DE602004001609T2

DE602004001609T2 - Schmelzfixierrollenbauteil beschichtet mit Trennmittel enhaltend eine Mischung aus Fluorsilikon und Silikon

Info

Publication number: DE602004001609T2
Application number: DE200460001609
Authority: DE
Inventors: Samuel Kaplan; Clifford O. Eddy; Santokh Badesha; Arnold W. Henry; Che C. Chow; David J. Gervasi; Alexander N. Klymachyov
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: DE602004001609D1; US20040185272A1; EP1460100B1; CA2460764A1; US6808815B2; JP4294518B2; MXPA04002521A; BRPI0400290A; JP2004280102A; EP1460100A1; CA2460764C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schmelzfixierelemente, die bei elektrostatographischen Kopiergeräten einschließlich digitaler, Bild-auf-Bild- und kontaktelektrostatischer Druckgeräte brauchbar sind. Die gegenwärtigen Schmelzfixierelemente können als Schmelzfixierelemente, Druckelemente, Transschmelzfixier- oder Transfixierelemente und dergleichen verwendet werden. Bei einer Ausführungsform umfassen die Schmelzfixierelemente eine äußere Schicht, die ein Silikonkautschukmaterial umfaßt. Bei Ausführungsformen ist das Trennmittel ein gemischtes Fluorsilikontrennmittel. Bei Ausführungsformen umfaßt das gemischte Fluorsilikontrennmittel ein Fluorsilikontrennmittel mit seitenständigen Fluorkohlenstoffgruppen, das mit einem nicht-funktionellen Trennmittel gemischt ist.
Das US-Patent 4 257 699 an Lentz offenbart ein Schmelzfixierelement, das wenigstens eine äußere Schicht aus einem einen metallhaltigen Füllstoff enthaltenden Elastomer umfaßt und die Verwendung eines polymeren Trennmittels.
Das US-Patent 4 264 181 an Lentz et al. offenbart ein Schmelzfixierelement mit einer Elastomeroberflächenschicht, die einen metallhaltigen Füllstoff darin enthält und die Verwendung eines polymeren Trennmittels.
Das US-Patent 4 272 179 an Seanor offenbart ein Schmelzfixierelement mit einer Elastomeroberfläche mit einem metallhaltigen Füllstoff darin und die Verwendung eines mercaptofunktionellen Polyorganosiloxan-Trennmittels.
Das US-Patent 5 401 570 an Heeks et al. offenbart ein Schmelzfixierelement, das ein Substrat und darüber eine Silikonkautschukoberflächenschicht umfaßt, die eine Füllstoffkomponente enthält, wobei die Füllstoffkomponente mit einem Silikonhydrid-Trennöl umgesetzt wird.
Das US-Patent 4 515 884 an Field et al. offenbart ein Schmelzfixierelement mit einer Silikonelastomer-Schmelzfixieroberfläche, die mit einem Tonertrennmittel beschichtet ist, das ein ungemischtes Polydimethylsiloxan einschließt.
Das US-Patent 5 512 409 an Henry et al. lehrt ein Verfahren zum Schmelzfixie ren thermoplastischer Tonerharzbilder auf einem Substrat unter Verwenden eines aminofunktionellen Silikonöls über einem Fluorwasserstoffelastomer-Schmelzfixierelement.
Das US-Patent 5 516 361 an Chow et al. lehrt ein Schmelzfixierelement mit einer thermisch stabilen FKM-Fluorwasserstoffelastomeroberfläche und einem aminofunktionellen Polyorganoöl-Trennmittel vorn T-Typ. Das Öl weist vorwiegend eine Monoaminofunktionalität je aktives Molekül auf, um mit der Fluorwasserstoffelastomeroberfläche in Wechselwirkung zu treten.
Das US-Patent 6 253 055 an Badesha et al. offenbart ein mit einem Hydridtrennöl beschichtetes Schmelzfixierelement.
Das US-Patent 5 991 590 an Chang et al. offenbart ein Schmelzfixierelement mit einer äußeren Schicht aus einem Trennmittel mit niedriger Oberflächenenergie.
Das US-Patent 6 377 774 B1 an Maul et al. offenbart ein Ölnetzsystem.
Das US-Patent 6 197 989 B1 an Furukawa et al. offenbart eine durch eine Formel dargestellte fluorhaltige Organosilikonverbindung. Außerdem erwähnt die Literaturstelle, daß Fluorsilikonöle mit funktionellen Ölen gemischt werden können.
Das US-Patent 5 757 214 an Kato et al. offenbart ein Verfahren zum Bilden von Farbbildern durch Aufbringen einer Verbindung, die ein Fluoratom und/oder Siliziumatom enthält, auf die Oberfläche elektrophotographischer, lichtempfindlicher Elemente.
Das US-Patent 5 716 747 an Uneme et al. offenbart eine Fluorharz-beschichtete Fixiervorrichtung mit einer Beschichtung aus einem fluorhaltigen Silikonöl.
Das US-Patent 5 698 320 an Ebisu et al. offenbart eine Fixiervorrichtung, die mit einem Fluorharz beschichtet ist und ein Fluorsilikonpolymer-Trennmittel aufweist. Außerdem lehrt die Literaturstelle, daß Fluorsilikonöle mit herkömmlichen Silikonölen gemischt werden können.
Das US-Patent 5 641 603 an Yamazaki et al. offenbart ein Fixierverfahren mittels eines Silikonöls, das auf die Oberfläche eines Heizelements beschichtet ist.
Das US-Patent 5 636 012 an Uneme et al. offenbart eine Fixiervorrichtung mit einer Fluorharzoberfläche und das Verwenden eines fluorhaltigen Silikonöls als abweisendes Öl.
Das US-Patent 5 627 000 an Yamazaki et al. offenbart ein Fixierverfahren mit einem auf die Oberfläche des Heizelements beschichteten Silikonöl, wobei das Silikonöl ein fluorhaltiges Silikonöl ist und eine spezielle Formel aufweist.
Das US-Patent 5 624 780 an Nishimori et al. offenbart ein Fixierelement mit einem darauf beschichteten fluorhaltigen Silikonöl, wobei das Silikonöl eine spezielle Formel aufweist.
Das US-Patent 5 568 239 an Furukawa et al. offenbart ein Fleckschutzöl zur Wärmefixierung, wobei das fluorhaltige Öl eine spezielle Formel aufweist.
Das US-Patent 5 463 009 an Okada et al. offenbart eine fluormodifizierte Silikonverbindung mit einer speziellen Formel, wobei die Verbindung als Ölabweiser in Kosmetika verwendet werden kann.
Das US-Patent 4 968 766 an Kendziorski offenbart ein Fluorsilikonpolymer zum Beschichten von Zusammensetzungen für eine längere Badlebensdauer.
Die vorliegende Erfindung stellt Folgendes bereit:

(1) ein Schmelzfixierelement umfassend: ein Substrat, eine ein Silikonkautschukmaterialumfassende äußere Schicht und eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung a) ein nicht-funktionelles Trennmittel und b) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt:
worin m eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und n eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, x/(x + y) etwa 1% bis etwa 100% ist, R₁ und R₂ aus der aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind und R₃ aus der aus Alkyl, Arylalkyl, einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und p eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist;
(2) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei das nicht-funktionelle Trennmittel ein Polydialkylsiloxantrennmittel ist;
(3) das Schmelzfixierelement aus (2), wobei das Polydialkylsiloxan ein Polydimethylsiloxan ist;
(4) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei das nicht-funktionelle Trennmittel ein Molekulargewicht von etwa 35 000 bis etwa 67 500 aufweist;
(5) das Schmelzfixierelement aus (4), wobei das nicht-funktionelle Trennmittel ein Molekulargewicht von etwa 49 500 bis etwa 67 500 aufweist;
(6) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei m eine Zahl von etwa 1 bis etwa 10 ist;
(7) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei m eine Zahl von etwa 2 bis etwa 12 ist;
(8) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei x/(x + y) etwa 4% bis etwa 20% ist;
(9) das Schmelzfixierelement aus (8), wobei x/(x + y) etwa 5% bis etwa 10% ist;
(10) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei o eine Zahl von etwa 1 bis etwa 10 ist;
(11) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei p eine Zahl von etwa 2 bis etwa 12 ist;
(12) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei das Trennmittel eines mit der folgenden Formel III ist
worin x/(x + y) etwa 2,4% ist;
(13) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei das fluorierte Silikontrennmittel in der Trennmittelmaterialbeschichtung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 40 Gewichtsprozent vorliegt;
(14) das Schmelzfixierelement aus (13), wobei die Menge etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsprozent beträgt;
(15) das Schmelzfixierelement aus (14), wobei die Menge etwa 20 bis etwa 25 Gewichtsprozent beträgt;
(16) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei das nicht-funktionelle Polydimethylsiloxantrennmittel eine Viskosität von etwa 10 000 bis etwa 20 000 cS aufweist;
(17) das Schmelzfixierelement aus (16), wobei die Viskosität etwa 13 000 bis etwa 15 000 cS beträgt;
(18) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei das fluorierte Silikontrennmittel eine Viskosität von etwa 75 bis etwa 1 500 cS aufweist;
(19) das Schmelzfixierelement aus (18), wobei das fluorierte Silikontrennmittel eine Viskosität von etwa 200 bis etwa 1 000 cS aufweist;
(20) das Schmelzfixierelement aus (1), wobei die äußere Silikonkautschukschicht eine Dicke von etwa 10 bis etwa 250 Mikrometer aufweist;
(21) das Schmelzfixierelement aus (20), wobei die Dicke etwa 15 bis etwa 100 Mikrometer beträgt;
(22) ein Schmelzfixierelement umfassend: ein Substrat, eine ein Silikonkautschukmaterial umfassende äußere Schicht und eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung a) ein nicht-funktionelles Trennmittel und b) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt:
worin x/(x + y) etwa 2,4% ist und
(23) ein Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen von Bildern auf einem Aufzeichnungsmedium, umfassend: eine ladungsrückhaltende Oberfläche zum Aufnehmen eines elektrostatischen Latentbilds darauf, eine Entwicklungskomponente zum Aufbringen eines Entwicklermaterials auf die ladungsrückhaltende Oberfläche unter Entwickeln des elektrostatischen Latentbilds und Erzeugen eines entwickelten Bilds auf der ladungsrückhaltenden Oberfläche, eine Übertragungskomponente zum Übertragen des entwickelten Bilds von der ladungsrückhaltenden Schicht auf ein Kopiesubstrat und ein Schmelzfixierelement zum Schmelzfixieren des übertragenen entwickelten Bilds auf das Kopiesubstrat, wobei das Schmelzfixierelement a) ein Substrat, b) eine ein Silikonkautschukmaterial umfassende äußere Schicht und c) eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht umfaßt, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung i) ein nicht-funktionelles Trennmittel und ii) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt:
