DE60016350T2

DE60016350T2 - Erhitzungsvorrichtung, Bildherstellungsgerät, und Verfahren zur Herstellung von Schwammmaterial und Walze aus Silikongummi

Info

Publication number: DE60016350T2
Application number: DE60016350T
Authority: DE
Inventors: Yoji Tomoyuki; Yusuke Nakazono; Ken Nakagawa; Satoru Taniguchi; Hikaru Osada; Kazuo Kishino; Masaaki Takahashi; Hideo Kawamoto; Osamu Soutome; Yuji Kitano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-09-30
Also published as: US6459878B1; EP1089139B1; KR20010067269A; CN1295270A; CN1165821C; KR100408462B1; DE60016350D1; EP1089139A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Heizeinheit und eine Bilderzeugungsvorrichtung, ein Verfahren zur Erzeugung eines Siliconqummischwammes und ein Verfahren zur Herstellung einer Silicongummischwammwalze, die als Presswalze für eine Bilderhitzungseinheit einer elektrofotografischen Bilderzeugungsvorrichtung, wie Kopiergeräten und Laserdruckern, verwendbar ist.
Heizeinheiten werden in umfangreicher Weise verwendet, beispielsweise als Heiz-Fixiereinheiten zum Fixieren von nicht fixierten Bildern auf Aufzeichnungsmedien, die in einer Bilderzeugungsvorrichtung verwendet werden, Bilderhitzungseinheiten zum Erhitzen von Aufzeichnungsmedien, um deren Oberflächeneigenschaften, wie deren Glanz, zu modifizieren, und Wärmebehandlungseinheiten zum Trocknen oder Laminieren von Materialien durch Erhitzen.
Eine Heizeinheit des Standes der Technik wird nachfolgend anhand einer Heiz-Fixiereinheit beschrieben, die in einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise elektrofotografischen Kopiergeräten und Druckern, angeordnet ist.
Die Heiz-Fixiereinheit der Bilderzeugungsvorrichtung ist eine Einheit, mit der ein nicht fixiertes Bild (Tonerbild), das der beabsichtigten Bildinformation entspricht und auf einem Aufzeichnungsmedium (wie beispielsweise einem Übertragungsblatt, elektrostatischem Aufzeichnungspapier, Elektrofaxpapier und Druckpapier) über ein Übertragungssystem oder ein Direktsystem erzeugt wurde und von diesem getragen wird, als permanent fixiertes Bild auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums thermisch fixiert wird. In großem Umfang findet als Heiz-Fixiereinheit eine Einheit vom Kontakterhitzungstyp Verwendung, bei der eine Heizeinrichtung und eine Presseinrichtung Seite an Seite in Druckkontakt gebracht werden, um einen Druckkontaktspalt (einen Fixierspalt) auszubilden, und bei der ein Aufzeichnungsmedium, an dem Bilder fixiert werden sollen, in den Druckkontaktspalt geführt und dazwischen gehalten und transportiert wird, um das nicht fixierte Bild durch Wärme und Druck, wie bei einem Heizwalzensystem und einem Filmerhitzungssystem, an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu fixieren. Diese Heizsysteme werden nachfolgend beschrieben.
A) Heizwalzensystem
Dieses System wird prinzipiell von einem Paar von Walzen gebildet, die parallel zueinander in Druckkontakt stehen und aus einer Heizwalze (Fixierwalze) als Heizeinrichtung und einer elastischen Presswalze als Preßeinrichtung bestehen. Das Walzenpaar wird gedreht, und das Aufzeichnungsmedium, auf dem Bilder fixiert werden sollen, wird in einen Druckkontaktspalt zwischen dem Walzenpaar geführt und zwischen diesen gehalten und gefördert, damit das nicht fixierte Bild durch Wärme und Druck an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums fixiert wird, d.h. durch die Wärme der Heizwalze und den Druck am Druckkontaktspalt.
B) Filmerhitzungssystem
Ein Filmerhitzungssystem ist beispielsweise in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 63-313182, 2-157878, 4-44075, 4-44083, 4-204980 und 4-204984 beschrieben. Dieses Filmerhitzungssystem besitzt ein Heizelement und einen hitzeresistenten Film (Fixierfilm) als Fixiereinrichtung sowie eine elastische Presswalze als Presseinrichtung. Der hitzeresistente Film wird mit dem Heizelement mit Hilfe der elastischen Preßwalze in Druckkontakt gebracht, um einen Druckkontaktspalt zu erzeugen, und wird in engen Kontakt mit dem Heizelement gebracht sowie über Gleitreibung gefördert, wobei ein Aufzeichnungsmedium, an dem Bilder fixiert werden sollen, zwischen dem hitzeresistenten Film und der elastischen Presswalze am Druckkontaktspalt geführt wird, damit dieses Aufzeichnungsmedium zusammen mit dem hitzeresistenten Film gefördert werden kann. In diesem Stadium wird das nicht fixierte Bild durch Wärme und Druck, d.h. die vom Heizelement auf das Aufzeichnungsmedium über den hitzeresistenten Film aufgebrachte Wärme und den am Druckkontaktspalt aufgebrachten Druck, an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums fixiert. Das Aufzeichnungsmedium wird vom hitzeresistenten Film getrennt, nachdem es den Druckkontaktspalt passiert hat.
Bei der Heizeinheit dieses Filmerhitzungssystems können ein lineares Heizelement mit einer geringen Wärmekapazität und ein Dünnfilm mit einer geringen Wärmekapazität als hitzeresistenter Film Verwendung finden, so daß daher mehr Energie eingespart und die Wartezeit stärker verkürzt werden kann (ein schnellerer Start ist möglich). Ferner besitzt die Heizeinheit dieses Filmerhitzungssystems ein System, bei dem ein Endlosband als hitzeresistenter Film Verwendung findet, und als Einrichtung zum drehbaren Antreiben des Filmes ist eine Antriebsrolle auf der inneren Umfangsseite des Filmes vorgesehen, um den Film drehbar anzutreiben, während eine Spannung auf den Film aufgebracht wird. Ferner findet ein System Verwendung, bei dem der Film extern lose an eine Filmführung angepasst und ein Pressdrehelement als Presseinrichtung angetrieben wird, um den Film so zu bewegen, daß er dem Pressdrehelement folgt. Das zuletzt erwähnte Pressdrehelement-Antriebssystem findet oft Verwendung, da es den Vorteil besitzt, daß weniger Teile Verwendung finden können.
Bei der Heizeinheit, bei der die Heizeinrichtung und die Presswalze Seite an Seite vorgesehen sind, um den Druckkontaktspalt als eine Erhitzungszone für ein zu erhitzendes Material zu bilden, und bei der das zu erhitzende Material durch Wärme und Druck erhitzt wird, wie bei der Heiz-Fixiereinheit des Heizwalzensystems oder Filmerhitzungssystems, die vorstehend beschrieben wurden, kann die Presswalze aus einem elastischen Material bestehen und der zwischen der Walze und der Heizeinrichtung ausgebildete Druckkontaktspalt aufgrund der elastischen Verformung der Presswalze breiter ausgebildet werden, um eine Hochgeschwindigkeitseinheit vorzusehen und die Wartezeit kürzer zu machen, so daß die zur Beaufschlagung des zu erhitzenden Materiales mit einer ausreichenden Wärmemenge erforderliche Zeit sichergestellt werden kann, um die Effizienz zur Beaufschlagung des zu erhitzenden Materiales mit Wärmeenergie zu verbessern. Indem lediglich der Druckkontaktspalt breiter gemacht wird, wird jedoch die Heizeinheit selbst größer und gleichzeitig ein Anstieg des Energieverbrauches verursacht. Daher muß die Einheit in bezug auf die thermische Effizienz weiter verbessert werden, um sie mit einer geringen Größe auszustatten und eine Kostenreduzierung sowie einen niedrigen Energieverbrauch zu erreichen.
Um eine Verbesserung der thermischen Effizienz der Heizeinheit zu erzielen, ist die Wärmemenge, die von der Heizeinrichtung zur Seite der Preßeinrichtung abgeführt wird, nicht vernachlässigbar. Um daher eine Hochgeschwindigkeitseinheit und einen geringen Energieverbrauch derselben zu erzielen, ist es wünschenswert, die Preßeinrichtung so auszubilden, daß sie eine geringe Wärmekapazität besitzt. Um eine derartige Preßeinrichtung mit einer geringen Wärmekapazität auszubilden, ist es aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung 9-114281 bekannt, daß ein Pressdrehelement mit besonders guten Wärmeisolationseigenschaften mit guter Produktivität in Massenproduktionen hergestellt werden kann, indem eine elastische Schicht der Presswalze der Presseinrichtung mit einem hohlen Füllmaterial versehen wird.
Als hohles Füllmaterial finden anorganische Füllmaterialien, die Luft im Inneren enthalten, wie hohles Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Glas und Glasfaser, Verwendung. Wenn derartige anorganische hohle Füllmaterialien verwendet werden, sind jedoch die Füllmaterialien so hart, daß auch die elastische Schicht der Presswalze hart wird, was das Problem mit sich bringt, daß ein großer Druck aufgebracht werden muß, um einen breiten Fixierspalt sicherzustellen.
Des weiteren wurden die Heizeinheiten von elektrofotografischen Bilderzeugungsvorrichtungen in den letzten Jahren immer kleiner, und auch die hierin verwendeten Presswalzen wurden kleiner ausgebildet. Bei der Herstellung von Preßwalzen mit einem geringen Durchmesser ist die Tendenz entstanden, die elastische Schicht mit einer geringen Härte auszubilden, um die Spaltbreite zum Zeitpunkt der Fixierung sicherzustellen. Hierbei wurde die elastische Schicht am Umfang eines Presswalzendornes abgedeckt. Wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 4-77315 offenbart ist, wurde die Ver wendung eines elastischen Schaummateriales (Schaumgummi) in der elastischen Schicht in einer großen Zahl in die Praxis umgesetzt. Zu dem Zeitpunkt, bei dem ein in Siliconkautschuk eingemischtes Blasmittel erhitzt wird, um einen Blaseffekt zu bewirken, kann jedoch der Blasdruck zum Brechen der Zellenwände des Siliconkautschuks führen, so daß einige Zellen des entstandenen Schaumes an der Oberfläche nicht bedeckt sind, oder es können sehr dünne Zellenwände gebildet werden, die die Schaumzellen gegenüber der Atmosphäre isolieren, so daß virtuelle konkave Bereiche gebildet werden. Auch in dem Fall, in dem Siliconkautschuk in einer Form einer Blaswirkung ausgesetzt wird, kann sich der Blasdruck in ungeregelte Richtungen erstrecken, so daß somit im Kautschuk ungeregelte Blasspannungen auftreten. Wenn somit der Siliconkautschuk nach dem Blasen der Form entnommen wird, werden diese ungeregelten Spannungen freigesetzt und führen zu Unregelmäßigkeiten oder Unebenheiten auf der Kautschukoberfläche.
Wenn eine einen derartigen Schaum umfassende Siliconkautschukwalze als Presswalze verwendet wird, wird der an der Heizwalze oder dem Heizfilm haftende geschmolzene Toner mit übertragen, so daß eine Verunreinigung der Presswalze entsteht.
Wenn ein elastisches Schwammelement als elastisches Schaumelement, das einen Dorn und darauf vorgesehenen geschäumten Siliconkautschuk aufweist, erzeugt und eine hitzeresistente Trennschicht aus einem Fluorharz, wie PFA oder PTFE, durch Beschichten auf dessen Umfang aus gebildet wird, kann das Überzugsmittel in die nicht bedeckten Zellen oder konkaven Bereiche des Schaumes eindringen, so daß es schwierig wird, eine Trennschicht mit einer glatten Oberfläche und einer gleichmäßigen Dicke auszubilden. Auch wenn die Trennschicht durch Bedecken des elastischen Schwammelementes mit einem Fluorharzrohr ausgebildet wird, besteht das Problem, daß das Fluorharzrohr durch die Form der nicht bedeckten Zellen des Schaumes uneben werden kann, wenn es unter hohem Druck steht, so daß daher die Presswalze bei der Zuführung von Papier infolge eines geringen unsichtbaren Versatzes und des auf der Rückseite des Papiers vorhandenen Toners verunreinigt wird.
Die in Heizfixiereinheiten verwendete Presswalze muß solche Eigenschaften besitzen, daß sich ihre Härte und Wärmeleitfähigkeit infolge irgendeiner Wärmehistorie, die über eine lange Zeitdauer wiederholt wird, nicht ändern. Dies ist deshalb der Fall, weil sich die Spaltbreite mit einer Änderung der Härte verändert und auch die Fixiereffizienz mit einem Anstieg der Wärmeleitfähigkeit verringert.
Als ein Verfahren zur Herstellung des Schaumgummis ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem Mikroballons aus Harz eingesetzt werden. Als diesbezügliches Beispiel wird auf die offengelegten japanischen Patentanmeldungen 8-12888 und 5-209080 verwiesen, gemäß denen nicht expandierte Mikroballons mit Kautschuk vermischt werden, wonach ein Erhitzungsvorgang folgt, damit die Mikroballons aus Harz expandieren und gleichzeitig aushärten.
Um dieses Problem (Ungleichförmigkeit der Zellen) in dem vorstehend beschriebenen Verfahren zu lösen, wird ein Verfahren zur Herstellung des Schaumgummis vorgeschlagen, bei dem Mikroballons aus Harz, die man vorher zur Expansion gebracht hat, in eine flüssige Verbindung gemischt werden und ein Formprodukt aus vernetztem Kautschuk bei einer Temperatur erhalten wird, die nicht größer ist als die Schmelztemperatur des Harzes. Ferner wurde eine mit einem derartigen Verfahren hergestellte Übertragungstrommel vorgeschlagen (offengelegte japanische Patentanmeldung 10-060151).
Expandierte Mikroballons aus Harz finden als Füllmaterialien in verschiedenartigen Überzugsmaterialien und Kunststoffmaterialien Verwendung. Da sie jedoch dazu neigen, in sämtliche Richtungen zu fliegen (Streuung), wurde ein Verfahren vorgeschlagen, um eine derartige Streuung zu verhindern. Beispielsweise offenbart die japanische Patentschrift 02822142 ein Verfahren, bei dem nicht expandierte Mikroballons und ein Benetzungsmittel (Plastifiziermittel) bei einer Temperatur vermischt werden, die nicht höher ist als die Expansionsstarttemperatur der nicht expandierten Mikroballons aus Harz, und danach das erhaltene Gemisch auf eine Temperatur in der Nähe der Expansionsstarttemperatur der nicht expandierten Mikroballons aus Harz erhitzt wird, um expandierte Mikroballons aus Harz zu erhalten. Die offengelegte japanische Patentanmeldung 6-240040 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Mikroballons, die eine geringere Streuung aufweisen können und besonders gute Hand habungseigenschaften besitzen. Die Mikroballons sind dadurch gekennzeichnet, daß feine Partikel aus anorganischem Material über ein Bindemittelharz an der Oberfläche von Mikroballons fixiert werden, welche durch das Heißexpandieren von Mikrokapseln aus thermoplastischem Harz, die ein organisches Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt enthalten, geformt wurden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Siliconkautschukschwammes, der die vorher expandierten Mikroballons aus Harz aufweist, besitzen jedoch die expandierten Mikroballons ein sehr geringes spezifisches Gewicht, so daß das Problem besteht, daß sie in einer sehr umfangreichen Form gelagert werden müssen und nur mit großen Schwierigkeiten in die Siliconkautschukmaterialien eingemischt werden können. Bei dem Verfahren des Standes der Technik, bei dem nicht expandierte Mikroballons und ein Benetzungsmittel (Plastifiziermittel) bei einer Temperatur vermischt werden, die nicht höher ist als die Expansionsstarttemperatur der nicht expandierten Mikroballons aus Harz, und danach das erhaltene Gemisch auf eine Temperatur in der Nähe der Expansionsstarttemperatur der nicht expandierten Mikroballons aus Harz erhitzt wird, um expandierte Mikroballons zu erhalten, finden beispielsweise als Benetzungsmittel (Plastifiziermittel) Plastifiziermittel vom Phthalattyp, Ester-Plastifiziermittel von aliphatischen zweibasigen Säuren und Plastifiziermittel vom Epoxy-Typ Verwendung. Diese Mittel besitzen jedoch eine schlechte Kompatibilität mit flüssigem Silicon und können Probleme hinsichtlich der Speicherstabilität verursachen, beispielsweise zu einer Trennung führen, wenn die expandierten Mikroballons mit dem flüssigen Silicon vermischt werden.
Im Falle der Mikroballons an den Oberflächen, bei denen feine Partikel aus anorganischem Material über ein Bindemittelharz fixiert sind und die eine geringere Streuung verursachen und besonders gute Handhabungseigenschaften besitzen, können ebenfalls in einigen Fällen keine ausreichenden Wärmeisolationseigenschaften erzielt werden.
Unter diesen Umständen wird nach einem Verfahren gesucht, das weder von einem Benetzungsmittel noch von feinen Partikeln aus anorganischem Material Gebrauch macht, wenn expandierte Mikroballons aus Harz als Füllmaterial bzw. Füllelemente verwendet werden.
Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Heizeinheit zu schaffen, die von einer Presswalze Gebrauch macht, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, kaum Wärme von der Heizeinrichtung abführt, eine geringe Oberflächenhärte aufweist und den Fixierspalt breiter machen kann. Des weiteren soll eine Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen werden, die eine derartige Heizeinheit als Heiz-Fixiereinheit aufweist.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung einer Heizeinheit, die eine minimale Verunreinigung ihrer Presswalze mit Toner verursacht.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines Verfahrens zur Erzeugung eines Siliconkautschukschwammes und einer Siliconkautschukschwammwalze unter Verwendung von Mikroballons aus Harz, wobei die Mikroballons aus Harz an einer Streuung gehindert werden, ohne die Wärmeleitfähigkeit (Wärmeisolationseigenschaften) des hergestellten Siliconkautschuks nachteilig zu beeinflussen.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Walze, deren Härte und Wärmeleitfähigkeit sich selbst dann nicht verändern, wenn sie eine Wärmehistorie als Presswalze in der Heiz-Fixiereinheit erfahren hat.
Als erstes betrifft die vorliegende Erfindung eine Heizeinheit mit einer Heizeinrichtung zum Erhitzen eines blattförmigen Materiales und einer Presswalze, die Seite an Seite mit der Heizeinrichtung angeordnet ist. Das zu erhitzende Material wird zu einem Druckkontaktspalt geführt, der zwischen der Heizeinrichtung und der Preßwalze angeordnet ist, so daß es hierzwischen zur Erhitzung gehalten und gefördert werden kann, wobei

