DE3884331T2

DE3884331T2 - Elastische Fixierwalze und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE3884331T2
Application number: DE88117408T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuku C O Kumatori W Hatta; Chiaki C O Kumatori Works Kato; Masaya C O Kumatori Work Nishi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2008-10-20
Also published as: DE3884331D1; US5014406A; EP0313023A3; EP0313023A2; US5099560A; US4887340A; EP0313023B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fixierwalze zur Verwendung während des Fixierschrittes von Kopiermaschinen, Faxgeräten, Zeilendruckern und dergleichen. Die Fixierwalze der vorliegenden Erfindung ist insbesondere mit einer Vielzahl von Gummi- und/oder Gewebeschichten einer bestimmten Dicke und Härte versehen, welche ein Kernelement umgeben, um die Kopiereigenschaften der Walze zu verbessern.

Hintergrund der Erfindung

In einer herkömmlichen Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, wird ein Bogen Kopierpapier, an welchem ein noch nicht fixiertes Tonerbild haftet, zwischen Heiz- und Preßgummiwalze durchgeführt, um das Tonerbild auf dem Kopierpapier zu fixieren. Es sind jedoch eine Vielzahl von Problemen mit der Verwendung der herkömmlichen Gummifixierwalzen verbunden, die normalerweise mit einem Fluorkohlenstoffharz beschichtet sind. Da das Harz keine Elastizität aufweist, tendiert die Heizwalze dazu den Toner zu quetschen, und verringert auf diese Weise die Bildqualität der Kopie. Fehlende Elastizität verringert des weiteren die Wärmeleitfähigkeit der Walze, und führt somit zu einer schlechten Tonerfixierung, dieses ist insbesondere ein Problem der Hochgeschwindigkeitskopiermaschinen. Eine Walze die keine Elastizität aufweist tendiert des weiteren dazu das Kopierpapier zu verknittern.
Eine mit einem wärmebeständigen Gummi beschichtete Heizwalze führt ebenfalls zu Problemen während des Kopierverfahrens. Die trennenden Klinken der Kopiermaschinen beschädigen häufig die Gummibeschichtung wenn ein Kopierer durch Papier blockiert wird, und verkürzen auf diese Weise die Lebensdauer der Walze. Des weiteren weist eine solche Walze eine schlechte Tonerablöseeigenschaft auf, welche zu einem Abziehen des Toners führt, und auf diese Weise die Bildqualität der Kopie verringert.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 60- 179770 (im folgenden als japanische Veröffentlichung bezeichnet), welche von dem gleichen Inhaber wie die vorliegende Erfindung eingereicht wurde, beschreibt die Verbesserung der Lebensdauer von Gummiwalzen durch die Verwendung einer Gummischicht aus porösem Ethylentetrafluridharz, welche mit einem flüssigen Silikongummi getränkt ist.
Die in der japanischen Veröffentlichung beschriebene Walze weist jedoch Probleme auf, die mit ihrer Verwendung verbunden sind. Eines dieser Probleme betrifft die Gummihärte, welche nicht mit weniger als einem Shorehärtegrad von 50 hergestellt werden kann und daher zu hoch ist. Des weiteren weist die Walzenoberfläche aufgrund des Polierens unebene Bereiche von einigen Micrometern auf, welche zu reduzierten Tonerablöseeigenschaften führen, insbesondere wenn die Walze für Farbkopieren und ähnliche Verfahren verwendet wird. In diesem Fall sollte die Walze vorzugsweise eine Hochglanzoberfläche aufweisen, um ein glänzendes Bild zu erzeugen. Wenn ein poröses Material wie Ethylentetrafluoridharz zur Beschichtung der Walze verwendet wird, ist es des weiteren unmöglich die Poren des Materials mit einem flüssigen Gummi zu tränken, welcher eine hohe Viscosität (10.000 c.s. oder mehr) aufweist, der im allgemeinen in einem Flüssigkeitsspritzgießsystem (LIMS) verwendet wird. Dies beruht darauf, daß der Porendurchmesser sehr gering ist, höchstens ungefähr 20 µm, und die Quantität des Füllstoffes begrenzt, welcher zur Verbesserung der Kopiereigenschaften der Walzen verwendet werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Fixierwalze zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Probleme des Standes der Technik löst und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Walze zur Verfügung zu stellen. Zur Lösung dieser Aufgabe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Fixierwalze einen Walzenkern; eine erste wärmebeständige Gummischicht, welche an einer Außenfläche des Walzenkernes angeordnet ist; eine zweite wärmebeständige Gummischicht, welche an der Außenfläche der ersten wärmebeständigen Gummischicht angeordnet ist, wobei die zweite wärmebeständige Gummischicht aus einem wärmebeständigen porösen Material besteht, welches von einem flüssigen Gummi getränkt ist; und eine dünne dritte wärmebeständige Gummischicht, welche an der Außenfläche der zweiten wärmebeständigen Gummischicht angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Herstellung der ersten Ausführungsform der Fixierwalze der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Einsetzens des wärmebeständigen porösen Materials im Inneren einer metallischen Form, welche eine hochglanzpolierte Innenfläche aufweist; Einsetzens des Walzenkerns im Mittelpunkt der Form; Einfüllen von flüssigem Gummi zwischen dem Walzenkern und dem porösen Material, um diese erste wärmebeständige Gummischicht zu bilden und um dieses poröse Material mit dem flüssigen Gummi zu tränken, um diese zweite wärmebeständige Gummischicht zu bilden; Entfernen des Inhalts dieser metallischen Form nach dem Härten; und Ausbilden eines dünnen dritten wärmebeständigen Gummibeschichtungsfilms auf der Außenfläche der zweiten wärmebeständigen Gummischicht.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung der ersten Ausführungsform der Fixierwalze der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Bereitstellens einer ersten wärmebeständigen Gummischicht auf der Außenfläche des Walzenkerns; Beschichten der ersten wärmebeständigen Gummischicht mit einem wärmebeständigen porösen Material; Tränken des wärmebeständigen porösen Materials mit flüssigem Gummi, um diese zweite wärmebeständige Gummischicht zu bilden; Härten dieses flüssigen Gummis, Polieren der resultierenden Walze um ihre Rundung zu verbessern; und Ausbilden einer dünnen dritten Gummiüberzugsschicht auf der Außenfläche der polierten Walze unter Verwendung eines Flüssigphasenverfahrens.
Eine zweite Ausführungsform der elastischen Fixierwalze der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Walzenbasiselement ähnlich dem in der japanischen Veröffentlichung beschriebenen, mit einer porösen Schicht aus Fluorkohlenstoffharz, welche an der Außenfläche des Walzenbasiselementes angeordnet ist, wobei das poröse Material poröse Bereiche aufweist, welche mit einem wärmebeständigen flüssigen Gummi getränkt sind, und wobei der flüssige Gummi nach dem Tränken gehärtet wurde. Um die Porengröße der porösen Bereiche zu erhöhen, wird das poröse Material durch Ausdehnen und Backen des Fluorkohlenstoffharzes gebildet, welcher mit einem anorganischen Füllstoff mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 5 um gefüllt ist. Der flüssige Gummi enthält einen anorganischen Füllstoff und/oder ein Ablösemittel um die Walze mit Wärmebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektrischer Leitfähigkeit und Ablöseeigenschaften zu versehen.
