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Die
vorliegende Erfindung betrifft Materialien und Vorrichtungen zum
Beschichten von Rollen oder andere Oberflächen mit kontrollierten Flüssigkeitsmengen,
insbesondere Vorrichtungen zum Beschichten der Oberfläche von
Rollen in Tonerfixierungsanordnungen von Normalpapier-Kopiermaschinen
mit Trennflüssigkeiten.
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In
Normalpapier-Kopiermaschinen (PPC; „plain-paper copying") werden Toner-Bilder, die auf die
Oberfläche
von Papier oder eines anderen Aufzeichnungsmediums aufgebracht werden,
durch Anwendung von Wärme
und Druck fixiert. Bei bestimmten PPC-Kopiermaschinen wird eine
Fixierung dadurch erreicht, dass das bildtragende Aufzeichnungsmedium
zwischen einer heißen
Thermo-Fixierungsrolle
und einer Druckrolle hindurchgeführt
wird. Wenn dieser Typ von Thermo-Fixierungsvorrichtung verwendet
wird, wird das Toner-Material direkt von einer Rollenoberfläche kontaktiert
und ein Teil des Toners haftet an der Rollenoberfläche. Bei
einer weiteren Rotation der Rolle kann das anhaftende Toner-Material
auf das Aufzeichnungsmedium zurückgebracht
werden, was zu unerwünschten
Versatzbildern, Klecksen oder Schlieren führt, oder in schweren Fällen dazu,
dass das Aufzeichnungsmedium an dem anhaftenden Toner-Material an der Rolle
festkleben und sich um die Rolle herumwickeln kann.
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Um
diesen Problemen entgegenzuwirken, werden für die Rollenoberflächen oft
Materialien verwendet, die gute Trenneigenschaften haben, wie zum
Beispiel Silikongummi aus Polytetrafluorethylen. Obwohl sie die
Leistung der Thermo-Fixierungsvorrichtung
verbessert, vermeidet eine Verwendung von Silikongummi oder Polytetrafluorethylen
alleine nicht die Probleme. Ein anderer Ansatz, der verwendet wird,
um den Problemen entgegenzuwirken, ist, ein Trenn mittel in die Toner-Materialien
einzufügen,
um zu verhindern, dass sie an der Rollenoberfläche haften. Diese öllosen Toner
verbessern auch die Leistung von Thermo-Fixierungsvorrichtungen,
aber sie vermeiden die Probleme, die mit einer Toneraufnahme und
-übertragung
verbunden sind, nicht vollständig,
insbesondere im Falle von Kopiermaschinen vom Hochgeschwindigkeitstyp.
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Eine
Toneraufnahme durch die Rollen kann durch ein Beschichten der Oberfläche von
wenigstens einer der Rollen einer Thermo-Fixierungsvorrichtung mit
einem flüssigen
Trennmittel, wie zum Beispiel Silikonöl, gesteuert werden. Es ist
wichtig, dass das Trennmittel gleichmäßig und in exakten Mengen auf
die Oberfläche
der Rolle aufgebracht wird. Zu wenig Flüssigkeit oder eine ungleichmäßige Oberflächenbedeckung
verhindert nicht, dass der Toner aufgenommen und wieder auf die
Rolle aufgetragen wird. Andererseits können übermäßige Mengen der Trennflüssigkeit
bewirken, dass die Silikongummirollenoberflächen anschwellen und Falten
bilden, wodurch Kopien mit einer unakzeptablen Qualität erzeugt
werden. Desweiteren erzeugen Verfahren, die dazu gedacht sind, durch
Abwischen oder Abkratzen überschüssige Flüssigkeiten
von der Rollenoberfläche
aufzunehmen, nicht immer erwünschte
Ergebnisse und in einigen Fällen
führen
die Bemühungen zu
einer statischen Elektrizität,
die weitere Probleme verursacht.
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Vorrichtungen
zum gleichmäßigen Dosieren und
Beschichten einer Trennflüssigkeit
auf Kopiermaschinenrollenoberflächen
werden in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungsnummer
62-178992 beschrieben. Diese Vorrichtungen bestehen aus einer Öleindringungssteuerschicht,
die an einem dicken porösen
Material haftet, welches als ein Docht oder Reservoir zum Zuführen von Öl zu der
Eindringungssteuerschicht dient. Die Eindringungssteuerschicht ist
typischerweise ein poröser
Polytetrafluorethylen-Film, der mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi
imprägniert
wurde, gefolgt von einer Wärmebehandlung,
um das Silikongummi querzuvernetzen. Das dicke po röse Material,
an welchem die Eindringungssteuerschicht haftet, ist typischerweise
ein poröses Polytetrafluorethylen-Rohrnetz
oder -Filz aus NomexTM-Fasern, Glasfasern,
Kohlefasern oder Polytetrafluorethylen-Fasern.
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Die
in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 62-178992
beschriebenen Vorrichtungen dosieren und beschichten die Rollenoberflächen gleichmäßig mit
Trennflüssigkeiten
bei Raten von 0,3 bis 1,0 Mikroliter/A4-Papier-Kopie. Sie wurden
bei Kopiermaschinen erfolgreich verwendet und bieten eine zufriedenstellende
Leistung, bis ungefähr
80.000 bis 180.000 Kopien angefertigt wurden. Aufgrund einer Deformation
und Fehlern des dicken porösen
Materials, das die Eindringungssteuerschicht stützt, oder aufgrund einer Abtrennung
der Eindringungssteuerschicht von dem dicken porösen Material kann sie ab diesem
Zeitpunkt nicht weiter akzeptabel arbeiten und muss ersetzt werden.
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Im
US-Patent Nr. 5,232,499 von Kato et al. wird eine verbesserte Vorrichtung
zum Dosieren und gleichmäßigen Beschichten
einer Oberfläche
mit einer Trennflüssigkeit
beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Flüssigkeitseindringungssteuerschicht, die
an einer porösen
Stützung
haftet, wobei die poröse
Abstützung
auch als ein Reservoir dient, um der Eindringungssteuerschicht eine
Trennflüssigkeit
zuzuführen.
