DE4216366A1

DE4216366A1 - Fixiervorrichtung fuer ein elektrofotografisches geraet

Info

Publication number: DE4216366A1
Application number: DE4216366A
Authority: DE
Inventors: Ryuuichi Shimizu; Tsuneaki Kawanishi; Toshiya Satoh; Teruaki Mitsuya; Takashi Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1992-11-19
Anticipated expiration: 2012-05-19
Also published as: JPH04340576A; US5649273A; US5363180A; US5519479A; US5508138A; DE4216366C2; JP2690630B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung zum Fixieren eines elektrofotografischen einfarbigen Tonerbilds auf einem Bildträger wie etwa Papier sowie ein elektrofotografisches Gerät, das eine solche Fixiervorrichtung verwendet.

Verschiedene elektrofotografische Verfahren wurden beispiels weise in den JP-PS′en 42-23 910 und 43-24 748 sowie in der US- PS 22 97 691 vorgeschlagen. Ein gewöhnlich angewandtes elek trofotografisches Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bilds auf der Ober fläche eines lichtempfindlichen Teils aus einem Fotoleiter material, Entwickeln des latenten Bilds zu einem sichtbaren Bild mit Hilfe eines Toners und Übertragen des entwickelten Bilds auf einen Bildträger wie etwa Papier.

Es sind viele Trockenentwicklungsverfahren bekannt, um ein elektrostatisches latentes Bild mit Hilfe von Tonern zu ent wickeln, beispielsweise das Pulverwolkenverfahren gemäß der US-PS 22 21 776, das Kaskadenverfahren gemäß der US-PS 26 18 552, das Magnetbürstenverfahren gemäß der US-PS 28 74 063, das Fellbürstenverfahren gemäß der US-PS 29 01 974, das Kontaktentwicklungsverfahren gemäß der US-PS 28 11 465, das Entwicklungsverfahren mit Druckbeaufschlagung gemäß der US-PS 31 52 012 sowie das Magnettoner-Entwicklungs verfahren gemäß der US-PS 39 09 258. Von diesen bekannten Entwicklungsverfahren werden das Kaskadenverfahren und das Magnetbürstenverfahren am häufigsten eingesetzt.

Es sind ferner Verfahren bekannt, um ein Tonerbild auf einem Bildträger wie Papier zu fixieren, nachdem das Tonerbild auf den Bildträger übertragen ist. Dabei sind beispielsweise Verfahren wie das Lösungsmittel-Fixierverfahren, das Druck fixierverfahren und das Thermofixierverfahren bekannt. Bei dem Lösungsmittelfixierverfahren treten jedoch Probleme wie die Erzeugung eines unangenehmen Geruchs und nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit auf, weil sich die Lösungs mitteldämpfe ausbreiten. Das Druckfixierverfahren ist eben falls nachteilig, und zwar wegen unbefriedigender Fixier eigenschaften.

Im Hinblick auf die vorbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik sowie auf Sicherheit und Wirtschaftlichkeit wird in großem Umfang eine Fixiervorrichtung verwendet, die als Thermofixiervorrichtung bekannt ist, wobei der Toner, der ein Tonerbild darstellt, durch Wärme zum Aufschmelzen gebracht wird, um an dem Bildträger wie etwa Papier zu haften. Fig. 4 zeigt schematisch eine typische Thermofixiervorrichtung. Sie hat eine Fixierwalze 1, die aus einem zylindrischen Kern aus einem Metall wie einer Aluminiumlegierung oder aus Keramik besteht, und ein Heizelement 5, das in dem zylindrischen Kern 2 angeordnet ist, wobei der Kern 2 eine Oberflächen- bzw. Mantelschicht 4 aus einem warmfesten Harz wie Polytetrafluor ethylen oder einem warmfesten Elastomermaterial wie einem Silikon- oder einem Fluorkautschuk besteht. Ferner hat die Fixiervorrichtung eine Andruckwalze 6, die aus einem zylin drischen Kern 2′ beispielsweise aus Aluminium besteht und eine Mantelschicht 4′ trägt, die aus einem elastischen Ma terial wie Silikon- oder Fluorkautschuk oder einem warmfesten Harz wie Fluorharz besteht.

Die Fixiervorrichtung hat ferner eine Vielzahl von Trenn klauen 18, die ein Wickeln des Papiers um die Fixier- oder die Andruckwalze herum verhindern. Beispielsweise sind vier bis fünf Trennklauen mit jeweils einer Breite von einigen Millimetern vorgesehen. In den meisten Fällen sind die Trenn klauen nur an der Fixierwalze vorgesehen. Im Fall eines Hochgeschwindigkeitsdruckers oder eines Geräts mit Doppelsei ten-Druckfunktion sind die Trennklauen aber auch an der An druckwalze 6 vorgesehen.

Im Gebrauch wird das Übertragungspapier 15 (der Bildträger), das ein darauf übertragenes Tonerbild trägt, durch den Ein zugspalt zwischen der Fixierwalze 1 und der Andruckwalze 6 geführt, so daß das Tonerbild erwärmt und mit Druck beauf schlagt wird, um auf dem Übertragungspapier 15 fixiert zu werden. Dieses Fixierverfahren wird allgemein als Heißwalzen- Fixierverfahren bezeichnet. Es sind zwar auch andere Arten von Thermofixierverfahren wie etwa das Schnellfixierverfahren und das Ofenfixierverfahren bekannt, aber das angegebene Heißwalzen-Fixierverfahren wird am häufigsten angewandt, weil eine ausgezeichnete Fixierleistung, eine hohe Fixiergeschwin digkeit, hohe Sicherheit und Wirtschaftlichkeit damit ver bunden sind.

Im allgemeinen glänzt ein Bild, nachdem es mit einer kon ventionellen Fixiervorrichtung fixiert worden ist, die eine Fixierwalze mit einer warmfesten Harzbeschichtung 4 aufweist. Insbesondere ist ein einfarbiges Bild nach einem solchen Fixiervorgang nicht ohne weiteres sichtbar, und zwar aufgrund der Lichtreflexion. Dieses Thermowalzenfixierverfahren, das mit dieser Art von Fixierwalze arbeitet, kann kein Fixierbild hoher Güte liefern. Im allgemeinen wird eine Fixierwalze, die eine Mantelschicht aus einem Fluorharz trägt, durch Erwärmen des Fluorharzes bis zum Schmelzen und Aufbringen der Schmelze auf die Oberfläche des zylindrischen Kerns 2, gefolgt von Polieren der Oberflächenbeschichtung durch Schwabbeln, her gestellt. Infolgedessen ist die Oberfläche der Schicht 4 außerordentlich glatt und hat nur einen geringen Elastizi tätsgrad. Daher werden die Tonerteilchen, die das Tonerbild auf dem Bildträger 15 bilden, flachgedrückt, so daß das fixierte Bild glänzend wird.

Das vorgenannte Problem des Glanzes des fixierten Bilds ist weniger schwerwiegend, wenn die Mantelschicht 4 der Fixier walze aus einem elastischen Material wie etwa einem Silikon kautschuk besteht. In einem solchen Fall werden die Toner teilchen nicht gequetscht, und zwar teils wegen feiner Un regelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Schicht 4 und teils wegen der erheblichen Elastizität der Oberflächenschicht, so daß das Bild nach dem Fixieren keinen Glanz aufweist.