Eine dritte Ausführungsform der elastischen Fixierwalze der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Walzenkern; eine an der Außenfläche des Walzenkernes angeordnete poröse Schicht, aus einem verstärkten wärmebeständigen Material, welches mit einem wärmebeständigen elastischen Material getränkt ist, das nach dem Tränken gehärtet wird, wobei ein Füllstoff eingesetzt wird um die Porengröße des porösen Materials zu erhöhen; und ein an der Außenfläche der wärmebeständigen Schicht angeordneter dünner Film aus einem wärmebeständigen elastischen Material.
Eine vierte Ausführungsform der elastischen Fixierwalze der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Walzenkern und eine an der Außenfläche des Walzenkerns angeordnete Schicht, hergestellt aus einem Gewebe oder nichtgewebten Faservlies aus wärmebeständigen Fasern, wobei das ausgewählte Gewebe oder Faservlies mit einem flüssigen wärmebeständigen Gummi getränkt und anschließend gehärtet wird.
Eine fünfte Ausführungsform der elastischen Fixierwalze der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Walzenkern; eine erste wärmebeständige Gummischicht, welche an der Außenfläche des Walzenkerns angeordnet ist; und eine zweite wärmebeständige Gummischicht, welche an der Außenfläche der ersten wärmebeständigen Gummischicht angeordnet ist, wobei die zweite wärmebeständige Gummischicht aus einem wärmebeständigen porösen Material oder wärmebeständigen Fasern besteht, welche mittels eines flüssigen Gummis getränkt sind und an der Außenfläche der zweiten wärmebeständigen Gummischicht liegen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Fixierschrittes in einer Fixiervorrichtung;
Fig. 2 einen Querschnitt einer elastischen Fixierwalze gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 einen Querschnitt einer Form zur Herstellung einer elastischen Fixierwalze gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 einen Querschnitt einer Fixiervorrichtung, welche die elastische Fixierwalze aus Fig. 2 einsetzt;
Fig. 5 einen Querschnitt einer elastischen Fixierwalze gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 einen Querschnitt einer Fixiervorrichtung, welche die elastische Fixierwalze aus Fig. 5 einsetzt;
Fig. 7 einen Querschnitt einer elastischen Fixierwalze gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 einen Querschnitt einer Fixiervorrichtung, welche die elastische Fixierwalze aus Fig. 7 einsetzt;
Fig. 9 einen Querschnitt einer elastischen Fixierwalze gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 einen Querschnitt einer Fixiervorrichtung, welche die elastische Fixierwalze aus Fig. 9 einsetzt;
Fig. 11 einen Querschnitt einer elastischen Fixierwalze gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 12 einen Querschnitt einer Fixiervorrichtung, welche die elastische Fixierwalze aus Fig. 11 verwendet.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Fixierstufe 1 einer Kopiermaschine. Ein Kopierpapier 13, auf welches ein nichtfixiertes Bild aus einem Toner 12 übertragen wurde, wird zwischen zusammengehörenden Fixierwalzen hindurchgeführt, umfassend eine Heizwalze 10 und eine Preßwalze 11. Ein Heizer 23, welcher im Inneren des Kerns 14 der Walze 10 angeordnet ist, stellt eine Wärmequelle für die Walze 10 zur Verfügung. Die durch die Walze 10 erzeugte Wärme, welche im allgemeinen im Bereich von 170 - 200 ºC liegt, und der von der Walze 11 ausgeübte Druck fixieren den Toner 12 auf dem Kopierpapier 13 und führen zu einem fixierten Bild 20.
Die Heizwalze 10 ist mit einem Walzenbasiselement oder einem Kern 14 ausgebildet, welcher aus Keramik, Plastik oder einem metallischen Material, wie Aluminium, hergestellt werden kann. Um die Ablöseeigenschaften des Toners zu erhöhen, ist die Oberfläche des Walzenkernes 14 mit einer Beschichtung 15 aus Fluorkohlenstoffharz mit einer Dicke von einigen zehn µm oder mit einer Beschichtung aus Silikongummi oder Fluorgummi mit einer Dicke von 1 mm oder weniger versehen. Die Preßwalze 11 ist mit einem Aluminiumwalzenkern 16 ausgebildet, welcher eine Beschichtung 17 aus einem wärmebeständigen Gummi, wie Silikongummi, von einigen Millimetern Dicke aufweist, und einen Shorehärtegrad von 10 besitzt.
Fig. 1 zeigt des weiteren die trennenden Klinken 18, welche jeweils eine Breite von einigen Millimetern aufweisen und an vier oder fünf Bereichen befestigt sind um zu verhindern, daß sich das Kopierpapier 13 um die Walze herumwickelt. Die trennenden Klinken 18 sind im allgemeinen nur an der Heizwalze vorgesehen. In der Hochgeschwindigkeitskopiermaschine oder einer automatischen Doppel-Oberflächen-Kopiermaschine sind die trennenden Klinken an beiden, der Heiz- und der Preßwalze vorgesehen, wie in Fig. 1 dargestellt.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die elastische Fixierwalze einen Walzenkern 101 auf, welcher aus einem Metall, Keramik, Plastik oder dergleichen hergestellt ist. Eine wärmebeständige Gummischicht 102 ist an der Außenfläche des Walzenkernes 101 angeordnet. Eine zweite wärmebeständige Gummischicht 104, bestehend aus einem wärmebeständigen porösen Material 103, wie z. B einem porösen Rohr aus Fluorkohlenstoffharz oder dergleichen, welcher von einem flüssigen Gummi getränkt ist, wird an der Außenfläche der Gummischicht 102 ausgebildet. Die äußerste Schicht der Walze ist eine dünne wärmebeständige Gummischicht 105, mit einer Dicke von vorzugsweise 0,2 mm oder weniger. Die Gummischicht 105 kann durch Monoblockformen ausgebildet werden, unter Verwendung einer metallischen Form oder durch ein Flüssigphasenverfahren nach dem Schleifen.
Der wärmebeständige Gummi kann einen anorganischen Füllstoff enthalten, um die Wärmebeständigkeit und die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Zusätzlich kann ein Silikonöl zu dem wärmebeständigen Gummi hinzugefügt werden, um dessen Ablöseeigenschaften zu steigern.
Die elastische Fixierwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie auch die anderen noch zu beschreibenden Ausführungsformen, kann entweder als Heiz- oder als Preßwalze oder als eine Walze die wärmebeständig sein muß, verwendet werden.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der elastischen Fixierwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird ein wärmebeständiges poröses Material 103 in eine hohle Metallform 130 eingeführt, welche eine hochglanzpolierte Innenfläche aufweist, und ein Walzenkern 101 wird in das Zentrum der Form 130 auf eine metallische Walzenkernfassung 132 eingeführt. Flüssiger Gummi 131, z. B. Silikongummi oder dergeichen, wird zwischen den Walzenkern 101 und das poröse Material 103 eingefüllt, um den Raum zwischen diesen aufzufüllen und um die wärmebeständige Gummischicht 102 zu bilden. Nachdem der Silikongummi 131 ausgehärtet ist, wird die elastische Fixierwalze aus der Form entfernt.
Alternativ kann die elastische Fixierwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch hergestellt werden, daß zunächst eine wärmebeständige Gummischicht 102 auf der Außenfläche des Walzenkernes 101 ausgebildet wird, und daß anschließend die Schicht 102 mit dem wärmebeständigen porösen Material 103 überzogen wird. Das poröse Material 103 wird anschließend mit dem flüssigen Gummi 104 getränkt und gehärtet. Nachdem die Oberfläche der resultierenden Walze poliert wurde, um deren Rundung zu verbessern, wird eine dünne wärmebeständige Gummibeschichtung 105 unter Anwendung eines Flüssigphasenverfahrens ausgebildet.