Auch hier ist die Eindringungssteuerschicht typischerweise ein poröser Polytetrafluorethylen-Film,
der mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert wird,
gefolgt von einer Wärmebehandlung,
um das Silikongummi querzuvernetzen. Bei dieser Vorrichtung wird
jedoch ein steifer offenzelliger wärmehärtender Polymerschaum als Stützmaterial
verwendet und mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi gefüllt, das
den wärmehärtenden
Polymerschaum verstärkt
und Öl
bereitstellt, um es der Durchdringungssteuerschicht zuzuführen. Diese
Vorrichtung dosiert und beschichtet Rollenoberflächen gleichmäßig mit
Trennflüssigkeiten
bei Raten von 0,1 bis 0,3 Mikroliter/A4-Papier-Kopie und ist zu
einem langfristigen Betrieb im Temperaturbe reich von 150°C bis 200°C imstande.
Sie wurden in Kopiermaschinen bei einem Betriebstemperaturbereich
von 150°C
bis 200°C
erfolgreich verwendet und bieten eine zufriedenstellende Leistung
bis mehr als 500.000 Kopien angefertigt sind. Jedoch mangelt es
ihnen an der Temperaturbeständigkeit und
Dauerhaftigkeit, die zur Verwendung in Hochgeschwindigkeitskopierern
mit Betriebstemperaturen im Bereich von 200°C bis 250°C erforderlich ist, und an einem
Erwartungswert von 700.000 bis 1.000.000 wartungsfreien Kopien.
Falls sie bei Betriebstemperaturen von 200°C bis 250°C verwendet wird, treten aufgrund
einer Deformation des wärmehärtenden Polymerschaums
oder einer Abtrennung der Eindringungssteuerschicht von dem Stützmaterial
frühzeitige
Fehler auf und die Vorrichtung muss mit einer inakzeptablen Häufigkeit
ersetzt werden.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zum Dosieren
und Beschichten einer Oberfläche,
zum Beispiel die Oberfläche
von Toner-Bild-Fixierungsrollen
in einer Normalpapier-Kopiermaschine, mit einer Flüssigkeit
bei einer Betriebstemperatur im Bereich von 200°C bis 250°C mit einer außergewöhnlichen
Genauigkeit, Gleichmäßigkeit
und Dauerhaftigkeit bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung ist eine verbesserte Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung,
die die Operation eines Auftragens einer Trennflüssigkeit auf eine Oberfläche, z.B.
auf Toner-Fixierungsrollen einer Normalpapier-Kopiermaschine, bei einer Betriebstemperatur
im Beriech von 200°C
bis 250°C
für eine
ausreichende Zeitdauer, um 700.000 bis 1.000.000 Kopien zu erzeugen,
zufriedenstellend durchführen
kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
- a) ein poröses
Eindringungssteuermaterial, umfassend poröses Polytetrafluorethylen,
das anhaftet an der Oberfläche
- b) eines porösen
offenzelligen Stützmaterials
aus einem Silikongummischaum, der in seinen Poren umfasst
- c) ein erstes Gemisch aus Silikonöl und vernetztem Silikongummi;
wobei
Abschnitte des vernetzten Silikongummis des ersten Gemischs an die
Oberfläche
des Silikongummistützmaterials
gebunden sind.
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Die
Poren des porösen
Polytetrafluorethylen-Eindringungssteuermaterials können Silikongummi
oder ein zweites Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi enthalten,
wobei ein Abschnitt des Silikongummis in dem Eindringungssteuermaterial
an einen Abschnitt des Silikongummis des ersten Gemischs gebunden
ist, das in dem Silikongummistützmaterial
enthalten ist. Das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Eindringungssteuermaterial ist geringer als
das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Stützmaterial.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung
bereitgestellt, umfassend:
- a) ein poröses Eindringungssteuermaterial,
das poröses
Polytetrafluorethylen umfasst, welches anhaftet an der Oberfläche
- b) eines porösen
offenzelligen Stützmaterials
aus einem synthetischen Polymermaterial;
wobei das Stützmaterial
auf seinem Oberflächenbereich
Poren hat, in die bis zu einer Tiefe von fünf Prozent oder mehr der Dicke
des Stützmaterials ein
Verstärkungsmaterial
eindringt, das Silikongummi umfasst, und das Stützmaterial in seinen Poren
ein erstes Gemisch auf Silikonöl
und Silikongummi enthält;
wobei
Abschnitte des Silikongummis des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi
an Abschnitten des Silikongummis des Verstärkungsmaterials des Stützmaterials
gebunden sind.
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Die
Poren des porösen
Polytetrafluorethylen-Eindringungssteuermaterials können Silikongummi
oder ein zweites Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi umfassen,
wobei ein Abschnitt des Silikongummis, das in den Poren des Eindringungssteuermaterials
enthalten ist, an einen Abschnitt des Silikongummis des Verstärkungsmaterials
gebunden ist. Das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Eindringungssteuermaterial ist geringer,
als das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi, das in dem Stützmaterial
enthalten ist.
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Gemäß noch eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
- a) ein poröses
Eindringungssteuermaterial, das poröses Polytetrafluorethylen umfasst,
das anhaften an der Oberfläche
- b) eines porösen
offenzelligen Stützmaterials
aus einem synthetischen Polymermaterial;
wobei das Stützmaterial
Poren seines Oberflächenbereichs
hat, in die bis zu einer Tiefe von fünf Prozent oder mehr der Dicke
des Stützmaterials ein
Vestärkungsmateial
aus einem ersten Gemisch aus dem Silikonöl und dem Silikongummi eindringt,
und
wobei das Stützmaterial
in seinen Poren ein zweiten Gemisches aus Silikonöl und Silikongummi enthält,
wobei
Abschnitte des Silikongummie des zweiten Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi
an Abschnitten des Silikongummis des Verstärkungsmaterials des Stützmaterials
gebunden sind.
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Die
Poren des porösen
Polytetrafluorethylen-Eindringungssteuermaterials können Silikongummi
oder ein drittes Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi enthalten,
wobei ein Abschnitt des Silikongummis, das in den Poren des Eindringungssteuermaterials
enthalten ist, an einen Abschnitt des Silikongummis des Verstärkungsmaterials
gebunden ist. Das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Eindringungssteuermaterial ist vorzugsweise
geringer, als das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Verstärkungsmaterial
und vorzugsweise ist das Verhälrtis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Verstär kungsmaterial
geringer, als das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Ölzufuhrreservoirmaterial,
das in den Poren des Stützmaterials
enthalten ist.