worin m eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und n eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, x/(x + y) etwa 1% bis etwa 100% ist, R₁ und R₂ aus der aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind und R₃ aus der aus Alkyl, Arylalkyl, einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und p eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen ein Schmelzfixierelement ein, das ein Substrat, eine ein Silikonkautschukmaterialumfassende äußere Schicht und eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht umfaßt, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung a) ein nichtfunktionelles Trennmittel und b) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt:
worin m eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und n eine Zahl von etwa 1 bis et wa 25 ist, x/(x + y) etwa 1% bis etwa 100% ist, R₁ und R₂ aus der aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind und R₃ aus der aus Alkyl, Arylalkyl, einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und p eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Ausführungsformen schließen ferner ein Schmelzfixierelement ein, das ein Substrat, eine ein Silikonkautschukmaterialumfassende äußere Schicht und eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht umfaßt, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung a) ein nicht-funktionelles Trennmittel und b) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel III umfaßt:
worin x/(x + y) etwa 2,4% ist.
Ausführungsformen schließen ferner ein Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen von Bildern auf einem Aufzeichnungsmedium ein, umfassend eine ladungsrückhaltende Oberfläche zum Aufnehmen eines elektrostatischen Latentbilds darauf, eine Entwicklungskomponente zum Aufbringen eines Entwicklermaterials auf die ladungsrückhaltende Oberfläche unter Entwickeln des elektrostatischen Latentbilds und Erzeugen eines entwickelten Bilds auf der ladungsrückhaltenden Oberfläche, eine Übertragungskomponente zum Übertragen des entwickelten Bilds von der ladungsrückhaltenden Oberfläche auf ein Kopiesubstrat und eine Schmelzfixierelementkomponente zum Schmelzfixieren des übertragenen entwickelten Bilds auf das Kopiesubstrat, wobei das Schmelzfixierelement a) ein Substrat, b) eine ein Silikonkautschukmaterial umfassende äußere Schicht und c) eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht umfaßt, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung i) ein nicht-funktionelles Trennmittel und ii) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt:
worin m eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und n eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, x/(x + y) etwa 1% bis etwa 100% ist, R₁ und R₂ aus der aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind und R₃ aus der aus Alkyl, Arylalkyl, einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und p eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Bildapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Ausführungsform eines Schmelzfixierelements, das ein Schmelzfixierelement mit einem Substrat, Zwischenschicht, äußeren Schicht und Trennmittelüberzugsschicht zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung der Flüssigkeitsaufnahme gegenüber der Zeit in Stunden beim Testen des Quellens von Silikonkautschuk aus verschiedenen funktionellen Ölen und einem nicht-funktionellen Öl gegenüber einem Fluorsilikonöl.