Die Ausbildung der Beschichtung 105 durch das Flüssigphasenverfahren wird, durch das Auftragen von z. B. einer dünnen selbstklebenden Beschichtung aus flüssigem bei Raumtemperatur (RTV) vulkanisiertem Siliciumgummi durchgeführt, welche bei Raumtemperatur aushärtet und selbstklebend ist und überragende Ablöseeigenschaften aufweist.
Zusammenfassend ist die oben beschriebene elastische Fixierwalze so angeordnet, daß eine erste wärmebeständige Gummischicht an der Außenfläche eines Walzenkernes ausgebildet ist, eine zweite wärmebeständige Gummischicht, bestehend aus einem wärmebeständigen porösen Material, welches von einem flüssigen Gummi getränkt ist, ist an der Außenfläche der ersten Gummischicht ausgebildet, und eine dünne wärmebeständige Gummischicht mit einer Dicke von einigen Hunderten um oder weniger ist als die äußerste Schicht der Walze ausgebildet. Die zweite Gummischicht reduziert die Möglichkeit, daß die äußerste Gummischicht durch die trennenden Klinken oder einen Thermistor beschädigt wird und verlängert daher die Lebensdauer der Gummiwalze.
Die in der japanischen Veröffentlichung beschriebene Fixierwalze verwendet ein poröses Material aus Ethylentetrafluoridharz, welches mit flüssigem Silikongummi getränkt ist und nach dem Härten poliert wird. Die Shorehärtegrad des getränkten porösen Materials, nachdem der flüssige Silikongummi ausgehärtet ist, beträgt jedoch mehr als 50. Es ist möglich den Shorehärtegrad durch Polieren oder andere Verfahren unter 50 zu reduzieren.
Obwohl ein Fixiergeräte eine große Walzenspaltenbreite (Breite des Kontakts zwischen den Walzen) aufweist, um den Toner unter einem möglichst niedrigen Druck zu fixieren, ist die Verwendung der herkömmlichen Fixierwalzen aufgrund der Shorehärte begrenzt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich eine elastische Fixierwalze mit einem Shorehärtegrad von 30 oder weniger herzustellen, wenn die Dicke des wärmebeständigen porösen Materials reduziert wird. Des weiteren bewirkt die dünne, äußerste wärmebeständige Gummibeschichtung eine glänzende Außenfläche der elastischen Fixierwalze, so daß diese für Farbkopieren oder ähnliche Verfahren, welche Glanz erfordern, ausgezeichnet eingesetzt werden kann.
Wird des weiteren ein Silikonöl als Ablösemittel zur Beschichtung der Oberfläche der elastischen Fixierwalze verwendet, erhöht sich die Benetzbarkeit/Kompatibilität eines Silikonöls, so daß die Ablösewirkung des Toners oder des Kopierpapiers von der Walze erhöht wird.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann z. B. gemäß der folgenden Aufzählung hergestellt werden: Eine hohle Metallform 130 aus SUS304 rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 40 mm, einer Dicke von 5 mm, einer Länge von 350 mm und einer hochglanzpolierten Innenfläche; einen Walzenkern 101, hergestellt aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von 34 mm, einer Dicke von 2 mm und einer Länge von 320 mm; und eine metallische Kernfassung 132, welche aus SUS304 hergestellt ist.
Um das Verfahren zur Herstellung der Fixierwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen, wurde ein poröses Rohr aus Ethylentetrafluoridharz (Warenzeichen POREFLON, hergestellt von SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES Co., Ltd.) mit einem Außendurchmesser von 40 mm, einer Dicke von 0,8 mm, einer Porengröße von 10 µm und einer Porosität von 85 % in das Innere der hohlen Metallform eingeführt, und der mit einem Lack beschichtete metallische Kern wurde in das Zentrum der Form eingeführt. Flüssiger Silikongummi (Warennamen KE103, hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL Co., Ltd.) mit einer Viskosität von 1.100 c.s., wurde zwischen den metallischen Kern und das poröse Rohr eingefüllt und nach dem Entschäumen bei 200 ºC für eine Stunde gehärtet. Anschließend wurde die resultierende elastische Fixierwalze aus der Form entfernt.
Der Shorehärtegrad der oben beschriebenen Fixierwalze betrug ungefähr 35, also nur ungefähr 20 mehr als die Härte des KE103 selbst. Die Dicke der äußersten dünnen Schicht betrug 0,05 - 0,1 mm und stellte eine hochglanzpolierte Oberfläche zur Verfügung.
Eine ausgezeichnete Bildqualität konnte unter Verwendung der obengenannten Walze als Heizwalze in der Fixierstufe eines in Fig. 4 dargestellten Farbkopierers erzielt werden, wobei die Bezugszeichen 123, 133, 134, 135 und 136 einen Heizer, eine Heizwalze, eine Preßwalze, eine Berührungswalze und ein Band darstellen. Eine Walzenspaltenweite von 4 mm zwischen der Heiz- und Preßwalze war ausreichend.
Zu Vergleichszwecken weist die in der japanischen Veröffentlichung beschriebene Fixierwalze, bei welcher ein poröses Rohr aus Ethylentetrafluoridharz im Inneren der Walze angeordnet ist, einen Shorehärtegrad von 60 auf und bietet daher eine unzureichende Walzenspaltenbreite.
Die elastische Fixierwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist den herkömmlichen Walzen in vielen Beziehungen überlegen. Zunächst führt die Verwendung der Walze weniger zu einem Verknittern des Kopierpapiers. Des weiteren kann die Gummischicht nicht von den trennenden Klinken oder einem Thermistor beschädigt werden, und verlängert somit die Lebensdauer der Walze. Des weiteren weist die elastische Fixierwalze gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund ihrer hohchglanzpolierten Oberfläche überragende Ablöseeigenschaften auf. Da die Härte der Walze gering ist, ist die von der Walze erzielte Bildqualität ausgezeichnet.
Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 zeigt eine elastische Fixierwalze mit einer kontinuierlichen porösen Schicht 202 aus Fluorkohlenstoffharz, welche 2 - 30 Anteile eines anorganischen Füllmittels aufweist, um die Porengröße zu erhöhen, und welche an der Außenfläche des Walzenkerns 201 ausgebildet ist. Der Kern kann aus Metall, Keramik, Plastik oder dergleichen hergestellt sein. Die porösen Bereiche der Schicht 202 sind mit einem wärmebeständigen flüssigen Gummi 203 getränkt, zu welchem ein anorganischer Füllstoff mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 5 µm und/oder ein Ablösemittel mit einem Anteil von 0,1 - 20 hinzugefügt wird, und anschließend gehärtet. Ethylentetrafluoridharz mit einer Porosität von 70 - 95 % und einer Porengröße von 1 - 50 µm wird vorzugsweise als die poröse Fluorkohlenstoffharzschicht 202 verwendet. Des weiteren ist es bevorzugt flüssigen Silikongummi oder Fluorgummi mit einem Shorehärtegrad von 20 - 70 und einer Viskosität von 10.000 c.s. oder weniger als wärmebeständigen flüssigen Gummi 203 zu verwenden.
Die obenbeschriebene elastische Fixierwalze bietet viele Vorteile. Das in einer vorgestimmten Maße an der Oberfläche der Walze freiliegende Fluorkohlenstoffharz resultiert in besseren Tonerablöseeigenschaften als die des Gummis. Des weiteren verhindert die Elastizität der Walze das Zerquetschen des Toners, ermöglicht eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit für ein gutes Fixieren, und verhindert, daß das Kopierpapier zerknittert wird. Zusätzlich ist die Biegefestigkeit der Walze höher als die einer herkömmlichen Gummiwalze, da die elastische Fixierwalze eine verstärkte Anordnung der Fluorkohlenstoffharzfasern aufweist, die Poren mit einer netzförmigen Anordnung bilden, welche sich in den Gummi erstrecken. Dieses hilft die Beschädigung der Walze durch trennende Klinken einer Kopiermaschine zu verhindern.
