DE3873406T2 - Elastische fixierwalze und verfahren zu ihrer herstellung. - Google Patents
Elastische fixierwalze und verfahren zu ihrer herstellung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Rolle zur Verwendung in einer Fixierungssektion od.dgl. von einer Kopiermaschine, einem Liniendrucker, oder einem Faksimilegerät. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elastische Rolle zur Verwendung bei einem Fixiervorgang.
- Im allgemeinen ist eine Fixiersektion einer Kopiermaschine od.dgl. wie in der Fig. 3 gezeigt aufgebaut. Ein Kopierpapier 13 mit darauf übertragenem Toner 12 wird zwischen einer Heizfixierrolle 10 und einer Druckfixierrolle 12 hindurchbewegt, um auf dem Kopierpapier durch die Doppelwirkung von Wärme und Druck ein Bild zu fixieren.
- Die Heizfixierrolle 10 ist durch Auftragen einer Fluorharzbeschichtung 15 in der Größenordnung von einigen 10 um auf die Oberfläche eines Rollenkerns 14, der aus Metall, wie z.B. Aluminium oder ähnlichem, Keramik oder einem wärmebeständigen Kunststoff hergestellt ist, oder eine Rolle ist durch Auftragen einer Silikongummi oder Fluorgummibeschichtung mit der Dicke von 1 mm oder weniger auf die Oberfläche des Rollenkerns 14 gebildet.
- Die Druckfixierrolle 11 ist durch Auftragen einer wärmebeständigen Gummibeschichtung 17 mit einer Dicke in der Größenordnung von Millimetern und einer Härte in der Größenordnung von einigen 10 Härtegraden auf einen aus Aluminium oder ähnlichem hergestellten Rollenkern 16 gebildet.
- Trennklinken 18, von denen jede eine Breite in der Größenordnung von mm aufweist, sind an vier oder fünf stellen, gewöhnlich auf der Seite der Heizfixierrolle, angebracht, um das Kopierpapier am Aufrollen zu hindern. In Hochgeschwindigkeitskopiermaschinen und doppelseitig kopierenden Maschinen sind auch Trennklinken 19 auf der Seite der Fixierrolle, wie in der Fig. 3 gezeigt ist, vorgesehen. Die Referenzzahl 20 bezeichnet ein fixiertes Bild und die Referenzzahl 23 bezeichnet einen Heizer.
- Die Fixierrollen 10 und 11 werden jedoch manchmal zerstört, indem sie durch die Trennklinken, wenn das Kopierpapier auf die Gummirolle aufgewickelt wird, zerkratzt oder geschabt werden, so daß die Gummirolle nicht mehr verwendet werden kann. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Rolle entwickelt, wie sie in der JP-A-60-179770 offenbart ist.
- Die in der JP-A-60-179770 beschriebene Rolle ist durch Abdecken eines Rollenkerns mit einein porösen (Poly-) tetrafluorethylenharz (PTFE), Imprägnieren des porösen Teils des porösen PTFE mit wärmeresistentem flüssigen Silikongummi und durch Härten des flüssigen Silikongummis gebildet. Der Gummi ist durch die Trennklinken nur schwer zu zerstören und so ist seine Lebensdauer um ein Mehrfaches verlängert.
- Die in der JP-A-60-179770 beschriebene Rolle weist Unzulänglichkeiten auf, indem, sogar wenn sich der Silikongummi infolge seiner hohen Selbstadhäsionsfähigkeit an den Rollenkern bindet, keine genügend große Bindungskraft erreicht wird, weil eine Trennung des porösen (Poly-)tetrafluorethylenharzes von dem Gummi an der Grenzfläche dazwischen auftritt. Das ist einer der Faktoren, welcher zu einer schlechten Haltbarkeit der Rolle beiträgt. Die beschriebene Rolle hat auch den Nachteil, daß die Bindungskraft nach längerem Gebrauch geschwächt ist.
- Weitere Nachteile solcher Rollen mit Fluorharzbeschichtung bestehen in der schlechten Qualität der kopierten Bilder, Schwierigkeiten beim Fixieren und der Tendenz, im Papier Falten zu ziehen, usw., weil die Rollen nicht elastisch sind.
- So ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorangehend erwähnten Probleme zu lösen.
- Die vorliegende Erfindung schafft eine elastische Rolle zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Fixieren eines elektrostatisch auf Kopierpapier erzeugten Tonerbildes, indem man das Tonerbild zwischen zwei Rollen hindurchlaufen läßt. Die Rolle nach der Erfindung umfaßt die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
- Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen einer elastichen Rolle, welches die im Anspruch 6 angegebenen Schritte umfaßt.
- Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche den Aufbau einer elastischen Rolle nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
- Fig. 2 ist eine Seitenansicht, welche den Aufbau einer die elastische Rolle nach der vorliegenden Erfindung verwendenden Fixiervorrichtung zeigt;
- Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer allgemein verwendeten Fixiervorrichtung; und
- Fig. 4 zeigt das Verfahren zum Messen der Festigkeit der elastischen Rollen in einem Trennungstest von, in dem Beispiel, 90º.
- Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die erläuternden Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung; Fig. 3 zeigt eine allgemein verwendete Vorrichtung.
- Die elastische Rolle zum Fixieren nach der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt eine Rollenbasis, d.h. einen Rollenkern 1, eine schmelzbare, auf dem Rollenkern vorgesehene Fluorharzschicht 2, ein poröses Fluorharz mit porösen Teilen 3 und einen gehärteten Gummi 4. Das poröse Fluorharz wird über die Fluorharzschicht am Rollenkern befestigt und dann werden die porösen Teile mit dem Gummi gefüllt, welches danach gehärtet wird.
- Der Rollenkern 1 kann aus dem gleichen Material hergestellt werden, wie es oben bei der Erläuterung des Standes der Technik beschrieben wurde. Die schmelzbare Fluorharzschicht 2 kann aus Perfluoralkoxyharz (PFA) od.dgl. hergestellt werden. Das poröse Fluorharz 3 kann aus (Poly-)tetrafluorethylenharz (PTFE) oder ähnlichem hergestellt sein. Der Gummi 4 kann aus Silikongummi, Fluorguumi od.dgl. gebildet sein.
- Der zuvor erwähnte Aufbau verbessert die Bindungsstärke des porösen Fluorharzes, wie z.B. Tetrafluoräthylenharz und dgl.
- Die Rolle wird durch Befestigen eines porösen Fluorharzes 3 an dem Rollenkern 1 über eine schmelzbare Fluorharzschicht 2 unter Heilen hergestellt. Danach wird der poröse Teil des porösen Fluorharzes mit, z.B. flüssigem Silikongummi 4, imprägniert und der flüssige Silikongummi 4 wird dann gehärtet. Die Oberfläche kann dann durch Schleifen endbearbeitet werden.
- Vorteilhaft wird bei der vorliegenden Erfindung eine ungesinterte gezogene Röhre aus einem porösen (Poly-)tetrafluorethylenharz verwendet. In diesem Fall wird der Rollenkern mit der schmelzbaren Fluorharzschicht, welche aufgeheizt worden ist, mit der porösen gezogenen Röhre bedeckt, und dann bei einer Temperatur nicht unter dem Schmelzpunkt des (Poly-)tetrafluorethylenharzes geheizt. Das schmelzbare Fluorharz wird gleichzeitig weiter an dem Rollenkern befestigt.
- Die so hergestellte elastische Rolle kann nicht nur als die Heizfixierrolle 10 sondern auch als die Druckfixierrolle 11 verwendet werden. Sie kann auch in noch weiterer Anwendung als elastische Rolle verwendet werden, wenn Wärmebeständigkeitseigenschaften und/oder Oberflächenschmiereigenschaften gewünscht werden.
- Bei der elastischen Rolle nach der vorliegenden Erfindung kann die Bindungsstärke zwischen dem Rollenkern und dem porösen Fluorharz, wie z.B. (Poly-)tetrafluorethylenharz od.dgl., durch die Fluorharzschicht, die auf der Außenseite des Rollenkerns vorgesehen wird, verbessert werden.
- In dem Verfahren zur Herstellung der elastischen Rolle nach der vorliegenden Erfindung kann leicht, eine sehr gute elastische Rolle wie oben beschrieben erreicht werden, weil die porösen Teile des porösen Fluorharzes, z.B. (Poly-)tetrafluorethylenharz od.dgl., mit dem Gummi gefüllt werden, nachdem das poröse Fluorharz an dem Rollenkern über die schmelzbare Fluorharzschicht befestigt worden ist. Insbesondere hat die Verwendung einer ungesinterten porösen Röhre, wie oben beschrieben, im Vergleich mit der Verwendung einer gesinterten porösen Röhre die folgenden Vorteile:
- 1. Der Sinterungsprozeß kann wegfallen.
- 2. Die Bindungsfestigkeit zwischen der Röhre und dem Rollenkern kann verbessert werden, weil die radial wirkende Druckkraft des Rohres durch die Verwendung der ungesinterten gezogenen Röhre erhöht ist.