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Somit
sind die Ausführungsformen
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Silikongumminetzes
eines beliebigen Bereichs an einen Abschnitt des Silikongumminetzes
in dem angrenzenden Bereich gebunden ist, so dass ein verbundenes
Netz aus Silikongummi in der gesamten Vorrichtung zusammenhängend besteht.
Desweiteren ist das Verhältnis
von Silikonöl
zu Silikongummi in dem Gemisch, das in den Poren der Vorrichtung
enthalten ist, so eingestellt, dass durch die Vorrichtung hindurch
in Richtung, fort von der äußeren Oberfläche des
Eindringungssteuermaterials, ansteigende Mengen an Silikonöl vorhanden
sind, so dass in dem Stützmaterial
enthaltenes Silikonöl
der Eindringungssteuerschicht und demzufolge durch die Eindringungssteuerschicht
hindurch einer Kontaktoberfläche
zugeführt
wird.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun durch Beispiele unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
Querschnittansicht einer Ausführungsform
der Erfindung in der Form einer Dochtvorrichtung ist;
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2A und 2B schematische
Seiten- und Frontansichten eines Toner-Fixierungsmechanismus einer PPC-Kopiermaschine
sind, die die Ausführungsform
der 1 umfasst;
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3 eine
Querschnittansicht einer Ausführungsform
der Erfindung in der Form einer Rolle;
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4 eine
Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in
der Form einer Rolle ist;
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5A und 5B schematische
Seiten- und Frontansichten eines Toner-Fixierungsmechanismus einer PPC-Kopiermaschine
sind, die die Ausführungsform
der 3 oder der 4 umfasst.
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In 1 ist
eine Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung der Erfindung in Form einer Dochtvorrichtung
gezeigt und in 2A und 2B ist
die Vorrichtung schematisch als Teil einer Toner-Fixierungsanordnung 9 einer
PPC-Kopiermaschine gezeigt. Die in 1 gezeigte
Dochtausführungsform
umfasst ein poröses
Eindringungssteuermaterial 6, das ein poröses Polytetrafluorethylen-Material
umfasst, welches an einem porösen
offenzelligen Stützmaterial 4 aus
einem Silikongummischaum mittels einer porösen Haftschicht 7 anhaftet.
In den Poren des Stützmaterials 4 ist
ein Gemisch aus Silikonöl
und Silikongummi 11 enthalten. Somit dient das Stützmaterial 4 auch
als ein Reservoir, von dem aus das Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi 11 dem
Eindringungssteuermaterial 6 zugeführt wird. Wie in 2A zu
sehen ist, dient das Stützmaterial 4 zusätzlich als
ein Docht, entlang dem Silikonöl
durch eine Kapillaraktivität
aus einer Quelle 10 gezogen wird, um das Öl nachzufüllen, mit
dem eine Oberfläche
durch das Eindringungssteuermaterial 6 beschichtet wird.
Bezugnehmend auf die 2A und 2B wird
die Vorrichtung der Erfindung durch eine Abstützung 5 an ihrer Stelle
gehalten und mit einer Druckplatte 8 angedrückt, so
dass das Öleindringungssteuermaterial
die Oberfläche
der Wärmefixierungsrolle 1 der
Toner-Fixierungsanordnung 9 mit einer Silikonöltrennflüssigkeit
kontaktiert und beschichtet. Das Papier 3, das mit Toner-Bildern bedruckt
ist, wird durch den Walzenspalt geführt, der durch die Wärmefixierungsrolle 1 und
die Druckrolle 2 der Toner-Fixierungsanordnung gebildet
wird, und die Toner-Bilder werden an ihrer Stelle fixiert.
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Das
poröse
Stützmaterial 4 ist
in offenzelliger Schaum aus Silikongummi. Das Silikongummi kann von
einem Raumtemperaturvulkanisierungstyp (RTV), Niedrigtemperaturvulkanisierungstyp
(LTV), Hochtemperaturvulkanisierungstyp (HTV) oder einem Ultraviolettstrahlungshärtungstyp
sein. Der offenzellige Schaum aus Silikongummi sollte ein Porenvolumen
von wenigstens 40 Prozent, vorzugsweise in dem Bereich von 60 bis
99,9 Prozent haben. Offenzellige Schäume mit geringeren Porenvolumen als
40 Prozent haben ungeeignete Flüssigkeitshalteeigenschaften
und können
Strukturen haben, die eine Flüssigkeitsbewegung
durch sie hindurch einschränken.
Offenzellige Schäume
mit größeren Porenvolumen
als 99,9 Prozent haben eine solche offene, schwache Struktur, dass
es zu schwierig ist, eine Dauerhaftigkeit zu erhalten, selbst wenn
sie verstärkt werden.
Die Oberflächenhärte des
Schaums sollte 70 Grad oder weniger betragen, vorzugsweise 50 Grad
oder weniger, wenn sie durch eine Messung gemäß dem Standard SRIS-0101 der
japanischen Gummigesellschaft (Japan Rubber Association Standard
SRIS-0101) gemessen wird. Desweiteren muss der offenzellige Silikongummischaum
chemisch kompatibel mit und benetzbar durch die verwendeten Flüssigkeiten
sein und muss eine ausreichende Festigkeit und Wärmebeständigkeit für einen Betrieb in dem Temperaturbereich
von 200°C
bis 250°C
haben.
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Das
Flüssigkeitseindringungssteuermaterial 6 wird
angefertigt durch Anheften eines porösen Polytetrafluorethylen-Materials
an der Oberfläche
des porösen
Stützmaterials 4 unter
Verwendung einer porösen
Schicht 7 aus einem Haftmaterial. Poröse Polytetrafluorethylen-Membranen,
die für
eine Verwendung in der Erfindung geeignet sind, können durch
einen im Stand der Technik bekannten Prozess angefertigt werden,
zum Beispiel durch Papierherstellungsprozesse oder durch Prozesse,
in welchen Filtermaterialien in das PTFE-Harz eingebracht werden
und die anschließend
entfernt werden, um die poröse
Struktur zu hinterlassen. Vorzugsweise ist die poröse Polytetrafluorethylen-Membran
eine poröse gereckte
Polytetrafluorethylen-Membran mit einer Struktur von verbundenen
Knoten und Fasern, so wie es in den US-Patenten Nr. 3,953,566; 3,962,153; 4,096,227
und 4,187,390 beschrieben ist, die die bevorzugten Materialien und
Prozesse für
deren Herstellung vollständig
beschreiben. Besonders bevorzugt ist das Eindringungssteuermaterial 6 ein
poröser gereckter
Polytetrafluorethylen-Film, der imprägniert ist und dessen Poren
mit einem Gemisch aus Silikonöl
und Silikongummi im wesentlichen gefüllt sind, so wie es in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 62-178992
beschrieben ist. Die poröse
Polytetrafluorethylen-Membran des Eindringungssteuermaterials sollte
eine Dicke im Bereich von 1 bis 1.000 Mikrometern, vorzugsweise
im Bereich von 5 bis 100 Mikrometern, haben, ein Porenvolumen im
Bereich von 20 bis 98 %, vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis
90 %, haben und eine nominale Porengröße im Bereich von 0,05 bis
15 Mikrometern, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 Mikrometern,
haben.