Des weiteren ist die Gummihärte der Verbundschicht des Fluorkohlenstoffharzes und des elastischen Materials höher als die des elastischen Materials alleine. Es ist notwendig ein elastisches Material mit einem Shorehärtegrad von weniger als 15 zu verwenden, um eine Gummihärte der Verbundschicht von weniger als 35 zu erzielen. Solch ein Gummi weist jedoch eine geringe Biegefestigkeit und eine schlechte Wärmebeständigkeit auf, so daß die Oberfläche des Gummis sich nach tausenden von Kopien zu lösen beginnt, und sich die Bildqualität der Kopien verringert und die Ablöseeigenschaften der Rolle nachlassen. Übersteigt der Shorehärtegrad der Verbundschicht jedoch 80, verringert sich die Walzenspaltenbreite, und tendiert somit zu einer Verringerung des Grades der Tonerfixierung auf dem Kopierpapier.
Es ist möglich die Walzenleistung durch das Hinzufügen verschiedener anorganischer Füllmittel und/oder Ablösemittel zu dem flüssigen Gummi zu verbessern. So wird z. B. zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit des Gummis Eisenoxidrot, Ruß oder Silicium hinzugefügt. Eine höhere Wärmeleitfähigkeit wird durch die Zugabe von Graphit oder metallischen Pulvern zu dem flüssigen Gummi bewirkt. Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit können Ruß oder metallisches Pulver hinzugefügt werden. Silikonöl wird zu dem flüssigen Gummi hinzugefügt, um die Ablöseeigenschaften des Gummis zu erhöhen.
Die in der japanischen Veröffentlichung beschriebene Fixierwalze weist eine Porengröße von ungefähr 10 um und eine Porosität des Ethylentetrafluoridharzes von wenigstens 90 % auf, so daß wenigstens fünf Anteile eines anorganischen Füllstoffes und/oder eines Ablösemittel zu dem flüssigen Gummi hinzugefügt werden konnten und es dauert daher eine sehr lange Zeit, um das Harz mit dem flüssigen Gummi zu tränken.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden 2 - 30 Anteile eines anorganischen Füllstoffes zu dem Fluorkohlenstoffharz hinzugefügt, um die Porengröße und die Porosität zu erhöhen, und um somit die Quantität des zu dem flüssigen Gummi hinzuzufügenden Füllstoffes oder Ablösemittels zu erhöhen. Dies verbessert die Walzeneigenschaften und reduziert die zur Tränkung des flüssigen Gummis notwendige Zeit. Wenn weniger als zwei Anteile des anorganischen Füllstoffes zu dem Fluorkohlenstoffharz hinzugefügt werden, steigt die Porengröße und die Porosität nicht wesentlich. Bei der Zugabe von mehr als 30 Anteilen eines anorganischen Füllstoffes ist es unmöglich ein poröses Material herzustellen. Beträgt dagegen die Menge des Füllstoffes und/oder des Ablösemittels, welches zu dem flüssigen Gummi hinzugefügt werden soll, weniger als 0,1 Anteil, wird keine befriedigende Wirkung erzielt; übersteigt es 20 Anteile, ist es unmoglich das poröse Material zu tränken.
Wie oben beschrieben erzielt die elastische Fixierwalze gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung in einer Fixiervorrichtung einer Kopiermaschine oder dergleichen ausgezeichnete Resultate, welche nur schwer unter Verwendung der herkömmlichen Walzen erzielt werden. Die Walze bewirkt nur wenig Verknittern des Kopierpapiers und die Bildqualität ist ausgezeichnet. Die Gummischicht wird nicht durch die trennenden Klinken oder einen Thermistor oder dergleichen beschädigt, so daß die Lebensdauer der Walze verlängert wird. Des weiteren wird der notwendige Zeitraum zur Erhöhung der Temperatur der Walze und zur Tränkung der Walze mit einem flüssigen Gummi reduziert.
Bezug nehmend auf Fig. 5 und 6 wurden die Beispiele der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der folgenden Aufzählung hergestellt:
Ein Aluminiumwalzenkern 201 wies eine entfettete Oberfläche, einen Kerndurchmesser von 59,8 mm und eine Länge von 320 mm auf. Ein poröses Rohr 202 aus Ethylentetrafluoridharz mit einer Dicke von 0,8 mm, einer Porosität von 90 % und einer Porengröße von 15 µm, wurde durch das Tränken von 10 Anteilen von Graphit in das PTFE-Harz gebildet, gestreckt und gebacken von 100 % auf 800 % in der Längsrichtung und von 100 % auf 200 % in einer radialen Richtung. Der Aluminiumwalzenkern 201 wurde mit dem porösen Rohr 202 bedeckt.
Das poröse Rohr 202 wurde mit flüssigem Silikongummi 203 getränkt, welches eine Viskosität von 5.000 c.s. aufwies und zusammen mit 5 Anteilen Graphit mit einer Teilchengröße von 0,5 µm und 10 Anteilen von Silikonöl mit einer Viskosität von 100 c.s. hinzugefügt. Nach dem Härten wurde die Oberfläche des porösen Rohrs 202 poliert, um eine elastische Walze mit einem äußeren Durchmesser von 60,8 mm zu erzielen, und wurde mit einem invertierten Kopf von 100 um versehen.
Zu Testzwecken wurde die elastische Walze aus Fig. 5 als Heizwalze 210 in einer in Fig. 6 dargestellten Fixiervorrichtung verwendet, welche in einer Kopiermaschine befestigt ist, die 50 Kopien pro Minute unter Verwendung eines DIN-A- 4-Papiers (Papiergröße Nr. 4 der Serie A-Papier unter japanischen Standards) herzustellen. Ein mit einem geringen Anteil Silikonöl getränktes Band 221 aus NOMEX wurde als Reinigungselement an der Außenfläche der Heizwalze 210 verwendet. Wie in Fig. 6 dargestellt, rotiert das Band 221 in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung der Heizwalze 210. In diesem Fall betrug die Temperaturanstiegzeit der Walze ungefähr drei Minuten. Nach 200.000 aufeinanderfolgenden Kopien zeigte die Walze keine Beschädigung durch die trennenden Klinken 218 und befand sich immer noch in einem zufriedenstellenden Zustand für weitere Verwendungen.
Zu Vergleichszwecken wurde ein PFTE-Harz, zu welchem kein Füllmittel hinzugefügt wurde, unter den gleichen Bedingungen wie beim ersten Beispiel gestreckt und gebacken. Das poröse Rohr hatte eine Dicke von 0,8 mm, eine Porosität von 85 % und die Porengröße betrug 5 µm. Das Rohr wurde mit flüssigem Silikongummi getränkt, welcher mit Graphitteilchen von 0,5 um angereichert war. In diesem Fall war es möglich das Rohr mit mehr als einem Anteil flüssigen Silikongummis zu tränken. Die Temperaturanstiegszeit der Walze betrug in diesem Fall ungefähr 3,5 Minuten.
In einem weiteren Beispiel wurde ein Walzenkern mit dem gleichen Walzendurchmesser wie im ersten Beispiel mit einem porösen Rohr aus Ethylentetrafluoridharz bedeckt, so daß PTFE-Harz zu welchem 20 Anteile Eisenoxidrot hinzugefügt wurden, gestreckt und gebacken von 100 % auf 800 % in einer Längsrichtung und von 100 % auf 300 % in einer radialen Richtung. Das poröse Rohr wies eine Dicke von 0,5 mm, eine Porosität von 90 % und eine Porengröße von 15 µm auf. Das poröse Rohr wurde mit einein flüssigen Silikongummi getränkt, welches eine Viskosität von 5.000 c.s. aufwies und zu welchem 5 Anteile Eisenoxidrot hinzugefügt wurden, so daß die Dicke des mit dem Silikongummi beschichteten porösen Rohrs 0,5 mm mehr als die des ursprünglichen porösen Rohres betrug. Die Oberfläche der äußersten Silikongummischicht wurde poliert um eine Walze herzustellen, bei welcher das poröse Ethylentetrafluoridharzrohr an der Oberfläche der Walze erschien.