- 3. Die Bindungsfestigkeit ändert sich nicht bei langfristigem Gebrauch.
- Die folgenden Beispiele für die vorliegende Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
- Die Oberfläche von jeder der aus Aluminium hergestellten 60 mm-Rollenkerne wurde aufgerauht und dann eine Dispersion von Perfluoralkoxyharz (PFA) (AD-1, hergestellt durch Daikin Kogyo Co., Ltd., Schmelztemperatur von 300 bis 305º) 2 auf die Oberfläche von jedem Rollenkern 1 aufgetragen, um eine Überzugsschicht mit einer Dicke von 10-20 um zu bilden. Die sich ergebenden Rollenkerne wurden bei einer Temperatur von 320º für 10 Minuten wärmebehandelt. Nach der Wärmebehandlung wurden die Rollenkerne mit einer porösen Röhre 3 aus (Poly-)tetrafluorethylenharz mit einem inneren Durchmesser von 61 mm, einer Dicke von 0,7 mm und einer Porosität von 85% abgedeckt und dann einer Wärmebehandlung zur Befestigung bei 350ºC für 30 Minuten unter der Bedingungen unterworfen, daß die gegenüberliegenden Enden der Röhre befestigt waren, um die Röhre vor einer Längskompression zu bewahren. Nach der Wärmebefestigungsbehandlung wurden die porösen Teile der Röhren der jeweiligen Rollenbasis mit selbstklebendem flüssigen Silikongummi 4 (CY52-005, hergestellt durch Toray Silicone Co., Ltd.) imprägniert und unter den jeweiligen Bedingungen bei 150ºC für 30 Minuten und bei 200ºC für 15 Minuten gehärtet. Im Ergebnis betrug die Härte des Gummis in der Oberflächenschicht der so hergestellten elastischen Rolle 55.
- Die Festigkeit der elastischen Rollen in einem Trennungstest von 90º wurde in den folgenden drei Fällen gemessen:
- I) In diesem Fall wurde eine gesinterte poröse Röhre aus (Poly-)tetrafluorethylenharz verwendet.
- II) In diesem Fall wurde eine ungesinterte poröse gezogene Röhre aus (Poly-)tetrafluorethylenharz verwendet.
- III) In diesem Fall wurde die Härtungs- und Befestigungsbehandlung durch Verwendung eines flüssigen, selbstklebenden Silikongummis in der gewöhnlich angewendeten Art und Weise ohne PFA-Harzbeschichtung als ein Vergleichsbeispiel ausgeführt.
- Bei dieser Messung wurden die Oberfächen der elastischen Rollen in 10 mm breite Teile geschnitten. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wurde ein Teil der Gummioberflächenschicht 101 von jeder der elastischen Rollen von dem Rollenkern 102, welcher drehbar gehaltert wurde, in einer Richtung senkrecht zur tangentialen Richtung zu der Rolle mit einem Zugkrafttester abgezogen, so daß die Trennungsfestigkeit der elastischen Rollen gemessen wurde.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt, in welcher die Breite von jeder probe 10 mm war. Tabelle 1 Längs (kg) Radial (kg)
- Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß die Bindungsfestigkeit zwischen dem porösen Fluorharz und dem Rollenkern wesentlich verbessert ist und daß die Werte der Bindungsfestigkeit in den Fällen (I) und (II) um das Zweifache oder mehr und um das Dreifache oder mehr größer als im Fall (III) sind.
- Die Oberfläche der gemäß dem Fall (II) hergestellten Rolle wurde ferner um 0,2 mm abgeschliffen oder poliert. Die sich ergebende Rolle wurde als Heizfixierrolle in einer Fixiervorrichtung in einer Kopiermaschine verwendet, welche in der Lage ist, 50 Bogen des A4-Papierformats/min zu duplizieren, und, es wurde wie in Fig. 2 gezeigt ist, ein Gewebe 21 als ein Mittel zum Reinigen der Oberfläche der Heizfixierrolle 10 verwendet. Im Ergebnis des praktischen Gebrauchstests konnten sogar 100 000 Bogen Papier mit dem Kopiebild in guter Qualität ohne Beschädigung der Bögen durch die Trennklinken, ohne Abtrennung der porösen Röhre aus (Poly-)tetrafluorethylenharz und ohne deren Beschädigung durch die Trennklinken sowie ohne Verschlechterung der Reibungskraft kopiert werden. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 22 eine Kompressionsrolle, und die Bezugszahl 23 bezeichnet einen Heizer.