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Das
Haftmittel ist vorzugsweise ein thermoplastisches oder wärmehärtendes
synthetisches Polymermaterial, obwohl andere Typen von Haftmitteln verwendet
werden können,
solange sie die Wärmebeständigkeit,
Dauerhaftigkeit und chemische Kompatibilität für eine bezweckte Endnutzung
haben. Das Haftmittel kann zum Bilden einer porösen Schicht mittels einer konventionellen
Einrichtung aufgebracht werden, zum Beispiel durch Sprüh-, Beschichtungs- oder
Tiefdruckverfahren, oder durch Verwendung eines porösen Maschennetzes
oder Vliesgewebes und dergleichen, welches zwischen den zu verbindenden Materialien
angeordnet ist.
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Ein Ölzufuhrreservoir 11,
das ein Gemisch aus Silikonöl
und Silikongummi umfasst, wird dann intern innerhalb des porösen Stützmaterials 4 durch Imprägnieren
eines Gemischs aus Silikonöl
und vernetztem Silikongummi in das poröse Stützmaterial gebildet, woraufhin
das Silikongummi z.B. durch Erwärmen
quervernetzt wird, um ein Gel zu bilden. Die Menge an Silikonöl in dem
Gemisch sollte im Bereich von 10 Gew.% bis 98 Gew.% sein, vorzugsweise
im Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.%. Wenn die Menge an Silikonöl in dem
Gemisch geringer als ungefähr 10
Gew.% ist, ist die Mobilität
der Flüssigkeit
eingeschränkt
und eine Übertragung
des Öls
zu dem Eindringungssteuermaterial 6 ist außerordent lich
langsam. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch 98 Gew.% überschreitet,
wird durch das Quervernetzen des Silikongummis zu wenig Gel gebildet
und das Öl
wird aus dem porösen
Stützmaterial 4 lecken.
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Die
Menge des Gemischs aus Silikonöl
und Silikongummi, die in das poröse
Silikongummischaum-Stützmaterial 4 imprägniert wird,
um das Flüssigkeitszuführreservoir 11 zu
bilden, sollte derart sein, dass 30 % bis 90 %, vorzugsweise 50
bis 80 %, des Porenvolumens des Silikongummischaums gefüllt ist.
Wenn mehr als 90 % des Porenvolumens des Stützmaterials 4 gefüllt ist,
gibt es ein ungenügendes verbleibendes
Volumen, um eine Ausdehnung des Gemischs aufzunehmen, wenn es erhitzt
wird, um eine Quervernetzung zu erreichen, und es kann ein Leck
auftreten. Wenn weniger als 30 % des Porenvolumens des Stützmaterials
gefüllt
ist, ist nicht ausreichend Öl
vorhanden, um eine angemessene Betriebslebensspanne der Vorrichtung
zu bieten.
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Das
Quervernetzungs-Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi
des Ölzufuhrreservoirs 11 kann
von den oben aufgelisteten Typen sein. Das Silikonöl des Gemischs
aus Silikonöl
und Silikongummi ist vorzugsweise Dimethyl-Silikonöl, das aufgrund
seiner Trenn- und Abnutzungswiderstandseigenschaften zur Verwendung
in PPC-Kopierern bevorzugt wird. Wenn das Öleindringungssteuermaterial 6 eine
poröse
Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, die mit einem Gemisch aus
Silikonöl und
Silikongummi imprägniert
ist, können
ebenso die gleichen Typen von Silikonöl und Silikongummi verwendet
werden. Jedoch sollte im wesentlichen das gesamte Porenvolumen des
Eindringungsteuermaterials 6 mit dem Gemisch gefüllt werden
und der Inhalt an Silikonöl
des Gemischs in dem Eindringungssteuermaterial 6 muss geringer
sein, als der Inhalt an Silikonöl
des Gemischs aus Silikonöl
und Silikongummi, das in dem porösen
Stützmaterial 4 enthalten
ist.
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Die
Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung, die wie oben beschrieben gebildet wird,
kann wie abgebildet verwendet werden, oder die Materialien können alternativ
kombiniert werden, um eine Verbundfolie zu bilden, in welcher die
Eindringungssteuerschicht 6 gereckt ist, um eine Oberfläche des
Stützmaterials 4 vollständig zu
bedecken, und die Enden der Verbundfolie verbunden sind, um zum
Beispiel ein Band zu bilden. In einer weiteren Ausgestaltung können die
Materialien kombiniert werden, um eine Flüssigkeitsdosierungs- und -steuervorrichtung
in der Form einer Rolle bereitzustellen, so wie es in 3 gezeigt
ist und nachfolgend beschrieben wird.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung in der Form einer Rolle. Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsrolle 19 wird
angefertigt durch zunächst
ein axiales Befestigen eines röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 aus
offenzelligem Silikongummischaum an einem Metallschaft 15. Der
offenzellige Silikongummischaum kann von den gleichen Typen von
Silikongummi sein, die in der oben beschriebenen Ausführungsform
verwendet werden, und sollte auch ein Porenvolumen von wenigstens
40 %, vorzugsweise im Bereich von 60 % bis 99,9 %, haben.
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Ein
Flüssigkeitseindringungssteuermaterial 16 wird
durch Wickeln einer porösen
Polytetrafluorethylen-Membran um die und Anhaften an der Oberfläche des
röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 unter
Verwendung einer porösen
Haftschicht 17 angefertigt. Das Polytetrafluorethylen-Material
und das Haftmaterial sind so wie bereits beschrieben und sind auch
im US-Patent Nr. 5,232,499 von Kato et al. offenbart. Vorzugsweise
wird die poröse
Polytetrafluorethylen-Membran
wie oben beschrieben mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi
im wesentlichen gefüllt.