(a) die Presswalze eine elastische Schicht aufweist, in die Mikroballons aus Harz dispergiert sind;
(b) die elastische Schicht eine Gummischicht ist, in die Hohlräume dispergiert sind;

Die in die elastische Schicht der Presswalze, welche bei der Heizeinheit der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, dispergierten Hohlräume werden von Mikroballons aus Harz gebildet. Diese Mikroballons aus Harz werden von einem organischen Füllmaterial gebildet und sind weicher als anorganische Füllmaterialien und machen die elastische Schicht nicht übermäßig hart. Daher kann der Fixierspalt (Druckkontaktspalt) bei Aufbringung von geringem Druck mit einer ausreichenden Breite ausgebildet werden. Da es sich bei den Mikroballons aus Harz um ein organisches Füllmaterial handelt, besitzen sie eine geringere Wärmeleitfähigkeit als anorganische Füllmaterialien und sind insofern vorteilhaft, als daß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,146 W/m.K oder weniger erreicht werden kann, was für die elastische Schicht wünschenswert ist.
Bei den Mikroballons aus Harz handelt es sich auch um Mikroballons, deren Hüllen aus einem Harz gebildet sind und in deren Innerem ein Gas eingeschlossen ist. Die Mikroballons aus Harz bilden daher in keiner Weise irgendwelche Zellen, die zur Oberfläche der elastischen Schicht hin nicht bedeckt sind, und bilden keinerlei konkave Bereiche an der Oberfläche der elastischen Schicht. Selbst wenn die elastische Schicht, die derar tige dispergiert Mikroballons aus Harz enthält, durch Mischen von nicht expandierten Mikroballons aus Harz, die in ihrem Inneren eine flüchtige Substanz enthalten, mit einem elastischen Material geformt wird und danach die nicht expandierten Mikroballons aus Harz durch Wärmeeinwirkung expandiert werden, wird der Expansionsdruck, der auf die flüchtige Substanz zurückzuführen ist, von den Hüllen geprüft, so daß weder unbedeckte Zellen noch konkave Bereiche an der Oberfläche der elastischen Schicht ausgebildet werden. Somit kann eine Presswalze vorgesehen werden, die frei von Verunreinigungen mit Toner ist.
Als zweites betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Siliconkautschukschwammes, das die folgenden Schritte umfasst:
Wärmeexpandieren von nicht expandierten Mikroballons aus Harz, die mit Siliconöl benetzt worden sind;
Mischen der wärmeexpandierten Mikroballons aus Harz in ein flüssiges Siliconkautschukmaterial;
Wärmeaushärten des flüssigen Siliconkautschuks; und
nach dem Wärmeaushärten des flüssigen Siliconkautschuks Erhitzen der Mikroballons aus Harz auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als die Expansionsstarttemperatur der Mikroballons aus Harz, um die Mikroballonform der Harzhülle der Mikroballons aus Harz aufzubrechen.
In diesem Siliconkautschukschwammherstellprozeß der vorliegenden Erfindung werden die nicht expandierten Mikroballons aus Harz mit einem Siliconöl benetzt und danach bei einer geeigneten Temperatur wärmeexpandiert, so daß die Oberflächen der expandierten Mikroballons aus Harz mit einer sehr kleinen Menge an Siliconöl bedeckt verbleiben und somit die Ballons ohne weiteres aneinander haften und an einer Streuung gehindert werden können. Da es sich ferner bei dem Siliconöl um ein Material handelt, das zum Siliconkautschuk äquivalent ist, beeinflusst es nicht wesentlich die Wärmeleitfähigkeit des hergestellten Siliconkautschukschwammes in nachteiliger Weise.
Als drittes betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Walze mit den folgenden Schritten: Wärmeexpandieren von nicht expandierten Mikroballons aus Harz, Mischen der wärmeexpandierten Mikroballons aus Harz in ein flüssiges Siliconkautschukmaterial, Erhitzen des Gemisches auf einem Dorn zum Aushärten des flüssigen Siliconkautschuks und nach dem Wärmeaushärten des flüssigen Siliconkautschukmateriales Erhitzen der Mikroballons aus Harz auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als die Expansionsstarttemperatur der Mikroballons aus Harz, um die Form der Mikroballons, die das Hüllharz der Mikroballons aus Harz vorgibt, aufzubrechen. Das Verfahren kann vorzugsweise nach dem Aufbrechen der Form der Mikroballons aus Harz des weiteren den Schritt der Ausbildung einer Trennschicht auf der Walzenoberfläche umfassen. Die auf diese Weise hergestellte Walze ist besonders wirksam als Presswalze, die von Mikroballons aus Harz Gebrauch macht, welche keine ausreichende Hochtemperaturhitzebeständigkeit besitzen, d.h. als Preßwalze einer Heiz-Fixiereinheit, die eine Heizeinrichtung zum Erhitzen eines Aufzeichungsmediums, auf dem ein nicht fixiertes Bild angeordnet ist, zum Fixieren des nicht fixierten Bildes aufweist, und als Presswalze, die Seite an Seite mit der Heizeinrichtung angeordnet ist und in Druckkontakt mit der Heizeinrichtung gebracht wird, um einen Druckkontaktspalt dazwischen auszubilden.
Genauer gesagt, wenn ein Pulver, das aus Partikeln besteht, die von einem thermoplastischen Harz in Hüllen Gebrauch machen und im Inneren eine flüchtige Substanz halten, als die nicht expandierten Mikroballons aus Harz verwendet wird, wird eine elastische Schicht ausgebildet, in der wärmeexpandierte Mikroballcons aus Harz im Siliconkautschukschwammmaterial, so wie sie sind, dispergiert werden. In einer derartigen elastischen Schicht ist das thermoplastische Harz härter als der Siliconkautschuk und macht somit die elastische Schicht hart. Bei einer Verwendung als Presswalze der Heiz-Fixiereinheit erfährt die Walze eine Wärmehistorie, so daß die aus dem thermoplastischen Harz geformten Hüllen aufbrechen oder eine thermische Zersetzung oder Carbonisierung erfahren können und ihre auf das Vorhandensein der Hüllen zurückzuführende Härte verlieren, was zu einer Abnahme der Walzenhärte oder zu einem Anstieg der Wärmeleitfähigkeit führt, wodurch Veränderungen im Fixierverhalten verursacht werden. Es besteht die Tendenz, daß ein solches Brechen der Hüllen durch einen Tempera turanstieg in Bereichen ohne Papierzuführung verursacht wird, wenn die Walze als Presswalze zur Heiz-Fixierung verwendet wird. Mit anderen Worten, die Mikroballons aus Harz erfahren eine thermische Beschädigung in Bereichen ohne Papierzuführung, wodurch eine örtliche Abnahme der Walzenhärte verursacht und damit in einigen Fällen ein Problem in bezug auf das Transportverhalten hervorgerufen wird. Wenn Papierblätter geringer Größe kontinuierlich zugeführt werden, wird der Bereich ohne Papierzuführung der Presswalze von einem Fixierelement kontinuierlich direkt erhitzt, so daß daher, selbst wenn der Papierzuführungsbereich auf der Oberfläche der Preßwalze auf 150°C oder weniger gehalten wird, die Oberflächentemperatur des Bereiches ohne Papierzuführung etwa 250°C erreichen kann.
Daher werden bei dem vorstehend beschriebenen Walzenherstellverfahren der vorliegenden Erfindung die Hüllen, die die Form der Mikroballons aus Harz bilden, zerbrochen, so daß derartige Probleme gelöst werden können. Die die Form der Mikroballons aus Harz bildenden Hüllen können in jedem beliebigen Stadium zerbrochen werden, d.h. vor oder nach der Ausbildung der Trennschicht oder zur gleichen Zeit, wie die Trennschicht ausgebildet wird. In dem Fall, in dem die Hüllen, die die Form der Mikroballons aus Harz bilden, nach der Ausbildung der Trennschicht zerbrochen werden, wird die mit dem Zerbrechen des Harzes erzeugte Gaskomponente eingeschlossen, so daß die Möglichkeit einer Verschlechterung des Siliconkautschuks in Abhängigkeit vom aufzubrechenden Harz besteht. Die die Form der Mikroballons aus Harz bildenden Hüllen können daher am bevorzugtesten vor der Ausbildung der Trennschicht zerbrochen werden.
Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
1 eine schematische Darstellung, eines Konstruktionsbeispiels der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung der Konstruktion einer Heiz-Fixiereinheit in der in 1 gezeigten Vorrichtung;
3 eine Darstellung einer Presswalze, in die Mikroballons aus Harz eingearbeitet sind;
die 4A, 4B, 4C und 4D jeweils eine schematische Darstellung eines Konstruktionsbeispiels einer Heiz-Fixiereinheit eines Filmerhitzungssystems;
die 5A und 5B jeweils eine schematische Darstellung eines Konstruktionsbeispiels einer Heiz-Fixiereinheit eines Heizwalzensystems.
Es folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
(1) Bilderzeugungsvorrichtung
1 ist eine schematische Darstellung eines Konstruktionsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung. Bei der Bilderzeugungsvorrichtung dieses Beispiels handelt es sich um einen Laserdrucker, der von einem elektrofotografischen Prozeß vom Transfertyp Gebrauch macht.
Mit 1 ist ein lichtempfindliches elektrofotografisches Element in Form einer rotierenden Trommel (hiernach als "lichtempfindliche Trommel" bezeichnet) gekennzeichnet, das als Bildträgerelement dient und im Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil angedeutet, mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit (Prozessgeschwindigkeit) gedreht wird. Die lichtempfindliche Trommel 1 besteht aus einer Schicht aus einem lichtempfindlichen Material, wie OPC, amorphem Se oder amorphem Si, die auf dem Umfang eines zylindrischen (trommelförmigen) leitenden Substrates aus Aluminium oder Nickel ausgebildet ist. Die lichtempfindliche Trommel 1 wird in gleichmäßiger Weise auf eine vorgegebene Polarität und ein vorgegebenes Potential im Verlaufe ihrer Drehung mit Hilfe einer Aufladewalze, die als Aufladeeinrichtung dient, aufgeladen. Die gleichmäßig aufgeladene Oberfläche der gedrehten lichtempfindlichen Trommel 1 wird mit Licht L unter Anwendung einer Laserstrahlmodulationssteuerung (EIN/AUS-Steuerung) entsprechend zeitsequentiellen elektrischen digitalen Bildpunktsignalen der gewünschten Bildinformation, das von einem Laserstrahlscanner 3 emittiert wird, belichtet, so daß ein latentes elektrostatisches Bild der gewünschten Bildinformation auf der Oberfläche der rotierenden lichtempfindlichen Trommel erzeugt wird.
Das auf diese Weise ausgebildete latente Bild wird mit einem Toner T in einer Entwicklungseinheit 4 entwickelt und bleibt als ein Tonerbild sichtbar. Als Entwicklungsverfahren finden eine Sprungentwicklung, Zweikomponentenentwicklung, FEED-Entwicklung etc. Verwendung, die oft in Kombination mit einer Bildbelichtung und Umkehrentwicklung eingesetzt werden.
Ein Transfermedium P als Aufzeichnungsmedium, das in einer Papierzuführkassette 9 gehalten wird, wird Blatt um Blatt bei Antrieb einer Papierzuführrolle 8 abgegeben und durch eine Bahn mit einer Führung 10 und einer Widerstandsrolle 11 geleitet. Dann wird es zu einem vorgegebenen gesteuerten Zeitpunkt einer Transferspaltzone zugeführt, in der die lichtempfindliche Trommel 1 in Presskontakt mit einer Transferrolle 5 tritt, und das auf der Oberseite der lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildete Tonerbild wird danach auf die Oberfläche des auf diese Weise zugeführten Transfermediums P übertragen. Das aus dem Transferspalt getretene Transfermedium P wird danach von der Oberfläche der rotierenden lichtempfindlichen Trommel 1 getrennt und dann einer Heiz-Fixiereinheit 6 als Heizeinheit mit Hilfe einer Förderein heit 12 zugeführt, wo das Tonerbild einer Heiz-Fixierbehandlung unterzogen wird. Die Heiz-Fixiereinheit 6 wird im Detail im nächsten Kapitel (2) beschrieben.
Das Transfermedium, das die Heiz-Fixiereinheit 6 verlassen hat, wird durch eine Blattbahn mit einer Transferrolle 13, einer Führung 14 und einer Papierabgaberolle 15 geleitet und dann als Druck auf eine Papierausgabeschale abgegeben.
Die rotierende lichtempfindliche Trommel 1, von der das Transfermedium getrennt worden ist, wird von einer Reinigungseinheit 7 behandelt, um abgelagerte Verunreinigungen, wie beispielsweise restlicher Transfertoner etc., zu entfernen und eine gereinigte Oberfläche zu erhalten. Sie wird auf wiederholte Weise für eine Bilderzeugung gewartet.
(2) Heiz-Fixiereinheit 6
2 ist eine schematische Darstellung der Konstruktion der Heiz-Fixiereinheit 6, die als Heizeinheit im vorliegenden Beispiel Verwendung findet. Die Heiz-Fixiereinheit 6 im vorliegenden Beispiel ist eine Heizeinheit, die als spannungsfreies Filmerhitzungssystem/Pressrotationselement (Presswalzen)-Antriebssystem bezeichnet wird und in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 4-44075 biss 4-44083 und 4-204980 bis 4-204984 beschrieben ist.