Zu Testzwecken wurde die Walze als Heizwalze in der gleichen Fixiervorrichtung wie beim ersten Beispiel verwendet. Es wurde keine Beschädigung durch die trennenden Klinken 218 festgestellt, so daß eine ausgezeichnete Bildqualität bei bis zu 400.000 Kopien erzielt wurde.
Fig. 7 und 8 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 7 wird eine elastische Fixierwalze mit einer kontinuierlichen porösen Schicht 302 aus Fluorkohlenstoffharz versehen, welche die Außenflächen eines aus Metall, Keramik, Plastik oder dergleichen hergestellten Walzenkern 301 umgibt. Die poröse Schicht 302 ist mit einem wärmebeständigen flüssigen Gummi 303 getränkt, gehärtet und anschließend poliert, um die korrekte Rundung zu erzielen. Eine dünne flüssige Gummibeschichtung 304 mit einer niedrigen Viskosität wurde aufgetragen und gehärtet, um die Rauheit der Oberfläche zu verringern, und um zur Erhöhung der Tonerablöseeigenschaften der Walze eine glänzende Oberfläche zu erzielen. Diese Walze ist insbesonders für die Verwendung bei Farbkopien geeignet.
Unter Berücksichtigung der Ablöseeigenschaften und der Handhabung der Walze, ist es vorteilhaft einen flüssigen Silikongummi zu verwenden, welcher bei Raumtemperatur aushärtet, wie der wärmebeständige flüssige Gummi. Der für die Oberflächenbeschichtung verwendete flüssige Silikongummi muß jedoch nicht immer die gleiche Güte aufweisen wie der zur Tränkung der porösen Gummischicht verwendete.
Es ist des weiteren vorteilhaft einen flüssigen Silikongummi mit einem Shorehärtegrad von 80 % oder weniger nach dem Härten und einer Viskosität von 100.000 c.s. oder weniger zur Tränkung der Schicht 302 zu verwenden. Der, die äußerste Schicht bildende, flüssige Silikongummi, weist vorzugsweise einem Shorehärtegrad von 100 oder weniger, nach dem Härten bei Raumtemperatur, und eine Viskosität von 10.000 c.s. oder weniger auf.
Bei dieser Anordnung wird z. B. eine Schicht aus Gewebe oder nichtgewebten Faservlies aus Polyamid oder dergleichen, oder eine Schicht aus Kohlenstoffasern, anstelle der kontinuierlichen porösen Schicht aus Fluorkohlenstoffharz verwendet.
Ausgezeichnete Ergebnisse werden unter Verwendung der gerade beschriebenen Walze erzielt. Die Oberfläche der Walze ist glänzend, und verbessert die Ablöseeigenschaften und die Elastizität. Des weiteren ist die Biegefestigkeit der Walze höher als die von herkömmlichen Gummiwalzen. Die verstärkte Anordnung der Fluorkohlenstoffharzfasern, welche Poren bilden, die eine netzförmige Anordnung aufweisen, die sich in das Gummi erstreckt, verhindert ein Beschädigen der Walzen durch die trennenden Klinken. Die Klinken können die Walze jedoch beschädigen, wenn die äußerste wärmebeständige Gummischicht zu dick ist, daher ist die äußerste Schicht vorzugsweise 0,2 mm dick oder weniger, idealerweise einige 10 µm dick, so daß die unebenen flachen Bereiche der Walze eine ebene polierte Oberfläche bilden. Solch eine Oberfläche wird durch das Auftragen eines flüssigen Gummi des in einem Lösungsmittel lösbaren Typs, mit niedriger Viskosität und überragenden Adhäsionseigenschaften, auf die Oberfläche mittels einer Walze oder dergleichen erzielt.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde unter Verwendung eines Aluminiumkerns durchgeführt, welcher eine entfettete Oberfläche und einen Walzendurchmesser von 40 mm aufwies. Eine Länge von 32 mm des Kerns wurde adhäsiv gemacht und mit einem porösen Rohr aus Ethylentetrafluoridharz bedeckt, welches eine Dicke von 2,5 µm, eine Porosität von 80 % und eine Porengröße von 2 um aufwies. Das poröse Rohr wurde mit zwei Teilen flüssigem Silikongummi getränkt (Warenname KE 103, hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL Co., Ltd.) und anschließend bei Raumtemperatur gehärtet. Die Oberfläche des porösen Rohrs wurde anschließend auf einen Außendurchmesser von 44 mm und eine Oberflächenrauhheit von 10 µm poliert. Die Walzenoberfläche wurde anschließend mit einem Teil flüssigem Silikongummi (Warenname S-COAT 58, hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL Co., Ltd.), mit einer Dicke von ungefähr 20 µm bei Raumtemperatur gehärtet. Die Oberflächenrauhheit betrug ungefähr 2 µm und bildete eine glänzende Oberfläche. Der Shorehärtegrad der Gummiwalze betrug 60 bei herkömmlichen Temperaturen und 45 wenn die Walze auf 200 ºC erhitzt wurde.
Im folgenden wird auf die Fig. 8 Bezug genommen. Die oben beschriebene Walze wurde als eine Heizwalze 305 in einer Fixiervorrichtung verwendet, welche an einer Alle-Farben-kopierenden Maschine befestigt war, die zehn Kopien pro Minute herstellen kann, unter Verwendung von DIN-A-4-Papier. Die Referenzzeichen 306, 308 und 309 bezeichnen eine Preßwalze, eine Berührungswalze und einen Heizer. Ein Band 307 aus NOMEX, getränkt mit einer geringen Menge an Silikonöl, wurde als ein Reinigungselement auf der Außenfläche der Walze 305 verwendet. Das Band 307 rotiert in einer entgegengesetzten Richtung zur der der Walze 305.
Unter Verwendung dieses Aufbaus konnte eine ausgezeichnete Bildqualität ohne Verschiebung bei bis zu 20.000 Kopien erzielt werden. Zu Verlgeichszwecken wurde die gleiche Walze wie die des vorgehenden Beispieles in einer Farbkopiermaschine verwendet, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche nicht mit einem einteiligen flüssigen Silikongummi beschichtet war, sondern nur poliert. In diesem Fall war die Bildqualität der Farbkopien weniger glänzend, und nach einigen zehn Kopien trat ein Verschieben auf und verhinderte das weitere Kopieren.
Fig. 9 und 10 zeigen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 9 ist ein Gewebe oder nichtgewebtes Faservlies 402 aus wärmebeständigen Fasern, z. B. Fluorkohlenstoffharzfasern, Kohlenstoffasern, metallischen Fasern, Polyamidfasern oder dergleichen an der Außenfläche eines Walzenkernes 401 angeordnet, welcher entweder aus Metall, Keramik, Kunststoff oder dergleichen hergestellt ist. Die Gewebeschicht 402 wird anschließend mit einem wärmebeständigen flüssigen Gummi 403 getränkt und gehärtet.
In dieser Ausführungsform wird ein Silikongummi aus Fluorgummi mit einer hohen Viskosität als wärmebeständiger flüssiger Gummi verwendet. Die Walze kann leicht konstruiert werden, wenn das Formen unter Verwendung eines flüssigen Silikongummieinspritzverfahrens (LIMS) durchgeführt wird.
Im allgemeinen wird ein anorganischer Füllstoff, wie Eisenoxidrot, Siliciumdioxid oder dergleichen zu dem flüssigen Gummi hinzugefügt, um die Wärmebeständigkeit und die elektrische Leitfähigkeit der Walze zu erhöhen, und Silikonöl wird zu dem flüssigen Gummi hinzugefügt, um dessen Ablöseeigenschaften zu steigern.
In dieser Ausführungsform wird das Beschädigen aufgrund der trennenden Klinken oder eines Thermistors eines Kopiergerätes verringert und daher die Lebensdauer der Walze verlängert, da das Gummi mit einem Gewebe oder einem nichtgewebten Faservlies aus Fluorkohlenstoffharz oder durch das leitfähige Gewebe oder nichtgewebte Faservlies aus Kohlenstoff, Metall oder dergleichen verstärkt wird.