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Ein Ölzufuhrreservoir 21 wird
dann innerhalb der porösen
Stützung 14 durch
Einbringen eines Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi in das Ende der
po rösen
Abstützung 14 und
Drehen der Abstützung
um ihre Achse intern gebildet, wodurch eine Zentrifugalkraft verwendet
wird, um das Gemisch innerhalb der Abstützung nach außen zu leiten,
zu einem Bereich, der mit dem Eindringungssteuermaterial 16 zusammenhängt, und
wobei ein Bereich 30 der porösen Abstützung 14 von dem Gemisch
ungefüllt zurückgelassen
wird, wie es im US-Patent
Nr. 5,232,499 gelehrt wird. Eine Gelbildung des Gemischs, das die Ölzufuhrschicht
bildet, wird dann durch Quervernetzen des Silikongummis bewirkt.
So wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform sollte die Menge
an Silikonöl
in der Mischung in dem Bereich von 10 Gew.% bis 98 Gew.% sein, vorzugsweise
in dem Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.%. Wenn die Menge an Silikonöl in dem
Gemisch geringer als ungefähr
10 Gew.% ist, wird die Mobilität
der Flüssigkeit
eingeschränkt
und eine Übertragung
des Öls
zu dem Eindringungssteuermaterial 16 ist übermäßig langsam.
Wenn die Menge an Silikonöl
in dem Gemisch 98 Gew.% überschreitet,
wird zu wenig Gel durch Quervernetzen von Silikongummi gebildet
und das Öl
leckt aus dem porösen
Stützmaterial 14.
Auch wie oben und aus dem gleichen Grund sollte die Menge des Gemischs
aus Silikonöl
und Silikongummi, die in das poröse
Silikongummischaum-Stützmaterial 14 imprägniert wird,
um das Flüssigkeitszufuhrreservoir 21 zu
bilden, derart sein, dass 30 Prozent bis 90 Prozent, vorzugsweise
50 Prozent bis 80 Prozent, des Porenvolumens des Silikongummischaums gefüllt sind.
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Das
Quervernetzungs-Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi
des Ölzufuhrreservoirs 21 kann
von den oben aufgelisteten Typen sein. Das Silikonöl des Gemischs
aus Silikonöl
und Silikongummi ist vorzugsweise Dimethyl-Silikonöl, das aufgrund
seiner Trenn- und Abnutzungswiderstandseigenschaften zur Verwendung
in PPC-Kopierern bevorzugt wird. Wenn das Öleindringungssteuermaterial 16 eine
poröse
Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, die mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi
imprägniert
ist, können ebenso
die gleichen Typen von Silikonöl
und Silikongummi verwendet werden. Jedoch sollte wie in der oben
beschriebenen Ausführungsform
im we sentlichen das gesamte Porenvolumen des Eindringungsteuermaterials 16 mit
dem Gemisch gefüllt werden
und der Inhalt an Silikonöl
des Gemischs in dem Eindringungssteuermaterial 16 muss
geringer sein, als der Inhalt an Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi,
das in dem porösen
Stützmaterial 14 enthalten
ist.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen der
Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass alle in ihrem Aufbau
ein hochtemperaturbeständiges Silikonöl und Silikongummi
umfassen, das für
verlängerte
Zeitperioden ohne eine Verschlechterung bei Betriebstemperaturen
im Bereich von 200°C
bis 250°C
verwendet werden kann. Es wurde herausgefunden, dass ein Abschnitt
des quervernetzten Silikongumminetzes aus jedem Bereich stark an
einen Abschnitt des quervernetzten Silikongumminetzes in dem angrenzenden
Bereich oder an den offenzelligen Silikongummischaum des porösen Stützmaterials
gebunden ist, so dass ein Querverbindungsnetz aus Silikongummi zusammenhängend über die
gesamte Vorrichtung besteht. Der Grund für diese starke Bindung ist
nicht abschließend
bekannt, es scheint aber so, dass es nach einer Quervernetzung in
dem Silikongummi keine verbleibenden funktionalen Gruppen zum chemischen
Binden an ein weiteres vorher vernetztes Silikongummi gibt. Dies
kann aufgrund einer Affinitätzwischen
nahe beieinander liegenden vernetzten Silikongummis sein. Jedoch
ist es anhand eines Vergleichs von Beispielen der Erfindung mit
den nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispielen offensichtlich,
dass die Bindung zwischen den vernetzten Silikongummis, die in der
Erfindung verwendet werden, stark ist.
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Es
wurde weiterhin ermittelt, dass der starke Bindungsmechanismus eine
Verwendung eines porösen
Verstärkungsbereichs
begünstigt,
der Silikongummi umfasst, dass das poröse Stützmaterial aus Silikongummischaum
sowie Stützmaterial
aus anderen synthetischen Polymeren stärkt, so dass poröse Stützmaterialien
mit sehr hohen Porenvolumen, zum Beispiel größer als 90 %, und somit mit
einer höheren Flüssigkeitshaltekapazität verwendet
werden können.
Eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem Verstärkungsbereich
ist in 4 gezeigt und wird nachfolgend beschrieben.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, die auch in der Form einer Rolle vorliegt. Die Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsrolle 19 wird angefertigt durch zunächst ein
axiales Befestigen eines nicht-steifen röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 an
einem Metallschaft 15. Das poröse Stützmaterial sollte ein offenzelliger
Schaum oder eine andere zusammenhängende Porenstruktur mit einem
Porenvolumen von wenigstens 40 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von
80 Gew.% bis 99,9 Gew.%, sein. Wie vorher erwähnt, haben poröse Stützmaterialien
mit Porenvolumen, die geringer als 40 Prozent sind, eine ungenügende Flüssigkeitshaltekapazität und können Strukturen
haben die eine Flüssigkeitsbewegung
durch sie hindurch einschränken.