Mit 21 ist ein längliches Filmführungselement (Stange) bezeichnet, das die Form eines Halbbogens oder einer Wanne im Querschnitt besitzt und eine lange Abmessung in der Richtung vertikal zur Papierebene der Zeichnung besitzt. Mit 22 ist ein längliches Heizelement bezeichnet, das in einer Nut angeordnet ist und gehalten wird, die entlang der langen Abmessung des Filmführungselementes 21 an im wesentlichen dessen Mittelabschnitt an der Unterseite ausgebildet ist. Mit 23 ist ein in Form eines Endlosbandes ausgebildeter (zylindrischer) hitzeresistenter Film bezeichnet, der extern lose an dieses Filmführungselement 21 mit einem Heizelement gepasst ist. Diese Komponenten 21 bis 23 sind Elemente auf der Seite der Heizeinrichtung.
Mit 24 ist eine elastische Presswalze als Presseinrichtung bezeichnet, die in Presskontakt mit der Unterseite des Heizelementes 22 unter Zwischenlagerung des Filmes 23 gebracht wird. Mit N ist ein Druckkontaktspalt (Fixierspalt) bezeichnet, der zwischen der Presswalze 24 und dem Heizelement 22 wegen der elastischen Verformung einer elastischen Schicht 24b der Presswalze, die in Druckkontakt mit dem Heizelement 22 mit dazwischen gelagertem Film 23 gebracht wird, ausgebildet ist. Die Preßwalze 24 wird drehbar gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil b angedeutet, mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, wenn eine Antriebskraftquelle M über einen mechanischen Getriebemechanismus, wie beispielsweise nicht gezeigte Zahnräder, übertragen wird.
Das Filmführungselement 21 ist ein Formprodukt eines hitzeresistenten Harzes, wie PPS (Polyphenylensulfit) oder eines Flüssigkristallpolymers.
Beim vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Heizelement 22 um eine keramische Heizeinrichtung mit einer geringen Wärmekapazität insgesamt, das ein längliches dünnlagiges Heizsubstrat 22a aus Aluminiumoxid o.ä. umfaßt, ein lineares oder dünnbandiges Elektrifizierungsheizelement (Widerstandsheizelement) 22b aus Ag/Pb o.ä., das so vorgesehen ist, daß es entlang der langen Abmessung auf seiner Oberflächenseite (der Oberflächenseite, auf der der Film gleitend bewegt wird) ausgebildet ist, eine dünnflächige Schutzschicht 22c, wie beispielsweise eine Glasschicht, und eine Temperaturdetektionsvorrichtung 22d, wie einen Thermistor, der auf der Rückseite des Heizsubstrates 22a vorgesehen ist. Diese keramische Heizeinrichtung 22 erfährt einen raschen Temperaturanstieg bei Zuführung von elektrischer Energie zum Elektrifizierungsheizelement 22b und wird mit Hilfe eines Energiesteuersystems, das die Temperaturdetektionsvorrichtung 22d aufweist, auf eine vorgegebene Fixiertemperatur temperaturgesteuert. Um die Wärmekapazität gering zu machen und das Schnellstartverhalten der Einheit zu verbessern, besitzt der hitzeresistente Film 23 vorzugsweise eine Gesamtfilmdicke von 100 μm oder weniger, bevorzugter 60 μm oder weniger und 20 μm oder mehr, und ist beispielsweise ein Einschichtfilm aus PTFE (Polytetrafluorethylen), PFA (Perfluoroethylenperfluoroalkylvinylether) oder PPS, der eine große Hitzebeständigkeit, ein gutes Trennvermögen, eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit besitzt, oder ein Verbundschichtfilm, der durch Aufbringen von PTFE, PFA oder FEP (Tetrafluorethylenperfluoroalkylvinylether) als Trennschicht auf die Oberfläche eines Basisfilmes aus Polyimid, Polyamid-Imid, PEEK (Polyetheretherketon) oder PES (Polyethersulfon) erhalten wird. Die Pressrolle 24 umfaßt einen Dorn 24a aus Eisen oder Aluminium, eine ein hohles Filmmaterial 24c aufweisende elastische Schicht 24b und eine Trennschicht 24d. Diese Presswalze 24 wird im nächsten Abschnitt (3) im Detail beschrieben.
Der Film 23 wird zumindest zu der Zeit, während der die Bilderzeugung durchgeführt wird, ohne Falten drehbar angetrieben, wenn die Presswalze 24 gedreht wird. Wenn die Presswalze 24 gedreht wird, wirkt deren Drehkraft aufgrund der Reibung zwischen der Preßwalze 24 und der Außenfläche des Filmes 23 am Druckkontaktspalt N auf den Film 23 ein, wobei der Film angetrieben wird, während er in engem Kontakt seiner Innenfläche mit der Unterseite (Fläche) des Heizelementes 22 am Druckkontaktspalt N um die Außenseite des Filmführungselementes 21 im Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil angedeutet, und mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit bewegt wird, d.h. mit im wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Fördergeschwindigkeit des Transfermediums P, das darauf ein nicht fixiertes Tonerbild T hält und von der Seite einer Bildübertragungszone her gefördert wird. Um in diesem Fall die Gleitreibung zwischen der Innenfläche des Filmes 23 und der Unterseite des Heizelementes, auf dem die Innenfläche des Filmes gleitend bewegt wird, zu reduzieren, kann zwischen beiden Elementen ein Schmier mittel, wie ein hitzeresistentes Fett, angeordnet werden.
Somit wird bei Drehung der Presswalze 24 der Film 23 gedreht. In dem Zustand, in dem das Heizelement 22 eine vorgegebene Temperatur erreicht hat und in temperaturgesteuerter Weise gehalten wird, wird das Transfermedium P als zu erhitzendes Material mit dem nicht fixierten Tonerbild T zum Druckkontaktspalt N zwischen der Presswalze 24 und dem Film 23 geführt, wobei seine Tonerbildhaltefläche der Seite des Filmes 23 gegenüberliegt, um in engen Kontakt mit der Außenfläche des Filmes am Druckkontaktspalt N zu treten, und wird durch den Druckkontaktspalt N zusammen mit dem Film 23 gehalten und gefördert. Somit wird die Wärme des Heizelementes 22 über den Film 23 auf das Medium aufgebracht, und bei Aufnahme des Drucks am Druckkontaktspalt N wird das nicht fixierte Tonerbild T durch Wärme und Druck am Transfermedium P fixiert. Das Transfermedium P, das den Druckkontaktspalt N passiert hat, wird von der Außenfläche des Filmes 23 getrennt und dann weiter gefördert.
Die Einheit 6 eines Filmerhitzungssystems, wie beim vorliegenden Beispiel, kann ein Heizelement 22 mit einer geringen Wärmekapazität, das einen raschen Temperaturanstieg bewirkt, verwenden. Die Zeitdauer, die für das Heizelement 22 erforderlich ist, um eine vorgegebene Temperatur zu erreichen, kann daher stark verkürzt werden. Es kann in rascher Weise eine hohe Temperatur von der Normaltemperatur aus erzielt werden, und es ist somit nicht erforderlich, eine Stand-by-Temperatursteu erung durchzuführen, wenn sich die Einheit im Stand-by-Zustand zur druckfreien Zeit befindet. Auf diese Weise kann Energie gespart werden.
Ferner wirkt im wesentlichen keine Spannung auf den gedrehten Film 23 mit Ausnahme des Druckkontaktspaltes N ein. Das Filmführungselement 21 des sich drehenden Filmes 23 kann daher nur eine geringe Annäherungskraft entlang der langen Abmessung des Filmführungselementes 21 erzeugen. Als Steuereinrichtung für die Annäherung des Filmes ist es daher ausreichend, nur ein Flanschelement vorzusehen, um lediglich die Enden des Filmes 23 aufzunehmen, was den Vorteil mit sich bringt, daß die Einheit einfach ausgebildet werden kann.
(3) Presswalze 24
Wie vorstehend erwähnt, besitzt die Preßwalze 24, die als Pressrotationselement in der Heiz-Fixiereinheit 6 wirkt, den Dorn 24a und die elastische Schicht 24b. Die elastische Schicht 24b ist mit Mikroballons aus Harz als Füllmaterial 24c versehen.
Die Presswalze 24 besitzt die elastische Schicht 24b und die Trennschicht 24d, und die Trennschicht 24d ist an der äußersten Fläche ausgebildet und umfaßt ein Fluorharz oder Fluorkautschuk. Die elastische Schicht 24a der Presswalze 24 kann so ausgebildet werden, daß sie eine Wärmeleitfähigkeit innerhalb eines bestimmten Bereiches besitzt, wodurch die Wärme, die das Heizelement 22 von der Presswalze 24 abführt, auf eine geringe Menge ge steuert werden kann. Hierdurch wird eine Verbesserung des Temperaturanstieges der Oberfläche des Filmes 23 erreicht und ein rascher Start der Heiz-Fixiereinheit 6 ermöglicht. Diese Wärmeleitfähigkeit kann vorzugsweise 0,146 W/m.K oder weniger betragen. Auch wenn sie geringer ist als 0,084 W/m.K, kann die Presswalze 24 eine höhere Temperaturanstiegsrate besitzen, um ein gutes Fixierverhalten zu erreichen, kann jedoch einen großen Temperaturanstieg am Bereich ohne Papierzuführung verursachen, wenn Papier geringer Größe zugeführt wird, so daß die Preßwalze 24 eine höhere Hitzefestigkeit besitzen muß.
Die Wärmeleitfähigkeit der elastischen Schicht wird mit einem Oberflächenwärmeleitfähigkeitsmesser (Marke: QTM-500, hergestellt von der Firma Kyoto Denshi K.K.) gemessen. Genauer gesagt, eine Fühlsonde (Modell: PD-11, hergestellt von der Firma Kyoto Denshi K.K.) des Oberflächenwärmeleitfähigkeitsmessers wird in Kontakt mit der Oberfläche der elastischen Schicht der Presswalze gebracht, um die Wärmeleitfähigkeit der elastischen Schicht zu messen.
Die Presswalze 24 kann ferner vorzugsweise eine Oberflächenrauhigkeit Ra (JIS B0601) von 3 μm oder weniger besitzen.
Die bei der Presswalze 24 verwendete elastische Schicht 24b kann irgendeine Dicke ohne spezielle Beschränkungen aufweisen, solange sie eine Dicke besitzt, die die Ausbildung des Druckkontaktspaltes N in der gewünschten Breite ermöglicht. Vorzugsweise kann sie eine Dicke von 2 bis 6 mm aufweisen. Bei der vorliegenden Erfindung kann die elastische Schicht 24b aus irgendeinem Material ohne irgendwelche Beschränkungen ausgebildet werden, solange es sich hierbei um eine Gummi- bzw. Kautschukzusammensetzung handelt, die Mikroballons 24c aus Harz enthält und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,146 W/m.K oder weniger besitzt. Die Mikroballons 24c aus Harz sind im wesentlichen sphärisch ausgebildet und besitzen einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 100 μm. Da sie in ihrem Inneren Luft enthalten, die gute Wärmeisolationseigenschaften besitzt, kann der Einbau von derartigen Mikroballons aus Harz als Füllmaterial in die elastische Schicht 24b bewirken, daß die elastische Schicht 24b eine derartige niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Der Einbau eines derartigen Füllmateriales in die elastische Schicht 24b kann darüber hinaus bewirken, daß die elastische Schicht 24b eine solch niedrige Wärmeleitfähigkeit selbst dann besitzt, wenn irgendein Schaummaterial nicht als elastische Schicht verwendet wird. Dies macht es möglich, die elastische Schicht 24b mit einer geringen Oberflächenrauhigkeit zu versehen, so daß die Oberfläche der Trennschicht 24d auch am Druckkontaktspalt N der Presswalze 24 nicht uneben gemacht werden kann.
Unter Berücksichtigung des obigen Effektes für die Presswalze 24 und der erforderlichen Formbarkeit, wenn der Siliconkautschuk mit den Mikroballons aus Harz ver sehen wird, können die Mikroballons 24c vorzugsweise einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 80 bis 300 μm und angesichts der Stabilität der Wärmeleitfähigkeit bevorzugter von 80 bis 200 μm besitzen. Die Mikroballons 24c aus Harz können ferner vorzugsweise eine wahre Dichte von 400 kg/m³ oder weniger und unter Berücksichtigung der Funktionsfähigkeit für Siliconkautschuk bevorzugter von 20 bis 60 kg/m³ besitzen.
Als bevorzugte Beispiele kann das die Hüllen von derartigen Mikroballons 24c aus Harz bildende Harz Vinylidenchloridharze und Acrylnitrilharze als thermoplastische Harze und Phenolharze als duroplastische Harze enthalten. Mikroballons aus Harz, die eines dieser Materialien umfassen, können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr Typen verwendet werden.
Als Basismaterialien der elastischen Schicht 24b, in die die Mikroballons aus Harz einzuarbeiten sind, kann irgendein bekanntes Material für die elastischen Schichten von herkömmlichen Preßwalzen verwendet werden. Siliconkautschuk und Fluorkautschuk können vorzugsweise eingesetzt werden.
Die Mikroballons 24c aus Harz in der elastischen Schicht 24b können in irgendeinem Anteil ohne spezielle Beschränkungen vorliegen, solange wie die elastische Schicht 24b die Wärmeleitfähigkeit innerhalb des vorstehend genannten Bereiches besitzt. Beispielsweise wird die Wärmeleitfähigkeit der elastischen Schicht 24b individuell gemessen, wenn der Anteil der Mikroballons 24c aus Harz variiert wird, und der Anteil, in dem die bevorzugten Wärmeleitfähigkeiten erzielt werden, kann als bevorzugter Anteil der Mikroballons 24c aus Harz ausgewählt werden.
