direkt die Aluminiumoxid-Schicht umhüllt.

16. Gerät nach Anspruch 11, wobei die Röhre ein Fluorharzmaterial ist.

17. Gerät nach Anspruch 16, wobei die Röhre erhitzt und mit einer Temperatur geschmolzen wird, die größer als der Schmelzpunkt des Fluorharzmaterials ist.

18. Gerät nach Anspruch 15, wobei die Aluminiumoxid- Schicht durch anodische Oxidation der Oberfläche des Kernmetalls gebildet ist.

19. Gerät nach Anspruch 11, wobei die Röhre eine Dicke von nicht mehr als 50 Micron aufweist.

20. Gerät nach Anspruch 11, wobei die Röhre eine Hitzeschrumpfrate von nicht weniger als 5% aufweist.

21. Gerät nach Anspruch 20, wobei die Röhre vor der Hitzeschrumpfung eine äußere Umfangslänge hat, die 100-101% einer äußeren Umfangslänge des Kernmetalls entspricht.