Das elastische Material wie etwa Silikonkautschuk ist jedoch im allgemeinen wenig abriebfest, so daß die Mantelschicht 4 der Fixierwalze infolge des Reibkontakts mit dem Bildträger 15, den Trennklauen 18 und einem Temperaturfühler 19 schnell verschlissen wird, so daß ihre Fixierleistung innerhalb kur zer Zeit nachläßt, was in einer kurzen Lebensdauer der Fixierwalze resultiert.

Die elastische Mantelschicht ist im allgemeinen gegen mecha nische Kompression nicht beständig, so daß die Mantelfläche mit großer Dicke hergestellt wird, um eine ausreichende Druckfestigkeit zu erhalten. Eine derart große Dicke der Mantelschicht verringert die Wärmeübertragung vom Heizelement 5 zu der Außenseite der Mantelschicht, d. h. der Oberfläche der Fixierwalze 1. Infolgedessen wird die Temperatur der Oberfläche der Fixierwalze 1 in nachteiliger Weise auf einen Wert verringert, der unter dem zum Fixieren verlangten Wert liegt, und zwar besonders dann, wenn eine Reihe von aufein anderfolgenden Bildträgern durch die Fixiervorrichtung ge leitet wird, so daß die Fixierleistung ernsthaft verschlech tert wird. Somit besteht die Gefahr, daß das elastische Ele ment aufgrund der Anwesenheit eines Trennmittels wie etwa Silikonöl, das aufgebracht wird, um ein Abfärben von Toner zu verhindern, quillt und sich verformt, was zu einem Knittern des Bildträgers 15 wie etwa Papier führt. Die Verwendung eines solchen Trennmittels ist notwendig, weil ohne ein solches Trennmittel nicht nur in nachteiliger Weise ein Verschieben von Toner erfolgen kann, sondern auch ein Teil des Toners auf dem Bildträger 15 an der Mantelfläche 4 der Fixierwalze 1 haften kann, so daß das Ablösen des Bildträgers von der Fixierwalze 1 beeinträchtigt wird. Mit dieser Art von Fixierwalze ist es daher schwierig, eine wartungsfreie Fixiervorrichtung zu erhalten.

Die nicht geprüfte JP-Patentveröffentlichung 61-32 081 zeigt ein Verfahren, bei dem eine spezielle Fixierwalze verwendet wird, um die Ausbildung von Glanz auf fixierten Bildern zu verhindern. Diese Fixierwalze hat einen zylindrischen Kern 2, der über eine Zwischenschicht eines Klebstoffs mit einem thermisch aufgeschrumpften Rohr vom Fluortyp ummantelt ist. Die Außenfläche des Rohrs ist auf eine Oberflächenrauhigkeit von 2-3µm Rz, gemessen als zehnteiliger Mittelwert, ange rauht. Fixierwalzen müssen jedoch eine Lebensdauer haben, die zwei- bis dreimal so lang wie die des Entwicklers ist. Da die angerauhte Oberfläche der Fixierwalze dieses Typs sehr schnell verschleißt, kann diese Walzenart nicht in zufrie denstellender Weise als Fixierwalze verwendet werden, die eine große Anzahl Kopien, beispielsweise mehrere tausend und in manchen Fällen mehr als eine Million Kopien, liefern soll. Hochgeschwindigkeits-Fixieren verlangt eigentlich, daß die Drehgeschwindigkeit der Fixierwalze erhöht wird. Leider för dert jedoch die angerauhte Oberfläche die Tonerverschiebung insbesondere dann, wenn die Fixierwalze mit hoher Geschwin digkeit dreht.

Auf dem Gebiet der Elektrofotografie wird zunehmend eine höhere Betriebsgeschwindigkeit und eine verbesserte Bildgüte sowie außerdem eine Herabsetzung des Stromverbrauchs und der Herstellungskosten gefordert. Insbesondere haben dabei die Verlängerung der Lebensdauer der Fixierwalze und die Besei tigung der Notwendigkeit von Wartungsarbeiten für Fixier walzen sehr große Bedeutung.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Fixierwalze zur Verwendung in der Elektrofotografie, die über einen langen Zeitraum betrieben werden und einen hohen Grad an Fixierstärke des fixierten Bilds liefern kann, während gleichzeitig der Glanz des fixierten Bilds verringert wird, wenn es sich um ein einfarbiges Bild handelt. Dabei soll ferner eine Fixiervorrichtung eines Druckers angegeben wer den, die beispielsweise in einem elektrofotografischen Gerät verwendbar ist, wobei die Fixiervorrichtung die vorstehend beschriebene Fixierwalze aufweist. Ferner soll es mit einem solchen elektrofotografischen Gerät möglich sein, ein ein farbiges elektrofotografisches Bild zu erzeugen, das vermin derten Glanz und einen breiten Toner-verschiebungsfreien Bandbereich, aufweist.

Von den Erfindern wurden Untersuchungen im Hinblick auf die Entwicklung einer Fixierwalze durchgeführt, die lange Lebens dauer hat und einfarbige Bilder ohne Glanz fixieren kann. Insbesondere wurden dabei die Beziehungen zwischen der Kon figuration der Oberflächenschicht der Fixierwalze und dem Glanz des fixierten Bilds, zwischen der Oberflächenschicht und darunterliegenden Schichten sowie zwischen der Oberflä chenschicht und der Viskoelastizität des eingesetzten Toners untersucht.

Es wurde dabei gefunden, daß die Güte des fixierten Bilds weitgehend von dem Aufbau, den Eigenschaften und dem Elasti zitätsmodul der Oberflächen- bzw. Mantelschicht der Fixier walze oder der unter der Mantelschicht liegenden Schichten abhängt.

Je größer der Planheitsgrad des fixierten Bildes, umso stär ker ist sein Glanz und somit die Lichtreflexion, was in einer schlechten Sichtbarkeit des Bilds resultiert. Es ist daher wirksam, feine Unregelmäßigkeiten auf der fixierten Bildober fläche auszubilden, da solche Unregelmäßigkeiten Licht streu en, um dadurch die Lichtreflexion zu vermindern. Bei Farb bildern werden jedoch häufig Glanzbilder bevorzugt, weil reflektiertes Licht die Farben besser sichtbar macht. Ein hohes Maß von Glätte eines Films, der ein fixiertes Bild trägt, ist auch im Fall eines Overhead-Projektors wichtig, weil bei einem solchen Anwendungsfall eine diffuse Reflexion des übertragenen Lichts auf dem Film die Güte des projizier ten Bilds verschlechtert.

Im Fall von einfarbigen Bildern, insbesondere Schwarzweiß bildern, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, wird der Glanz des fixierten Bilds möglichst weitgehend verrin gert, bevorzugt auf 10% oder weniger, ausgedrückt als Glanz grad, wie noch erläutert wird, weil die Güte des Bilds durch die Lichtreflexion sehr wesentlich beeinträchtigt wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Fixiervor richtung zur Verwendung in einem elektrofotografischen Gerät angegeben, die ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberstehen und zwischen sich einen Ein zugspalt bilden, durch den ein Bildträger, der ein nicht fixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, so daß das Toner bild auf dem Bildträger fixiert wird, wobei die eine Andruck einrichtung, die das Tonerbild auf dem Bildträger berührt, eine Schicht aus einer weichen Matrix und Granulatteilchen, die in der Matrix dispergiert und Härter als die Matrix sind, trägt, so daß auf dem Bildträger bei Anwendung von Druck wäh rend der Fixierung durch die Granulatteilchen feine Unregel mäßigkeiten gebildet werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann die eine An druckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, eine Unterschicht und eine über dieser lie gende Oberflächenschicht aufweisen, wobei die Unterschicht einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächen schicht hat, so daß die Oberflächenschicht von der Unter schicht unter Beaufschlagung mit Druck beim Fixieren verformt wird, wodurch auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten gebildet werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann die Unter schicht aus einer weichen Matrix und darin dispergierten Granulatteilchen größerer Härte als die Matrix bestehen, wobei die harten Granulatteilchen einen größeren Druckelasti zitätsmodul als die Oberflächenschicht haben.