Die die Mikroballons 24c aus Harz enthaltende elastische Schicht 24b kann eine Gummi- bzw. Kautschukschicht umfassen, wie beispielsweise eine Siliconkautschukschicht, in die die Mikroballons aus Harz eingearbeitet sind. Alternativ dazu kann eine Schicht, die eine derartige Gummischicht, in die die Mikroballons aus Harz eingearbeitet sind, umfasst, auf einer Schicht ausgebildet sein, die einen Schaum umfasst, und diese Schicht kann als elastische Schicht 24b der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Trennschicht 24d kann durch Abdecken der elastischen Schicht 24b mit einem PFA-Rohr oder durch Beschichten der elastischen Schicht 24b mit einem Fluorharz, wie PTFE, PFA oder FEP, ausgebildet werden. Die Trennschicht 24d kann irgendeine Dicke ohne spezielle Beschränkungen aufweisen, solange wie die Presswalze 24 ein ausreichendes Trennvermögen erhält. Vorzugsweise kann sie eine Dicke von 20 bis 50 μm besitzen.
Die auf diese Weise hergestellte elastische Schicht 24b der Presswalze 24 enthält Gummi und ferner durch die Mikroballons 24c aus Harz gebildete Hohlräume, wobei Harzhüllen der Mikroballons 24c aus Harz zwischen dem Gummi und den Hohlräumen vorhanden sind. Bei der Verwendung als Presswalze der Heiz-Fixiereinheit erfährt die Presswalze eine Wärmebeaufschlagung und werden die Harzhüllen zerbrochen, wodurch die Presswalze ihre Härte verändert, so daß sich die Fixierspaltbreite verändert und sich eine Änderung des Fixierverhaltens ergibt. Daher ist es auch wirksam, Mikroballons aus Harz zu verwenden, deren Harzhüllen nicht brechen, selbst wenn die Walze eine Wärmehistorie aufweist. Mikroballons aus hitzehärtendem Harz sind als solche Mikroballons wirksam. Beispielsweise sind jedoch aus Acrylnitrilharz bestehende Mikroballons hitzeresistent bis zu einer Temperatur von etwa 200°C und können das Problem verursachen, daß die Preßwalze 24 an Härte verliert, wenn die Walze auf eine Temperatur gelangt, die höher als diese ist. Auch wenn Transfermedien P geringer Größe kontinuierlich durch die Heiz-Fixiereinheit geführt werden, wird die Wärme in Bereichen, die von den Transfermedien P nicht passiert werden (hiernach als "Bereich ohne Papierzuführung" bezeichnet), auf der Presswalze 24 am Druckkontaktspalt N nicht vom Transfermedium P abgeführt. Wenn daher Blätter im Zehnerbereich als Transfermedien P geringer Größe kontinuierlich passieren, steigt die Temperatur dieses Bereiches ohne Papierzuführung auf etwa 200°C an. Daher kann es in der Presswalze 24 der vorliegenden Ausführungsform erforderlich werden, Maßnahmen zu treffen, daß die Anzahl der Transfermedien P geringer Größe, die den Druckkontaktspalt N pro Zeiteinheit passieren (Durchsatz), unter Berücksichtigung des Temperaturanstieges der Walzenoberfläche sehr viel geringer gemacht wird.
Als Gegenmaßnahme hierzu werden Mikroballons aus Harz eingesetzt, die Hüllen aufweisen, welche hitzehärtenden Phenolharz enthalten. Solche Mikroballons, die Hüllen besitzen, die aus Phenolharz geformt sind, sind bis auf eine Temperatur von etwa 300°C hitzeresistent. Wenn daher Papier geringer Größe kontinuierlich als Transfermedium P gefördert wird, kann die Temperatur, in bezug auf die der Bereich ohne Papierzuführung hitzeresistent ist, auf 230°C bis 240°C eingestellt werden. Daher kann die Maßnahme, die den Temperaturanstieg am Bereich ohne Papierzuführung berücksichtigt, ohne weiteres durchgeführt und der Durchsatz größer eingestellt werden. Die Heiz-Fixiergeschwindigkeit pro Zeiteinheit kann daher erhöht werden.
Um die Härte und Hitzefestigkeitstemperatur der Presswalze 24 innerhalb der angegebenen Bereiche einzustellen, ist es auch wirksam, Mikroballons aus thermoplastischem Harz und Mikroballons aus duroplastischem Harz in Kombination zu verwenden. Beispielsweise können Mikroballons mit aus Acrylnitrilharz geformten Hüllen einen großen Abfall der Walzenhärte bei etwa 200°C erzeugen, wenn die elastische Schicht 24b damit in einer Menge von 1 Gew.% oder mehr versehen wird. Die Walzenhärte wird jedoch nicht nachteilig beeinflusst, wenn sie in einer geringeren Menge eingearbeitet werden, selbst wenn die Preßwalze 24 eine Temperatur von 200°C oder darüber erreicht. Um den Temperaturanstieg im Bereich ohne Papierzuführung zu berücksichtigen, wenn Papier geringer Größe kontinuierlich als Transfermedium P zugeführt wird, ist es daher wünschenswert, daß die Mikro ballons, deren Hülle aus Acrylnitrilharz geformt sind, in einem Anteil von nicht mehr als 1 Gew.% vorliegen.
Die Presswalze 24 kann ferner vorzugsweise eine Härte (gemessen mit einem Asker-C-Härtemesser unter einer Belastung von 600 g) von 55° oder weniger, bevorzugter von 50° oder weniger, besitzen. Um die Presswalze 24 mit einer Härte in diesem Bereich zu versehen, können Mikroballons, deren Hüllen aus Phenolharz geformt sind, vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.% eingearbeitet werden.
Da die Härte der Preßwalze 24 abnimmt, wenn die in der elastischen Schicht 24b der Presswalze 24 enthaltenen Mikroballons 24c aus Harz zerbrechen, wenn die Walze im Verlaufe ihres Gebrauchs in der Heiz-Fixiereinheit eine Wärmehistorie erfahren hat, ist es ferner wirksam, wenn die Harzhüllen der Mikroballons 24c aus Harz, die in die elastische Schicht 24b eingearbeitet sind, vorher zerbrochen werden, so daß die Harzhüllen zwischen dem Gummi und den Hohlräumen in den Zustand, in dem sie zerbrochen worden sind, verbleiben. Die Herstellung einer derartigen Presswalze wird nachfolgend beschrieben.
Die verwendeten nicht expandierten Mikroballons aus Harz sind ein Pulver, das aus Partikeln besteht, die von einem thermoplastischen Harz in den Hüllen Gebrauch machen und im Inneren eine flüchtige Substanz enthalten sowie durch Wärmeeinwirkung expandieren. Als thermoplastisches Harz kann beispielsweise ein Vinylidenchlorid/Acrylnitrilcopolymer, ein Methylmethacrylat/Acrylnitril copolymer oder ein Methylmethacrylnitril/Acrylnitrilcopolymer Verwendung finden. Als im Inneren gehaltene flüchtige Substanz können Blasmittel vom Kohlenwasserstofftyp, wie Butan und Isobutan, die bekannt sind, Verwendung finden.
Als das die Hüllen bildende Harz können solche Harze mit Erweichungstemperaturen innerhalb eines geeigneten Bereiches in Abhängigkeit von den Aushärtungstemperaturen der flüssigen Siliconkautschukmaterialien ausgewählt werden.
Diese nicht expandierten Mikroballons aus Harz sind ohne weiteres von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. als "Matsumoto Microspheres F"-Serie und von der Firma Expancell Co. als "Expancell"-Serie im Handel erhältlich. Diese im Handel erhältlichen nicht expandierten Mikroballons aus Harz besitzen üblicherweise einen Durchmesser von etwa 1 bis 50 μm, die bei einer geeigneten Erhitzungstemperatur zu Kugeln expandieren, die nahezu echten Kugeln entsprechen und Durchmesser von etwa 10 bis 500 μm aufweisen.
Die zur Verhinderung der Streuung der Mikroballons verwendeten Siliconöle können Dimethylpolysiloxan und Methylhydrogenpolysiloxan sowie verschiedenartige modifizierte Siliconöle, wie aminomodifizierte Silicone, epoxymodifizierte Silicone und carbinolmodifizierte Silicone, umfassen. Eine nicht mehr als äquivalente Menge des Siliconöls kann den nicht expandierten Mikroballons aus Harz zugesetzt werden, wonach stehen gelassen oder gerührt wird. Es gibt keine speziellen Beschränkungen in bezug auf die Art und Weise der Benetzung. Das Siliconöl kann in einer Menge von 50 bis 100 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der nicht expandierten Mikroballons aus Harz zugesetzt werden. Wenn die Menge weniger als 50 Gewichtsteile beträgt, wird kein ausreichender Effekt in bezug auf eine Streuungsverhinderung erhalten. Wenn sie mehr als 100 Gewichtsteile beträgt, kann die Expansion der Mikroballons Schwierigkeiten bereiten.
Danach werden die Miroballons aus Harz, die in den vorstehend beschriebenen Zustand wärmeexpandiert worden sind, gekühlt und danach vermischt, geknetet und in einem flüssigen Siliconkautschukmaterial dispergiert. Um zu verhindern, daß die expandierten Mikroballons aus Harz durch Wärmeeinwirkung brechen, können die Mikroballons vorzugsweise bei einer Temperatur vermischt werden, die nicht höher ist als der Erweichungspunkt des Harzes, das die expandierten Mikroballons bildet, wenn diese vermischt oder geknetet sind.
Das flüssige Siliconkautschukmaterial kann irgendein Material sein, das bei Normaltemperatur flüssig ist und durch Wärme in Siliconkautschuk mit Gummielastizität aushärtet. Es gibt keine speziellen Beschränkungen auf die Arten des verwendeten Materiales etc. Diese flüssigen Siliconkautschukmaterialien können durch eine Additionsreaktion aushärtbare flüssige Siliconkautschukzusammensetzungen umfassen, die ein Alkenylgruppen enthaltendes Diorganopolysiloxan, ein Organohydrogenpolysilo xan, das an Siliciumatome gebundene Wasserstoffatome enthält, und ein verstärkendes Füllmaterial aufweisen und mit Hilfe eines Katalysators der Platingruppe zu einem Siliconkautschuk ausgehärtet werden können, ferner organoperoxid-aushärtbare Siliconkautschukzusammensetzungen, die ein Alkenylgruppen enthaltendes Diorganopolysiloxan und ein verstärkendes Füllmaterial aufweisen und mit Hilfe eines Organoperoxides zu einem Siliconkautschuk aushärtbar sind, des weiteren durch eine Kondensationsreaktion aushärtbare flüssige Siliconkautschukzusammensetzungen, die ein Hydroxylgruppen enthaltendes Diorganopolysiloxan, ein Wasserstoffatome, die an Silicumatome gebunden sind, enthaltendes Organohydrogenpolysiloxan und ein verstärkendes Füllmaterial aufweisen und mit Hilfe eines Kondensationsreaktionsbeschleunigungskatalysators, wie einer Organozinnverbindung, einer Organotitanverbindung oder eines Katalysators der Platingruppe, zu Siliconkautschuk aushärtbar sind. Hiervon werden durch eine Additionsreaktion aushärtbare flüssige Siliconkautschukzusammensetzungen bevorzugt, da sie eine hohe Aushärtungsgeschwindigkeit und eine besonders gute Aushärtungsgleichmäßigkeit besitzen.
Damit die ausgehärteten Produkte zu gummielastischen Materialien geformt werden, kann es sich vorzugsweise um solche handeln, die hauptsächlich aus geradkettigem Diorganopolysiloxan bestehen und eine Viskosität bei 25°C von 100 cp oder mehr besitzen.
Um die Fluidität einzustellen oder die mechanische Festigkeit der ausgehärteten Produkte zu verbessern, kann dieses flüssige Siliconkautschukmaterial auch mit einem Füllmaterial verschiedener Arten und wahlweise mit einem Pigment, einem hitzeresistenten Mittel, einem flammhemmenden Mittel, einem Plastifiziermittel, einem adhäsionsfördernden Mittel etc. versehen werden, solange hierdurch die erfindungsgemäßen Ziele nicht beeinträchtigt werden.
Die expandierten Mikroballons aus Harz können in einer Menge vermischt werden, die in Abhängigkeit von den gewünschten Wärmeisolationseigenschaften ausgewählt wird. Sie können vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Gewichtsteilen des flüssigen Siliconkautschukmateriales vermischt werden. Wenn die Menge weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, können keine ausreichenden Wärmeisolationseigenschaften, die für die Presswalze erforderlich sind, erreicht werden. Wenn sie mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, kann das flüssige Siliconkautschukmaterial eine hohe Viskosität besitzen, die es schwierig macht, das Material zu vermischen und zu rühren.
Als nächstes wird das flüssige Siliconkautschukmaterial, das die Mikroballons aus Harz enthält, auf einen Dorn aufgebracht, wonach ein Erhitzen und Aushärten bei einer Temperatur erfolgt, die nicht höher ist als die Wärmeexpansionstemperatur zur Ausbildung einer Walze. In bezug auf die Mittel und Verfahren, mit denen das Material zur Ausbildung der Walze erhitzt und ausgehärtet wird, existieren keine speziellen Beschränkungen. Einfach ist und bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem ein Dorn aus Metall in eine rohrförmige Form mit einem festgelegten Innendurchmesser eingesetzt, das die Mikroballons aus Harz enthaltende flüssige Siliconkautschukmaterial eingespritzt und die Form zur Ausbildung der Walze erhitzt wird. Die Mikroballons aus Harz können thermisch verformt werden, wenn die Erhitzungstemperatur nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt der Mikroballons, so daß es in einigen Fällen unmöglich wird, eine gleichmäßige Schwammform zu erreichen.
Nachdem die durch Aushärten gebildete Siliconkautschukwalze entformt worden ist, wird die Siliconkautschukwalze auf eine Temperatur erhitzt, die nicht niedriger ist als die obige Wärmeexpansionstemperatur. Hierbei schrumpfen die Mikroballons aus Harz und brechen, so daß die entsprechenden Hohlräume verbleiben und eine gleichmäßige Schwammform aufrechterhalten wird. Diese Schwammform der Siliconkautschukwalze wird durch die thermische Verschlechterung des Harzes infolge seiner Wärmehistorie beim tatsächlichen Gebrauch nicht nachteilig beeinflusst, so daß die Walze in einem beständigen Zustand verwendet werden kann.