Materialien mit größeren Porenvolumen
als 99,9 % haben eine solche offene, schwache Struktur, so dass
es zu schwierig ist, eine dauerhafte Struktur zu erhalten, selbst
wenn sie verstärkt
werden. Das poröse
Stützmaterial 14 sollte
eine Oberflächenhärte des Schaums
von 70 Grad oder weniger, vorzugsweise 50 Grad oder weniger haben,
wenn sie durch eine Messung gemäß dem Standard
SRIS-0101 der japanischen Gummigesellschaft (Japan Rubber Association
Standard SKIS-0101) gemessen wird. Weiterhin muss das poröse Stützmaterial
chemisch kompatibel mit und benetzbar durch die verwendeten Flüssigkeiten
sein und muss eine ausreichende Festigkeit und Wärmebeständigkeit zum Betrieb in Temperaturbereichen
von 200°C
bis 250°C
haben. Geeignete nicht-steife poröse Materialien sind kommerziell
erhältlich
und können
wie oben beschrieben zusätzlich zu
Silikongummi aus synthetischen Polymeren sein, wie zum Beispiel
Polyester-Polyurethan, Polyether-Polyurethan,
Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polystyrol und dergleichen. Mit „nicht-steif" ist gemeint, dass
das Material kein hartes, steifes, sprödes Material ist.
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Ein
poröser
Verstärkungsbereich 18,
der vernetztes Silikongummi umfasst, wird intern innerhalb des porösen Stützmaterials 14 zusammenhängend mit
dem Eindringungssteuermaterial 16 gebildet. Der Verstärkungsbereich 18 bietet
eine effektive Verstärkung
der Vorrichtung durch seine Affinität und Bindung mit dem quervernetzten
Silikongummi, das in dem Eindringungssteuermaterial 16 enthalten
ist, an dem porösen
Stützmaterial 14 und
mit dem quervernetzten Silikongummi des Reservoirs 22,
das in dem porösen
Stützmaterial
enthalten ist. Das Verstärkungsmaterial
fügt der
Vorrichtung Festigkeit und Elastizität hinzu und verbessert die
Kompleanz („compliance") des Öleindringungssteuermaterials 16 zu
der zu beschichtenden Oberfläche.
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Der
Verstärkungsbereich 18 sollte
eine Dicke von 5 % bis 50 %, vorzugsweise 10 bis 20 %, der Dicke
des porösen
Stützmaterials 14 haben.
Wenn die Dicke des Verstärkungsbereichs
geringer als 5 % der Dicke des Stützmaterials ist, ist er zu
dünn, um
eine effektive Verstärkung
zu bieten. Wenn die Dicke des Verstärkungsbereichs größer als
50 % der Dicke des Stützmaterials
ist, ist der Widerstand gegenüber
einem Eindringen von Öl,
das von dem Ölzufuhrreservoir 22 zugeführt wird, übermäßig. Der
Verstärkungsbereich 18 kann
aus Silikongummi oder aus einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi
gebildet werden.
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Ein
Verstärkungsbereich 18 kann
durch Beschichten der Oberfläche
des porösen
Stützmaterials 14 mit
einer Beschichtung aus Silikongummi gebildet werden, die dann in
die Poren des Oberflächenbereichs
des porösen
Stützmaterials 14 bis
zu einer Tiefe von wenigstens 5 % der Dicke des Stützmaterials getrieben
wird. Die Silikongummibeschichtung sollte auf die Oberfläche des
porösen
Stützmaterials 14 in einer
Menge im Bereich von 15 bis 300 kg/m3 aufgebracht
werden, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 kg/m3.
Die Beschichtung wird dann in den Oberflächenbereich des porösen Stützmaterials 14 in
einer Weise getrieben, so dass eine Porosität, das heißt ein zusammenhängendes
Netzwerk aus querverbundenen Poren, durch den Verstärkungsbereich hindurch
aufrecht erhalten wird, so dass Öl,
das von dem Ölzufuhrreservoir 22 zugeführt wird,
durch ihn hindurch treten kann, um in das Eindringungssteuermaterial 16 einzudringen.
Ein solches Verfahren zum Beschichten eines nicht-steifen porösen Materials
ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
58-17129 offenbart.
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Ein
Flüssigkeitseindringungssteuermaterial 16 wird
dann angefertigt durch Wickeln einer porösen Polytetrafluorethylen-Membran
um die und Anheften an der Oberfläche des röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 unter
Verwendung einer porösen Haftschicht 17 in
der Weise und mit den Materialien, die verwendet werden, um die
oben beschriebene Rolle anzufertigen.
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Wenn
der Verstärkungsmaterialbereich 18 durch
ein Gemisch aus Silikonöl
und Silikongummi gebildet wird, wird das Flüssigkeitseindringungs-Steuermaterial 16 vor
dem Bilden des Verstärkungsbereichs
an dem porösen
Stützmaterial 14 durch
eine poröse
Haftschicht 17 angehaftet. So wie es im US-Patent Nr. 5,232,499
offenbart ist, wird ein Verstärkungsbereich 18 intern
innerhalb der porösen Abstützung 14 zusammenhängend mit
der Eindringungssteuerschicht 16 gebildet, durch Einbringen
eines Gemischs aus Silikonöl
und Silikongummi in das Ende der porösen Abstützung 14 und Drehen
der Abstützung
um ihre Achse, wodurch eine Zentrifugalkraft verwendet wird, um
das Gemisch innerhalb der porösen
Abstützung
nach außen
zu führen,
um einen Bereich von einheitlicher Dicke zusammenhängend mit
der inneren Oberfläche
der Eindringungssteuerschicht 16 zu bilden, woraufhin sie
durch Quervernetzen des Silikongummis unbeweglich gemacht wird.
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Der
Inhalt an Silikonöl
des Gemischs aus Silikonöl
und Silikongummi, das den Verstärkungsbereich 18 bildet,
sollte nicht mehr als 50 Gew.% sein, vorzugsweise 30 Gew.% oder
weniger. Wenn der Inhalt an Silikongummi des Gemischs geringer als
ungefähr
50 Gew.% ist, wird der Beschichtungs- und Bindeeffekt an dem porösen Stützmaterial
reduziert, sowie auch die Bindung an dem quervernetzten Silikongummi
von angrenzenden Bereichen, und es entsteht eine zum Bereitstellen
einer guten Verstärkung unzureichende
Festigkeit, Wärmebeständigkeit
und Dauerhaftigkeit.