Gemäß einem anderen Aspekt wird durch die Erfindung ein elek trofotografisches Gerät angegeben, das aufweist: eine licht empfindliche Trommel mit einer darauf gebildeten Lichtleiter schicht; eine Ladeeinheit, um die Oberfläche der lichtemp findlichen Trommel mit einer vorbestimmten elektrischen Ladung zu versehen; eine Bestrahlungseinheit, um auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel Licht entsprechend einer Bildinformation aufzubringen, so daß elektrische La dungen lokal von der Oberfläche der lichtempfindlichen Trom mel entfernt werden, wodurch ein latentes elektrostatisches Bild entsteht; eine Entwicklungseinheit zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bilds zu einem sichtbaren Toner bild mittels eines Toners; eine Übertragungseinheit zum Übertragen des Tonerbilds auf einen Bildträger; eine Fixiervorrichtung zum Fixieren des übertragenen Tonerbilds auf den Bildträger; eine Ladungsentfernungseinheit zum Ent fernen von elektrischen Restladungen, die auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel nach der Übertragung verblei ben; und eine Reinigungseinheit zum Entfernen von etwaigen Tonerresten von der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel nach der Übertragung; dabei weist die Fixiervorrichtung eine Fixierwalze und eine Andruckwalze auf, die bei gleichzeitigem Kontakt miteinander drehbar sind, wobei die Fixierwalze einen zylindrischen Kern und eine Oberflächenschicht gleichmäßiger Dicke auf der Außenfläche des zylindrischen Kerns trägt und die Außenfläche des Kerns einen größeren Druckelastizitäts modul als die Oberflächenschicht hat, so daß unter Beauf schlagung mit Fixierdruck der zylindrische Kern die Ober flächenschicht verformt, um so auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten zu bilden.

Bei dem ersten Aspekt der Erfindung ist auf der Andruckein richtung wie etwa einer Fixierwalze eine Schicht gebildet, die aus einer weichen Matrix und Granulat besteht, wobei das Granulat Härter als die Matrix und darin dispergiert ist. Eine solche Schicht kann beispielsweise durch Dispergieren von Füllstoffteilchen in einer weichen Harzmatrix erhalten werden, wobei die Teilchengröße der Füllstoffteilchen der Rauhigkeit der zu bildenden feinen Unregelmäßigkeiten ent spricht. Es ist auch möglich, als Material für die Oberflä chenschicht der Andruckeinrichtung ein mit härtbarem Harz vermischtes Polyimid, das Fluorharz enthält, zu verwenden, das nach dem Härten hartes Polyimid in weichem Fluorharz dispergiert hinterläßt.

Im Gebrauch wird der weiche Matrixteil durch den beim Fixieren aufgebrachten Druck elastisch verformt, so daß harte Füllstoffteilchen feine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des ein Tonerbild tragenden Bildträgers, beispielsweise Papier, ausbilden, so daß nach dem Fixieren das Bild Licht streut.

Bei dem zweiten Aspekt wird der unterschiedliche Druckelasti zitätsmodul der Oberflächenschicht, die die Oberfläche der Druckeinrichtung wie etwa einer Fixierwalze bildet, und einer darunterliegenden Unterschicht ausgenützt, um die Oberfläche der Unterschicht mit einer rauhen Oberfläche zu versehen. Da die Unterschicht einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht hat, wird durch die Beaufschlagung mit Fixierdruck die Oberflächenschicht nach oben gedrückt und verformt unter Bildung von feinen Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der Oberflächenschicht, wobei diese Unregelmäßig keiten dazu dienen, die Oberfläche des Bildträgers rauher zu machen, wodurch der Glanz des fixierten Bilds vermindert wird. Bei diesem Aspekt der Erfindung können feine Unregel mäßigkeiten mit einem hohen Maß an Reproduzierbarkeit auch dann gebildet werden, wenn die Oberflächenschicht abgerieben ist, d. h. solange die Oberflächenschicht vorhanden ist, da eine solche Rauhigkeit durch die Unterschicht unter der Oberflächenschicht entsteht.

Bei dem dritten Aspekt ist auf der vorstehend beschriebenen Unterschicht des zweiten Aspekts die Oberflächenschicht gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gebildet. Der gleiche Vorteil wie beim zweiten Aspekt kann dadurch erhalten werden, daß Füllstoffteilchen mit einem größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht eingesetzt werden.

Wenn die Druckeinrichtung wie etwa die Fixierwalze von dem Typ ist, bei dem die Oberflächenschicht direkt auf dem zylindrischen Kern gebildet ist, kann die Aufgabe der Erfin dung gelöst werden durch Bilden der vorgenannten Unregelmä ßigkeiten auf der Oberfläche des Kerns. In einem solchen Fall sorgen die Unregelmäßigkeiten für eine körnchenförmige unre gelmäßige Oberfläche von relativ gleichmäßiger Größe, die durch Sandstrahlen oder Ätzen gebildet wird. Wenn der zylin drische Kern durch Kaltziehen aus Aluminium hergestellt ist, kann eine unregelmäßige Oberfläche, die Linieneindrücke auf weist, die in Ziehrichtung verlaufen, die Aufgabe der Erfin dung nicht lösen.

Die feinen Unregelmäßigkeiten können auf der Oberfläche einer Unterschicht gebildet sein, die beispielsweise aus einem Harz auf der Oberfläche des zylindrischen Kerns gebildet ist. In einem solchen Fall ist es jedoch wichtig, daß die Unter schicht einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Ober flächenschicht hat, da sonst auch bei Beaufschlagung mit Fixierdruck keine Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der Mantelschicht gebildet werden könnten.

Die unregelmäßige Struktur der Unterschicht kann durch ein geeignetes Anrauhverfahren wie etwa Sandstrahlen erzeugt werden, oder sie kann durch Dispergieren von metallischen oder anderen anorganischen Füllstoffen oder organischen Füllstoffen in der Matrix des Unterschichtmaterials gebildet werden. Die Aufgabe der Erfindung kann gelöst werden durch Einsatz eines Füllstoffs mit einem größeren Druckelastizi tätsmodul als die Oberflächenschicht.

Ähnlich wie beim Dispergieren des vorgenannten organischen Füllstoffs nach dem Härten der Unterschicht kann die Aufgabe der Erfindung auch dadurch gelöst werden, daß Granulatteil chen in der Unterschicht gebildet werden, die einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht haben. Sol che Granulatteilchen können beispielsweise aus warmhärtendem Polyimid, das Fluoroharz enthält, gebildet sein. Wenn diese Materialart durch Wärme gehärtet wird, erscheint Polyimid, das einen vergleichsweise großen Druckelastizitätsmodul hat, in Form von kleinsten Inselchen, die willkürlich in der Fluoroharzmatrix, die einen vergleichsweise kleinen Druck elastizitätsmodul hat, dispergiert sind, so daß eine Unter schicht erhalten wird, die derjenigen praktisch äquivalent ist, die durch Dispergieren von Polyimidteilchen erhalten wird. Eine gleichartige Wirkung wird erhalten, wenn als das Material der Unterschicht ein poröses Material verwendet wird.