In der in der japanischen Veröffentlichung beschriebenen Fixierwalze, bei welcher das poröse Ethylentetrafluoridharz mit flüssigem Silikongummi getränkt wird und anschließend nach dem Härten poliert wird, ist die Viskosität des flussigen Silikongummis und die Teilchengröße und Quantität des Füllstoffes begrenzt. Keine Begrenzungen sind bei der elastischen Fixierwalze gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorhanden.
Ein Beispiel der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde unter Verwendung eines metallischen Kerns mit einer entfetteten Oberfläche und einem Walzendurchmesser von 40 mm durchgeführt. Eine Länge von 320 mm des Kerns wurde mit Silikongummigrundierung beschichtet und getrocknet. Ein Fluorkohlenstoffharz, nichtgewebte Faservliesschicht, 3 mm dick, wurde auf der äußeren Oberfläche des metallischen Kerns gebildet und mit einem flüssigen Silikongummi (Warenname KE 1331, hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL Co., Ltd.) getränkt, welches eine Viskosität von 30.000 c.s. aufwies, einen Shorehärtegrad von 40, und eine Biegefestigkeit von 35 kg je m², und anschließend bei 200 ºC für fünf Stunden gehärtet. Die Oberfläche der resultierenden Außenschicht wurde mittels einer externen zylindrischen Schleifmaschine auf einen Außendurchmesser von 45 mm poliert. Die Oberfläche wies ein 10 : 1 Verhältnis von Silikongummi und Fluorkohlenstoffharzfasern auf. Die Beschichtungsschicht der Walze wies einen Shorehärtegrad von 70 und eine Zugfestigkeit von 60 kg je m² auf.
Im folgenden wird auf Fig. 10 Bezug genommen. Die Walze wurde als Heizwalze 404 in einer Fixiervorrichtung verwendet, welche an einer Kopiermaschine befestigt war, die 50 Kopien auf DIN-A-4-Papier pro Minute herstellen konnte. Die Referenzzeichen 405, 406 und 407 bezeichnen eine Preßwalze, ein Band und eine Berührungswalze. Ein Band 406 aus NOMEX, getränkt mit einer geringen Menge an Silikonöl, wurde als ein Reinigungselement an der Außenfläche der Heizwalze 404 verwendet. Wie in Fig. 10 dargestellt, rotiert das Band 406 in einer entgegengesetzten Richtung zu der der Heizwalze 404. Wieder wurden ausgezeichnete Ergebnisse unter Verwendung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt. Bei bis zu 200.000 Kopien war die Walze unbeschädigt durch die trennenden Klinken und es trat kein Verknittern des Papieres auf und eine ausgezeichnete Bildqualität konnte erzeugt werden.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 11 zeigt eine wärmebeständige Gummischicht 502, welche auf der Außenseite eines Walzenkerns ausgebildet ist, wobei der Walzenkern aus Metall, Keramik, Plastik oder dergleichen hergestellt ist. Eine wärmebeständige Gummischicht 504 bestehend aus einem wärmebeständigen porösen Material oder aus wärmebeständigen Fasern (503), welche von einem flüssigen Gummi getränkt werden, ist auf der Außenfläche der Gummischicht 502 ausgebildet.
In dieser Ausführungsform kann ein poröses Material oder ein Gewebe oder nichtgewebtes Faservlies aus Fluorkohlenstoffharz verwendet werden, wenn die Ablöseeigenschaften der Oberfläche ein wichtiger Gesichtspunkt ist, und ein Gewebe oder nichtgewebtes Faservlies aus leitfähigen Fasern, wie Kohlenstoff, Metall oder dergleichen kann verwendet werden, wenn elektrische Leitfähigkeit erfordert wird. Ein flüssiger Silikongummi mit einer Viskosität von 100.000 c.s. oder weniger, wird im allgemeinen als wärmebständige Gummischicht verwendet. Eine noch leistungsfähigere Walze kann erzielt werden, wenn des weiteren ein anorganischer Füllstoff, wie Eisenoxidrot, Siliciumdioxid oder dergleichen zu dem flüssigen Gummi hinzugefügt wird, um die Wärmebeständigkeit der Walze weiter zu erhöhen, oder wenn ein Ablösemittel, wie Silikonöl oder dergleichen hinzugefügt wird, um die Ablöseeigenschaften der Walze zu steigern. Die Oberfläche der elastischen Fixierwalze wird poliert, um deren Rundung zu verbessern und um eine gemischte Schicht auf der Außenfläche der Walze freizulegen.
In dieser Ausführungsform, wie in den anderen Ausführungsformen, wird die Lebensdauer der Walze verlängert. Die beruht darauf, daß der Gummi durch poröses Material oder gewebtes oder nichtgewebtes Gewebe aus Kohlenstoffharz oder leitfähiges Gewebe oder nichtgewebtes Gewebe aus Kohlenstoff, Metall oder dergleichen verstärkt wird, welches die Beschädigung durch die trennenden Klinken oder den Thermistor einer Kopiermaschine bewirkt wird.
In der in der japanischen Veröffentlichung beschriebenen Fixierwalze, bei welcher ein poröses Material aus Ethylentetrafluoridharz mit flüssigem Silikongummi getränkt wird und nach dem Härten poliert wird, weist einen Shorehärtegrad von wenigstens 50 auf. Es ist unmöglich den Shorehärtegrad unter 50 durch Polieren oder andere Verfahren zu verringern. Daher ist in einer Fixiervorrichtung in welcher gemäß einer vorherrschenden Tendenz die Spalte vergrößert wird, so daß der Toner unter einem möglichst geringem Druck fixiert wird, die Verwendung der Fixierwalze begrenzt. Gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, eine elastische Fixierwalze mit einem Shorehärtegrad von 30 oder weniger herzustellen, durch das Reduzieren der Dicke des wärmebeständigen porösen Materials.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, unter Verwendung der gleichen Form und Kernspezifikationen die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, und in Fig. 3 dargestellt sind, hergestellt werden.
Um das Verfahren zur Herstellung dieser Ausführungsform durchzuführen, wird z. B. poröses Rohr aus Ethylentetrafluoridharz mit einem Außendurchmesser von 40 mm, einer Dicke von 0,4 mm, einer Porengröße von 10 µm und einer Porosität von 85 % in eine hohle Metallform gesetzt. Ein metallischer Kern, beschichtet mit einem Überzug, wird in das Zentrum der Form unter Verwendung einer Metallkernfassung gesetzt. Flüssiger Silikongummi (Warenname KE 106, hergestellt von SHIN-ETSU CHEMICAL Co., Ltd.), mit einer Viskosität von 5.000 c.s., wurde zwischen den Metallkern und das poröse Rohr geschüttet und bei 200 ºC eine Stunde nach dem Entschaumen gehärtet. Anschließend wurde die Walze aus der Form entfernt.
Die Oberfläche der Gummiwalze wurde auf einen Außendurchmesser von 39,5 mm poliert, so daß eine gemischte Schicht aus Ethylentetrafluoridharz und Silikongummi an der Oberfläche freilag. Der Shorehärtegrad der Gummiwalze betrug ungefähr 45, nur ungefähr fünf Härtegrade mehr als der des KE 106 selbst.
Zu Testzwecken wurde die fünfte Ausführungsform der Gummiwalze als Heizwalze 505 eines einfachen Papierkopierer (PPC), wie in Fig. 12 dargestellt, verwendet. Die Referenzzeichen 507, 508 und 509 bezeichnen eine Berührungswalze, ein Band und einen Heizer. Eine ausreichende Walzenspaltenbreite von 4 mm zwischen der Heizwalze 505 und der Preßwalze 506 war vorgesehen. Unter Verwendung dieser Vorrichtung konnte eine Kopie mit einer ausgezeichneten Bildqualität ohne Zerknittern erzielt werden. Des weiteren wurde die Gummischicht nicht beschädigt, so daß die Lebensdauer der Walze verlängert wird.
Bei einer Fixierwalze wie in der japanischen Veröffentlichung beschrieben, bei welcher ein poröses Rohr aus Ethylentetrafluoridharz im Inneren der Fixierwalze besteht, betrug der Shorehärtegrad 70 und es konnte daher keine ausreichende Spaltenbreite erzielt werden.

