DE69829024T2

DE69829024T2 - Wärme-Druck-Fixiereinheit und Silikon-Gummirolle

Info

Publication number: DE69829024T2
Application number: DE69829024T
Authority: DE
Inventors: Osamu Ohta-ku Soutome; Kazuo Ohta-ku Kishino; Jiro Ohta-ku Ishizuka; Hideo Ohta-ku Kawamoto; Mitsuhiro Ohta-ku Ohta; Masaaki Ohta-ku Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: EP0895139B1; US5966578A; JP3880208B2; EP0895139A2; DE69829024D1; JPH11102136A; EP0895139A3

Description

BEREICH DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärme-Druck-Fixiervorrichtung zur Verwendung in elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräten, wie einem Kopiergerät und einem Laserstrahldrucker, und auf eine Silikonkautschuk-Walze, welche in einer solchen Wärme-Druck-Fixiervorrichtung verwendet wird.
Ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät, wie ein Kopiergerät oder ein Laserstrahldrucker, ist mit einer Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Toners auf einem Aufzeichnungsblatt ausgerüstet, so daß ein permanentes Bild erzeugt wird. Die Fixiervorrichtung weist im allgemeinen einen Mechanismus zum Aufbringen von Druck auf, welcher ein Paar Heizelemente und ein Druckelement einschließt, wie ein Paar Walzen, einen Film und eine Walze oder einen Riemen und eine Walze. Wenn ein Aufzeichnungsblatt, welches ein unfixiertes Tonerbild auf seiner Oberfläche trägt, zwischen einem solchen Paar erhitzten und unter Druck stehenden Elementen durchläuft, wird das Tonerbild als permanentes Bild auf dem Aufzeichnungsblatt fixiert. Das Aufzeichnungsblatt kann im allgemeinen ein Blatt Papier oder ein Blatt OHP-Folie (Tageslichtprojektor) umfassen. Eine solche Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes zu einem permanenten Bild wird im allgemeinen Wärme-Druck-Fixiervorrichtung, Wärme-Fixiervorrichtung oder Toner- Fixiervorrichtung, oder einfach Fixiervorrichtung genannt.
Unter solchen Wärme-Druck-Fixiervorrichtungen wird eine, welche ein Paar Heiz- und Druckelemente einschließt, die beide aus Walzen zusammengesetzt sind, Walzen-Wärme-Druck-Fixiervorrichtung oder Walzen-Fixiervorrichtung genannt. In einer solchen Wärme-Druck-Fixiervorrichtung wird ein Element auf einer Seite, welche mit einem unfixierten Tonerbild in Kontakt steht, Fixierelement genannt, und das andere Element Druckelement.
In der Wärme-Druck-Fixiervorrichtung wird die äußere Schicht eines Fixierelements oder eines Druckelements Oberflächenschicht genannt. Eine solche Oberflächenschicht steht direkt mit einem Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt in Kontakt, so daß die Funktion und das Leistungsverhalten der Oberflächenschicht die Bildqualität etc. des sich ergebenden fixierten Tonerbildes stark beeinflußt.
Unter den benötigten Funktionen und Leistungsverhalten kann das Tonerfreisetzungsvermögen als eine der wichtigsten Eigenschaften aufgezählt werden. Das Tonerfreisetzungsvermögen bezieht sich auf eine Eigenschaft oder einen Grad der Oberflächenschicht, durch welchen der Toner nicht augenblicklich an die Oberflächenschicht angeheftet wird. Die Übertragung oder Anhaftung eines (Anteils von) Toners von einem unfixierten Tonerbild auf eine solche Oberflächenschicht des Fixierelements wird allgemein „Toner-Versatz" oder einfach „Versatz" genannt.
In dem Fall zum Beispiel, in dem die Oberflächenschicht einer Fixierwalze ein schlechtes Tonerfreisetzungsvermögen aufweist, das heißt, der Toner dafür verantwortlich ist, an der Oberflächenschicht anzuhaften, ist ein unfixiertes Tonerbild dafür verantwortlich, den Tonerversatz hervorzurufen. Oder das permanente Bild (fixierte Bild) ist dafür verantwortlich, von einem Toneraussetzer begleitet zu werden, und ist daher von schlechter Bildqualität. Ferner ist der Versatztoner dafür verantwortlich, auf einem folgenden unfixierten Tonerbild anzuhaften, wodurch Bildfehler hervorgerufen werden, welche Tonerverschmutzung oder Versatzbild genannt werden. Ferner ist der Tonerversatz dafür verantwortlich, an einem Element zu haften, welches auf der Fixierwalze aufliegt. Wenn ein solches Element vorhanden ist, werden auf diese Weise solche Schwierigkeiten wie Beschädigung der Oberflächenschicht und der Funktion des Elements hervorgerufen.
Ferner kann, wenn das Druckelement eine Oberflächenschicht aufweist, welche unterlegenes Tonerfreisetzungsvermögen zeigt, in dem Fall der Bilderzeugung auf beiden Seiten ein Problem auftauchen. Bei der beidseitigen Bilderzeugung wird als eine gewöhnliche Praxis ein Aufzeichnungsblatt mit einem Bild auf einer ersten Oberfläche nach der Wärme-Druck-Fixierung automatisch oder von Hand umgedreht, so daß eine Bilderzeugung auf einer zweiten Oberfläche ermöglicht wird, der Bilderzeugung auf der zweiten Oberfläche und dann wieder der Wärme-Druck-Fixierung unterzogen. Demzufolge kontaktiert zu dem Zeitpunkt der Tonerbildfixierung auf der zweiten Oberfläche das schon fixierte permanente Bild das Druckelement, so daß der Toner des permanenten Bildes dafür verantwortlich ist, versetzt zu werden, so daß die Bildqualität beeinträchtigt wird, und ruft eine Schwierigkeit wie Aufwickeln des Aufzeichnungsblatts auf das Druckelement hervor.
Insbesondere im Fall eines Vollfarb-Bilderzeugungsgeräts, wie eines Vollfarb-Kopiergeräts oder eines Vollfarb-Laserstrahldruckers, wird, verglichen mit einem monochromatischen Bilderzeugungsgerät, eine besonders hohes Tonerfreisetzungsvermögen der Oberflächenschichten erfordert. Dies ist der Fall, weil in einem Vollfarb-Bilderzeugungsgerät zwei bis vier Schichten von Vielfarbtonern erzeugt werden, so daß von den verwendeten Tonern gute Schmelzbarkeit und Farbmischbarkeit gefordert wird, und folglich scharf-schmelzende Toner mit einem niedrigen Erweichungspunkt und einer niedrigen Schmelzviskosität verwendet werden. Ein solcher Toner wird scharf-schmelzender Farbtoner, scharf-schmelzender Toner oder einfach Farbtoner genannt.
Um die vorstehend genannten Probleme zu verringern, weist das Fixierelement eine Oberflächenschicht auf, welche im allgemeinen ein Material mit einem guten Tonerfreisetzungsvermögen und einer exzellenten Verschleißbeständigkeit und Wärmebeständigkeit umfaßt, wie ein Fluor enthaltendes Harz oder Silikonkautschuk.
Insbesondere in einer Wärme-Druck-Fixiervorrichtung für Farbkopiergeräte, in denen ein Fixierelement unter solch einer strengen Bedingung verwendet werden kann, daß das Tonerfreisetzungsvermögen der Oberflächenschicht eines Fixierelements beeinträchtigt werden kann, wurde häufig ein Silikonkautschuk mit besonders exzellentem Tonerfreisetzungsvermögen verwendet, um die Oberflächenschicht zu bilden.
In einem anderen elektrophotographischen Bilderzeugungsgerät als einem Farbkopiergerät wird ein Silikonkautschuk ebenfalls aus ähnlichen Gründen, wie vorstehend beschrieben, in dem Fall auch verwendet, in dem viel von einer Verbesserung des Tonerfreisetzungsvermögens gehalten wurde. Verschiedene Vorschläge wurden gemacht, um Fixierelemente mit Oberflächenschichten mit verbessertem Tonerfreisetzungsvermögen, Verschließwiderstand und Wärmebeständigkeit zur Verfügung zu stellen.
JP-A-05-214250 schlug ein Fixierelement mit einer Oberflächenschicht vor, welche Silikonkautschuk umfaßt, der mit harzähnlichen Organopolysiloxanen verstärkt war, um das Tonerfreisetzungsvermögen und die physikalische Festigkeit zu verbessern.
JP-A-07-311508 schlug ein Fixierelement mit einer Oberflächenschicht vor, welche einen Dimethylsilikon-Kautschuk vom Additionstyp umfaßt, der harzähnliches Dimethylpolysiloxan und anorganisches Feinpulver enthält, um ferner die physikalische Festigkeit und das Tonerfreisetzungsvermögen in Kombination zu verbessern.
In einem Farbkopiergerät, welches ein Fixierelement mit einer aus einem solchen Material zusammengesetzten Oberflächenschicht verwendet, benötigt die Wärme-Druck-Fixiervorrichtung jedoch unverzichtbar Einrichtungen zum gleichmäßigen Aufbringen eines Freisetzungsöls auf der Oberflächenschicht, um das Tonerfreisetzungsvermögen sicherzustellen. Im Fall der Verwendung einer Oberflächenschicht, welche Dimethylsilikonkautschuk, wie vorstehend beschrieben, umfaßt, wird ein Dimethylsilikonöl mit einer Viskosität von 100 bis 1.000 cSt bei 25°C allgemein als Freisetzungsöl verwendet. Ferner ist in dem Fall einer Wärme-Druck-Fixiervorrichtung, welche ein Fixierelement mit einer Oberflächenschicht einschließt, die Dimethylsilikonkautschuk, wie vorstehend beschrieben, umfaßt, das Freisetzungsöl mit einer Rate von mindestens 40 mg pro 621 cm² (DIN A4-Blatt) aufzubringen, um das Tonerfreisetzungsvermögen sicherzustellen.