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schmelzfixierelemente mit einem damit in Kombination befindlichen Trennmittel. Das Schmelzfixierelement weist eine Silikonkautschuk umfassende äußere Schicht auf. Die äußere Schicht befindet sich in Kombination mit einem Trennmittel, das ein nicht-funktionelles Trennmittel und ein Fluorsilikontrennmittel umfaßt. Die Kombination erlaubt bei Ausführungsformen das ausreichende Benetzen des Schmelzfixierelements und verringert das Quellen. Das Trennmittel liefert in Ausführungsformen wenig oder keine Wechselwirkung mit Kopiesubstraten wie etwa Papier, so daß das Trennmittel keine Auswirkungen auf Klebstoffe und POST-IT^®-Notizen (von 3M) und ähnliche Etiketten hat, die an dem Kopiesubstrat wie etwa Papier anhaften. Die Trennmit telkombination ermöglicht bei Ausführungsformen eine Erhöhung der Lebensdauer des Schmelzfixierelements durch eine verbesserte Verteilung des Trennmittels. Die Trennmittelkombination stellt bei Ausführungsformen weiter ein Trennmittel bereit, das wenig oder keine Wechselwirkung mit Tonerbestandteilen liefert und das Gelieren der Schmelzfixierflüssigkeit nicht fördert, wodurch auf diese Weise die Lebensdauer des Schmelzfixierelements erhöht wird. Außerdem verringert oder vermeidet die Trennmittelkombination bei Ausführungsformen eine Schmelzfixiererverunreinigung.
Wenn Fluorsilikonflüssigkeiten auf TEFLON^®-ähnlichen Schmelzfixierelementoberflächen wie etwa Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluoralkoxyharz (PFA) oder fluoriertem Ethylenpropylenharz (FEP) verwendet werden, zeigen sie ein viel rascheres Benetzen der Oberfläche und liefern auf diese Weise eine gründlichere Oberflächenbedeckung als nicht-funktionelle Flüssigkeiten. Das Ergebnis ist, daß bei der Verwendung von Fluorsilikonflüssigkeiten anstelle nicht-funktioneller eine bedeutende Verringerung an Kratzern durch den Abstreifer auftreten kann.
Wenn die Fluorflüssigkeit außerdem als Trennflüssigkeit auf einer Bildtrommel zur Bildübertragung auf ein Zwischenübertragungsband bei Tintenstrahldruckern verwendet wird, extrahiert sie anders als nicht-funktionelle Öle kein Wachs aus dem Toner und verringert auf diese Weise die Verunreinigung und liefert ein überlegenes Leistungsverhalten.
Wenn die Fluorsilikonschmelzfixierflüssigkeit bei einer äußeren polymeren Oberfläche verwendet wird, verteilt sie sich rascher und liefert so eine vollständigere Oberflächenbedeckung als die nicht-funktionellen, aminofunktionellen oder mercaptofunktionellen Flüssigkeiten (siehe 3).
Wenn das Fluorsilikon-Trennmittel in Kombination mit einer Silikonschmelzfixierwalzenoberfläche verwendet wird, liefert das Fluorsilikon-Trennmittel ein viel geringeres Quellen der Oberfläche als nicht-funktionelle, aminofunktionelle oder mercaptofunktionelle Flüssigkeiten (siehe 3).
Durch Kombinieren einer Fluorsilikonflüssigkeit mit den vorstehenden Vorteilen mit einem nicht-funktionellen Trennmittel können die Vorteile beider Flüssigkei ten erhalten werden. Zum Beispiel weisen Fluorsilikone gute Druckeigenschaften ähnlich denen nicht-funktioneller Flüssigkeiten auf. Daher liefert eine Kombination von Fluorsilikonen mit nicht-funktionellen Flüssigkeiten ausgezeichnete Druckeigenschaften. Außerdem sind nicht-funktionelle Schmelzfixieröle sehr wohlfeil. Andererseits sind Fluorsilikonöle ziemlich teuer. Daher wird die Kombination eines nicht-funktionellen Schmelzfixieröls und Fluorsilikonöls als kostensenkende Maßnahme angewendet. Eine nicht-funktionelle Flüssigkeitskomponente im Gemisch mit einer fluorierten Flüssigkeit beeinträchtigt nicht den Zusatznutzen einer verringerten Wechselwirkung, der durch Verwenden einer fluorierten Flüssigkeit gewonnen wurde. Außerdem führt das Gemisch bei Ausführungsformen zu einem gleichförmigeren Auftrag der Schmelzfixierflüssigkeit und einer höherviskosen Fluorflüssigkeit.
Unter Bezug auf 1 wird bei einem typischen elektrostatographischen Kopiergerät ein Lichtbild eines zu kopierenden Originals in Form eines elektrostatischen Latentbilds auf einem lichtempfindlichen Element aufgezeichnet und das Latentbild wird nachfolgend durch die Anwendung elektroskopischer thermoplastischer Harzteilchen, die gemeinhin als Toner bezeichnet werden, sichtbar gemacht. Genauer wird der Photorezeptor 10 auf seiner Oberfläche mittels einer Aufladevorrichtung 12, der aus dem Netzgerät 11 eine Spannung zugeführt wurde, aufgeladen. Der Photorezeptor wird anschließend bildweise Licht aus einem optischen System oder einem Bildausgabegerät 13 wie etwa einem Laser und lichtaussendenden Diode unter Bilden eines elektrostatischen Latentbilds darauf ausgesetzt. Im allgemeinen wird das elektrostatographische Latentbild dadurch entwickelt, daß ein Entwicklergemisch as der Entwicklerstation 14 damit in Kontakt gebracht wird. Die Entwicklung kann durch Verwendung einer Magnetbürste, Pulverwolke oder eines anderen bekannten Entwicklungsverfahrens durchgeführt werden. Ein Trockenentwicklergemisch umfaßt üblicherweise ein Trägergranulat mit daran triboelektrisch haftenden Tonerteilchen. Die Tonerteilchen werden von dem Trägergranulat zu dem Latentbild unter Bilden eines Tonerpulverbilds darauf angezogen. Wahlweise kann ein Flüssigentwicklermaterial eingesetzt werden, das einen flüssigen Träger mit darin dispergierten Tonerteilchen einschließt. Das Flüssigentwicklermaterial wird mit dem elektrostatischen Latentbild in Kontakt gebracht und die Tonerteilchen werden darauf in Bildanordnung aufgebracht.