Bevorzugt hat die Unterschicht auch die Funktion eines Kleb stoffs, durch den die Oberflächenschicht mit dem zylindri schen Kern haftend verbunden ist.

Es ist ferner bevorzugt, daß der Unterschied des Druckelasti zitätsmoduls zwischen der Unterschicht und der Oberflächen schicht 2000 kg/cm² oder mehr beträgt. Die Oberflächenrauhig keit der feinen Unregelmäßigkeiten liegt zwischen 5 und 50 µm und bevorzugt zwischen 10 und 45 µm, gemessen nach der zehn teiligen Mittelwertmethode. Die Oberflächenrauhigkeit von weniger als 5 µm kann den erwarteten Effekt nicht erzeugen. Umgekehrt kann eine Oberflächenrauhigkeit von mehr als 50 µm dazu führen, daß die Oberflächenschicht beschädigt wird, wo durch die Lebensdauer der Fixierwalze verkürzt wird, und zwar insbesondere, wenn die Unterschicht und die Oberflächen schicht aus einem Metall bzw. einem organischen Material be stehen, da Metalle im allgemeinen einen wesentlichen größeren Druckelastizitätsmodul als organische Materialien haben. Umgekehrt wird, wenn die Unterschicht eine Harzschicht ist, die Wärmeleitung auf einen nicht akzeptablen niedrigen Wert verringert, wenn die Unterschicht eine Dicke von mehr als 50 µm hat, so daß die Fixiergeschwindigkeit oder Fixierstärke des fixierten Bilds nachteilig verringert wird.

Metalle wie Aluminiumlegierungen, Keramikwerkstoffe und warm feste Kunststoffe können zweckmäßig als Materialien für den zylindrischen Kern der Fixierwalze verwendet werden.

Es ist möglich, als Material für die Oberflächenschicht der Fixierwalze ein warmfestes Fluoroharz wie Ethylentetrafluorid oder ein warmschrumpfbares Harz wie Tetrafluorethylen/Per fluoralkylvinylether-Copolymer (PFA) zu verwenden. Bevorzugt hat die aus diesen Materialien hergestellte Oberflächen schicht eine Dicke von 20-100 µm, um die erforderliche Wär meleitfähigkeit und die verlangten mechanischen Eigenschaften sowie Abriebfestigkeit aufzuweisen.

Als das Material der Unterschicht kann ein Fluorkohlenstoff- Polymer wie Polyimid, fluoriertes Polyimid und Tetrafluor ethylen sowie ein Gemisch von warmfesten Harzen wie Polyimid und Fluoroharz eingesetzt werden.

Die Andruckwalze dient zur Stützung der Fixierwalze während der Fixierung und weist eine elastische Mantel- bzw. Ober flächenschicht auf, die aus Silikonkautschuk, fluoriertem Kautschuk oder Fluorsilikonkautschuk hergestellt und so ge formt ist, daß eine erforderliche Breite des Einzugsspalts erhalten wird. Diese Oberflächenschicht kann erforderlichen falls mit einer fluorierten warmschrumpfbaren Harzschicht beschichtet sein.

Die Fixier- oder die Andruckwalze kann mit einer geeigneten Heizeinrichtung, etwa einer Mantelheizeinrichtung, aufgeheizt werden, die im Inneren jeder Walze angeordnet ist.

Die Oberfläche der Fixierwalze und/oder der Andruckwalze kann mit einer Dünnschicht eines organischen Siloxans wie etwa Silikonöl versehen sein, um die Oberflächenenergie herab zusetzen, wodurch die Trennung des Bildträgers wie etwa Papier von der Walze verbessert wird.

Die Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung wird typischerweise unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 gezeigte Walze beschrie ben, aber die Erfindung kann auch bei einer Band-Fixiervor richtung, wie sie schematisch in Fig. 5 gezeigt ist, ange wandt werden.

Der Oberflächenzustand des fixierten Bilds wird außerdem durch die viskoelastische Charakteristik des zum Entwickeln eingesetzten Toners beeinflußt. Insbesondere nimmt der Glanz des fixierten Bilds mit größer werdendem Verhältnis zwischen dem Verlustmodul, der ein Anzeichen der Viskosität ist, und dem Speichermodul, der ein Anzeichen der Elastizität ist, zu (Tangens des Fehlwinkels = Verlustmodul/Speichermodul). Wenn nämlich die Tonerteilchen unter Druck mit oder ohne Anwendung von Wärme gedrückt und gequetscht werden, passen sich diese Teilchen dem Zustand der Oberfläche der Fixierwalze an, wenn die Rückprallkraft oder elastische Kraft für die Rückkehr zur Ausgangsform jedes Teilchens durch die durch die Viskosität erzeugte Kraft überschritten wird. Das oben genannte Ver hältnis ist daher bevorzugt klein.

Der Speichermodul beeinflußt auch die Tonerverschiebung auf der Fixierwalze während des Fixiervorgangs. Ein zu kleiner Speichermodul verringert in nachteiliger Weise den verschie bungsfreien Bandbereich (Temperaturbereich, über den eine Verschiebung nicht auftritt). Umgekehrt beeinflußt ein zu großer Speichermodul die Fixierstärke und erhöht in nachtei liger Weise die Viskosität (bevorzugt ist die Viskosität möglichst gering).

Auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Wissens ist der Wert des genannten Tangens des Fehlwinkels (tan) be vorzugt 4 oder kleiner. Wenn dieser Wert 4 übersteigt, wird der Glanz des fixierten Bilds im Fall eines Papiers mit einem Riesgewicht von 135 kg 10% übersteigen. Ein so hoher Glanz wert ist für einfarbige Bilder nicht bevorzugt. Der Speicher modul ist bevorzugt 2·20² Pa oder mehr, stärker bevorzugt liegt er zwischen 2·10² und 1·10⁴ Pa. Der tonerverschie bungsfreie Bereich tendiert dazu, enger zu werden, wenn der Speichermodul unter 2·10² Pa liegt.

Die Fixiervorrichtung nach der Erfindung kann Tonerbilder in wirksamer Weise fixieren, wenn der Toner ein Pulver ist, das hauptsächlich aus einem, zwei oder mehr der folgenden Materi alien unter Zugabe eines Pigments der gewünschten Farbe be steht. Diese Tonermaterialien umfassen: Harze vom Styroltyp (Polymer oder Copolymer, das Styrol oder einen Styrol-Sub stituenten enthält) wie Polystyrol, Chloropolystyrol, Poly alpha-methylstyrol, Styrol/Chlorostyrol-Copolymer, Styrol/ Propylen-Copolymer, Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Vinyl chlorid-Copolymer, Styrol/Vinylacetat-Copolymer, Styrol/ Maleinsäure-Copolymer, Styrol/Acrylsäureester-Copolymer (z. B. Styrol/Methylacrylat-, Styrol/Butylacrylat-, Styrol/ Octylacrylat- und Styrol/Phenylacrylat-Copolymer), Styrol/ Methacrylsäureester-Copolymer (z. B. Styrol/Methylmethacry lat-, Styrol/Butylmethacrylat-, Styrol/Octylmethacrylat- und Styrol/Phenylmethacrylat-Copolymer), Styrol/alpha-Methyl chloracrylat-Copolymer, Styrol/Acrylnitrilacrylat-Copolymer; Vinylchloridharz; Colophonium-denaturiertes Maleinharz; Phenolharz; Epoxidharz; Esterharz; niedermolekulares Poly ethylen; niedermolekulares Polypropylen, Ionomer-Harz, Urethan-Harz; Ketonharz; Styrol-Ethylacrylat-Harz; Xylolharz und Polyvinylbutyral.