Andererseits ist die Aufbringung eines Freisetzungsöls dafür verantwortlich, zu einem klebrigen Kopierblatt zu führen, insbesondere in dem Fall der Herstellung eines OHP-Filmkopierblatts. In dem Fall einer Wärme-Druck-Fixiervorrichtung, welche ein Freisetzungsöl benötigt, das mit einer Rate von 40 mg pro Blatt oder mehr aufgebracht wird, wurde die Herstellung von ölklebrigen OHP-Filmblättern mit praktischen Problemen in einigen Fällen bemerkenswert zur Kenntnis genommen. Um die Klebrigkeit zu verringern, muß die Aufbringungsmenge des Freisetzungsöls verringert werden. Es wird vorausgesetzt, daß ein Fixierelement mit einer Oberflächenschicht zur Verfügung gestellt wird, von welcher das Tonerfreisetzungsvermögen bei einer kleineren Menge von Freisetzungsöl sichergestellt ist.
EP-A-0 530 502 beschreibt einen elastischen Körper, welcher ein elastisches Silikonkautschuk-Material eines Additionsreaktionstyps umfaßt, das ein gradliniges Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 80.000 Poise oder mehr bei einer Temperatur von 25°C umfaßt und an beiden Enden mit Vinylgruppen versehen ist.
US-A-4.925.895 beschreibt eine Silikonzusammensetzung, welche zu einem wärmestabilisierten Silikonelastomer gehärtet werden kann, das ein Polyorganosiloxan umfaßt, welches zur Bereitstellung eines Fixierelements in einem elektrophotographischen Reproduziergerät anwendbar ist.
US-A-5.346.792 beschreibt einen Freisetzungsöl-Applikator mit einer Ölaufbringungsrate von etwa 20 mg pro Blatt (A4).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärme-Druck-Fixiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche dazu fähig ist, ein gutes Tonerfreisetzungsvermögen sicherzustellen, selbst bei einer Aufbringungsmenge eines Freisetzungsöls, welche klein genug ist, um das Problem der Ölklebrigkeit auf dem OHP-Filmblatt zu verringern.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärme-Druck-Fixiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein Fixierelement mit einem Tonerfreisetzungsvermögen und physikalischen Festigkeiten einschließt, die über einen langen Zeitraum in einem guten Gleichgewicht gehalten werden können.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Silikonkautschukwalze mit einem Tonerfreisetzungsvermögen und physikalischen Festigkeiten zur Verfügung zu stellen, welche exzellent und über einen langen Zeitraum stabil sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wärme-Druck-Fixiervorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert zum Fixieren eines Tonerbildes zur Verfügung gestellt, welche ein Fixierelement, ein Druckelement und Einrichtungen zum Aufbringen von Dimethylsilikonöl als Freisetzungsöl umfassen, wobei
das Fixierelement auf seiner Oberfläche mit Dimethylsilikonkautschuk belegt ist, welcher ein Speichermodul E' aufweist, der 1,0 bar < E' < 15 bar (1,0 × 10⁶ dyn/cm² < E' < 1,5 × 10⁷ dyn/cm²) erfüllt, und ein Verlustmodul E'', der 0,10 bar < E'' < 0,75 bar (1,0 ×10⁵ dyn/cm² < E'' 7,5 × 10⁵ dyn/cm²) erfüllt, und
das Dimethylsilikonöl auf die Oberfläche des Fixierelements mit einer Rate von 1 bis 20 mg pro 621 cm² (DIN A4-Größe) aufgebracht wird.
Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Silikonkautschukwalze, wie in Anspruch 8 definiert, zur Verfügung gestellt, welche auf ihrer Oberfläche mit Dimethylsilikonkautschuk belegt ist, der ein Speichermodul E' aufweist, der 1,0 bar < E' < 15 bar (1,0 ×10⁶ dyn/cm² < E' < 1,5 × 10⁷ dyn/cm²) erfüllt, und ein Verlustmodul E'' aufweist, der 0,10 bar < E'' < 0,75 bar (1,0× 10⁵ dyn/cm² < E'' < 7,5 × 10⁵ dyn/cm²) erfüllt.
Die Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein gutes Tonerfreisetzungsvermögen für einen langen Zeitraum bei einer kleinen Aufbringungsmenge von Dimethylsilikonöl zeigen, und wurde durch eine Vorgehensweise unserer Studie zur Verfügung gestellt, wie nachstehend beschrieben wird.
Wir haben eine Beziehung zwischen einem Tonerfreisetzungsvermögen und einer dynamischen Viskoelastizität einer Oberflächenschicht zur Kenntnis genommen, welche Dimethylsilikonkautschuk umfaßt. Das Tonerfreisetzungsvermögen kann anhand von zwei Faktoren betrachtet werden, das heißt, einem anfänglichen Freisetzungsvermögen, das ein Tonerfreisetzungsvermögen eines noch nicht verwendeten Silikonkautschuks ist, und einer das Freisetzungsvermögen erniedrigenden Geschwindigkeit, welche eine Geschwindigkeit der Verringerung des Freisetzungsvermögens der Oberflächenschicht pro jeder Verwendungen zeigt. Die dynamische Viskoelastizität einer Oberflächenschicht kann in ein Speichermodul E', welcher einen Elastizitätsanteil bezeichnet, und ein Verlustmodul E'', welcher einen Viskositätsanteil bezeichnet, aufgeteilt werden. Der Speichermodul und der Verlustmodul werden hierin auf der Grundlage von Werten diskutiert, welche gemäß eines hiernach beschriebenen Verfahrens (in Beispielen) gemessen wurden. Als Ergebnis der Analyse der Korrelation unter diesen vier Faktoren wurden Tendenzen gefunden, daß ein kleiner Speichermodul zu einer kleineren, das Freisetzungsvermögen verringernden Geschwindigkeit und ein kleines Verlustmodul zu einem größeren anfänglichen Freisetzungsvermögen führt. Wenn nun eine Freisetzungslebensdauer als Zeitraum definiert wird, bis ein Versatzbild auftritt, kann die Freisetzungslebensdauer durch Anheben des anfänglichen Freisetzungsvermögens und Verringern der das Freisetzungsvermögen erniedrigenden Geschwindigkeit verlängert werden. Dies kann synergetisch durch Verringern sowohl des Speichermoduls als auch des Verlustmoduls erreicht werden, wodurch ein Dimethylsilikonkautschuk mit exzellentem Tonerfreisetzungsvermögen zur Verfügung gestellt wird.
Beruhend auf dem zuvor genannten Wissen über das Tonerfreisetzungsvermögen wurde in dem Fall des Aufbringens von Dimethylsilikonöl als Freisetzungsöl mit einer Rate von 1 mg bis 20 mg pro A4 gefunden, daß es möglich ist, eine Oberflächenschicht aus Dimethylsilikonkautschuk, welche eine lange Freisetzungslebensdauer und ein exzellentes Tonerfreisetzungsvermögen zeigt, durch Erniedrigen des Speichermoduls des Dimethylsilikonkautschuks auf unter 15 bar (1,5 × 10⁷ dyn/cm²), und Erniedrigen des Verlustmoduls auf unter 0,75 bar (7,5 × 10⁵ dyn/cm²) zur Verfügung zu stellen.
Um andererseits die physikalischen Festigkeiten zu erfüllen, wird von dem Speichermodul und dem Verlustmodul gefordert, gewisse untere Grenzen zu überschreiten. Spezieller wurde in diesem Zusammenhang gefunden, daß es notwendig ist, eine Oberflächenschicht aus Dimethylsilikonkautschuk zu bilden, welche ein Speichermodul größer als 1,0 bar (1 × 10⁶ dyn/cm²) und ein Verlustmodul größer als 0,10 bar (1,0 × 10⁵ dyn/cm²) aufweist.