Nachdem die Tonerteilchen auf der photoleitenden Oberfläche in Bildanordnung aufgebracht worden sind, werden sie durch ein Übertragungsmittel 15, das eine Druckübertragung oder elektrostatische Übertragung sein kann, auf ein Kopieblatt 16 übertragen. Wahlweise kann das entwickelte Bild auf ein Zwischenübertragungselement oder polarisiertes Übertragungselement übertragen und nachfolgend auf ein Kopieblatt übertragen werden. Beispiele von Kopiesubstraten schließen Papier Folienmaterial wie etwa Polyester, Polycarbonat oder dergleichen, Tuch, Holz oder irgendein anderes gewünschtes Material ein, auf dem sich das fertige Bild befindet.
Nachdem die Übertragung des entwickelten Bilds abgeschlossen ist, bewegt sich das Kopieblatt 16 zu der in 1 als Schmelzfixierwalze 20 und Druckwalze 21 dargestellten Schmelzfixierstation 19, in der das entwickelte Bild durch Führen des Kopieblatts 16 zwischen den Schmelzfixier- und Druckelementen auf das Kopierblatt 16 schmelzfixiert wird, wodurch ein permanentes Bild erzeugt wird. Wahlweise können die Übertragung und das Schmelzfixieren durch eine Transfixieranwendung ausgeführt werden.
Der Photorezeptor 10 bewegt sich nach der Übertragung zur Reinigungsstation 17, in der auf dem Photorezeptor 10 durch Verwenden einer Klinge (wie in 1 dargestellt), Bürste oder anderen Reinigungsapparatur von zurückgebliebenem Toner gesäubert wird.
2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Schmelzfixierelements, die die verschiedenen möglichen Schichten zeigt. Wie in 2 dargestellt, weist das Substrat 1 eine Zwischenschicht 2 darauf auf. Die Zwischenschicht 2 kann zum Beispiel ein Kautschuk wie etwa Silikonkautschuk oder ein anderes geeignetes Kautschukmaterial sein. Auf der Zwischenschicht 2 befindet sich die äußere Schicht 3, die einen nachstehend beschriebenen Silikonkautschuk umfaßt. Auf der äußeren Silikonkautschukschicht 3 befindet sich am weitesten außen die flüssige Kombination aus Fluorsilikon und nicht-funktioneller Trennschicht 4.
Beispiele der Außenfläche der Schmelzfixierelemente schließen Silikonkautschuke wie etwa Silikonkautschuke mit Raumtemperaturvulkanisation (RTV), Silikonkau tschuke mit Hochtemperaturvulkanisation (HTV) und Silikonkautschuke mit Niedertemperaturvulkanisation (NTV) ein. Diese Kautschuke sind bekannt und im Handel leicht erhältlich, wie etwa SILASTIC^® 735 black RTV und SILASTIV^® 732 RTV, beide von Dow Corning, und 106 RTV Silicone Rubber und 90 RTV Silicone Rubber, beide von General Electric. Andere geeignete Silikonmaterialien schließen die Siloxane (wie etwa Polydimethylsiloxane), Fluorsilikone wie etwa von Sampson Coatings, Richmond, Virginia, erhältlicher Silicone Rubber 552, flüssige Silikonkautschuke wie etwa vinylvernetzte, wärmehärtbare Kautschuke oder bei Raumtemperatur silanolvernetzte Materialien und dergleichen ein. Ein weiteres spezifisches Beispiel ist Dow Corning Sylgard 182.
Die Menge Silikonkautschukmaterial in Lösung in den Außenschichtlösungen ist in Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe etwa 10 bis etwa 25% oder etwa 16 bis etwa 22 Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe. Hierin verwendet schließt Gesamtfeststoffe die Menge an Silikonkautschuk, Additiven und Füllstoffen einschließlich Metalloxidfüllstoffen ein.