Um gute Wärmeisolationseigenschaften und eine gute Festigkeit zu erreichen, wird für die wärmeexpandierten Mikroballons aus Harz bevorzugt, daß diese einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 80 bis 200 μm besitzen.
Dieser durchschnittliche Partikeldurchmesser betrifft den Durchschnittswert (Länge + Breite) / 2 von 10 Ballons, die willkürlich einem Gesichtsfeld durch mikroskopische Beobachtung entnommen wurden.
Solange wie die expandierten Mikroballons aus Harz einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser in diesem Bereich besitzen, kann die wärmeisolierende Preßwalze mit den erforderlichen Wärmeisolationseigenschaften versehen werden, indem dieselben in einer geringen Menge vermischt werden. Diese Mikroballons können mit dem Siliconkautschuk in einfacher Weise vermischt und verrührt werden.
Wenn die wärmeexpandierten Mikroballons aus Harz einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser aufweisen, der geringer ist als 80 μm, müssen sie in einer großen Menge vermischt werden, um die wärmeisolierende Presswalze mit den erforderlichen Wärmeisolationseigenschaften zu versehen. Wenn die Mikroballons andererseits einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser aufweisen, der größer ist als 200 μm, können Probleme hinsichtlich der mechanischen Festigkeit der elastischen Schicht entstehen.
Als Siliconöl wird im Hinblick auf die Hitzefestigkeit des Siliconkautschukschwammes Methylhydrogenpolysiloxan bevorzugt.
Ferner wird im Hinblick auf die Hitzefestigkeit des Siliconkautschukschwammes ein Fall bevorzugt, bei dem das Siliconöl ein aminomodifiziertes Siliconöl ist.
3 ist eine schematische Darstellung, die die Konstruktion einer anderen Presswalze zeigt. Diese Walze ist dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Schicht 100 einer Presswalze 124 eine elastische Schaummaterialschicht 101 und eine elastische Schicht 24b, die auf den Umfang der elastischen Schaummaterialschicht 101 ausgebildet ist und Mikroballons 24c mit Hüllen enthält, aufweist. Die anderen Merkmale sind die gleichen wie in 2 gezeigt.
Die 4A, 4B, 4C und 4D sind jeweils schematische Darstellungen eines anderen Konstruktionsbeispiels der Heizeinheit (Heiz-Fixiereinheit) eines Filmerhitzungssystems.
Bei der in 4A gezeigten Einheit ist ein hitzeresistenter Film 23 in der Form eines Endlosbandes über drei Elemente, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, gespannt, d.h. über ein Heizelement 22, das mit einem Filmführungselement 25, das ebenfalls als Heizelementhalter dient, gehalten ist, eine Filmantriebsrolle 26 und eine Spannrolle 27. Das Heizelement 22 und eine Presswalze 24 werden in Druckkontakt gebracht, wobei der Film 23 dazwischen angeordnet wird, um einen Druckkontaktspalt N zu bilden, und der Film 23 wird mit Hilfe einer Antriebsrolle 26 drehbar angetrieben. Mit 37 ist eine Antriebskraftquelle der Filmantriebsrolle 26 bezeichnet. Ein Transfermedium P als zu erhitzendes Material wird in den Druckkontaktspalt N geführt, wodurch ein Tonerbild heißfixiert wird.
Bei der in 4B gezeigten Einheit ist ein hitzeresistenter Film 23 in der Form eines Endlosbandes über zwei Elemente gespannt, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, d.h. über ein Heizelement 22, das mit einem Filmführungselement 25 gehalten wird, welches auch als Heizelementhalter dient, und eine Filmantriebsrolle 26. Das Heizelement 22 und eine Presswalze 24 werden in Druckkontakt gebracht, wobei der Film 23 dazwischen angeordnet ist, um einen Druckkontaktspalt N auszubilden, und der Film 23 wird mit Hilfe einer Antriebsrolle 26 drehbar angetrieben. Die Preßwalze 24 wird zusammen mit der Drehung des Filmes 23 daraufhin gedreht.
Bei der in 4C gezeigten Einheit wird ein zu einer Rolle gewickelter kontinuierlicher Film als hitzeresistenter Film 23 verwendet und von einer Zuführwelle 28 über eine Aufwickelrolle 29 über die Unterseite eines Heizelementes 22 gespannt, das mit einem Filmführungselement 25 gehalten wird, welches auch als Heizelementhalter dient. Das Heizelement 22 und eine Presswalze 24 werden in Druckkontakt gebracht, wobei der Film 23 dazwischen angeordnet wird, um einen Druckkontaktspalt N zu bilden, und der Film 23 wird mit der Aufwickelrolle 29 aufgewickelt, so daß er mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt wird.
Bei den Einheiten, die derartige Konstruktionsformen besitzen, ist die Presswalze 24 als Presseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert, und es findet die gleiche Funktionsweise Anwendung und es werden die gleichen Effekte erzielt wie vorstehend beschrieben.
Das Heizelement 22 auf der Seite der Heizeinrichtung ist in keiner Weise auf die vorstehend beschriebene keramische Heizeinrichtung beschränkt, und es kann irgendein anderes geeignetes Heizelement, beispielsweise ein elektromagnetisches (magnetisches) Induktionsheizsystem, Anwendung finden. 4D zeigt ein Beispiel dieses elektromagnetischen Induktionsheizsystems. Mit 30 ist ein magnetisches Metallelement bezeichnet, das Wärme durch elektromagnetische Induktion erzeugen kann. Mit 31 ist eine Erregungsspule als Magnetfelderzeugungseinrichtung bezeichnet. Das magnetische Metallelement 30 erzeugt Wärme als Heizeinrichtung durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines durch Elektrofizierung der Erregungsspule 31 erzeugten Hochfrequenzmagnetfeldes, und die auf diese Weise erzeugte Wärme wird über einen Film 23 am Druckkontaktspalt N auf ein Transfermedium P übertragen, das in den Druckkontaktspalt N als zu erhitzendes Material geführt wird. Der Film 23 kann auch selbst als Element ausgebildet sein, das Wärme durch elektromagnetische Induktion erzeugen kann.
Die 5A und 5B zeigen jeweils ein Konstruktionsbeispiel einer Heizeinheit (Heiz-Fixiereinheit) eines Heizwalzensystems.
In 5A ist mit 32 eine Heizeinrichtungsheizwalze (Fixierwalze) bezeichnet, bei der es sich um eine hohle Walze aus Metall handelt, die aus Eisen oder Aluminium besteht und auf deren Umfang eine Trennschicht aus Fluorharz o.ä. ausgebildet worden ist. Im Inneren der Walze ist eine wärmeerzeugende Halogenheizeinrichtung 33 vorgesehen. Diese Heizwalze 32 und Presswalze 24 werden in Presskontakt gebracht, um einen Druckkontaktspalt zu bilden. Ein Transfermedium P als zu erhitzendes Material wird in den Presskontaktspalt geführt, wobei ein Tonerbild heißfixiert wird.
Bei der in 5B gezeigten Einheit wird eine Heizwalze 32 durch ein elektromagnetisches Induktionsheizsystem erhitzt. Die Heizwalze 32 besteht aus einem ferromagnetischen Material. Zum Erhitzen der Walze wird ein Hochfrequenzwechselstrom an eine Erregungswicklung 35 gelegt, die um einen Erregungseisenkern 34 gewickelt ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen und einen Wirbelstrom in der Heizwalze 32 zu verursachen. Genauer gesagt wird der Wirbelstrom in der Heizwalze 32 durch Magnetfluß erzeugt, und die Heizwalze 32 selbst wird zur Erzeugung von Wärme durch den Joule-Effekt gebracht. Mit 36 ist ein Hilfseisenkern bezeichnet, der so angeordnet ist, daß er dem Erregungseisenkern 34, der auf der anderen Seite der Wand der Heizwalze 32 vorgesehen ist, gegenüberliegt, um eine geschlossene Magnetbahn zu bilden.
In den vorstehend beschriebenen Heizeinheiten eines Heizwalzensystems ist die Presswalze 24 als Preßeinrichtung erfindungsgemäß konstruiert, und es findet die gleiche Funktionsweise Anwendung und es werden die gleichen Effekte erzielt wie vorstehend beschrieben.
Kurz gesagt, ist die vorliegende Erfindung wirksam für Heizeinheiten, bei denen ein zu erhitzendes Material in einen Druckkontaktspalt geführt wird, der zwischen einer Heizeinrichtung und einer Preßeinrichtung ausgebildet ist, um hierzwischen gehalten und gefördert zu werden und dadurch die Wärmebehandlung auszuführen. Die Heizeinheiten sind nicht nur verwendbar als Heiz-Fixiereinheiten der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, sondern sind natürlich auch als andere Heizeinheiten umfangreich verwendbar, beispielsweise als Einheiten zum Erhitzen von Aufzeichnungsmedien, auf denen Bilder angeordnet sind, zum Modifizieren von ihren Oberflächeneigenschaften (wie Glanz), als Einheiten für eine provisorische Fixierung und als Einheiten zum Trocknen oder Laminieren von lagenförmigen Materialien, während diese zugeführt werden.
<Beispiele>
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größeren Einzelheiten anhand von Beispielen erläutert.
(Beispiel 1)
Unter Verwendung von Aluminiummaterial mit einem Durchmesser von 13 mm als Dorn 24a wurde die elastische Schicht 24b auf dem Umfang dieses Dornes 24a in der nachfolgenden Weise ausgebildet.
Als Mikroballons 24c aus Harz wurden drei Teile (Gewichtsteile, hiernach immer) von expandierten Mikroballons aus Harz (Marke: F80-ZD, erhältlich von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 100 μm und aus Acrylnitrilharz gebildeten Hüllen mit einer wahren Dichte von etwa 35 kg/cm³ mit 97 Teilen eines flüssigen Siliconkautschuks vom Additionstyp (Viskosität: 130 Pa.s; spezifisches Gewicht: 1,17; Marke: DY35-561A/B; erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) vermischt, wonach eine Aushärtung durch Wärme in einer Form bei 130°C folgte.
Dabei wurde eine 3 mm dicke elastische Siliconkautschukschicht 24b, in die 3 Gew.% der Mikroballons aus Harz dispergiert waren, geformt. Die elastische Schicht 24b besaß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,0963 W/m.K und eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 1 μm.
Als nächstes wurde auf dem Umfang der elastischen Schicht 24b eine 30 μm dicke Trennschicht 24d in der folgenden Weise ausgebildet.
Auf die elastische Schicht 24b wurde ein Fluorkautschuk-Latexmaterial (Marke: GLS 213; erhältlich von der Firma Daikin Industries Co., Ltd.) aufgebracht, und der ausgebildete Überzug wurde extern mit nahen Infrarotstrahlen bestrahlt, um ein Aushärten bei einer Oberflächentemperatur von 290°C über 15 min zu bewirken. In diesem Aushärtungsschritt wurde die elastische Schicht selbst nicht so stark erhitzt, da die Bestrahlung mit nahen Infrarotstrahlen extern (von der Außenseite) durchgeführt wurde, und waren die Harzhüllen der Mikroballons aus Harz noch nicht gebrochen.
Die Walzenoberfläche besaß nach der Ausbildung der Trennschicht 24d auf der äußersten Schicht eine Rauhigkeit Ra von 1,5 μm. Diese elastische Walze wurde als Preßwalze 24 der Heiz-Fixiereinheit 6 eines in 2 gezeigten und vorher beschriebenen Filmerhitzungssystems verwendet. Die Walzenhärte betrug etwa 45° (gemessen mit einem Asker-C Härtemesser unter einer Belastung von 600 g).
Als Film 23 wurde ein 50 μm dickes nahtloses Rohr aus Polyimid, auf dem eine 10 μm dicke PTFE-Schicht ausgebildet worden war, verwendet.
Auf den gesamten Spalt wurde ein Druck von 10 kg als Gesamtdruck aufgebracht, der aufrechterhalten wurde. Die Spaltbreite betrug etwa 6 mm.
An das Heizelement 22 wurde elektrische Energie von 450 W gelegt, die Prozessgeschwindigkeit wurde auf 72 mm/sec eingestellt, und das Heizelement 22 wurde ausgehend von Raumtemperatur gestartet, wobei eine Auswertung hinsichtlich der Zeit bis zum Anstieg der gesteuerten Heizelementtemperatur auf 190°C (Anstiegszeit), des Fixierverhaltens zum Zeitpunkt der Zuführung des Transfermediums P nach 5 sec. und der Verunreinigung der Preßwalze mit Toner zum Zeitpunkt nach der kontinuier lichen Passage von 100 Blatt zum Drucken von Halbtonbildern durchgeführt wurde.
Um das Fixierverhalten auszuwerten, wurde ein quadratisches 5 mm großes schwarzes Vollbild als nicht fixiertes Bild auf Fox River 241b-Papier durch Drucken mit einem Laser SHOT LBP-350 (Marke), einem von der Firma Canon Inc. hergestellten Laserdrucker, erzeugt und dann unter den obigen Bedingungen durch die Heiz-Fixiereinheit geführt. Danach wurde das auf diese Weise ausgebildete schwarze Vollbild mit einem nicht gewebten textilen Material unter einer Belastung von 10 g/cm² gerieben. Die Dichte des Bildes vor und nach dem Reiben wurde mit einem Macbeth-Reflektionsdensitometer vom Reflektionstyp (RD914, Marke; hergestellt von der Divison of Kollmorgen Instrument Co.) gemessen, um die Auswertung durchzuführen.
Die Ergebnisse dieser Auswertung sind in Tabelle 1 aufgeführt. In Tabelle 1 kennzeichnen in bezug auf das Fixierverhalten und die Walzenverunreinigung die folgenden Buchstabensymbole die folgenden Auswertungsergebnisse: Fixierverhalten:

A: Gut
C: Schlecht

Walzenverunreinigung:

A: Nicht verunreinigt
C: Verunreinigt

(Vergleichsbeispiel 1)
Die Startzeit einer Heiz-Fixiereinheit, das Bildfixierverhalten in bezug auf Transfermedien P und die Verunreinigung einer Walze 24 mit Toner wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet, mit der Ausnahme, daß eine Schicht, die nur aus festem Siliconkautschuk (Marke: DY35-561A/B) geformt war, als elastische Schicht und eine 30 μm dicke Schicht aus einem Fluorkautschuklatex (Marke: GLS213) als Trennschicht verwendet wurden. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Die Startzeit einer Heiz-Fixiereinheit, das Bildfixierverhalten in bezug auf Transfermedien P und die Verunreinigung einer Walze 24 mit Toner wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet, mit der Ausnahme, daß eine Schicht aus einem elastischen Schaummaterial, die durch Aufschäumen eines flüssigen Siliconkautschuks (Marke: DY35-560A/B; erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) geformt wurde, als elastische Schicht und eine 30 μm dicke Schicht aus einem PFA-Rohr (Marke: 450HPJ; erhältlich von der Firma Du Pont) als Trennschicht verwendet wurden. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
(Vergleichsbeispiel 3)
Die Startzeit einer Heiz-Fixiereinheit, das Bildfixierverhalten in bezug auf Transfermedien P und die Verunreinigung einer Walze 24 mit Toner wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet, mit der Ausnahme, daß eine Schicht aus 97 Teilen eines festen Siliconkautschuks (Marke: DY35-560A/B), in die 30 Teile eines hohlen Siliciumdioxidmateriales (Marke: Cell-Sta SX39, erhältlich von der Firma Tokai Kogyo Co., Ltd.) eingearbeitet waren, als elastische Schicht und eine 30 μm dicke Schicht aus einem Fluorharzlatex (Marke: GLS213) als Trennschicht verwendet wurden. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
Wie man den obigen Ergebnissen entnehmen kann, beginnt die Fixierheizeinrichtung 22 früher als bei Vergleichsbeispiel 1, da die Mikroballons 24c aus Harz in die elastische Schicht 24b eingearbeitet sind, und wird selbst dann ein gutes Fixierverhalten erreicht, wenn das Transfermedium in kurzer Zeit den Fixierspalt erreicht.
Dies ist wahrscheinlich auf die Mikroballons 24c aus Harz zurückzuführen, die im Inneren Luft enthalten. Die Luft besitzt gute Wärmeisolationseigenschaften, so daß sich daher eine geringe Wärmeleitfähigkeit ergibt und die Menge der zur Presswalze beim Starten der Heizeinrichtung abgeführten Wärme reduziert wird. Auf diese Weise kann die Zeitdauer bis zur Erzeugung eines fixierbaren Zustandes bei einer vorgegebenen elektrischen Energie verkürzt werden.
Im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 2 wird ein gutes Fixierverhalten erzielt, wobei jedoch in Beispiel 1 die Walzenverunreinigung besser verhindert werden kann.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß in Vergleichsbeispiel 2 das PFA-Rohr auf unvermeidbare Weise dem Schaumzellendurchmesser beim Presszeitpunkt folgt und somit eine Unebenheit am Spalt entsteht und der Toner in konkave Bereiche dieser Unebenheit eintritt, so daß sich Verunreinigungen anhäufen, während die Presswalze gemäß Beispiel 1 eine Oberflächenrauhigkeit besitzt, die dem Zustand einer Spiegelfläche angenähert ist, so daß daher selbst zum Zeitpunkt des Pressens keine Unebenheiten der Walzenoberflächenschicht am Spalt entstehen und die Walze in keiner Weise mit dem Toner während der Papierzuführung verunreinigt wird.
In Vergleichsbeispiel 3 kann die Wärmeleitfähigkeit niedrig eingestellt werden. Hierzu muß jedoch das hohle Siliciumdioxid in einer großen Menge von 50 Teilen in den Siliconkautschuk eingearbeitet werden, so daß die Walze eine Härte von 60° oder mehr besitzt, selbst wenn die Materialhärte des Kautschuks niedrig eingestellt ist. Auf diese Weise kann kein breiter Fixierspalt sichergestellt werden, so daß, obwohl ein schneller Start möglich ist, die zum Fixieren erforderliche Wärmemenge dem Transfermedium P nicht zugeführt werden kann und keine guten Ergebnisse sowohl in bezug auf das Fixierverhalten als auch in bezug auf die Walzenverunreinigung erzielt werden können.
(Beispiel 2)
Eine Presswalze wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die elastische Schicht 24b in der nachfolgenden Weise ausgebildet wurde.
Als Mikroballons 24c aus Harz wurden 20 Teile von expandierten Mikroballons aus Harz (Marke: BJO-0930, erhältlich von der Firma Asia Pacific Microsphere Co., Ltd.) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 90 μm und Hüllen aus Phenolharz sowie einer wahren Dichte von etwa 230 kg/cm³ mit 100 Teilen eines flüssigen Siliconkautschuks vom Additionstyp (Marke: DY35-561A/B) vermischt, wonach in einer Form durch Wärme bei 130°C ausgehärtet wurde.
Als Ergebnis wurde eine 3 mm dicke elastische Siliconkautschukschicht 24b, in die 16,6 Gew.% der Mikroballons aus Harz dispergiert waren, geformt. Die elastische Schicht 24b besaß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,125 W/m.K und eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 1 μm.
Mit der auf diese Weise hergestellten Preßwalze wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eine Auswertung durchgeführt, wobei sowohl in bezug auf das Fixierverhalten als auch in bezug auf die Walzenverunreinigung gute Ergebnisse erzielt wurden. Die Zeit bis zum Anstieg der gesteuerten Temperatur der Heizeinrichtung auf 190°C betrug 5 sec.
Bei der Presswalze von Beispiel 1 stieg die Temperatur des Bereiches ohne Papierzuführung der Presswalze auf 200°C an, nachdem als Papierumschläge geringer Größe (COM10) mehr als 15 Blatt in einem Fixierauswertungstest kontinuierlich zugeführt worden waren. Da die Mikroballons aus Harz in der elastischen Schicht dieser Presswalze bis zu einer Temperatur von etwa 200°C hitzeresistent waren, war es erforderlich, nach der Zuführung des 16. Blatts die Papierzuführintervalle länger zu machen, indem der Durchsatz auf die halbe Geschwindigkeit verringert wurde. Im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Presswalze des vorliegenden Beispiels verwendet wurde, stieg die Temperatur des Bereiches ohne Papierzuführung nur auf 220°C selbst nach der Papier zuführung von 50 Blatt an. Die Mikroballons aus Harz in der elastischen Schicht der Presswalze des vorliegenden Beispiels waren bis zu einer Temperatur von etwa 250°C hitzeresistent. Um die Temperatur auf 220°C zu halten, wurde der Durchsatz auf 2/3 nach dem zugeführten 51. Blatt erniedrigt, indem die Papierzuführungsintervalle länger gemacht wurden.
(Beispiel 3)
Es wurden elastische Schichten 24b geformt, wobei expandierte Mikroballons aus Harz (Marke: F80-ZD, erhältlich von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.), deren Hüllen aus Acrylnitrilharz geformt waren, und expandierte Mikroballons aus Harz (Marke: BJO-0930, erhältlich von der Firma Asia Pacific Microsphere Co., Ltd.), deren Hüllen aus Phenolharz geformt waren, mit einem Siliconkautschuk (Marke: DY35-561A/B) mit einer Härte von 5° bei Messung eines Teststücks einer Dicke von 12 mm mit einem JIS-A-Härtemesser (Belastung: 1 kg) vermischt wurden. Der Anteil der Harzmikroballons in jeder elastischen Schicht wurde gemäß Tabelle 2 verändert. Diese elastischen Schichten wurden jeweils in der Heizeinheit von Beispiel 1 angewendet, und die Härte einer jeden elastischen Schicht sowie die Hitzefestigkeitstemperatur, bei der die Walzenhärte aufrechterhalten werden konnte, wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Wie man den obigen Ergebnissen entnehmen kann, beträgt die Temperatur, bei der die Walzenhärte absinkt, 200°C, wenn die Harzmikroballons, deren Hüllen aus Acrylnitrilharz geformt sind, in einer Menge von 1 Gew.% oder mehr eingearbeitet werden. Es tritt jedoch keine Änderung auf, wenn sie in einer Menge eingearbeitet werden, die geringer als dieser Wert ist. Wenn man daher den Temperaturanstieg des Bereiches ohne Papierzuführung während der Zeit der kontinuierlichen Zufuhr von Papier geringer Größe berücksichtigt, ist es wünschenswert, wenn die Harzmikroballons, deren Hüllen aus Acrylnitridharz geformt sind, in einer Menge vorliegen, die geringer ist als 1 Gew.%. Was die Harzmikroballons, deren Hüllen aus Phenolharz geformt sind, anbetrifft, so ist es wünschenswert, daß diese in einer Menge eingearbeitet werden, die nicht mehr als 20 Gew.% beträgt, wie auch vorstehend erwähnt, da die Walzenhärte in wünschenswerter Weise auf 55° oder weniger und, falls möglich, auf 50° oder weniger eingestellt werden sollte (gemessen mit einem Asker-C-Härtemesser bei einer Belastung von 600 g).
Um die gewünschte Härte zu erzielen, kann diese ferner fein eingestellt werden, indem die Härte des Basiskautschuks oder die Dicke der elastischen Schicht gesteuert wird, nachdem die Wärmeleitfähigkeit durch Steuern des Mischungsverhältnisses eingestellt worden ist.
Somit kann man durch die Dispersion von derartigen zwei Arten von Harzmikroballons eine elastische Schicht mit besonders guten Hitzefestigkeitseigenschaften und mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit erzielen, wobei eine Einstellung der Walzenhärte ermöglicht wird.
(Beispiel 4)