Die Fixiervorrichtung nach der Erfindung kann Tonerbilder so fixieren, daß die Bilder nach dem Fixieren verminderten Glanz aufweisen, und zwar dadurch, daß die rauhe Oberfläche, d. h. die durch die Oberflächenschicht der Walze während der Fixie rung geformten feinen Unregelmäßigkeiten, das Licht streuen bzw. diffus machen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind feine Unregel mäßigkeiten an der Unterschicht gebildet, die einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht hat. Wenn der Fixierdruck aufgebracht wird, bewirken die feinen Unre gelmäßigkeiten eine Verformung der Oberflächenschicht zur Außenseite hin, so daß gleiche feine Unregelmäßigkeiten auf der Oberflächenschicht erscheinen. Das Muster solcher feinen Unregelmäßigkeiten wird dann auf die fixierte Bildoberfläche übertragen. Diese Art von Fixierwalze hat ungeachtet des Verschleißes der Oberflächenschicht eine lange Lebensdauer, da die an der Unterschicht gebildeten feinen Unregelmäßig keiten unabhängig von einer verschleißbedingten Verminderung der Dicke der Oberflächenschicht ihre Funktion ausüben.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Fixierwalze, die in einem Ausführungsbeispiel einer Fixiervor richtung nach der Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Fixierwalze gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er findung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines elektrofotogra fischen Geräts, das zum Zweck der Auswertung des Effekts der Erfindung eingesetzt wurde;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Fixiervor richtung, die in einem elektrofotografischen Gerät verwendet wird; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines anderen Aus führungsbeispiels der Fixiervorrichtung, nach der Erfindung.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrie ben.

Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Fixierwalze, die in einem Ausführungsbeispiel der Fixiervorrichtung verwendet wird. Diese Fixierwalze hat einen zylindrischen Kern 2 aus einer Aluminiumlegierung und eine Oberflächen- bzw. Mantel schicht 4 aus einem Harz, die auf der Oberfläche des zylin drischen Kerns 2 gebildet ist. Fig. 2 zeigt eine andere Art von Fixierwalze, bei der eine Unterschicht 3 aus einem Harz auf dem zylindrischen Kern 2 und eine Oberflächenschicht 4 aus einem Harz auf der Unterschicht 3 gebildet ist. Diese Fixierwalze soll dazu dienen, ein Tonerbild durch Wärme zu fixieren, die von einem Heizelement 5 erzeugt wird, das im zylindrischen Kern 2 angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt schematisch ein elektrofotografisches Gerät, das für die Zwecke der Untersuchung der Vorteile der Erfindung verwendet wird. Das elektrofotografische Gerät hat eine lichtempfindliche Trommel 7, auf der eine organische fotolei tende Schicht gebildet und die in Pfeilrichtung drehbar ist. Im Gebrauch erhält die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 7 vorbestimmte elektrische Ladungen mit Hilfe einer Ladeeinheit 12. Die so geladene Oberfläche der lichtempfind lichen Trommel 7 wird von einem Laserstrahl 11 abgetastet, der nach Maßgabe von Bildinformationen so moduliert wird, daß die Ladungen von den mit dem Abtastlaserstrahl bestrahlten Teilen entfernt werden, so daß auf der Oberfläche der licht empfindlichen Trommel 7 ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird. Anschließend wird das elektrostatische latente Bild durch einen Toner 9 entwickelt, der durch Reibung in einem Entwickler 8, der in einer Entwicklungseinheit 10 enthalten ist, elektrifiziert worden ist, so daß auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 7 ein sichtbares Tonerbild erzeugt wird. Dieses sichtbare Tonerbild wird dann auf ein Aufzeichnungspapier (einen Bildträger) 15 mittels einer Übertragungseinrichtung 14 übertragen, und das übertra gene Tonerbild wird dann mit der Fixiervorrichtung 16 gemäß der Erfindung fixiert.

Auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 7 nach der Bildübertragung verbliebene elektrische Ladungen werden von einer Ladungsentfernungseinheit 17 entfernt, und etwaige restliche Tonerteilchen werden von einer als Reinigungsein richtung dienenden Pelzhaarbürste 13 entfernt. Die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 7 wird dann erneut von der Ladeeinheit 12 geladen. Dieser Vorgang wird für weitere Ko piervorgänge wiederholt.

Die Fixiervorrichtung 16 hat eine Andruckwalze 6, die aus einem zylindrischen Kern, einer warmfesten elastischen Schicht mit 7 mm Dicke, die auf der Oberfläche des zylindri schen Kerns aus HTV-Silikonkautschuk (= hochtemperatur vulkanisierter Silikonkautschuk) geformt ist, und einem wärmeschrumpfbaren Schlauch einer Dicke von 40µm, der auf der Oberfläche der warmfesten elastischen Schicht aus PFA (Ethylentetrafluorid/Perfluoroalkylvinylether-Copolymer) gebildet ist, besteht. Die Andruckwalze 6 hat einen Außen durchmesser von 60 mm und ist so angeordnet, daß sie ent sprechend der Drehung der Fixierwalze 1 in Pfeilrichtung drehbar ist. Eine Druckeinrichtung (nicht gezeigt) ist vor gesehen, um zwischen der Fixierwalze 1 und der Andruckwalze 6 eine vorbestimmte Druckkraft auszubilden.

Beispiel 1

Ein zylindrischer Kern, der beispielsweise durch Ziehen aus einer Aluminiumlegierung (Druckelastizitätsmodul 7·10⁵ kg/cm²) hergestellt war, wurde an seiner Oberfläche poliert, um während des Ziehens entstandene Linieneindrücke zu entfernen. Dann wurde die Oberfläche des zylindrischen Kerns durch Sandstrahlen angerauht, d. h. es wurden feine Unregelmäßigkeiten gebildet, und zwar bis zu 20µm, gemessen als zehnteiliger Mittelwert. Dann wurde ein wärmeschrumpf barer PFA-Schlauch auf die angerauhte Oberfläche des zylin drischen Kerns geschoben und erwärmt, so daß eine Schicht von 40 µm (Druckelastizitätsmodul 6700 kg/cm²) auf dem zylindri schen Kern gebildet wurde, wodurch eine Fixierwalze mit einem Außendurchmesser von 60 mm und einer glatten Oberfläche er halten wurde. Ein Heizelement 5 wurde gemäß Fig. 1 in den zylindrischen Kern eingebaut.