Ein anorganischer, teilchenförmiger Füllstoff kann zusammen mit der äußeren Silikonkautschukschicht verwendet werden. Beispiele geeigneter Füllstoffe schließen einen metallhaltigen Füllstoff wie etwa ein Metall, eine Metallegierung, Metalloxid, Metallsalz oder eine andere Metallverbindung ein. Die allgemeinen Klassen von Metallen, die bei der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, schließen die Metalle der Gruppen 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6b, 7b, 8 und die Seltenerdelemente des Periodensystems ein. Der Füllstoff kann ein Oxid von Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Blei, Eisen, Platin, Gold, Silber, Antimon, Bismut, Zink, Iridium, Ruthenium, Wolfram, Mangan, Cadmium, Quecksilber, Vanadium, Chrom, Magnesium, Nickel und Legierungen davon sein. Andere spezielle Beispiele anorganischer, teilchenförmiger Füllstoffe schließen Aluminiumoxid und Kupfer(II)-oxid ein. Andere Beispiele schließen verstärkendes und nichtverstärkendes kalziniertes Aluminiumoxid beziehungsweise schichtförmiges Aluminiumoxid ein.
Die Dicke der äußeren Silikonkautschuk-Oberflächenschicht des Schmelzfixierelements hierin ist etwa 10 bis etwa 250 Mikrometer oder etwa 15 bis etwa 100 Mikrometer.
Wahlfreie Haftzwischenschichten und/oder Polymer- oder Elastomerzwischenschichten können zum Erzielen der gewünschten Eigenschaften und Leistungsvorgaben der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden. Die Zwischenschicht kann zwischen dem Substrat und der äußeren Oberfläche vorliegen. Eine Haftzwischenschicht kann zum Beispiel aus Epoxyharzen und Polysiloxanen ausgewählt sein. Beispiele geeigneter Zwischenschichten schließen Silikonkautschuke wie etwa die vorstehend für die äußere Schicht beschriebenen und andere Elastomerschichten ein.
Zwischen dem Substrat und der Zwischenschicht kann eine Haftschicht vorgesehen werden. Zwischen der Zwischenschicht und der äußeren Schicht kann sich ebenfalls eine Haftschicht befinden. Bei Abwesenheit einer Zwischenschicht kann die Silikonkautschukschicht über eine Haftschicht an das Substrat gebunden sein.
Die Dicke der Zwischenschicht ist etwa 0,5 bis etwa 20 mm oder etwa 1 bis etwa 5 mm.
Die hierin beschriebenen Trennmittel oder Schmelzfixieröle werden auf der äußeren Schicht des Schmelzfixierelements über einen Zuführungsmechanismus wie etwa eine Zuführungswalze bereitgestellt. Die Zuführungswalze taucht zum Teil in einen Sumpf ein, der das Schmelzfixieröl oder Trennmittel aufnimmt. Das Fluorsilikon- und nicht-funktionelle Öl sind dadurch erneuerbar, daß das Trennöl in einem Vorratssumpf untergebracht ist und der Schmelzfixierwalze bei Bedarf, gegebenenfalls durch eine Trennmittelspendewalze in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 20 mg/Kopie oder von etwa 1 bis etwa 12 mg/Kopie zugeführt wird. Das System, durch das das Schmelzfixieröl der Schmelzfixierwalze über einen Vorratssumpf und eine wahlfreie Spendewalze zugeführt wird, ist wohlbekannt. Das Trennöl kann auf dem Schmelzfixierelement in kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Phase vorliegen. Das Schmelzfixieröl in Form eines Films befindet sich in einer kontinuierlichen Phase und bedeckt das Schmelzfixierelement ununterbrochen.
Beispiele geeigneter Fluorsilikon-Trennmittel schließen die mit seitenständigen fluorierten Gruppen wie etwa CF₃(CF₂)_n(CH₂)_m- ein, worin „n" und „m" die sich wiederholenden Einheiten darstellende Zahlen sind. In Ausführungsformen schließen Beispiele von Fluorsilikon-Trennmitteln die mit der folgenden Formel I ein:
worin m und n gleich oder verschieden sind und m etwa 0 bis etwa 25 oder etwa 1 bis etwa 10 oder etwa 2 bis etwa 7 oder 5 ist und n etwa 1 bis etwa 25 oder etwa 2 bis etwa 12 oder etwa 3 bis etwa 7 oder 5 ist. Das als x/(x + y) definierte Ausmaß des Einbaus der seitenständigen Fluorkohlenstoffketten ist etwa 1% bis etwa 100% oder etwa 4% bis etwa 20% oder etwa 5% bis etwa 10%. Die Gruppen R₁ und R₂ können gleich oder verschieden sein und sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Alkyl- und Aralkylgruppen wie etwa den mit etwa 1 bis 18 Kohlenstoffatomen wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und dergleichen oder Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl und dergleichen, Amino- und Alkylaminogruppen wie etwa den mit etwa 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen wie etwa Methylamino, Ethylamino, Propylamino und dergleichen besteht und wobei R₃ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkyl- und Aralkylgruppen wie etwa den gerade aufgezählten, einer Polyorganosiloxankette wie etwa den mit etwa 1 bis 300 sich wiederholenden Einheiten und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o und p dieselben Bereiche wie m beziehungsweise n aufweisen, aber das gleiche wie m und n oder unterschiedlich sein können.