- Wie oben beschrieben, ist bei der elastischen Rolle nach der vorliegenden Erfindung das poröse Fluorharz an dem Rollenkern befestigt, um dadurch seine Reibungsfestigkeit z.B. um das 1,5 fache oder mehr, verglichen mit dem Fall nach dem Stand der Technik, in dem zur Klebung nur Gummi verwendet wird, zu verbessern. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung eine zum Zwecke der Fixierung od.dgl. verwendbare elastische Rolle schaffen, welche in Bezug auf die Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit wesentlich verbessert ist.
- Ferner kann entsprechend dem Verfahren zur Herstellung der elastischen Rolle nach der vorliegenden Erfindung eine sehr gute elastische Rolle, wie oben beschrieben, leicht hergestellt werden.
- Während die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was gegenwärtig als am meisten praktikables und bevorzugtes Ausführungsbeispiel angesehen wird, ist es zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern im Gegenteil ist es beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Ausführungen, welche innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche liegen, zu erfassen.
Claims (10)
1. Eine elastische Rolle zum Gebrauch in einer Vorrichtung
zum Fixieren eines elektrostatisch gebildeten Tonerbildes,
mit:
einem Rollenkern (1),
einer porösen Fluorharzschicht (3) mit porösen
Abschnitten, und
einem gehärteten Gummi (4), mit dem die porösen Teile des
porösen Fluorharzes imprägniert sind,
dadurch gekennzeichnet, daß eine geschmolzene
Fluorharzschicht (2) zwischen der porösen Fluorharzschicht
(3) und dem Rollenkern (1) vorgesehen wird.
2. Die elastische Rolle nach Anspruch 1, wobei die
geschmolzene Fluorharzschicht (2) ein Perfluoralkoxyharz
(P.F.A.) umfaßt.
3. Die elastische Rolle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
poröse Fluorharzschicht (3) ein
(Poly-)tetrafluoräthylenharz (P.T.F.E.) umfaßt.
4. Die elastische Rolle nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gummi (4), der die porösen
Teile des porösen Fluorharzes füllt, ein Silikongummi ist.
5. Die elastische Rolle nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gummi (4), der die porösen
Teile des porösen Fluorharzes füllt, ein Fluorgummi ist.
6. Ein Verfahren zum Herstellen einer elastischen Rolle
zum Gebrauch in einer Fixiervorrichtung zum Fixieren eines
elektrostatisch auf einem Kopiepapier gebildeten
Tonerbildes, indem das Tonerbild zwischen zwei Rollen
(10,11) hindurchläuft, mit den Verfahrensschritten:
Bilden einer schmelzbaren Fluorharzschicht (2) auf der
Außenseite eines Rollenkerns (1) und Schmelzen dieser
durch Heizen;
Überziehen der geschmolzenen Fluorharzschicht (2) mit
einer porösen Fluorharzschicht (3), welche poröse Teile
aufweist;
Befestigen der porösen Fluorharzschicht (3) an dem
Rollenkern (1) über die Fluorharzschicht (2) durch
Erhitzen;
Imprägnieren der porösen Teile mit einem Gummi (4) nach
dem Befestigen der porösen Fluorharzschicht (3);
Härten des Gummis nach dem Imprägnieren der porösen Teile.
7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, wobei der
Beschichtungsschritt das Überziehen der geschmolzenen
Fluorharzschicht (2) mit einem
(Poly-)tetrafluoräthylenharz umfaßt und wobei der
Befestigungsschritt die Schritte umfaßt:
Abdecken des Rollenkerns (1) und der geschmolzen
Fluorharzschicht (2) mit einer ungesinterten gezogenen
Röhre (3) des porösen Fluorharzes; und
gleichzeitig Erhitzen der gezogenen Rönre (3) bei einer
Temperatur, die nicht geringer als die Schmelztemperatur
des (Poly-)tetrafluoräthylenharzes ist, dadurch Befestigen
der gezogenen Röhre (3) auf dem Rollenkern (1).
8. Das Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Schritt
der Bildung einer schmelzbaren Schicht das Formen einer
schmelzbaren Perfluoralkoxyharzschicht
(P.F.A.-Harzschicht) auf dem Rollenkern umfaßt.
9. Das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis
8, wobei der Imrägnierungsschritt das Imprägnieren der
porösen Teile der porösen Fluorharzschicht (3) mit einem
Silikongummi umfaßt.
10. Das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6
bis 8, wobei der Imprägnierungsschritt das Imprägnieren
der porösen Teile der porösen Fluorharzschicht (3) mit
einem Fluorgummi umfaßt.
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