Beruhend auf dem vorstehenden Wissen wurde gefunden, daß es möglich ist, eine Wärme-Druck-Fixiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein Fixierelement und Einrichtungen zum Aufbringen eines Freisetzungsöls auf das Fixierelement umfaßt, wobei
das Freisetzungsöl Dimethylsilikonöl umfaßt und mit einer Rate von 1 bis 20 mg pro DIN A4-Größe (= 621 cm²) aufgebracht wird, und
das Fixierelement eine Oberflächenschicht aufweist, welche Dimethylsilikonkautschuk umfaßt, welcher ein Speichermodul B' bei 170°C aufweist, der 1,0 bar < E' < 15 bar (1 × 10⁶ dyn/cm² < E' < 1,5 × 10⁷ dyn/cm²) erfüllt, und ein Verlustmodul E'' bei 170°C, der 0,10 bar < E'' < 0,75 bar (1 × 10⁵ dyn/cm² < E'' < 7,5 × 10⁵ dyn/cm²) erfüllt, wodurch das Fixierelement ein exzellentes Tonerfreisetzungsvermögen zeigen kann, selbst bei einer kleinen Aufbringungsmenge von Freisetzungsöl, so daß ein OHP-Folienfilm im wesentlichen frei von Ölklebrigkeit sein kann.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlicher werden, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine graphische Darstellung, welche eine Erweichungseigenschaftskurve eines scharf-schmelzenden Toners zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung eines Bilderzeugungsgeräts, welches eine Wärme-Druck-Fixiervorrichtung einschließt;
4 ist eine schematische Schnittansicht einer Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Dimethylsilikonkautschuk, welcher mindestens eine Oberflächenschicht eines Fixierelements in der Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufbaut, kann vorzugsweise ein Additionspolymerisationsprodukt eines flüssigen Silikonkautschuks vom Additionstyp umfassen:

(A) Eine Polysiloxanmischung, welche (a) 50–70 Gew.-% eines Organopolysiloxans umfaßt, das ein Netzwerkpolysiloxansegment und mindestens zwei Vinylgruppen pro Molekül aufweist, und (b) 30–50 Gew.-% eines linearen Polydimethylsiloxans mit einer endständigen Vinylgruppe an beiden Enden und mit einer Viskosität bei 25°C von mindestens 10.000 Pa·s,
(B) ein Organopolysiloxan mit mindestens zwei Wasserstoffatomen pro Molekül, welche an Siliciumatome gebunden sind,
(C) ein auf Platin beruhender Katalysator, und
(D) ein Eisenchlorid, welches 3 bis 300 Gew.-ppm Eisen, beruhend auf dem Gesamtbetrag von (A) + (B) + (C) zur Verfügung stellt. Die Netzwerkstruktur des Netzwerkpolysiloxansegments kann zweidimensional und dreidimensional sein und eine geeignete Kombination von dreifunktionalen und vierfunktionalen Siloxaneinheiten umfassen.

Das Organopolysiloxan (A)(a) ist wirkungsvoll zum Steigern der physikalischen Festigkeit. Das lineare Polydimethylsiloxan (A)(b) ist wirkungsvoll zur Steigerung des Tonerfreisetzungsvermögens. In der Polysiloxanmischung (A) kann das lineare Polydimethylsiloxan bevorzugt mindestens 30 Gew.-% ausmachen, so daß das Tonerfreisetzungsvermögen wirkungsvoll gesteigert wird, und höchstens 50 Gew.-%, so daß die physikalische Festigkeit nicht erniedrigt wird. Das lineare Polydimethylsiloxan kann bevorzugt eine Viskosität bei 25°C von mindestens 10.000 Pa·s aufweisen, so daß ein gutes Tonerfreisetzungsvermögen bereitgestellt wird.
Das Organopolysiloxan (B) ist ein Vernetzungsmittel zum Härten der Mischungskomponente (A) und kann in einer Menge verwendet werden, welche geeignet ist, ein gewünschtes Niveau der Härtung hervorzurufen.
Spezieller kann das Organopolysiloxan (B) bevorzugt in einer Menge verwendet werden, welche 0,6–20 an Silicium gebundene Wasserstoffatome auf ein Mol Vinylgruppen bereitstellt, die insgesamt in der Polysiloxanmischung (A) enthalten sind. Unter 0,6 Atomen wird die Härtung des Silikonkautschuks unzureichend und über 20 Atomen weist der gehärtete Silikonkautschuk eine unzureichende Wärmebeständigkeit oder niedrigere physikalische Festigkeit aufgrund der Entwicklung einer großen Menge von Wasserstoff zum Zeitpunkt des Härtens auf.
Der auf Platin beruhende Katalysator (C) ist ein Katalysator, welcher Addition und Härtung zwischen den Komponenten (A) und (B) hervorruft.
Der auf Platin beruhende Katalysator (C) kann bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 500 Gew.-Teilen pro 10⁶ Gew.-Teilen (das heißt 0,1–500 Gew.-ppm) der Gesamtmenge der Polysiloxane (A) und (B) verwendet werden. Der auf Platin beruhende Katalysator (C) kann eine Arbeitsform annehmen und zum Beispiel Platinchloridsäure oder eine alkoholische Lösung davon, Platinchloridsäure-Olefin-Komplex, Platinchloridsäure-Vinylsiloxan-Komplex, auf Siliciumoxid getragenes Platin oder auf aktiviertem Kohlenstoff getragenes Platin umfassen.
Das Eisenchlorid (D) ist eine Komponente, die zum Bereitstellen eines Dimethylsilikonkautschuks wirkungsvoll ist, welche eine kleine Änderung der physikalischen Festigkeit und eine kleine Änderung der Viskoelastizität nach seinem Härten zeigt. Sie kann in einer Menge von mindestens 3 ppm verwendet werden, so daß seine Wirkung ausreichend gezeigt wird. Eine Menge, welche etwa 300 ppm übersteigt, ist unnötig.
Um ferner das Tonerfreisetzungsvermögen zu steigern, kann das Organopolysiloxan (A)(a) ein Blockcopolymer sein, welches mindestens ein Netzwerkpolysiloxansegment mit einer Vinylgruppe und ein lineares Segment einschließt, das mindestens 100 fortlaufende difunktionale Siloxaneinheiten umfaßt, bevorzugt Dimethylsiloxaneinheiten, und kann eine Viskosität bei 25 °C von mindestens 1 Pa·s aufweisen. In dem Blockcopolymer, das das Organosiloxan (A)(a) aufbaut, ist es bevorzugt, welches das lineare Polysiloxansegment frei von Vinylgruppen ist. Das Blockcopolymer kann bevorzugt eine allgemeine lineare Struktur mit einem Netzwerkpolysiloxansegment mit einer Vinylgruppe an beiden Enden und insbesondere bevorzugt eine Form von Blockcopolymer mit einem linearen Polysiloxansegment umfassen, welches mindestens 100 difunktionale Siloxansegmente umfaßt, bevorzugt Dimethylsilikonsegmente, welche zwischen einem Paar von Netzwerkpolysiloxansegmenten mit jeweils einer Methylgruppe zwischengelagert sind.
Um das Tonerfreisetzungsvermögen zu steigern, ist es ebenso wirkungsvoll, weitere 5–20 Gew.-Teile Dimethylsilikonöl zu 100 Gew.-Teilen im Ganzen der zuvor genannten Komponenten (A), (B), (C) und (D) zuzugeben. Durch die Zugabe von Dimethylsilikonöl ist es möglich, das Speichermodul in einer kontrollierten Art und Weise ohne bemerkenswerte Änderung des Verlustmoduls des sich ergebenden Silikonkautschuks zu erniedrigen. Als Ergebnis wird es möglich, leicht einen Silikonkautschuk mit gewünschter Viskoelastizität zur Verfügung zu stellen.
Die Fixierung eines Tonerbildes kann allgemein durch Energetisieren einer Halogenlampe oder eines wärmeerzeugenden Widerstandselements abgeschlossen werden, so daß Wärmeerzeugung hervorgerufen und das Tonerbild über eine Walze oder einen Film als Fixierelement erhitzt wird. Alternativ ist es ebenso möglich, einen Wirbelstrom in einer elektrisch leitfähigen Schicht hervorzurufen, welche auf einem Film durch elektromagnetische Induktion gebildet wurde, und die dadurch abgegebene Wärme zum Heizen des Tonerbildes für die Fixierung zu verwenden.
Das Druckelement zum Pressen eines Tonerbildes gegen das Fixierelement kann eine Walze oder einen Riemen umfassen, der sich dreht oder bewegt, während er ein Aufzeichnungsblatt, welches das Tonerbild trägt, unter Druck in Zusammenarbeit mit dem Fixierelement dazwischen einschließt. Das Druckelement kann allgemein eine elastische Druckwalze umfassen.
In einer anderen Ausführungsform der Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein endloser Film als Fixierelement verwendet werden, um die Aufwärmzeit vor dem Fixierungsvorgang abzukürzen. Spezieller kann eine solche Ausführungsform der Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Heizelement, einen wärmebeständigen Fixierfilm, welcher sich relativ zu dem Heizelement bewegt, während seine eine Oberfläche das Heizelement abreibt, und sich zusammen mit einem Aufzeichnungsblatt mit der anderen Oberfläche bewegt, welche das Aufzeichnungsblatt kontaktiert, Beförderungseinrichtungen (wie Betriebswalzen), um welche der Fixierfilm gewickelt ist, und ein Druckelement, welches einen Spalt mit dem Heizelement über den Fixierfilm bildet, umfassen, wodurch ein nicht fixiertes Tonerbild, welches auf dem Aufzeichnungsblatt getragen wird, das zusammen mit dem Fixierfilm befördert wird, durch Wärme geheizt wird, welche von dem Heizelement über den Fixierfilm bei dem Spalt abgegeben wird, wodurch das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsblatt fixiert wird.
Der wärmebeständige endlose Fixierfilm kann in geeigneter Weise ein wärmebeständiges harzartiges Filmsubstrat umfassen, wie einen 20–80 μm dicken Polyimidfilm, welcher über eine Grundierungsschicht mit einer 100–300 μm dicken Dimethylsilikonkautschukschicht beschichtet ist.
In dem Fall des Erzeugens eines Tonerbildes auf beiden Seiten (das heißt Oberflächen) eines Aufzeichnungsblatts ist es bevorzugt, daß das Druckelement auf seiner Oberfläche ebenso mit einem Dimethylsilikonkautschuk identisch zu dem belegt ist, welcher die Oberfläche des Fixierelements wie vorstehend beschrieben belegt.
Die Oberflächenbelegung des Fixierelements oder des Druckelements kann durch Oberflächenbeschichtung eines Substrats zum Aufbauen des Fixier- oder Druckelements mit einer Oberflächenschicht aus dem vorstehend spezifizierten Dimethylsilikonkautschuk realisiert werden. Oder das Fixierelement oder Druckelement kann aus dem vorstehend spezifizierten Dimethylsilikonkautschuk zusammengesetzt sein.