Ein spezielles Beispiel einer seitenständigen Fluorsilikongruppe in dem Fluorsilikon-Trennmittel ist eines mit der folgenden Formel II:
worin x/(x + y) etwa 2,4% (0,024) ist und die Gesamtlänge der Polymerkette, x + y, die ist, die einer Viskosität von 226 cS entspricht.
Ein spezielles Beispiel eines Fluorsilikon-Trennmittels ist eines mit der folgenden Formel III:
In den vorstehenden Formeln kann x/(x + y) etwa 2,4% (0,024) sein und die Gesamtlänge der Polymerkette, x + y, kann die sein, die einer Viskosität von 226 cS entspricht.
Bei Ausführungsformen können das seitenständige fluorierte Gruppen enthaltende Siloxanpolymer der Formeln I, II oder III mit einem nicht-funktionellen Trennmittel vorliegen. Bei Ausführungsformen kann das seitenständige fluorierte Gruppen enthaltende Siloxanpolymer wie in den vorstehenden Formeln I bis III in dem Trennmittel in Mengen von 1 bis etwa 100%, 5 bis etwa 30% oder etwa 7 bis etwa 20% oder etwa 8,5% vorliegen.
Bei Ausführungsformen weist das fluorierte Silikontrennmittel eine Viskosität von etwa 75 bis etwa 1 500 cS oder etwa 200 bis etwa 1 000 cS auf.
Beispiele nicht-funktioneller Trennmittel, die in Kombination mit dem Fluorsilikontrennmittel verwendet werden können, schließen Polydialkylsiloxane wie etwa Polydimethylsiloxane, Polydiethylsiloxane und dergleichen ein.
Bei Ausführungsformen wird ein nicht-funktionelles Öl hohen Molekulargewichts in Kombination, mit dem Fluorsilikonöl verwendet. Es kann jedoch ein nichtfunktionelles Öl niedrigen Molekulargewichts verwendet werden. Bei Ausführungsformen kann das Molekulargewicht des nicht-funktionellen Öls etwa 35 000 bis etwa 67 500 oder etwa 49 500 bis etwa 67 500 oder etwa 62 700 bis etwa 65 000 sein.
In Ausführungsformen weist das nicht-funktionelle Öl eine Viskosität von etwa 10 000 bis etwa 20 000 cS oder 13 000 bis etwa 15 000 cS auf.
Ein hierin verwendetes nicht-funktionelles Öl bezieht sich auf ein Trennmittel ohne funktionelle Gruppen, die mit den auf der Oberfläche des Schmelzfixierelements vorhandenen Füllstoffen chemisch reagieren könnten.
Das nicht-funktionelle Trennmittel wird in einer Menge von etwa 99 bis etwa 60 oder etwa 90 bis etwa 70% oder etwa 80 bis etwa 75 Gewichtsprozent in Kombination mit der Fluorsilikonflüssigkeit verwendet. Ähnlich wird die Fluorsilikonflüssigkeit in Mengen von etwa 1 bis etwa 40% oder etwa 10 bis etwa 30% oder etwa 25 Gewichtsprozent in Kombination mit der nicht-funktionellen Flüssigkeit verwendet.
BEISPIELE
Beispiel I
Fluoriertes Silikontrennmittel
Ein fluoriertes Silikontrennmittel oder eine Schmelzfixierölflüssigkeit mit etwa 2,4% seitenständigen, fluorierten Ketten (oder x/(x + y) = 0,024 oder 2,4%) mit der folgenden Formel
wurde von Wacker Chemical Corporation, Adrian, MI, geliefert. Die Probe war als SLM-50330 CS-137 bezeichnet. Die Viskosität der Flüssigkeit war 226 cS bei Raumtemperatur.
Beispiel II
Testen des Quellens einer nicht-funktionellen und Fluorsilikon-Kombination
Vier Flüssigkeiten wurden zum Bestimmen der Quellunterschiede zwischen funktionellen und nicht-funktionellen Silikonflüssigkeiten und Fluorsilikonflüssigkeiten getestet. Die vier getesteten Flüssigkeiten waren die folgenden: eine aminofunktionelle Flüssigkeit, eine mercaptofunktionelle Flüssigkeit, eine nicht-funktionelle Flüssigkeit und eine Fluorsilikonflüssigkeit. Die Flüssigkeiten wurden auf einer Silikonkautschukoberfläche getestet. Wie in 3 dargestellt zeigte die Fluorsilikonflüssigkeit ein den anderen Flüssigkeiten überlegenes Quellverhalten. Es ist daher begründet anzunehmen, daß das Quellen bei einer gemischten Flüssigkeit geringer als bei einer reinen, nicht-funktionellen Flüssigkeit ist.
Beispiel III
Testen der Sicherheit von Fluorflüssigkeiten
Das Fluorsilikonöl von Beispiel 1 wurde durch Erhitzen auf 180°C auf die Sicherheit getestet. Von dem Fluorsilikonöl wurde gefunden, daß es keine (durch GC/MS) nachweisbaren Fluorspezies abgab. Es wird angenommen, daß die langen Fluorketten dieser Flüssigkeit nicht die Sicherheitsprobleme bekannter Fluorflüssigkeiten aufweisen.