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Ein Ölzufuhrreservoir 22 wird
dann intern innerhalb der porösen
Abstützung 14 durch
Einbringen eines Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi in das Ende
des porösen
Stützmaterials 14 und
Drehen der Abstützung
um ihre Achse gebildet, wodurch eine Zentrifugalkraft verwendet
wird, um das Gemisch innerhalb des Stützmaterials nach außen zu führen zu einem
Bereich, der zusammenhängend
mit dem Eindringungssteuermaterial 16 ist, und wodurch
ein Bereich 30 der porösen
Abstützung 14 hinterlassen wird,
der nicht durch das Gemisch gefüllt
ist, so wie es im US-Patent 5,232,499 gelehrt wird. Eine Gelbildung
des Gemischs, das die Ölzufuhrschicht
bildet, wird dann durch Quervernetzen des Silikongummis bewirkt.
So wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform sollte die Menge
des Silikonöls
in dem Gemisch im Bereich von 10 Gew.% bis 98 Gew.% sein, vorzugsweise
im Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.%. Wenn die Menge an Silikonöl in dem
Gemisch geringer als ungefähr
10 Gew.% ist, wird die Mobilität
der Flüssigkeit
eingeschränkt
und eine Übertragung
des Öls
durch den Verstärkungsbereich 16 und
in das Eindringungssteuermaterial 16 wird außerordentlich
langsam. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch 98 Gew.% überschreitet,
wird zu wenig Gel in dem quervernetzten Silikongummi gebildet und
das Öl
leckt aus dem porösen
Stützmaterial 4.
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Das
Silikonöl
und das Quervernetzungs-Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi
des Ölzufuhrreservoirs 22 sind
so wie oben beschrieben. Wenn das Öleindringungssteuermaterial 16 eine
poröse
Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, die mit einem Gemisch aus
Silikonöl
und Silikongummi imprägniert
ist, können
die gleichen Typen von Silikonöl
und Silikongummi verwendet werden. So wie in der oben beschriebenen
Ausführungsform
sollte jedoch im wesentlichen das gesamte Porenvolumen des Eindringungssteuermaterials 16 mit dem
Gemisch gefüllt
sein. Wenn das Verstärkungsmaterial
nur Silikongummi ist, muss der Inhalt an Silikonöl des Gemischs in dem Eindringungssteuermaterial 16 geringer
als der Inhalt an Silikonöl
des Gemischs aus Silikonöl
und Silikongummi sein, das in dem porösen Stützmaterial 14 enthalten
ist. Wenn der Verstärkungsmaterialbereich 18 durch
ein Gemisch aus Silikonöl
und Silikongummi gebildet wird, muss der Inhalt an Silikonöl des Eindringungssteuermaterials 16 geringer
sein, als der Inhalt an Silikonöl des
Verstärkungsmaterialbereichs 18,
und der Inhalt an Silikonöl
des Verstärkungsbereichs 18 muss
geringer sein, als der Inhalt an Silikonöl des Ölzufuhrmaterials 22.
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In
den 5A und 5B wird
die Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung 19 der Erfindung schematisch
als Teil eines Toner-Bild-Fixierungsmechanismus
einer PPC-Kopiermaschine gezeigt. Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung 19 steht
mit der Thermo-Fixierungsrolle 1 im
Kontakt, gegen die ein Aufzeichnungsmedium 3, das ein unstabilisiertes
Toner-Bild trägt,
durch die Druckrolle 2 getrieben wird.
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Die
oben beschriebenen Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtungen haben hohe Ölhaltekapazitäten für ein langes
Betriebsleben, eine gute Elastizität und Wiederherstellungscharakteristik für eine Kompleanz
zu Oberflächen
und Formbeibehaltung und sind aus Materialien in einer Weise gebildet,
die einen Betrieb bei Temperaturen im Bereich von 200°C bis 250°C erlauben.
Die folgenden Beispiele illustrieren weiter Ausführungsformen der Erfindung.
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Beispiel 1
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Eine
Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung 19, so wie sie in 3 gezeigt
ist, wurde wie folgt angefertigt:
Ein Stahlschaft 15 von
8 mm Durchmesser wurde axial in ein poröses Stützmaterial 14 aus
offenzelligem Silikongummischaum eingesetzt: Das Silikongummischaum-Stützmaterial
hatte einen Außendurchmesser
von 27 mm, einen Innendurchmesser von 8 mm, eine Oberflächenhärte von
28 Grad, eine Schüttdichte
von 230 kg/Kubikmeter und ein Porenvolumen von 82 %.
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Eine
poröse
gereckte Polytetrafluorethylen-Membran mit einer Dicke von ungefähr 30 Mikrometern
einer nominellen Porengröße von 0,5
Mikrometern und einem Porenvolumen von ungefähr 80 % wurde auf einer Seite
mit einem nicht zusammenhängenden
Muster aus Punkten von 0,5 mm Durchmesser aus einem thermoplastischen
Haftstoff durch Tiefdruck gebildet, um eine poröse Haftschicht 17 auf der
Membran zu bilden. Ein Eindringungssteuermaterial 16 wurde
gebildet durch zunächst
Wickeln einer einzelnen Schicht der gedruckten Haftmembran um das
poröse
Stützmaterial
14 herum und durch thermisches Verschmelzen von ihr an der Stelle
durch Aufbringen von Wärme
und Druck.
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Ein
Gemisch aus 20 Gew.% Silikonöl
(KF-98, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. und verwendet
als Trennmittel) und 80 Gew.% Silikongummi (KE-106, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co.,
Ltd.) wurde angefertigt. Der poröse
gereckte Polytetrafluorethylen-Film wurde mit dem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi
imprägniert,
woraufhin das überschüssige Gemisch
von der Filmoberfläche entfernt
wurde und die Anordnung bei 150°C
für 40 Minuten
erhitzt wurde, um das Silikongummi querzuvernetzen, wodurch die
Bildung des Eindringungssteuermaterials 16 abgeschlossen
wurde.
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Ein
zweites Gemisch aus dem oben beschriebenen Silikonöl und Silikongummi
mit einem Inhalt an Silikonöl
von 90 Gew.% und einem Inhalt an Silikongummi von 10 Gew.% wurde
in das Ende des porösen
Stützkörpers 14 gegossen
und wurde durch Drehen der Anordnung um ihre Achse durch den porösen Stützkörper hindurch
nach außen
geführt,
um ein Ölzufuhrreservoir 21 zusammen hängend mit
dem Eindringungssteuermaterial 16 zu bilden und einen Abschnitt 30 des
porösen
Stützmaterials 14 von
dem Gemisch ungefüllt
zu hinterlassen. Die Anordnung wurde dann bei 150°C für 80 Minuten
erhitzt, um den Silikongummi querzuvernetzen und eine Gelbildung in
der Ölzufuhrschicht 21 zu
bewirken.