Ferner wurde eine Masse mit der folgenden Zusammensetzung in einem Henschel-Mischer vorgemischt:

Styrol/Butylacrylat-Copolymer
100 Gewichtsteile
Chromsalicylatkomplexverbindung	2 Gewichtsteile
Ruß (Kohlenstoff Nr. 44)	10 Gewichtsteile
Polypropylen	5 Gewichtsteile

Das Gemisch wurde in einem Zweiwellen-Extruder zum Schmelzen gebracht und geknetet und in einer Strahlmühle pulverisiert, gefolgt von Klassifizierung in einem Zickzack-Sichter zu Tonerteilchen einer mittleren Teilchengröße von 11µm. Ein Zweikomponentenentwickler wurde dann hergestellt durch Vermischen dieses Toners mit einem Ferrit-Träger (F-150: hergestellt von Powder Tex Company) mit einem Toner/Träger- Gewichtsverhältnis von 3:97. Unter Anwendung eines mit Umkehrentwicklung arbeitenden Laserdruckers wurden Bilder mit dem so erhaltenen Entwickler auf aufeinanderfolgenden 60 Blatt Kopierpapier (Größe A-4) erzeugt, und die Bilder auf diesen Blättern wurden kontinuierlich von einer Fixiervor richtung fixiert, die die vorgenannte Fixier- und Andruck walze aufwies. Die Manteltemperatur der Fixierwalze wurde auf 190°C eingestellt.

Das mit dem oben beschriebenen Vorgang fixierte Bild zeigt einen Glanzgrad von 7% in einem schwarzen vollen Teil einer Größe von 6,45 cm² und eine Bildintensität von 90% oder mehr. Der Glanzgrad und die Bildintensität änderten sich auch nach einem fortlaufenden Kopier- und Fixiertest von 500 000 Blatt Papier nicht.

Bei dem obigen Test wurde der Glanzgrad gemessen durch Bilden und Fixieren eines schwarzen Vollbilds einer Größe von 6,45 cm² auf einem Papier mit einem Gewicht von 135 kg/Ries (ca. 42 Pfund Riesgewicht) und Messen des Glanzgrads Gs (75°) unter Verwendung eines winkelverstellbaren Glanzmeßgeräts (VG-1B von Nippon Densyoku). Die Bildstärke wurde gemessen durch Aufbringen eines Reparatur-Klebebands (Nr. 810 von 3M Company) auf das genannte schwarze Vollbild von 6,45 cm², Andrücken des Klebebands mit einem Druck von 2 kg mit Hilfe einer Metallwalze mit einem Durchmesser von 60 mm, Ablösen des Klebebands von dem Papier und Vergleichen der Bilddichte nach dem Ablösen mit der Bilddichte, die vor dem Aufbringen des Klebebands gemessen worden war.

Beispiele 2-9 und Vergleichsbeispiele 1-7

Ein warmhärtendes Polyimid (Druckelastizitätsmodul 23 000 kg/cm²) wurde auf die Oberfläche des zylindrischen Kerns 2 aus der genannten Aluminiumlegierung aufgebracht und dann warmgehärtet. Die Oberfläche der Polyimidschicht wurde sandgestrahlt, so daß die Oberfläche dieser Schicht auf eine Oberflächenrauhigkeit mit einem zehnteiligen Mittelwert von 20 µm aufgerauht wurde, wodurch eine Unterschicht gebildet wurde. Ein wärmeschrumpfbarer Schlauch aus PFA überdeckte die Unterschicht und wurde erwärmt, so daß eine Schicht mit einer Dicke von 40 µm (Druckelastizitätsmodul 6700 kg/cm²) ent stand. Dann wurde ein Heizelement 5 in dem zylindrischen Kern 2 angeordnet, wodurch eine Fixierwalze der in Fig. 2 gezeig ten Art mit einem Außendurchmesser von 60 mm erhalten wurde.

Fixierwalzen der Beispiele 3 ff. wurden ebenfalls hergestellt durch Bilden von Unterschichten und Oberflächenschichten mit dem gleichen Verfahren wie oben, wobei die Harzschichtmate rialien entsprechend der Tabelle 1 eingesetzt wurden. Die so hergestellten Fixierwalzen wurden in eine Fixiervorrichtung eingebaut und dem gleichen kontinuierlichen Druck- und Fixiertest wie in Beispiel 1 unterzogen, um die Glanzgrade und die Bildintensität zu messen. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 1 ebenfalls angegeben.

Bei jedem der Beispiele 6, 7 und 8 und bei Vergleichsbeispiel 7 wurde die Unterschicht nicht sandgestrahlt, so daß die Oberfläche der Fixierwalze glatt war. In diesem Zustand konn te die Rauhigkeit oder Größe der in der Unterschicht einge betteten Polyimidteilchen nicht gemessen werden. Daher wurde nach dem Ausbilden der Oberflächenschicht ein Teil der Ober flächenschicht von der Unterschicht abgelöst, um die Ober fläche der Unterschicht freizulegen, und die Rauhigkeit der freigelegten Oberfläche wurde nach der Methode des zehnteili gen Mittelwerts gemessen. Infolge der Ablösung hatte sich der Fluoroharzteil auf dem PFA der Oberflächenschicht abgesetzt, so daß das Polyimidgranulat auf der Unterschicht verblieb. Die Größe der so verbliebenen Polyimidkörnchen auf der Unter schicht wurde gemessen.

Bilder wurden entwickelt unter Verwendung eines schwarzen Toners, der Styrol-Acrylatharz enthielt mit einem Speicher modul (G′) von 1680 Pa und einem Tangens des Fehlwinkels (tan δ) von 1,6 bei 150°C. Unter Anwendung der Fixierwalze von Beispiel 6 wurde eine kontinuierliche Druck- und Fixier prüfung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt. In diesem Fall zeigte die Fixiervorrichtung ein sehr gutes Betriebsverhalten: Bildglanz 7%, Fixierstärke 97%, Kaltverschiebungs-Erzeugungstemperatur 165°C oder we niger (Papier mit einem Riesgewicht von 180 kg (ca. 56 Pfund)) und Heißverschiebungs-Erzeugungstemperatur 230°C oder höher (Riesgewicht 55 kg (ca. 17 Pfund)), so daß sich ein weiter verschiebungsfreier Bereich ergibt. Der Glanzgrad, die Fixierstärke und die Breite des verschiebungsfreien Bereichs änderten sich kaum auch nach konsekutiven 500 000 kontinuierlichen Druck- und Fixierzyklen. Ein deutliches und stabiles Kopierbild konnte auch nach Reproduktion von einer Million Blatt Kopierpapier noch erhalten werden.

Die Viskoelastizitäts-Charakteristik des vorgenannten Toners wurde gemessen durch Bestimmen der Temperaturabhängigkeit des Toners mit der Konus-Platten-Methode unter Anwendung eines Rheopexie-Analysators (RPX-705 von Iwamoto Seisakusho) unter den folgenden Bedingungen: Konuswinkel 3° Konusradius 1,5 cm, Öffnungswinkel des Konus 87° und Frequenz 0,1 Hz, während gleichzeitig die Verformungsrate auf "auto" einge stellt wurde, wonach der Speichermodul (Gß) und der Tangens des Fehlwinkels (tan δ) bei 150 °C bestimmt wurden. Die Art des Trägers des Entwicklers und das Auswertungsverfahren sind die gleichen, wie sie in Verbindung mit Beispiel 1 erläutert wurden.

Beispiele 10-14 und Vergleichsbeispiele 8-12

Fixiercharakteristiken gemäß Tabelle 2 wurden erhalten, wenn die Fixierwalze von Beispiel 6 in Verbindung mit Tonern ein gesetzt wurde, die verschiedene Zusammensetzungen und ver schiedene Viskoelastizitäts-Charakteristiken aufwiesen.

Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß fixierte Bilder hoher Güte mit geringem Glanzgrad bei erweitertem verschiebungs freiem Bereich erhalten werden, wenn Toner mit einem Tangens des Fehlwinkels von nicht mehr als 3 und einem Speichermodul von nicht weniger als 200 verwendet werden.

Beispiel 15

Die Oberfläche des aus einer Aluminiumlegierung hergestellten zylindrischen Kerns wurde mit Hilfe einer Klebstoffschicht (Dicke 5 µm) aus einem warmhärtbaren Epoxidharz mit einer Schicht von Ethylentetrafluoridharz beschichtet, das einen Druckelastizitätsmodul von 5500 kg/cm² nach dem Härten hatte und 20 Vol. -% Titanoxid enthielt, das einen Druckelastizi tätsmodul von 1·10⁶ kg/cm² und eine Teilchengröße zwischen 10 und 15 µm hatte. Die Ethylentetrafluorid-Beschichtung wurde dann wärmebehandelt, um eine Schicht einer Dicke von 25 µm zu erhalten, so daß eine Fixierwalze (Außendurchmesser 60 mm) des Typs von Fig. 1 mit einem hohen Maß an Oberflä chenglätte erhalten wurde.

Die Fixierwalze wurde in eine Fixiervorrichtung eingebaut, und mit dieser Fixiervorrichtung fixierte Bilder wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 in bezug auf Glanz des fixierten Bilds und Fixierstärke gemessen. Bilder hoher Güte mit einem geringen Glanz von 8,5% und einem hohen Maß an Fixierstärke von 93% konnten dabei erhalten werden.

Beispiel 16

Der Glanzgrad und die Fixierstärke wurden mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen, wobei jedoch das Titan oxid von Beispiel 15 durch ein warmhärtbares Polyimidpulver (Druckelastizitätsmodul: 23 000 kg/cm²) mit einer mittleren Teilchengröße von 13-18 µm ersetzt worden war. Bilder hoher Güte mit einem Glanzgrad von 8,1% und einer Fixierstärke von 94% wurden erhalten.

Beispiel 17

Die Oberfläche des vorgenannten Aluminiumlegierungs-Kerns wurde mit einer Schicht von Ethylentetrafluoridharz beschich tet, das einen Druckelastizitätsmodul von 3000 kg/cm² nach dem Härten hatte und 20 Vol. -% Titanoxid mit einem Druck elastizitätsmodul von 1·10⁶ kg/cm² bei einer Teilchengröße zwischen 22 und 25 µm hatte. Eine Schicht einer Dicke von 35µm wurde erhalten. Anschließend wurde ein warmschrumpf barer Schlauch von PFA (Druckelastizitätsmodul nach dem Härten: 6700 kg/cm²) auf die Beschichtung aufgezogen und wärmebehandelt unter Bildung einer Schicht von 25µm, so daß eine Fixierwalze (Außendurchmesser 60 mm) der in Fig. 2 gezeigten Art mit einem hohen Maß an Oberflächenglätte erhalten wurde.

Die Fixierwalze wurde in eine Fixiervorrichtung eingebaut, und mit dieser Fixiervorrichtung fixierte Bilder wurden in bezug auf Glanz des fixierten Bilds und Fixierstärke in gleicher Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Bilder hoher Güte mit einem geringen Glanzgrad von 8,8% und einem hohen Grad an Fixierstärke von 91% konnten dabei erhalten werden.

Die vorstehend beschriebenen Beispiele betreffen Fixiervor richtungen mit Walzen. Die Erfindung kann aber auch bei einer Bandfixiervorrichtung gemäß Fig. 5 angewandt werden.

Gemäß Fig. 5 hat ein metallisches Endlosband, das zum Kontakt mit einem ein Tonerbild tragenden Bildträger ausgelegt ist, eine Oberflächenschicht, die irgendeine der Schichten nach den vorhergehenden Beispielen sein kann. Somit werden die feinen Unregelmäßigkeiten auf der Bildfläche des Bildträgers gebildet, wodurch die Aufgabe der Erfindung gelöst wird.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Andruckeinrichtung, d. h. die Fixierwalze, die das Toner bild auf dem Bildträger berührt, eine Oberflächenschicht aus einer weichen Matrix und harten Körnchen oder Teilchen, die darin dispergiert sind, so daß auf der fixierten Bildober fläche feine Unregelmäßigkeiten entstehen, um das Licht zu streuen. Es ist daher möglich, ein einfarbiges fixiertes Bild hoher Güte zu erhalten.

Die Fixierwalze kann eine Oberflächenschicht mit einem klei neren Druckelastizitätsmodul als die vorgenannten Körnchen oder Teilchen haben, so daß feine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Oberflächenschicht unter Aufbringung des Fixierdrucks entstehen. Diese Fixiervorrichtung unterdrückt ein Glänzen des Bilds nach dem Fixieren, so daß ein einfar biges fixiertes Bild hoher Güte erhalten wird.

Eine gleichartige Auswirkung kann erhalten werden, indem eine Fixierwalze mit einer Unterschicht mit größerem Druckelasti zitätsmodul als die Oberflächenschicht oder eine Unterschicht mit einer feine Unregelmäßigkeiten aufweisenden Oberfläche vorgesehen wird. Bei dieser Art von Fixiervorrichtung können die feinen Unregelmäßigkeiten in stabiler Weise auf der Ober fläche des fixierten Bilds gebildet werden, bis die Ober flächenschicht vollständig verschlissen bzw. abgerieben ist.

Wenn die Fixiervorrichtung nach der Erfindung bei einem Thermofixierverfahren verwendet wird, bietet sie den Vorteil, daß die Dicke der Oberflächenschicht vermindert werden kann, um die Wärmeübertragung zu verbessern, so daß eine größere Fixierintensität des fixierten Bildes gewährleistet ist.

Die Fixierwalze nach der Erfindung kann über einen langen Zeitraum eingesetzt werden und in stabiler Weise fixierte Bilder hoher Güte mit einem hohen Maß an Fixierintensität, die der ursprünglichen Güte und Fixierintensität entsprechen, auch nach aufeinanderfolgender Herstellung von einer Million oder mehr Kopien bieten. Somit kann die Fixiervorrichtung nach der Erfindung über einen langen Zeitraum ohne irgend welche Wartungsarbeiten eingesetzt werden.

Claims

1. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wo bei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen auf weist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Toner bild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine Andruckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, eine Schicht aufweist, die aus einer weichen Matrix und darin dispergierten körnigen Teilchen, die größere Härte als die Matrix haben, besteht, so
daß unter Druckbeaufschlagung beim Fixieren auf dem Bildträ ger feine Unregelmäßigkeiten von den körnigen Teilchen gebildet werden.

2. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Andruckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, folgendes aufweist: eine Unterschicht, die aus einer weichen Matrix gebildet ist, in der körnige Teilchen größerer Härte als diejenige der Matrix dispergiert sind, und eine auf der Unterschicht befindliche Oberflächenschicht, wobei die harten körnigen Teilchen einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht haben, so daß die Oberflächenschicht unter Beaufschlagung mit Druck beim Fixieren von den körnigen Teilchen verformt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten auszubilden.

3. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Andruckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, folgendes aufweist: eine Unterschicht und eine auf dieser befindliche Oberflächen schicht, wobei die Unterschicht einen größeren Druckelasti zitätsmodul als die Oberflächenschicht hat, so daß die Ober flächenschicht unter Beaufschlagung mit Druck beim Fixieren von der Unterschicht verformt wird, um feine Unregelmäßig keiten auf dem Bildträger auszubilden.

4. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Andruckeinrichtungen eine Walze aufweist.

5. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckeinrichtungen Walzen aufweisen, von denen eine mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt und folgendes aufweist: einen metallischen zylindrischen Kern, eine Unterschicht auf diesem Kern und eine auf der Unter schicht aus einem Harz geformte Oberflächenschicht, wobei die Unterschicht einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht hat, so daß die Oberflächenschicht unter Druckbeaufschlagung beim Fixieren von der Unterschicht ver formt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten auszubilden.

6. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckeinrichtungen Walzen aufweisen, von denen die eine mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt und einen metallischen zylindrischen Kern, eine Unterschicht auf dem Kern und eine aus einem Harz bestehende Oberflächen schicht auf der Unterschicht aufweist, wobei die Unterschicht einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächen schicht hat, so daß die Oberflächenschicht von der Unter schicht unter Druckbeaufschlagung beim Fixieren verformt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten auszubilden.

7. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet daß die eine Andruckeinrichtung Walzen aufweist, von denen eine mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt und folgendes aufweist: einen metallischen zylindrischen Kern, eine auf diesem geformte Unterschicht und eine auf der Unterschicht aus einem Harz geformte Oberflächenschicht, wo bei in der Unterschicht körnige Teilchen dispergiert sind, die einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflä chenschicht haben, so daß die Oberflächenschicht unter Druck beaufschlagung beim Fixieren von den körnigen Teilchen ver formt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten auszubilden.

8. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wo bei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen auf weist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Toner bild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Andruckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, ein Endlosband aufweist, auf dessen einer Oberfläche eine Schicht einer weichen Matrix gebildet ist, in der körnige Teilchen dispergiert sind, deren Härte größer als diejenige der Matrix ist, so daß unter Druckbeaufschlagung beim Fixieren auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten von den körnigen Teilchen gebildet werden.

9. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Andruckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, ein Endlosband ist, auf dessen Oberfläche eine Unterschicht aus einer weichen Matrix mit darin dispergierten körnigen Teilchen, die größere Härte als die Matrix haben, und eine Oberflächenschicht auf der Unterschicht gebildet sind, wobei die harten körnigen Teil chen einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflä chenschicht haben, so daß die Oberflächenschicht unter Druckbeaufschlagung beim Fixieren von den körnigen Teilchen verformt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten auszubilden.

10. Fixiervorrichtung für ein elektrofotografisches Gerät, wobei die Vorrichtung ein Paar von Andruckeinrichtungen aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Einzugspalt definieren, durch den ein Bildträger, der ein nichtfixiertes Tonerbild trägt, geleitet wird, um das Tonerbild auf dem Bildträger zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Andruckeinrichtung, die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in Kontakt gelangt, ein Endlosband aufweist, dessen Oberfläche eine Unterschicht und eine darauf befind liche Oberflächenschicht trägt, wobei die Unterschicht einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächenschicht hat, so daß die Oberflächenschicht unter Druckbeaufschlagung beim Fixieren von der Unterschicht verformt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten auszubilden.

11. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der einander gegenüberstehenden Andruck einrichtungen eine Heizeinrichtung aufweist.

12. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Unregelmäßigkeiten eine zehnteilige mittlere Rauhigkeit von 5-50µm haben.

13. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschicht aus einem warmhärtbaren Polyimid vom Fluortyp oder einem warmhärtbaren Polyimid, das ein Fluoro harz enthält, gebildet ist, und daß die Oberflächenschicht aus einem warmhärtbaren Polyimid vom Fluortyp oder einem Fluoroharz oder einem fluorierten wärmeschrumpfbaren Harz besteht, das einen kleineren Elastizitätsmodul als das warm härtbare Polyimid vom Fluortyp oder das härtbare Polyimid hat.

14. Elektrofotografisches Gerät, das folgendes aufweist: eine lichtempfindliche Trommel, die auf ihrer Oberfläche eine Fotoleiterschicht trägt; eine Ladeeinheit, die die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel mit vorbestimmten elektrischen Ladungen auflädt; eine Lichtquelle zum Bestrahlen der Ober fläche der lichtempfindlichen Trommel nach Maßgabe von Bildinformationen, so daß Ladungen lokal von der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel entfernt werden unter Bildung eines elektrostatischen latenten Bilds; eine Entwicklungs einrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bilds zu einem sichtbaren Tonerbild mittels eines Toners; eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Tonerbilds auf einen Bildträger; eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des übertragenen Tonerbilds auf dem Bildträger; eine Ladungsent fernungseinheit zum Entfernen von elektrischen Restladungen, die auf der lichtempfindlichen Trommel nach der Übertragung verbleiben; und eine Reinigungseinrichtung, um von der Ober fläche der lichtempfindlichen Trommel Tonerreste nach der Übertragung zu entfernen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung eine Fixierwalze und eine Andruck walze aufweist, die drehen, während sie miteinander in Kon takt stehen, wobei die Fixierwalze einen zylindrischen Kern und eine Oberflächenschicht gleichförmiger Schichtdicke auf dem zylindrischen Kern aufweist und die Oberfläche des Kerns einen größeren Druckelastizitätsmodul als die Oberflächen schicht hat, so daß unter Beaufschlagung mit Fixierdruck die Oberflächenschicht verformt wird, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten zu bilden.

15. Elektrofotografisches Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterschicht, die einen größeren Druckelastizi tätsmodul als die Oberflächenschicht hat, unter der Oberflä chenschicht gebildet ist, so daß unter Beaufschlagung mit Fixierdruck die Unterschicht die Oberflächenschicht verformt, um auf dem Bildträger feine Unregelmäßigkeiten zu bilden.

16. Elektrofotografisches Gerät nach Anspruch 14, daß die Fixierwalze der Fixiereinrichtung einen zylindrischen Kern, eine Unterschicht aus einem Harz auf dem zylindrischen Kern und eine Oberflächenschicht aus einem Harz auf der Unterschicht aufweist, und daß die Unterschicht aus einem warmhärtbaren Polyimid vom Fluortyp oder einem warmhärtbaren Polyimid, das ein Fluoroharz enthält, gebildet ist, und daß die Oberflächenschicht aus einem warmhärtbaren Polyimid vom Fluortyp oder einem Fluoroharz oder einem fluorierten wärme schrumpfbaren Harz besteht, das einen kleineren Elastizitäts modul als ein härtbares Polyimid hat.

17. Elektrofotografisches Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierwalze der Fixiervorrichtung einen zylindrischen Kern, eine auf diesem gebildete Unterschicht aus einem Harz und eine auf der Unterschicht gebildete Oberflächenschicht aus einem Harz aufweist, wobei die Unterschicht Füllstoffe enthält, die gleichmäßig darin dispergiert sind, und die Füllstoffe eine mittlere Teilchengröße von 5-50µm und einen Druckelastizitätsmodul, der größer als der der Oberflächen schicht ist, aufweisen.

18. Elektrofotografische, Gerät nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner einen Speichermodul (G′) von 2·10² Pa oder mehr und einen Tangens des Fehlwinkels (tan) von 4 oder kleiner hat.