Claims

1, Schmelzfixierelement umfassend: ein Substrat, eine ein Silikonkautschukmaterial umfassende äußere Schicht und eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung a) ein nicht-funktionelles Trennmittel und b) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt:

worin m eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und n eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, x/(x + y) etwa 1% bis etwa 100% ist, R₁ und R₂ aus der aus Alkyl-, Arylalkyl-, Amino- und Alkylaminogruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind und R₃ aus der aus Alkyl, Arylalkyl, einer Polyorganosiloxankette und einer Fluorkette der Formel -(CH₂)_o-(CF₂)_p-CF₃, worin o eine Zahl von etwa 0 bis etwa 25 ist und p eine Zahl von etwa 1 bis etwa 25 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

Schmelzfixierelement des Anspruchs 1, wobei das nicht-funktionelle Trennmittel ein Polydialkylsiloxantrennmittel ist.

Schmelzfixierelement des Anspruchs 2, wobei das Polydialkylsiloxan ein Polydimethylsiloxan ist.

Schmelzfixierelement eines der Ansprüche 1 bis 3, wobei das nichtfunktionelle Trennmittel ein Molekulargewicht von etwa 35 000 bis etwa 67 500 aufweist.

Schmelzfixierelement eines der Ansprüche 1 bis 4, wobei m eine Zahl von etwa 1 bis etwa 10 ist.

Schmelzfixierelement eines der Ansprüche 1 bis 5, wobei x/(x + y) etwa

Schmelzfixierelement eines der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Trennmittel eines mit der folgenden Formel III ist:

worin x/(x + y) etwa 2,4% ist.

Schmelzfixierelement eines der Ansprüche 1 bis 7, wobei das fluorierte Silikontrennmittel in der Trennmittelmaterialbeschichtung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 40 Gewichtsprozent vorliegt.

Schmelzfixierelement eines der Ansprüche 1 bis 8, wobei das nichtfunktionelle Polydimethylsiloxantrennmittel eine Viskosität von etwa 10 000 bis etwa 20 000 cS aufweist. 10 Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen von Bildern auf einem Aufzeichnungsmedium, umfassend: eine ladungsrückhaltende Oberfläche zum Aufnehmen eines elektrostatischen Latentbilds darauf, eine Entwicklungskomponente zum Aufbringen eines Entwicklermaterials auf die ladungsrückhaltende Oberfläche unter Entwickeln des elektrostatischen Latentbilds und Erzeugen eines entwickelten Bilds auf der ladungsrückhaltenden Schicht, eine Übertragungskomponente zum Übertragen des entwickelten Bilds von der ladungsrückhaltenden Oberfläche auf ein Kopiesubstrat und ein Schmelzfixierelement zum Schmelzfixieren des übertragenen entwickelten Bilds auf das Kopiesubstrat, wobei das Schmelzfixierelement a) ein Substrat, b) eine ein Silikonkautschukmaterial umfassende äußere Schicht und c) eine Trennmittelmaterialbeschichtung auf der äußeren Silikonkautschukschicht umfaßt, wobei die Trennmittelmaterialbeschichtung i) ein nicht-funktionelles Trenn mittel und ii) ein fluoriertes Silikontrennmittel mit der folgenden Formel I umfaßt