Claims

1. Fixierwalze zur Verwendung in dem Fixierschritt einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, umfassen:

einen Walzenkern (101);

gekennzeichnet durch

eine erste wärmebeständige Gummischicht (102), angeordnet an der Außenfläche dieses Walzenkerns (101);

eine zweite wärmebeständige Gummischicht (104), angeordnet an der Außenfläche dieser ersten wärmebeständigen Gummischicht (102), wobei diese zweite wärmebeständige Gummischicht (104) aus einem wärmebeständigen porösen Material (103) besteht, welches mit einem flüssigen Gummi getränkt ist; und

eine dritte wärmebeständige Gummischicht (105), angeordnet an der Außenfläche dieser zweiten wärmebeständigen Gummischicht (104).

2. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei die erste wärmebeständige Gummischicht (102) dicker als die zweite wärmebeständige Gummischicht (104) ist.

3. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei die dritte wärmebeständige Gummischicht (103) nicht dicker als 0,2 mm ist.

4. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei das wärmebeständige poröse Material (103) ein poröses Rohr aus Ethylentetrafluoridharz mit einer Porosität von 60 - 90 % ist.

5. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei die Walze insgesamt einen Shorehärtegrad von 60 oder weniger aufweist.

6. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei das wärmebeständige poröse Material (103) mit einem flüssigen Silikongummi getränkt wird, welcher eine Viskosität von 50.000 c.s. oder weniger aufweist.

7. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei ein Füllstoff zu dem Gummi hinzugefügt wird, um dessen Wärmebeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit zu steigern.

8. Fixierwalze nach Anspruch 1, wobei ein Silikonöl zu dem Gummi hinzugefügt wird, um dessen Ablöseeigenschaften zu steigern.

9. Verfahren zur Herstellung einer Fixierwalze für einen Fixierschritt in einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, wobei

eine erste wärmebeständige Gummischicht (102) an der Außenfläche eines Walzenkerns (101) vorgesehen wird, eine zweite wärmebeständige Gummischicht (104), bestehend aus einem wärmebeständigen porösen Material (103), welches mit einem flüssigen Gummi getränkt wird, an der der Außenfläche der ersten wärmebeständigen Gummischicht (102) angeordnet wird, und eine dritte wärmebeständige Gummischicht (105) an der Außenfläche dieser zweiten wärmebeständigen Gummischicht (104) angeordnet wird, das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

Setzen des wärmebeständigen porösen Materials (103) in das Innere einer metallischen Form (130), welche eine hochglanzpolierte Innenfläche aufweist;

Setzen des Walzenkerns (103) in das Zentrum dieser metallischen Form (130);

Einfüllen eines flüssigen Gummis (131) zwischen diesen Walzenkern (101) und das poröse Material (103), um die erste wärmebeständige Gummischicht (102) zu bilden, und um das poröse Material (103) mit dem flüssigen Gummi (131) zu tränken, um diese zweite wärmebeständige Gummischicht (104) zu bilden;

Entfernen des Inhalts der Metallform nach dem Härten; und

Formen eines dünnen dritten wärmebeständigen Gummibeschichtungsfilms (105) auf der Außenfläche der zweiten wärmebeständigen Gummischicht (104).