Die Silikonkautschukschicht, welche die Oberflächenschicht des Fixierelements oder des Druckelements aufbaut, kann eine Dicke in dem Bereich von 1 μm–20 mm aufweisen. Insbesondere in dem Fall, in dem die Oberflächenschicht des Fixierelements oder des Druckelements eine Laminatelastomer-Schichtstruktur aufweist, kann die Silikonkautschuk-Oberflächenschicht, welche auf einer unteren Elastomerschicht abgeschieden ist, in bevorzugter Weise eine Dicke von 1–300 μm aufweisen, insbesondere 50–300 μm, so daß gute Fixierung von Hochqualitätstonerbildern realisiert wird, ungeachtet, ob das Fixier- oder Druckelement von dem Walzentyp oder dem Riemen-(oder Film-)Typ ist.
Die Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere wirkungsvoll auf die Fixierung von Tonerbildern anwendbar sein, welche drei oder mehr Farbtoner umfassen. Von dem Farbtoner wird gefordert, daß er eine scharfe Schmelzbarkeit zeigt, so daß Schmelzfarbmischen von zwei oder mehr Farbtonerbildern leicht hervorgerufen werden kann, welche in übereinanderliegender Positionen auf einem Aufzeichnungsblatt abgeschieden sind. Durch Verwendung eines solchen scharf-schmelzenden Farbtoners wird es möglich, ein permanentes Bild mit gesteigerter Farbreproduzierbarkeit zur Verfügung zu stellen, welches genau dem Vielfarb- oder Vollfarbbild des Originals entspricht. Bei der Verwendung eines solchen scharf-schmelzenden Toners ist jedoch die Erniedrigung der molekularen Kohäsion des Tonerkomponentenpolymers zum Zeitpunkt des Wärmeschmelzens dafür verantwortlich, daß die Kraft der Anhaftung auf der Oberflächenschicht ansteigt, was in einem sogenannten Hochtemperaturversatz resultiert, der aufgrund exzessiven Schmelzens hervorgerufen wird. Wenn die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung jedoch exzellente Antiversatzleistungsfähigkeit durch Anwenden einer kleinen Menge von den Versatz verhinderndem Silikonöl zeigen kann, so daß die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung geeignet bei der Vielfarbbilderzeugung unter Verwendung eines scharf-schmelzenden Toners geeignet verwendet werden kann.
Ein scharf-schmelzender Farbtoner kann zum Beispiel hergestellt werden, wenn ein den Toner aufbauendes Material, welches ein Binderharz wie Polyesterharz oder Styrenacrylatharz, ein Farbmittel (Farbe, Pigment, sublimierbare Farbe, etc.) und ein Ladungskontrollmittel Schmelzkneten, Pulverisierung und Klassifizierung unterzogen wird. Die auf diese Weise gebildeten Tonerteilchen können, wie gewünscht, einen externen Vermischungsschritt des Vermischens mit verschiedenen externen Additive unterzogen werden, so wie hydrophobes, kolloidales Siliciumoxid. Ein solcher Farbtoner kann insbesondere geeignet einer sein, welcher ein Polyesterharz als Binderharz angesichts der Fixierbarkeit und Scharfschmelzbarkeit umfaßt. Ein scharf-schmelzendes Polyesterharz kann als ein Polymer mit Esterbindungen in seiner Hauptkette zur Verfügung gestellt sein, welche durch Reaktion einer Diolverbindung und einer Dicarboxylsäure gebildet wurde. Eine insbesondere bevorzugte Klasse von Polyesterverbindungen kann jene einschließen, welche durch Polykondensation zwischen einem Bisphenol-Derivat erhältlich sind, das durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei R eine Ethylen- oder Propylengruppe, X und Y jeweils eine positive Zahl von mindestens 1, die ein Mittel von X + Y von 2–10 zur Verfügung stellt, oder ein Substitutions-Derivat davon als Diolkomponente und eine Carboxylsäurekomponente, wie eine difunktionale oder mehrfunktionale Carboxylsäure, ein Anhydrid davon oder einen niederen Alkylester davon, zum Beispiel Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäure, Terephthalsäure, Trimellitsäure oder Pyromellitsäure, im Hinblick auf scharf-schmelzende Eigenschaften bezeichnet.
Das Polyesterharz kann bevorzugt einen Erweichungspunkt (gemessen nach einem nachstehend beschriebenen Verfahren) von 75–150°C, bevorzugter 80–120°C aufweisen.
1 stellt eine Erweichungs- (oder Schmelzfluß-) Eigenschaftskurve eines scharf-schmelzenden Toners dar, welcher ein solches Polyesterharz als Binderharz enthält, das in der folgenden Art und Weise erhalten wurde.
Ein Flußprüfer ("CFT-500A", erhältlich von Shimadzu Seisakusho K.K.), welcher mit einem Mundstück (Düse) mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Länge von 1,0 mm ausgerüstet ist, wird für die Messung verwendet. Eine feingepulverte Tonerprobe, akkurat gewogen zu 1 bis 3 g, wird in einem vertikalen Zylinder plaziert, welcher zu der Düse führt und unter einem Stempel mit einer Querschnittsfläche von 1,0 cm² gepreßt. Der Probentoner wird mit einer anfänglich festgesetzten Temperatur von 70°C für 300 Sekunden vorgeheizt und dann mit einer konstanten Temperatursteigerungsrate von 6 C/min unter Anwenden einer Extrusionslast von 20 kg über den Stempel erhitzt. Unter dieser Bedingung werden Stempelabfallbeträge (oder Hübe) gegen Temperaturen gemessen, so daß eine Erweichungseigenschaftskurve, wie in 1 gezeigt, erhalten wird. Bezugnehmend auf 1 fällt unter einer konstanten Rate der Temperaturerhöhung der Stempel zunächst zu einem gewissen Ausmaß aufgrund des Packens der Pulverprobe zu einer festen Masse in dem Zylinder (nicht gezeigt) ab, und nimmt dann einen im wesentlichen unbeweglichen Zustand (A-B) an. Bei weiterem Erhitzen beginnt die Tonerprobe, durch die Düse (bei B) zu fließen und fließt mit einer ansteigenden Rate (B-C-D), um ihren Fluß wie durch das Anhalten des Stempels (D-E) abzuschließen, so daß eine S-förmige Erweichungseigenschaftskurve erhalten wird.
Eine Höhe H auf der S-förmigen Kurve bedeutet einen gesamten Hub des Stempelabfalls, welcher die Gesamtmenge der geflossenen Probe anzeigt. Ein Punkt C entsprechend zu einer Höhe H/2 auf der Kurve gibt einen Erweichungspunkt T₀ des Probentoners (oder eines Binderharzes, wenn solch ein Harz als Probe verwendet wurde) an. Ob ein Binderharz eine scharf-schmelzende Eigenschaft aufweist oder nicht, kann durch eine offensichtliche Schmelzviskosität des Toner- oder Binderharzes ausgewertet werden.
Hierin ist ein scharf-schmelzender Toner oder Binderharz als einer definiert, welcher die Bedingungen von T1 = 90–150°C und |ΔT| = |T1 – T2| = 5–20°C erfüllt, wobei T1 und T2 Temperaturen bezeichnen, bei denen die Probe jeweils offensichtliche Schmelzviskositäten von 10³ Poise und 5 × 10² Poise zeigt.
Ein scharf-schmelzender Toner (oder Harz) mit solchen Temperatur-Schmelzviskositäts-Eigenschaften ruft eine extrem scharfe Erniedrigung der Viskosität hervor. Eine solche Viskositätserniedrigung begünstigt einen angemessenen Grad der Mischung von übereinanderliegenden Tonerschichten, welche eine obere Tonerschicht und eine untere Tonerschicht einschließen, und bemerkenswerte Anstiege der Transparenz der Tonerschicht per se, wodurch eine zufriedenstellende abziehende Farbmischung hervorgerufen wird. Auf diese Weise wird eine verbesserte Farbreproduzierbarkeit in dem sich ergebenden fixierten Tonerbild (permanenten Bild) zur Verfügung gestellt.
Ein Bilderzeugungsgerät, das eine solche Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einschließt, wird nun spezieller beschrieben.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Bilderzeugungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Gerät gemäß dieser Ausführungsform ist ein elektrophotographisches Farbbilderzeugungsgerät mit einer beidseitigen bilderzeugenden Funktion, wobei ein Aufzeichnungsblatt mit einem bereits fixierten Bild auf seiner ersten Oberfläche erneut zu einer bilderzeugenden Abteilung befördert wird und eine Fixiereinrichtung zum Bewirken von Bilderzeugung und Fixierung auf seiner zweiten Oberfläche, wodurch permanente Bilder auf beiden Oberflächen des Aufzeichnungsblatts zur Verfügung gestellt werden. Das Gerät kann für die Erzeugung eines Bildes auf nur einer Oberfläche ohne Erzeugen von Bildern auf beiden Oberflächen verwendet werden.