100 Gewichtsteilen von nicht expandierten Mikroballons aus Harz (Marke: Matsumoto Microspheres F85, Partikeldurchmesser: 20 bis 30 μm, wahres spezifisches Gewicht: 1,04, Erweichungspunkt der Wand: 150 bis 155°C, erhältlich von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) wurden 100 Gewichtsteile Dimethylsiliconöl (Marke: Dimethylpolysiloxan KF96, 100 CS, erhältlich von der Firma Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde gerührt und dann über 10 h stehen gelassen, um ein pastenförmiges, mit Siliconöl benetztes Gemisch zu erhalten. Dieses pastenförmige Gemisch ließ man in einem 90°C-Ofen über 1 h bis zur Trockne stehen. Nach dem Abkühlen wurde das getrocknete Produkt 30 min lang in einem Ofen stehen gelassen, der auf eine Wärmeexpansionstemperatur von 150°C eingestellt worden war, um expandierte Harzmikroballons mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 108 μm zu erzeugen. In 100 Gewichtsteile eines flüssigen Siliconkautschukmateriales vom Additionstyp (Viskosität: 130 Pa.s; spezifisches Gewicht: 1,17; Marke: DY35-561A/B; erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) wurden 8 Gewichtsteile der expandierten Harzmikroballons eingemischt, wonach über 10 Minuten bei Raumtemperatur mit einem Allzweckmischrührer (Marke: Dulton, hergestellt von der Firma K.K. San-ei Seisakusho) vermischt und gerührt wurde, um ein flüssiges Siliconkautschukma terialgemisch herzustellen. Die Harzmikroballons besaßen ein um das etwa 60-fache vergrößertes Volumen. Es bestanden jedoch keine Probleme hinsichtlich einer Streuung (keine Streuung trat auf) in den nächsten Schritten der Gewichtsmessung und des Mischens. Dies war auf die Adhäsion des Dimethylsiliconöls an den Oberflächen der expandierten Harzmikroballons zurückzuführen.
Als nächstes wurde das flüssige Siliconkautschukmaterialgemisch in eine rohrförmige Form eingespritzt, die an ihrer Mitte mit einem Aluminiumdorn 24a, der einer Primerbehandlung unterzogen worden war, versehen war, wonach eine Wärmeaushärtung mit Hilfe einer auf 130°C eingestellten heißen Platte folgte. Nach dem Entformen erfolgte eine Erhitzung über 2 h in einem Ofen, der auf 230°C eingestellt worden war, um die Mikroballonform der Harzhüllen der Mikroballons aufzubrechen. Auf diese Weise wurde eine Walze mit einer elastischen Siliconkautschukschicht 24b geformt. Diese elastische Schicht 24b besaß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,085 W/m.K.
Die Oberfläche einer derartigen elastischen Siliconkautschukwalze wurde einer vorgegebenen Primerbehandlung (Marke des Primers: GLP103SR, erhältlich von der Firma Daikin Industries, Ltd.) unterzogen. Um die Trennschicht 24d darauf auszubilden, wurde danach ein Fluorkautschuklatexmaterial (Marke: GLS213, erhältlich von der Firma Daikin Industries, Ltd.) in einer Dicke von etwa 30 μm aufgesprüht, wonach bei 70°C getrocknet wurde. Danach fand eine Aushärtung über 30 min in einem auf eine Temperatur von 310°C eingestellten Ofen statt. Auf diese Weise wurde eine Presswalze mit einer Gummilänge von 225 mm, einer Gummidicke von 2,5 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm erhalten.
(Beispiel 5)
Die nicht expandierten Harzmikroballons (Marke: Matsumoto Microspheres F85, Partikeldurchmesser: 20 bis 30 μm, wahres spezifisches Gewicht: 1,04, Wanderweichungspunkt: 150 bis 155°C, erhältlich von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.), die in Beispiel 4 verwendet wurden, wurden nicht mit Siliconöl benetzt und direkt in einem 90°C-Ofen über 1 h bis zur Trockne belassen. Nach dem Abkühlen ließ man das getrocknete Produkt 30 min lang in einem auf eine Wärmeexpansionstemperatur von 150°C eingestellten Ofen stehen, um expandierte Harzmikroballons mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 110 μm zu formen. In 100 Gewichtsteile eines flüssigen Siliconkautschukmateriales vom Additionstyp (Viskosität: 130 Pa.s, spezifisches Gewicht: 1,17, Marke: DY 35-561A/B, erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) wurden 4 Gewichtsteile der expandierten Harzmikroballons eingemischt, wonach 10 Minuten lang bei Raumtemperatur mit Hilfe eines Allzweckmischrührers (Marke DULTON, hergestellt von der Firma K.K. San-Ei Seisakusho) gemischt und gerührt wurde, um ein flüssiges Siliconkautschukmaterialgemisch herzustellen. Die Harzmikroballons besaßen ein um etwa das 60-fache erhöhtes Volumen und verursachten in den nächsten Schritten der Gewichtsmessung und dem Mischen infolge ihrer Streuung ein sehr schlechtes Funktionsverhalten.
Als nächstes wurde in das Innere einer rohrförmigen Form ein PFA-Rohr mit einer Dicke von 30 μm, das einer Primerbehandlung unterzogen worden war, eingesetzt, und ein Aluminiumdorn 24a, der einer Primerbehandlung unterzogen wurde, wurde in der Mitte der rohrförmigen Form angeordnet. Das vorstehend beschriebene flüssige Siliconkautschukmaterialgemisch wurde in den Raum zwischen dem PFA-Rohr und dem Aluminiumdorn eingespritzt, wonach eine Wärmeaushärtung mit Hilfe einer heißen Platte, die auf einer 130°C eingestellt worden war, erfolgte. Auf diese Weise wurde eine Siliconkaut-schukpresswalze mit einer Gummilänge von 225 mm, einer Gummidicke von 2,5 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm erhalten. Die elastische Siliconkautschukschicht besaß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,085 W/m.K.
(Beispiel 6)
100 Gewichtsteilen von nicht expandierten Harzmikroballons (Marke: Matsumoto Microspheres F85, Partikeldurchmesser: 20 bis 30 μm, wahres spezifisches Gewicht: 1,04, Wanderweichungspunkt: 150 bis 155°C, erhältlich von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) wurden 100 Gewichtsteile einer 50%-igen Lösung eines Siliconöls (Methylhydrogenpolysiloxan, Marke: KF99, erhältlich von der Firma Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) in Toluol zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde gerührt und dann 10 h stehen gelassen, um ein pastenförmiges Gemisch, das mit Siliconöl befeuchtet war, zu erhalten. Dieses pastenförmige Gemisch ließ man 1 h lang in einem 90°C-Ofen bis zur Trockne stehen. Nach dem Abkühlen wurde das getrocknete Produkt 30 min lang in einem Ofen bei einer Wärmeexpansionstemperatur von 150°C belassen, um expandierte Harzmikroballons mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 108 μm zu erzeugen. In 100 Gewichtsteile eines flüssigen Siliconkautschukmateriales vom Additionstyp (Viskosität: 40 Pa.s, spezifisches Gewicht: 1,02, Marke: TY35-446A/B, erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) wurden 3 Gewichtsteile der expandierten Harzmikroballons (entsprechend 2 Teilen der Mikroballons selbst) eingemischt, wonach 10 min lang bei Raumtemperatur mit Hilfe eines Allzweckmischrührers (Marke DULTON, hergestellt von der Firma K.K.San-ei Seisakusho) gemischt und gerührt wurde, um ein flüssiges Siliconkautschukmaterialgemisch herzustellen. Dann wurde die gleiche Prozedur wie in Beispiel 4 wiederholt, um eine Siliconkautschukpresswalze mit einer Gummilänge von 225 mm, einer Gummidicke von 2,5 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm zu erhalten. Die elastische Siliconkautschukschicht besaß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,094 W/m.K.
(Beispiel 7)
100 Gewichtsteilen von nicht expandierten Harzmikroballons (Marke: Matsumoto Microspheres F85, Partikeldurchmesser: 25–30 μm, spezifisches Gewicht: 1,04, Wanderweichungspunkt: 150 bis 155°C, erhältlich von der Firma Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) wurden 100 Ge wichtsteile eines Siliconöles (aminomodifiziertes Silicon, Marke: SF 8417, erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde gerührt und dann 10 h stehen gelassen, um ein pastenförmiges Gemisch, das mit Siliconöl benetzt war, zu erhalten. Dieses pastenförmige Gemisch ließ man 1 h lang bis zur Trockne in einem 90°C-Ofen stehen. Nach dem Abkühlen wurde das getrocknete Produkt 30 min lang in einem Ofen, der auf eine Wärmeexpansionstemperatur von 150°C eingestellt worden war, belassen, um expandierte Harzmicroballons mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 102 μm zu formen. In 100 Gewichtsteile eines flüssigen Siliconkautschukmateriales vom Additionstyp (Viskosität: 40 Pa.s, spezifisches Gewicht: 1,02, Marke: DY35-446A/B, erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) wurden 4 Gewichtsteile der expandierten Harzmikroballons (entsprechend 2 Teilen der Mikroballons selbst) und 1 Gewichtsteil eines Vulkanisationsmittels vom Peroxidtyp (2,4-Dichlorobenzoylperoxid, Marke: RC-2, erhältlich von der Firma Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) eingemischt, wonach 10 min lang bei Raumtemperatur mit Hilfe eines Allzweckmischrührers (Marke: DULTON, hergestellt von der Firma K.K. San-ei Seisakusho) gemischt und gerührt wurde, um ein flüssiges Siliconkautschukmaterialgemisch herzustellen. Dann wurde die gleiche Prozedur wie in Beispiel 4 wiederholt, um eine wärmeisolierende Siliconkautschukpresswalze mit einer Gummilänge von 225 m, einer Gummidicke von 2,5 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm zu erhalten. Diese elastische Silicon kautschukschicht besaß eine Wärmeleitfähigkeit von 0,105 W/m.K.
(Testbeispiel)
Die Presswalzen der Beispiele 4 bis 7 wurden in der nachfolgend beschriebenen Weise getestet, um ihr Betriebsverhalten festzustellen.
2 zeigt schematisch im Querschnitt eine Fixiereinheit vom Filmerhitzungstyp, die bei diesem Testbeispiel verwendet wurde.
Als hitzefester Film 23 wurde ein nahtloser Polyimidfilm mit einer Dicke von 40 μm und einem Außendurchmesser von 25 mm verwendet, der über einen Primer vom Fluortyp mit einer Dicke von 50 μm mit einer Fluorharzdispersion (einem 50/50-Gemisch aus PTFE und PFA) beschichtet wurde, welche danach zur Ausbildung einer Trennschicht ausgehärtet wurde. Dann wurde der Film auf eine Länge von 230 mm geschnitten.
Mit 24 ist die Presswalze bezeichnet. Die gemäß den Beispielen 4 bis 7 erhaltenen Walzen wurden getestet.
Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Fixiereinheit vom Filmerhitzungstyp wurde ein Papierzuführtest unter den nachfolgend aufgeführten Bedingungen durchgeführt. Zuerst wurden 1.000 Blatt einer A5-Papiergröße, auf denen nicht fixierte Bilder unter Verwendung eines Laserdruckers (Marke: Laser SHOT LBP 350, hergestellt von der Firma Canon Inc.) erzeugt worden waren, in Längsrichtung unter Intervallen von 8 Blatt/min auf der Basis der Mitte der Fixiereinheit zugeführt. Unmittelbar danach wurden 5 Blatt von A4-Papier in Längsrichtung zugeführt, und es wurde das Förderverhalten zu diesem Zeitpunkt ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Testbedingungen