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Die
Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung wurde in einer Normalpapier-Kopiermaschine
getestet, in welcher die Oberflächentemperatur
der Wärmefixierungsrolle
230°C und
die Papiergeschwindigkeit 80 Blätter/Minute
für A4-Papier
war. Anfänglich
brachte die Vorrichtung Öl
bei einer Rate von 0,1 Mikroliter/A4-Kopie auf. Ölaufbringungsmengen von 0,1
bis 0,2 Mikroliter/A4-Kopie wurden
anhand von aufeinanderfolgenden Messungen in Schritten von 20.000
Kopien bis zur Anfertigung von 1.000.000 Kopien ermittelt. Es trat
keine Veränderung
in der Erscheinung oder Form der Vorrichtung auf. Nach einem Testen
wurde die Vorrichtung zerlegt und mikroskopisch untersucht, wodurch bestätigt wurde,
dass sich Abschnitte des Silikongummis des Gemischs gebunden hatten
und dass sich Abschnitte des Silikongummis des Gemischs, das in
dem porösen
Stützmaterial
enthalten war, an die internen Oberflächen des porösen Stützmaterials gebunden
hatten.
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Beispiel 2
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Eine
Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung 19, wie sie in 4 gezeigt
ist, wurde wie folgt angefertigt:
Ein Stahlschaft 15 von
8 mm Durchmesser wurde axial in ein poröses Stützmaterial 14 aus
offenzelligem Polyester-Polyurethan-Schaum eingeführt. Das Polyester-Polyurethan-Schaum-Stützmaterial
hatte einen Außendurchmesser
von 27 mm, einen Innendurchmesser von 8 mm, eine Oberflächenhärte von weniger
als 1 Grad, eine Schüttdichte
von 30 kg/m3 und ein Porenvolumen von 98
%.
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Ein
Verstärkungsbereich 18 wurde
wie folgt angefertigt:
Eine vorgegebene Menge von Zusatz-Aushärtereaktions-Silikongummi
(KE 1300, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) wurde
auf eine Glasplattenoberfläche
gegossen. Das Polyester-Polyurethan-Schaum-Stützmaterial 14 wurde
in dem flüssigen
Silikongummi gerollt, bis es in das poröse Stützmaterial imprägniert war.
Das imprägnierte
Stützmaterial
wurde dann wiederholt auf einer gerippten Oberfläche gerollt, was bewirkt, dass
es gebogen wird, wodurch das flüssige
Silikongummi in den Poren des Stützmaterials
verteilt wird, um die internen Oberflächen des porösen Stützmaterials
zu beschichten und dadurch eine interne Porosität von miteinander verbundenen
Poren durch den Verstärkungsbereich 18 aufrechtzuerhalten.
Das verstärkte poröse Stützmaterial
hatte eine Oberflächenhärte von
12 Grad, eine Schüttdichte
von 100 kg/Kubikmeter und ein Porenvolumen von 90 %.
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Ein
Eindringungssteuermaterial 16, umfassend eine poröse Polytetrafluorethylen-Membran
mit einer Dicke von ungefähr
30 Mikrometern, einer nominellen Porengröße von 0,4 Mikrometern und
einem Porenvolumen von ungefähr
80 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben angefertigt. Dann wurde,
auch wie in Beispiel 1 beschrieben, ein Ölzufuhrreservoir 22 angefertigt.
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Die
Flüssigkeitsdosierungs-
und -beschichtungsvorrichtung wurde in einer Normalpapier-Kopiermaschine
getestet, in welcher die Oberflächentemperatur
der Wärmefixierungsrolle
230°C war
und die Kopiergeschwindigkeit 80 Blätter/Minute mit A4-Papier.
Anfänglich
trug die Vorrichtung Öl
bei einer Rate von 0,1 Mikroliter/A4-Kopie auf. Ölauftragungsmengen von 0,1
bis 0,2 Mikroliter/A4-Kopie wurden aus aufeinander folgenden Messungen
in Schritten von 20.000 Kopien bis zur Anfertigung von 1.000.000
Kopien ermittelt. Es trat keine Veränderung in der Erscheinung
oder Form der Vorrichtung auf. Nach einem Testen wurde die Vorrichtung
zerlegt und mikroskopisch untersucht, wobei bes tätigt wurde, dass das Zusatz-Aushärtereaktions-Silikongummi
die internen Oberflächen
des porösen
Stützmaterials
in dem Verstärkungsbereich
beschichtet hatte und sich die Abschnitte des Silikongummis des
Gemischs aus Silikonöl
und Silikongummi an Abschnitten der internen Oberflächen des
Verstärkungsmaterials
gebunden hatten.
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Vergleichsbeispiel 1
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Ein
Stahlschaft von 8 mm Durchmesser wurde axial in ein poröses Stützmaterial 14 aus
offenzelligem Melaminharz eingeführt.
Das Melaminharzschaum-Stützmaterial
hatte einen Außendurchmesser
von 27 mm, einen Innendurchmesser von 8 mm, eine Oberflächenhärte von
10 Grad, eine Schüttdichte
von 11 kg/Kubikmeter und ein Porenvolumen von 99 %.
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Ein
Eindringungssteuermaterial und ein Ölzufuhrreservoir wurden aus
den Materialien und in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise angefertigt.
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Die
Vergleichs-Flüssigkeitsdosierung-
und -beschichtungsvorrichtung wurde in einer Normalpapier-Kopiermaschine
getestet, in welcher die Oberflächentemperatur
der Wärmefixierungsrolle
230°C war und
die Kopiergeschwindigkeit 80 Blätter/Minute
mit A4-Papier. Anfänglich
brachte die Vorrichtung Öl
bei einer Rate von 0,1 Mikroliter/A4-Kopie auf. Jedoch blätterte das Öleindringungssteuermaterial
nach 300.000 Kopien ab und brach dann und wurde unbenutzbar. Nach
einem Testen wurde die Vorrichtung zerlegt und mikroskopisch untersucht,
wobei beobachtet wurde, dass kleine Lücken zwischen den internen
Oberflächen
des porösen
Stützmaterials
und dem Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi existierten.