Bezugnehmend auf 2 schließt das Gerät ein äußeres Gehäuse 1 des Gerätehauptkörpers und eine das Original scannende Ableseeinheit A ein, welche auf dem äußeren Gehäuse angebracht ist. Bei dem Betrieb der Ableseeinheit A wird ein Original O mit seiner Bildoberfläche nach unten gerichtet an einem vorgeschriebenen Platz auf einem Originaloberflächenglas 2 angesetzt und mit einer Originalpreßplatte 3 bedeckt. Dann wird die Ableseoperation gestartet, wodurch ein bewegliches optisches System 4, das unter dem das Original tragenden Glas 2 angeordnet ist, von einer Seite zu der anderen Seite entlang der unteren Oberfläche des das Original tragenden Glases 2 bewegt, so daß die nach unten gerichtete Bildoberfläche des festgesetzten Originals auf dem das Original tragenden Glas 3 erleuchtet und gescannt wird. Reflektiertes Licht von der Originaloberfläche wird in eine photoelektrische Leseeinheit fokussiert und durch einen Farbtrennungsfilter nach Farbe getrennt, wodurch entsprechende getrennte Farbkomponentenbilder des Originalbildes photoelektrisch als Farbbildsignale gelesen (zeitserienelektrische digitale Bildpunktsignale) und in einem Speicherkreislauf gespeichert werden.
In dem Gehäuse 1 schließt das Gerät eine elektrophotographische photoempfindliche Trommel 6 von zum Beispiel 180 mm Durchmesser als bildtragendes Element in einem Bilderzeugungsabschnitt ein. Die Trommel 6 wird in Drehung in der Richtung des Uhrzeigersinns, welche durch einen Pfeil angezeigt wird, mit einer vorgeschriebenen Verfahrensgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) betrieben. Um die photoempfindliche Trommel 6 sind ein Aufladegerät 7 zum gleichmäßigen Aufladen der photoempfindlichen Trommel auf eine vorgeschriebene Polarität und ein vorgeschriebenes Potential, eine bildseitige Belichtungseinrichtung 8, welche einen Laser und ein polygonales Linsenspiegelsystem einschließt, etc. angeordnet, wodurch die geladene Oberfläche der photoempfindlichen Trommeloberfläche 6 scannend dem Laserstrahl E ausgesetzt ist, welcher von der bildseitigen Strahlungseinrichtung 8 nach der Modulation ausgegeben wird, welche auf den zeitserienelektrischen digitalen Bildsignalen aus dem Speicherkreislauf beruht, wodurch ein elektrostatisch latentes Bild auf der sich drehenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 6 entsprechend der Scan-Belichtungsmuster gebildet wird.
Das Gerät schließt ferner ein kombiniertes Entwicklungsgerät 9 ein, welches eine Cyantoner enthaltende Cyanentwicklungsvorrichtung 9C, eine Magentatoner enthaltende Magentaentwicklungsvorrichtung 9M, eine Gelbtoner enthaltende Gelbentwicklungsvorrichtung 9C und eine schwarzen Toner enthaltende Schwarzentwicklungseinrichtung 9K umfaßt. Die vier Entwicklungsvorrichtungen 9C, 9M, 9Y und 9K werden selektiv zum Agieren auf der sich drehenden photoempfindlichen Trommel 6 gebracht, so daß das elektrostatisch latente Bild darauf entwickelt wird.
Eine Übertragungstrommel 11 kontaktiert die photoempfindliche Trommel 6 nachfolgend zu dem kombinierten Entwicklungsgerät 9 und wird in Drehung in einer identischen Richtung und mit einer im wesentlichen identischen Umfangsgeschwindigkeit mit der photoempfindlichen Trommel 6 betrieben. Die Übertragungstrommel kann einen Durchmesser von zum Beispiel 180 mm aufweisen und mit einem Aufzeichnungsmaterialträgerblatt 11a aus einem dielektrischen Film als das Aufzeichnungsmaterial tragende Einrichtung beschichtet sein, welche etwas unter Spannung integral um die äußere Umfangsfläche davon gewickelt ist. Ferner sind um die Übertragungstrommel 11 ein Corona-Entladegerät llb als anziehende Aufladungseinrichtung zum Anheften eines Aufzeichnungsmaterials auf die äußere Oberfläche der Übertragungstrommel 6, eine aufliegende Walze 11b, welche als eine Gegenwalze davon wirkt, ein Transfer-Corona-Aufladegerät 11d zum Übertragen eines Tonerbildes, welches auf der photoempfindlichen Trommel 6 getragen wird, auf ein Aufzeichnungsmaterial, welches auf der Übertragungstrommel 11 anheftet, ein inneres Corona-Aufladegerät 11e, ein äußeres Corona-Aufladegerät 11f, ein Aufzeichnungsmaterial-trennendes Aufladegerät 11g, und eine das Aufzeichnungsmaterial trennende Klaue 11h angeordnet.
Das Bilderzeugungsgerät schließt ferner erste bis dritte Aufzeichnungsmaterial-Zufuhrmechanismen 12, 13 und 14 und eine von Hand einlegende Aufzeichnungsmaterial-Zufuhreinheit 15 ein. Ein Aufzeichnungsmaterial (oder Aufzeichnungsblatt oder Übertragungsmaterial) P wird Blatt für Blatt von einer ausgewählten der ersten bis dritten Aufzeichnungsmaterial-Zufuhrmechanismen 12 bis 14 oder der von Hand einlegenden Zufuhreinheit 15 zugeführt und durch einen vorgeschriebenen Blattpfad gesendet, welcher eine Führungsplatte und Übertragungswalzen zu einem Paar von Registrierwalzen 16 einschließt.
Dann wird durch die Registrierwalzen 16 das Aufzeichnungsmaterial der Übertragungstrommel 11 zu einem vorgeschriebenen Zeitpunkt zugeführt, um die äußere Umfangsoberfläche der Übertragungstrommel 11 gewickelt und elektrostatisch gehalten, so daß es integral mit der Übertragungstrommel 11 befördert wird. Auf die äußere Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials wird ein Tonerbild, welches auf der photoempfindlichen Trommel 6 getragen wird, durch die Aktion des Transfer-Corona-Aufladegeräts 11d übertragen. Die Oberfläche der drehenden photoempfindlichen Trommel 6 wird nach der Übertragung des Tonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial P durch einen Reiniger (Reinigungsvorrichtung) 10 einer Entfernung von verbleibenden Anhaftungen unterzogen, wie verbleibendem Übertragungstoner.
In dem Fall eines Vollfarbbilderzeugungsmodus werden der Betrieb der photoempfindlichen Trommel 4 und der Übertragungstrommel 11 vier Bilderzeugungstransferzyklen (i) bis (iv) unterzogen, welche einschließen:

(i) Aufladen → bildweise Exposition gegenüber einem Laserstrahl E, welcher durch ein Cyanbildsignal unter den Farbtrennungsbildsignalen des objektiven Farbbildes modifiziert wurde → Entwicklung durch die Cyanentwicklungsvorrichtung 9c → Übertragung des sich ergebenden Cyantonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial, welches auf der Übertragungstrommel 11 getragen wird, jeweils Reinigen für die photoempfindliche Trommel 6;
(ii) Aufladen → bildweise Exposition gegenüber einem Laserstrahl E, welcher durch ein Magentabildsignal unter den Farbtrennungsbildsignalen des objektiven Farbbildes modifiziert wurde → Entwicklung durch die Magentaentwicklungsvorrichtung 9m → Übertragung des sich ergebenden Magentatonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial, welches auf der Übertragungstrommel 11 getragen wird → jeweiliges Reinigen für die photoempfindliche Trommel 6;
(iii) Aufladen → bildweise Exposition gegenüber einem Laserstrahl E, welche durch ein gelbes Bildsignal unter den Farbtrennungsbildsignalen des objektiven Farbbildes modifiziert wurde → Entwicklung durch die Gelbentwicklungsvorrichtung 9Y → Übertragung des sich ergebenden gelben Tonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial, welches auf der Übertragungstrommel 11 getragen wird → jeweiliges Reinigen für die photoempfindliche Trommel 6; und
(iv) Aufladen → bildweise Exposition gegenüber einem Laserstrahl E, welcher durch ein schwarzes Bildsignal unter den Farbtrennungsbildsignalen des objektiven Farbbildes modifiziert wurde → Entwicklung durch die Schwarzentwicklungsvorrichtung 9K → Übertragung des sich ergebenden schwarzen Tonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial, welches auf der Übertragungstrommel 11 getragen wird → jeweiliges Reinigen für die photoempfindliche Trommel 6.

Als Ergebnis werden insgesamt vier Farbtonerbilder, welche das zuvor genannte Cyantonerbild, Magentatonerbild, gelbe Tonerbild und schwarze Tonerbild einschießen, in Registrierung miteinander auf der äußeren Oberfläche (erste Oberfläche) eines einzelnen Aufzeichnungsmaterials P übereinandergelegt, welches um die drehende Übertragungstrommel 11 gewickelt ist und darauf gehalten wird.
Nach der übereinanderliegenden Übertragung der vier Farbtonerbilder auf das einzelne Aufzeichnungsmaterial P, welches auf der Übertragungstrommel 11 gehalten wird, wird die Ladung von dem Aufzeichnungsmaterial P durch die Trennaufladungsvorrichtung 11g entfernt, das Aufzeichnungsmaterial P von der Übertragungstrommel 11 durch die Trennklaue 11h als Trenneinrichtung getrennt und durch eine Beförderungseinrichtung 17 zu einer Fixiervorrichtung 18 (in dieser Ausführungsform eine Heißwalzen-Fixiervorrichtung) gesendet, wo die vier Farbtonerbilder simultan auf der Aufzeichnungsmaterialoberfläche fixiert werden.