Preßwalzenumfangsgeschwindigkeit: 50 mm/sec.

Spaltdruck: 9 kgf

Maximal zugeführte Energie: 500 W

Eingestellte Fixiertemperatur: 190°C
Bei der Presswalze von Beispiel 4 sank deren Härte (Asker-C) sowohl am mittleren Bereich als auch an den Endbereichen (Nichtzuführbereich von A5-Papier) der Walze. Die Differenz war jedoch so gering, daß in bezug auf das Förderverhalten kein Problem, wie eine Faltenbildung des Papiers, bestand, selbst als A4-Papier passierte.
Andererseits sank im Falle der Presswalze von Beispiel 5 deren Härte (Asker-C) stark an den Endbereichen (Nichtzuführbereich von A5-Papier) der Walze, und der Unterschied der Härte an den Grenzen zwischen dem Mittelbereich und den Endbereichen war so groß, daß das Papier Falten bildete, als das A4-Papier passierte, wodurch sich ein Problem hinsichtlich des Förderverhaltens ergab.
Bei den Presswalzen der Beispiele 6 und 7 sank deren Härte (Asker-C) nur geringfügig am Mittelbereich und den Endbereichen (Nichtzuführbereich von A5-Papier) der Walze ab, und es ergaben sich keine Probleme hinsichtlich des Förderverhaltens, wie beispielsweise eine Faltenbildung im Papier, selbst als A4-Papier passierte.

Claims

Heizeinheit (6) mit einer Heizeinrichtung (22) zum Erhitzen eines blattförmigen Materiales (P) und einer Presswalze (24), die Seite an Seite mit der Heizeinrichtung angeordnet ist, wobei das zu erhitzende Material über einen Druckkontaktspalt (N) geführt wird, der zwischen der Heizeinrichtung und der Presswalze ausgebildet ist, um zwischen diesen zur Erhitzung des zu erhitzenden Materiales gehalten und gefördert zu werden, wobei (a) die Presswalze (24) eine elastische Schicht (24b) besitzt, in die Harzmikroballons (24c) dispergiert sind; (b) die elastische Schicht (24b) eine Gummischicht ist, in die Hohlräume dispergiert sind; dadurch gekennzeichnet, daß Harzhüllen der Harzmikroballons (24c) zwischen dem Gummi und den Hohlräumen vorhanden sind, die durch Zerbrechen der Harzmikroballons durch Erhitzen nach dem Aushärten der Gummischicht geformt sind.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die elastische Schicht eine Wärmeleitfähigkeit von 0,146 W/m.K oder weniger besitzt.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Harz, das die Hüllen der Harzmikroballons (24c) bildet, ein thermoplastisches Harz ist.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 3, bei der das thermoplastische Harz ein solches ist, das aus einem Acrylnitrilharz und einem Vinylidenchloridharz ausgewählt ist.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Harz, das die Hüllen der Harzmikroballons (24c) bildet, ein duroplastisches Harz ist.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 5, bei der das duroplastische Harz ein Phenolharz ist.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die Harzmikroballons (24c) ein Gemisch aus Harzmikroballons, deren Hüllen aus einem thermoplastischen Harz geformt sind, und Harzmikroballons, deren Hüllen aus einem duroplastischen Harz geformt sind, umfaßt.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die Harzmikroballons (24c) einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 80 μm bis 200 μm besitzen.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die Presswalze (24) eine Trennschicht (24d) als äußerste Schicht besitzt.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 9, bei der die Trennschicht (24d) aus einem Material geformt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Fluorharz und einem Fluorkautschuk besteht.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die Presswalze (24) eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 3 μm oder weniger besitzt.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die Presswalze (24) eine Oberflächenhärte von 55° oder weniger als Asker-C-Härte besitzt.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der die Preßwalze (24) eine elastische Schaumschicht als Innenschicht der elastischen Schicht (24b) besitzt.
Heizeinheit (6) nach Anspruch 1, bei der das zu erhitzende Material ein Aufzeichnungsmedium P ist, auf dem ein nicht fixiertes Bild (T) angeordnet ist, und bei der das nicht fixierte Bild am Druckkontaktspalt (N), der zwischen der Heizeinrichtung (22) und der Presswalze (24) ausgebildet ist, erhitzt und fixiert wird.
Bilderzeugungsvorrichtung mit einer Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines nicht fixierten Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium (P), so daß es darauf gehalten wird, und einer Heiz-Fixiereinheit (6) zum Heißfixieren des nicht fixierten Bildes am Aufzeichnungsmedium, wobei die Heiz-Fixiereinheit (6) die Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Siliconkautschukschwammes mit den folgenden Schritten: Wärmeexpandieren von nicht expandierten Harzmikroballons (24c), die mit einem Siliconöl benetzt worden sind; Mischen der wärmeexpandierten Harzmikroballons (24c) in ein flüssiges Siliconkautschukmaterial; Wärmeaushärten des flüssigen Siliconkautschuks; und nach dem Wärmeaushärten des flüssigen Siliconkautschuks Erhitzen der Harzmikroballons (24c) auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als die Ex pansionsstarttemperatur der Harzmikroballons (24c), um die Mikroballonform des Hüllenharzes der Harzmikroballons (24c) zu zerbrechen.
Siliconkautschukschwammherstellverfahren nach Anspruch 16, bei dem die Harzmikroballons (24c), die wärmeexpandiert worden sind, einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 80 μm bis 200 μm besitzen.
Siliconkautschukschwammherstellverfahren nach Anspruch 16, bei dem das Siliconöl Methylhydrogenpolysiloxan ist.
Siliconkautschukschwammherstellverfahren nach Anspruch 16, bei dem das Siliconöl ein aminomodifiziertes Siliconöl ist.
Walze (24) mit einem Dorn (24a), auf dem der Siliconkautschukschwamm angeordnet ist, der mit dem Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19 hergestellt wurde.
Verfahren zur Herstellung einer Walze (24) mit den folgenden Schritten: Wärmeexpandieren von nicht expandierten Harzmikroballons (24c); Mischen der wärmeexpandierten Harzmikroballons (24c) in ein flüssiges Siliconkautschukmaterial; Erhitzen des Gemischs auf einem Dorn (24a) zum Aushärten des flüssigen Siliconkautschuks und nach dem Wärmeaushärten des flüssigen Siliconkautschukmateriales Erhitzen der Harzmikroballons (24c) auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als die Expansionsstarttemperatur der Harzmikroballons (24c), um die Mikroballonform des Hüllenharzes der Harzmikroballons (24c) zu zerbrechen.
Walzenherstellverfahren nach Anspruch 21, das des weiteren nach dem Zerbrechen der Mikroballonform des Hüllenharzes den Schritt der Ausbildung einer Trennschicht (24d) auf der Walzenoberfläche aufweist.
Walzenherstellverfahren nach Anspruch 21, bei dem der flüssige Siliconkautschuk auf einer Temperatur, die nicht höher ist als die Expansionsstarttemperatur der Harzmikroballons (24c), wärmeausgehärtet wird.
Heiz-Fixiereinheit (6) mit einer Heizeinrichtung (22) zum Erhitzen eines Aufzeichnungsmediums (P), das darauf ein nicht fixiertes Bild (T) hält, um das nicht fixierte Bild zu fixieren, und einer Presswalze (24), die Seite an Seite mit der Heizeinrichtung (22) angeordnet ist und in Presskontakt mit der Heizeinrichtung (22) gebracht wird, um einen Druckkontaktspalt (N) auszubilden, wobei die Presswalze (24) eine Walze ist, die durch das Walzenherstellverfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23 hergestellt wurde.