10. Verfahren zur Herstellung einer Fixierwalze für einen Fixierschritt in einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, wobei eine erste wärmebeständige Gummischicht (102) an der Außenfläche eines Walzenkernes (101) angeordnet wird; eine zweite wärmebeständige Gummischicht (104), bestehend aus einem wärmebeständigen porösen Material (103), welches von einem flüssigen Gummi getränkt wird, an der Außenfläche der ersten wärmebeständigen Gummischicht (102) angeordnet wird, und eine dünne dritte wärmebeständige Gummischicht (105) an einer Außenfläche der zweiten wärmebeständigen Gummischicht (104) angeordnet wird, das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

Bereitstellen der ersten wärmebeständigen Gummischicht (102) an der Außenfläche des Walzenkerns (101);

Beschichten dieser ersten wärmebeständigen Gummischicht (102) mit dem wärmebeständigen porösen Material (103);

Tränken des wärmebeständigen porösen Materials (103) mit flüssigem Gummi (131), um die zweite wärmebeständige Gummischicht (104) zu bilden;

Härten des flüssigen Gummis (131);

Polieren der resultierenden Walze, um deren Rundung zu verbessern; und

Bilden eines dünnen dritten wärmebeständigen Gummibeschichtungsfilms (105) an der Außenfläche der polierten Walze, unter Verwendung eines Flüssigphasenverfahrens.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Flüssigverfahren durch das Auftragen einer dünnen, selbstklebenden Beschichtung aus flüssigem Silikongummi durchgeführt wird.

12. Elastische Fixierwalze zur Verwendung in einem Fixierschritt einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, umfassen:

Ein Walzenbasiselement (201); und

eine Schicht (202) aus porösem Material, angeordnet an der Außenfläche dieses Walzenbasiselementes (201), wobei das poröse Material poröse Bereiche aufweist, die mit wärmebeständigen flüssigem Gummi (203) getränkt sind, welcher nach dem Tränken härtet, dadurch gekennzeichnet, daß dieses poröse Material aus porösem Fluorkohlenstoffharz besteht und daß das poröse Material (202) durch das Strecken und Backen des Fluorkohlenstoffharzes, welches mit einem anorganischen Füllmittel mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 5 µm angefüllt ist, geformt wird, um die Porengröße der porösen Bereiche zu erhöhen, und wobei der flüssige Gummi (203) einen anorganischen Füllstoff und ein Ablösemittel enthält, um Wärmebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Ablöseeigenschaften bereitzustellen.

13. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 12, wobei das poröse Fluorkohlenstoffharz ein Ethylentetrafluoridharz mit einer Porosität von 70 - 95 % und einer Porengröße von 1 - 50 µm ist.

14. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 12, wobei das Fluorkohlenstoffharz 2 - 30 Anteile Füllstoff enthält, und wobei der Füllstoff und das Ablösemittel in dem flüssigen Gummi zu 0,1 - 20 Anteilen enthalten sind.

15. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 12, wobei das anorganische Füllmaterial ein leitfähiges Material, wie Kohlenstoff ist.

16. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 12, wobei der anorganische Füllstoff Eisenoxidrot ist.

17. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 12, wobei der anorganische Füllstoff Siliciumdioxid ist.

18. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 12, wobei das Ablösemittel, welches in diesem wärmebeständigen flüssigen Gummi enthalten ist, Silikonöl mit einer Viskosität in einem Bereich von 10 c.s. bis 10.000 c.s. ist.

19. Elastische Fixierwalze zur Verwendung in einem Fixierschritt einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, umfassen:

Einen Walzenkern (301);

eine poröse Schicht (302), vorgesehen an der Außenfläche dieses Walzenkerns, hergestellt aus einem verstärkten wärmebeständigen Material, welches mit einem wärmebeständigen elastischen Material getränkt ist, daß nach dem Tränken gehärtet wurde;

dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllstoff verwendet wird, um die Porengröße des porösen Materials zu erhöhen; und

daß ein dünner Film aus wärmebeständigen elastischen Material an der Außenfläche dieser Schicht vorgesehen ist.

20. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 19, wobei das verstärkte wärmebeständige Material ein poröser Fluorkohlenstoffharz ist.

21. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 19, wobei das verstärkte wärmebeständige Material entweder ein Gewebe oder nichtgewebtes Faservlies ist.

22. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 21, wobei dieses Gewebe aus Kohlenstoffasern hergestellt ist.

23. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 19, wobei das wärmebständige elastische Material flüssiger Silikongummi ist, mit einem Shorehärtegrad von nicht mehr als 80 nach dem Härten und einer Viskosität von nicht mehr als 100.000 c.s..

24. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 19, wobei der dünne Film nicht dicker als 0,2 mm ist.

25. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 19, wobei das wärmebeständige elastische Material flüssiger Silikongummi ist, mit einem Shorehärtegrad von nicht mehr als 100 nach dem Härten bei Raumtemperatur und eine Viskosität von nicht mehr als 10.000 c.s..

26. Elastische Fixierwalze zur Verwendung in einem Fixierschritt in einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, umfassen:

Einen Walzenkern (401);

gekennzeichnet durch

eine Schicht (402), vorgesehen an der Außenfläche des Walzenkerns und hergestellt aus Gewebe oder nichtgewebtem Faservlies aus wärmebeständigen Fasern, wobei dieses Gewebe mit flüssigem wärmebeständigen Gummi (403) getränkt ist, welcher nach dem Tränken gehärtet wurde.

27. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 26, wobei der flüssige wärmebständige Gummi (403) flüssiger Silikongummi ist, mit einer Viskosität in einem Bereich von 10.000 c.s. bis 500.000 c.s..

28. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 27, wobei der flüssige Silikongummi einen anorganischen Füllstoff oder ein Ablösemittel enthält.

29. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 26, wobei die wärmebeständigen Fasern aus Fluorkohlenstoffharz hergestellt sind.

30. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 26, wobei die wärmebeständigen Fasern aus einem leitfähigen Material, wie Kohlenstoff, Metall oder dergleichen hergestellt sind.

31. Elastische Fixierwalze zur Verwendung in einem Fixierschritt einer Fixiervorrichtung, wie einer Kopiermaschine, umfassen:

Einen Walzenkern (501);

gekennzeichnet durch

eine erste wärmebeständige Gummischicht (502), vorgesehen an der Außenfläche dieses Walzenkerns (501); und

eine zweite wärmebeständige Gummischicht (504), vorgesehen an der Außenfläche der ersten wärmebeständigen Gummischicht (502), wobei die zweite wärmebeständige Gummischicht aus einem wärmebeständigen porosen Material oder wärmebeständigen Fasern (503) besteht, welche von einem flüssigen Gummi getränkt werden und an der Außenfläche der zweiten wärmebeständigen Gummischicht (504) offenliegen.

32. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 31, wobei das wärmebeständige poröse Material (503) ein poröses Fluorkohlenstoffharz, mit einer Porosität in einem Bereich von 60 - 95 % ist.

33. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 31, wobei diese wärmebeständigen Fasern (503) entweder aus Gewebe oder nichtgewebten Faservlies aus Fluorkohlenstoffharzfasern bestehen.

34. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 31, wobei diese wärmebeständigen Fasern (503) entweder aus einem Gewebe oder nichtgewebtem Faservlies bestehen, hergestellt aus einem leitfähigen Material, wie Kohlenstoff, Metall oder dergleichen.

35. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 31, wobei der wärmebeständige Gummi flüssiger Silikongummi mit einer Viskosität von nicht mehr als 100.000 c.s. ist.

36. Elastische Fixierwalze nach Anspruch 35, wobei der flüssige Silikongummi einen anorganischen Füllstoff oder ein Ablösemittel enthält.