In dem Fall des einseitigen Bilderzeugungsmodus wird das Aufzeichnungsmaterial mit einem fixierten Tonerbild auf seiner einen Oberfläche (erste Oberfläche) in einem Ausgabepapierablage 20 außerhalb des Hauptkörpers des Bilderzeugungsgeräts ausgeworfen.
In dem Fall des zweiseitigen Bilderzeugungsmodus wird ein Aufzeichnungsmaterial mit einem fixierten Bild auf seiner einen Oberfläche in einen Rückbeförderungs-Blattpfad a eingeführt, die Oberseite nach unten gedreht, durch einen Rückschalt-Blattpfad b und einen Blattpfad c durchläuft, so daß es in eine Zwischenablage 21 gesendet wird. Von der Zwischenablage 21 wird das Aufzeichnungsmaterial erneut über die Registrierwalzen 16 und dann zu der Übertragungstrommel 11 befördert, wo das Aufzeichnungsmaterial auf die Übertragungstrommel 11 gewickelt wird, wobei seine erste Oberfläche nach innen gerichtet und seine zweite Oberfläche nach außen freigesetzt ist.
Auf der zweiten Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials werden nach Farbe getrennte Tonerbilder für die zweite Oberfläche aufeinanderfolgend erzeugt und in ähnlicher Art und Weise übertragen wie auf der ersten Oberfläche, so daß sie darauf übereinandergelegt werden. Dann wird das Aufzeichnungsmaterial von der Übertragungstrommel 11 getrennt und erneut zu der Fixiervorrichtung 18 gesendet, wo die vier Farbtonerbilder auf der zweiten Oberfläche simultan fixiert werden, so daß ein Aufzeichnungsmaterial mit fixierten Vollfarbbildern auf beiden Oberflächen bereitgestellt wird, welches dann in den Ausgabepapierschacht 20 über den Ausgabeanschluß 19 ausgeworfen wird.
Es ist ebenso möglich, daß ein Aufzeichnungsmaterial mit einem fixierten Bild auf seiner ersten Oberfläche einmal in die Ausgabepapierablage ausgeworfen und dann das Aufzeichnungsmaterial mit der Oberseite nach unten von Hand umgedreht wird, so daß seine zweite Oberfläche nach oben gerichtet ist und durch die von Hand eingebende Zufuhreinheit 15 in das Gerät zur Bilderzeugung auf der zweiten Oberfläche eingelegt wird.
Übrigens ist die Reihenfolge der vier nach Farbe getrennten Tonerbilderzeugungen im Grunde genommen willkürlich und braucht nicht auf jene beschränkt zu werden, welche in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angewendet wurde. Ferner wird in dem Fall der Erzeugung einer monochromatischen Schwarz-Weiß-Kopie nur die Schwarzentwicklungsvorrichtung 9K betrieben. Es ist ebenso möglich, monochromatische Bilder auf beiden Seiten oder eine Kopie mit einem Vollfarbbild auf eine Seite und einem monochromatischen Bild auf der anderen Oberfläche durch willkürliche Auswahl zu erzeugen.
Einrichtung einer Wärme-Druck-Fixiervorrichtung
Die Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun spezieller beruhend auf einer Ausführungsform beschrieben.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Wärme-Druck-Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung und wird tatsächlich in hiernach beschriebenen Beispielen verwendet, welche eine Fixierwalze 100 und eine Druckwalze 101 einschließen, die als Paar angeordnet sind und gegeneinander gepreßt werden, so daß eine Spaltbreite von ca. 7 mm gebildet wird.
Die Fixierwalze 101 schließt ein Kernmetall 111 ein, welches ein Substrat aus Aluminium etc. und eine elastische Schicht 112, die darauf gebildet ist und Hochtemperaturvulkanisationstyp-Silikonkautschuk umfaßt (HTV oder mahlbarer Typ), ein. Die elastische Schicht 112 ist ferner mit einer ca. 50 μm dicken Ölbarriereschicht 113 aus Fluor enthaltendem Kautschuk und ferner mit einer ca. 200 μm dicken Oberflächenschicht 114 beschichtet, welche Dimethylsilikonkautschuk umfaßt. Die auf diese Weise gebildete Fixierwalze 101 kann einen Außendurchmesser von ca. 60 mm aufweisen.
Die Druckwalze 102 kann ebenso ein Kernmetall 121 umfassen, welches ein Substrat aus Aluminium umfaßt, das nacheinander mit einer ca. 2 mm dicken elastischen Schicht, welche Silikonkautschuk vom (mahlbaren) HTV-Typ umfaßt, mit einer ca. 50 μm dicke Ölbarriereschicht 123, welche Fluor-enthaltenden Kautschuk umfaßt, und dann einer ca. 200 μm dicken Silikonkautschukschicht 124, welche zum Beispiel Dimethylsilikonkautschuk umfaßt, beschichtet wird. Die Druckwalze 102 kann ebenso einen Außendurchmesser von ca. 60 mm aufweisen.
Um die Fixierwalze 101 sind eine Ölauftrageeinheit 103 zum gleichmäßigen Auftragen eines Freisetzungsöls, eine Reinigungsbandeinheit 104 zum Entfernen von Schmutz wie Toner, der auf der Oberfläche der Fixierwalze 101 anhaftet, und eine elastische ölregulierende Klinge 107 zum Regulieren der Menge des Freisetzungsöls auf der Fixierwalze 101 angeordnet.
Die Ölauftrageeinheit 103 schließt eine Ölpfanne 131 zum Enthalten des Freisetzungsöls 132, eine metallische Ölschöpfwalze 133 zum Schöpfen des Freisetzungsöls 132 durch Drehung, eine elastische Ölauftragewalze 134 zum Auftragen des geschöpften Freisetzungsöls auf die Oberfläche der Fixierwalze 100 durch Drehung, und eine elastische Ölregulierungsklinge 135 zum Regulieren der Menge des Freisetzungsöls auf der Ölauftragungswalze 134 ein.
In einem speziellen Beispiel war das verwendete Freisetzungsöl 132 Dimethylsilikonöl (Handelsname "KF-96SS", erhältlich von Shin-Etsu Kagaku Kogyo K.K.) mit einer kinematischen Viskosität bei 25°C von 300 cSt (centi-Stokes).
Die Reinigungsbandeinheit 104 schließt ein Reinigungsband 141 eines ungewebten Textils zum Entfernen von Schmutz, wie Toner, welcher auf der Oberfläche der Fixierwalze 100 anhaftet, und eine bandpressende elastische Walze 142 zum Pressen des Reinigungsbandes 141 gegen die Fixierwalzenoberfläche ein. Das Reinigungsband 141 wird Stück für Stück in eine Richtung d und um die Walze 142 gezogen.
Die ölregulierende elastische Klinge 107 wird durch eine Unterstützungsfeder (nicht gezeigt) gegen die Fixierwalze 100 mit einem willkürlich kontrollierten Grad gedrückt, wodurch die Aufbringungsmenge des Freisetzungsöls auf die Fixierwalzen-Oberflächenschicht 114 kontrolliert wird.
Die Druckwalze 102 ist ebenso mit einer ölentfernenden elastischen Klinge 105 zum Entfernen überschüssig aufgetragenen Freisetzungsöls ausgerüstet, die in Kontakt damit angeordnet ist.
In der Mitte von jedem der Kernmetalle 111 und 121 der Fixierwalze 101 und der Druckwalze 102 ist ein Heizer 106 angeordnet, so daß eine vorgeschriebene Oberflächentemperatur zur Verfügung gestellt wird, die durch ein Thermoelement (nicht gezeigt) gemessen wird, welches in Kontakt mit den Oberflächenschichten 114 und 124 durch Kontrollieren der Energetisierungszeit des Heizers 106 angeordnet ist. In einem speziellen Beispiel wurde die Oberflächentemperatur auf 170°C festgesetzt.
In der in 3 gezeigten Wärme-Druck-Fixiervorrichtung drehen sich die Fixierwalze 101 und die Druckwalze 102 jeweils in den Richtungen a und b. Ein Aufzeichnungsmaterial (Papier) P wird in eine Richtung c befördert, wodurch ein unfixiertes Tonerbild T1 zu einem fixierten Tonerbild T2 durch Durchlaufen eines Spalts zwischen der Fixierwalze 101 und der Druckwalze 102 umgewandelt wird.
Herstellung eines Fixierelements
Eine Fixierwalze 10, wie in 3 gezeigt, als Fixierelement wurde in der folgenden Art und Weise hergestellt. Zunächst wurde ein wärmebeständiger Silikonkautschuk Grad HTV vulkanisiert und auf ein Kernmetall 111 aufgetragen und dann auf einen objektiven Durchmesser hinunter abgetragen. Dann wurde eine Fluor enthaltende Kautschukfarbe durch Daraufsprühen aufgetragen, gefolgt von Trocknen bei 150°C für 30 Minuten, so daß eine ca. 50 μm dicke Fluor enthaltende Kautschukschicht gebildet wurde. Dann wurde die Fluor enthaltende Kautschukschicht mit einer Siloxangrundierung und dann mit Toluen verdünnter ungehärteter Silikonkautschukflüssigkeit (von welcher eine Zusammensetzung in jedem der hiernach beschriebenen Beispiele beschrieben wird) beschichtet, gefolgt von Wärmevulkanisation zum Härten, so daß eine ca. 200 μm dicke Oberflächenschicht gebildet wurde, welche Dimethylsilikonkautschuk umfaßt. Eine Druckwalze 102 wurde in einer ähnlichen Art und Weise wie die Fixierwalze 101 hergestellt.
Messung des aufgebrachten Ölmenge
Die Menge an Freisetzungsöl, welches auf einer Oberflächenschicht 114 einer Fixierwalze 101 aufgetragen wurde, wurde in der folgenden Art und Weise gemessen. Von der in 3 gezeigten Wärme-Druck-Fixiervorrichtung wurden die Druckwalze 102 und die Reinigungsbandeinheit 104 entfernt. Die Fixierwalze 101 wurde auf eine Oberflächentemperatur von 170°C durch Energetisierung des Heizers 106 aufgeheizt. Dann wurde die Fixierwalze 101 um eine halbe Drehung gedreht, wodurch eine halbe Umfangsfläche der Fixierwalze mit dem Freisetzungsöl beschichtet wurde. Dann wurde ein akkurat gewogenes Dosierungsfilterpapier in einer rechteckigen Größe von 5 cm × 30 cm schnell mit einem Druck von ca. 50 g/cm² für 1 Minute gegen die beschichtete Fläche gepreßt und dann abgezogen. Durch Wiederholen der vorstehenden Operation wurden solche Filterproben in 10 Stücken hergestellt und akkurat durch eine Präzisionswaage (1/1000 g) gewogen, so daß ein Probengewicht zur Verfügung gestellt wurde, von welchem das zuvor gemessene Blanko-Filterpapiergewicht abgezogen wurde, so daß sich eine absorbierte Ölmenge pro Einheitsfläche des Filterpapiers ergab, welcher als die aufgetragene Ölmenge auf einer Einheitsfläche der Fixierwalzenoberfläche angesehen wurde.
Messung der dynamischen Viskoelastizität der Oberflächenschicht
Dynamische Viskoelastizitäten der Oberflächen 114 und 124 einer Fixierwalze 101 und einer Druckwalze 102 wurden in der folgenden Art und Weise gemessen. Ein ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk vom Additionstyp identisch zu dem, welcher zum Bereitstellen einer objektiven Oberflächenschicht verwendet wurde, wurde zu einem 2 mm dicken Blatt gegossen, welches zum Härten mit Wärme vulkanisiert wurde, so daß eine 2 mm dicke Probe zur Verfügung gestellt wurde. Die Probe wurde dann zu einer Größe von 5 mm × 40 mm geschnitten und der Messung der dynamischen Viskoelastizitäten durch ein Viskoelastizitäts-Meßgerät ("DVE RHEOSPECTROLER DVE-V4", erhältlich von K.K. Rheology) unter den Bedingungen einer Zugdehnung von 175% einer Temperatur von 170°C und einer Sinuswellenspannung (Frequenz = 100 Hz) unterzogen.
Spezifische Oberflächenschichtmaterialien
Eine Auswertung wurde unter Bezug auf spezifische Oberflächenschichtmaterialien durchgeführt, welche in den folgenden Materialbeispielen hergestellt wurden.
Materialbeispiele
60 Gew.-Teile des Organopolysiloxans (A-a-1) in der Form eine Blockcopolymers mit einer Viskosität bei 25°C von ca. 30 Pa·s, welches ein lineares Polysiloxansegment umfaßt, das ca. 300 aufeinanderfolgende difunktionale Polymethylsiloxaneinheiten aufweist, die zwischen einem Paar von Netzwerkpolysiloxansegmenten eingeschlossen sind, welches jedes eine Vinylgruppe enthält, und 40 Gew.-Teile des linearen Dimethylpolysiloxans (A-b-1) mit einer Vinylgruppe an beiden Enden und mit einer Viskosität bei 25°C von ca. 10.000 Pa·s wurden miteinander gemischt. Die Mischung wurde ferner mit Organopolysiloxan gemischt mit mindestens 2 an Silikon gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül als Vernetzungsmittel in einer Menge, welche 1,3 an Silikon gebundene Wasserstoffatome pro Mol der Vinylgruppen zur Verfügung stellt, welche in der Mischung der Polysiloxane (A-a-1) und (A-b-1) enthalten war, ein auf Platin beruhender Katalysator und Eisenchlorid (D-1) in einer Menge von 50 Gew.-ppm von Eisen in der sich ergebenden Mischung der vorstehenden Komponenten, so daß ein noch ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk (S-1) zur Verfügung gestellt wurde.
Der Silikonkautschuk (S-1) war einer, welcher zum Härten durch schichtbildende Schritte fähig war, welch die Aufbringung von mit Toluen verdünntem Silikonkautschuk, ca. 30 Minuten Standzeit zum Abdampfen des Toluens, erstem Wärmehärten bei 130°C für 1 Stunde und zweitem Wärmehärten bei 200°C für 4 Stunden umfaßte, so daß ein Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung gestellt wurde, welcher ein Speichermodul von 13,7 bar (1,37 × 10⁷ dyn/cm²) und ein Verlustmodul von 0,528 bar (5,27 × 10⁵ dyn/cm²) zeigte.
Materialbeispiel 2
Zu 100 Gew.-Teilen des bislang ungehärteten flüssigen Silikonkautschuks (S-1), welcher in Materialbeispiel 3 hergestellt wurde, wurden 20 Gew.-Teile Dimethylsilikonöl mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1,6 × 10⁵ zugegeben, um noch ungehärteten flüssigen Silikonkautschuk (S-2) zur Verfügung zu stellen.
Der Silikonkautschuk (S-2) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellt, welcher ein Speichermodul von 8,9 bar (0,89 × 10⁷ dyn/cm²) und ein Verlustmodul von 0,70 bar (7,0 × 10⁵ dyn/cm²) zeigte.
Materialbeispiel 3
Ein noch ungehärtete flüssige Silikonkautschuk (S-3) wurde in der gleichen Art und Weise wie in Materialbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das Polysiloxan (A-a-1) und (A-b-1) mit 55 Gew.-Teilen von Organopolysiloxan (A-a-2) in der Form eines Blockcopolymers mit einer Viskosität bei 25°C von ca. 20 Pa·s, welches ein lineares Polysiloxanelement umfaßt, welches ca. 200 aufeinanderfolgende difunktionale Dimethylsiloxaneinheiten umfaßt, welche zwischen einem Paar von Netzwerkpolysiloxansegmenten mit jeweils einer Vinylgruppe zwischengelagert sind, und 45 Gew.-Teilen des linearen Dimethylpolysiloxans (A-b-2) mit einer Vinylgruppe an beiden Enden und einer Viskosität von 325°C von ca. 11.000 Pa·s, ersetzt wurde.
Der Silikonkautschuk (S-3) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellte, welcher ein Speichermodul von 9 bar (0,9 × 10⁷ dyn/cm²) und ein Verlustmodul von 0,30 bar (3,0 × 10⁵ dyn/cm²) zeigte.
Materialbeispiel 4
Zu 100 Gew.-Teilen des noch ungehärteten flüssigen Silikonkautschuks (S-3), welcher in Materialbeispiel 1 hergestellt wurde, wurden 20 Gew.-Teile Dimethylsilikonöl mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1,6 × 10⁵ zugegeben, so daß ein noch ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk (S-4) zur Verfügung gestellt wurde.
Der Silikonkautschuk (S-4) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellte, welcher ein Speichermodul von 4 bar (0,4× 10⁷ dyn/cm² und ein Verlustmodul von 0,46 bar (4,6× 10⁵ dyn/cm²) zeigte.
Vergleichsbeispiel 1
Ein noch ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk (S-5) wurde in der gleichen Art und Weise wie in Materialbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das Eisenchlorid (D-2) mit 3 Gew.-% in Bezug auf die Mischung vor seiner Zugabe von wärmebeständigem Siliciumoxidpulver ("R-972", erhältlich von Nippon Aerosil K.K.) ersetzt wurde.
Der Silikonkautschuk (S-5) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellt, welcher ein Speichermodul von 20,1 bar (2,01 ×10⁷ dyn/cm² und ein Verlustmodul von 0,788 bar (7,88 ×10⁵ dyn/cm²) zeigte.
Vergleichsbeispiel 2
Ein noch ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk (S-6) wurde in der gleichen Art und Weise wie in Materialbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Mischung der Polysiloxane (A-a-1) und (A-b-1) mit 100 Gew.-Teilen des Polysiloxans (A-a-1) ersetzt wurde.
Der Silikonkautschuk (S-6) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellt, der ein Speichermodul von 59,5 bar (5,95× 10⁷ dyn/cm² und ein Verlustmodul von 2,04 bar (2,04 ×10⁶ dyn/cm²) zeigte.
Vergleichsbeispiel 3
Ein noch ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk (S-7) wurde in einer ähnlichen Art und Weise wie in Materialbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Polysiloxane (A-a-1) und (A-b-1) mit 80 Gew.-Teilen des Organopolysiloxans (A-a-3) in der Form eines Blockcopolymers mit einer Viskosität bei 25°C von ca. 5 Pa·s, welches ein Netzwerkpolysiloxansegment und ein lineares Polysiloxansegment umfaßt, und 30 Gew.-Teilen des linearen Dimethylpolysiloxans (A-b-3) mit einer Vinylgruppe an beiden Enden und einer Viskosität bei 25°C von ca. 1.000 Pa·s ersetzt wurde.
Der Silikonkautschuk (S-7) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellt, welcher einSpeichermodul von 40 bar (4,0×10⁷ dyn/cm² und ein Verlustmodul von 1,3 bar (13×10⁵ dyn/cm²) zeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Ein noch ungehärteter flüssiger Silikonkautschuk (S-8) wurde in der gleichen Art und Weise wie die Herstellung des Silikonkautschuks (S-7) für Vergleichsmaterial 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Polysiloxane (A-a-3) und (A-b-3) mit 60 Gew.-Teilen des Polysiloxans (A-a-3) und 40 Gew.-Teilen des linearen Dimethylpolysiloxans (A-b-4) mit einer Vinylgruppe an beiden Enden und einer Viskosität bei 25°C von ca. 500 Pa·s ersetzt wurden.
Der Silikonkautschuk (S-8) war einer, welcher nach dem Härten einen Dimethylsilikonkautschuk zur Verfügung stellte, welcher ein Speichermodul von 39 bar (3,9 × 10⁷ dyn/cm²) und ein Verlustmodul von 1,1 bar (11 × 10⁵ dyn/cm²) zeigte.
Experimente zur Auswertung des Leistungsverhaltens
Hiernach werden einige Experimente beschrieben, welche für die Auswertung der Leistungsfähigkeiten der vorstehend hergestellten Oberflächenschichtmaterialien (Silikonkautschuke) durchgeführt wurden.
Experiment 1
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um eine Beziehung zwischen einer Freisetzungsöl-Auftragungsmenge auf einer Fixierwalzenoberfläche und der Ölklebrigkeit auf dem sich ergebenden OHP-Folienblatt aufzuklären.
Für das Experiment wurde ein Bilderzeugungsgerät ("Farblaserkopierer CLC800", erhältlich von Canon K.K.) mit einer wie in 2 dargestellten Struktur zur Reproduktion eines blanken weißen Papieroriginals auf einem A4 großen Farblaserkopierfolienblatt ("Canon CT-700", ausgelegt für "CLC800") gemäß eines einseitigen Vollfarbkopiermodus verwendet.
In jedem Durchlauf des Experiments wurde eine Fixiervorrichtung mit einer in 3 gezeigten Struktur, die eine Fixierwalze 100 und eine Druckwalze 102 mit jeweils einer Oberflächenschicht 114 oder 124 einschließt, welche eines der Beispielmaterialien und Vergleichsmaterialien wie vorstehend hergestellt umfaßt, verwendet.
Für jede Fixiervorrichtung wurde der Anstoßdruck der Öl-regulierenden Klinge 107 geändert, so daß jeweils variierende Ölauftragungsbeträge bei Niveaus von 20, 40 und 60 mg pro A4-Blatt zur Verfügung gestellt wurden.
Für jeden Durchlauf des Experiments wurde 1 Blatt einer OHP-Folie der Bilderzeugung der vorstehend beschriebenen Art und Weise unterzogen. Das Produkt-Kopierblatt wurde auf einer Glasplatte plaziert, so daß seine ölaufgetragene Seite die Glasplatte kontaktierte, um die Klebrigkeit durch Abziehen auszuwerten. Die Ergebnisse werden inklusive in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Klebrigkeit auf OHP-Folie
Ungeachtet des Walzenoberflächenmaterials wurde etwas Klebrigkeit auf der OHP-Folie bei Ölauftragungsmengenniveaus von 40 mg/A4-Größe und 60 mg/A4-Größe wahrgenommen. Es wurde aber keine Klebrigkeit bei einem Ölauftragungsmengenniveau von 20 mg/A4-Größe erkannt.
Experiment 2
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um eine Beziehung zwischen einer Freisetzungsöl-Auftragungsmenge auf eine Fixierwalzenoberfläche und eine Bildqualität in einem beidseitigen Bilderzeugungsmodus aufzuklären.
Für das Experiment wurde ein identisches Bilderzeugungsgerät wie in Beispiel 1 verwendet, welches das Walzenoberflächenmaterial und die Ölauftragungsmengenniveaus für jeden Durchgang einschließen.
In jedem Durchgang wurde ein Original eines vollflächigen Magentablatts (100%-Bild) nacheinander durch einen zweiseitigen Vollfarbkopiermodus auf beiden Seiten von 50 Blättern von glattem A4-Papier (Grundgewicht = 81,4 g/m²) reproduziert, wodurch untersucht wurde, ob Fleckenbildfehler mit dem Auge in den fixierten Bildern auf dem 50. Blatt aufgrund von Verschmutzung mit dem Öl der photoempfindlichen Trommel beobachtet wurden.
Die Ergebnisse werden inklusive in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2 Ölverschmutzung während der beidseitigen Bilderzeugung
Erneut wurden ungeachtet des Oberflächenmaterials Fleckenbildfehler in den fixierten Bildern bei Ölauftragungsniveaus von 40 und 60 mg/A4 beobachtet, aber nicht bei einem Niveau von 20 mg/A4.
Experiment 3
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Wirkungen des Fixierwalzenoberflächenmaterials auf die Freisetzungsleistungsfähigkeit der Fixierwalzen aufzuklären.
Ein Bilderzeugungsgerät identisch zu dem, welches in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde einschließlich des Walzenoberflächenmaterials für jeden Durchgang verwendet.
In jedem Durchgang wurde ein Original eines Magenta-Halbtones (50%) nacheinander auf einer großen Anzahl von Blättern von glatten A4-Papier (81,4 g/m²) gemäß eines einseitigen Vollfarbkopiermodus reproduziert, während die Ölauftragungsmengen bei niedrigen Niveaus von 20 mg/A4 oder weniger variiert wurden. Zur Auswertung wurden die fixierten Tonerbilder mit dem Auge betrachtet, ob Versatz wahrzunehmen war. Die Anzahl der kopierten Blätter, bei denen Versatz zuerst in den fixierten Bildern bestätigt wurde, wurde als eine Messung der Freisetzungslebensdauer bestimmt.
Die Ergebnisse werden inklusive in der folgenden Tabelle 3 zusammen mit Ölauftragungsniveaus und Viskoelastizitäten des Walzenoberflächenmaterials gezeigt.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, zeigten die Fixierwalzen (Beispiele 1 bis 4), welche mit Beispielmaterialien auf ihrer Oberfläche belegt waren, im wesentlichen längere Freisetzungslebensdauer als die Fixierwalzen (Vergleichsbeispiele 1 bis 4), welche mit Vergleichsmaterialien auf ihrer Oberfläche belegt waren, mit einem kleinen Ölauftragungsniveau von 20 mg/A4 Größe oder darunter, mit Ausnahme für den Fall (Vergleichsbeispiel 5), in dem die Ölauftragungsmenge unter 0,5 mg/A4 Größe war.
Experiment 4
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um das Freisetzungsleistungsverhalten einer Druckwalzenoberflächenschicht im beidseitigen Bilderzeugungsmodus aufzuklären.
Ein Bilderzeugungsgerät identisch zu dem, welches in Experiment 1 verwendet wurde, wurde verwendet, während das Walzenoberflächenmaterial, wie in Tabelle 4 nachstehend gezeigt, gewechselt wurde.
In jedem Durchgang wurde ein Original eines Magenta-Halbtons (50%) nacheinander in glattem A4-Papier (81,4 g/m²) gemäß eines beidseitigen Vollfarbkopierens reproduziert. Zum Zeitpunkt von jeweils 100 Blättern in jedem Durchgang wurde das Magenta-Halbtonoriginal durch ein blankes (weißes) Blatt Original ersetzt, um ein weißes Bild gemäß des Vollfarbmodus auf einer Oberfläche (zweite Oberfläche) des glatten Papierblatts mit einem bereits fixierten Magenta-Halbtonbild auf der anderen Oberfläche (erste Oberfläche) zu reproduzieren, welches die Druckwalze zum Zeitpunkt der durchgeführten Fixierung kontaktiert, während das Freisetzungsöl auf die Druckwalzenoberfläche mit einem niedrigen Freisetzungsöl-Auftragungsniveau von 10–20 mg/A4-Größe aufgetragen wurde. Dann wurde das Freisetzungsleistungsverhalten der Druckwalzenoberfläche durch Beobachten ausgewertet, ob das bereits fixierte Magenta-Halbtonbild auf der hinteren Oberfläche (erste Oberfläche) mit Kontaktieren der Druckwalze nach der Reproduktion und Fixierung des weißen Bildes auf der zweiten Oberfläche Bildaussetzer auf einem solchen 100. Blatt hervorgerufen hat oder nicht.
Die Ergebnisse werden inklusive in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.
Wie in Tabelle 4 gezeigt, riefen die Druckwalzen, welche auf der Oberfläche mit Beispielmaterialien belegt waren, keine Bildaussetzer auf den sich ergebenden Bildern mit Kontakt zu den Druckwalzen hervor, wodurch sie exzellente Freisetzungsleistungsverhalten zeigten.
Experiment 5
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Leistungsverhalten von Fixiervorrichtungen, welche eine Fixierwalze und eine Druckwalze einschließen, die auf der Oberfläche mit einem Beispielmaterial belegt sind, auszuwerten.
Ein Bilderzeugungsgerät identisch zu dem, welches in Experiment 1 verwendet wurde, wurde einschließlich Walzenoberflächenmaterial für jeden Durchgang verwendet.
In jedem Durchgang wurde ein photographisches Vollfarbbild eines menschlichen Bildes mit einer guten Balance der vier Farben C, M, Y und K kontinuierlich auf einer großen Anzahl von Blättern von glatten A4-Papier (81,4 g/m²) gemäß eines einseitigen Vollfarbmodus bei einem niedrigen Ölaufbringungsniveau von 10 oder 20 mg/A4-Größe reproduziert.
Die fixierten Bilder wurden betrachtet, um als eine Messung der Freisetzungslebensdauer des Fixierwalzenoberflächenmaterials die Anzahl von kopierten Blättern zu bestimmen, auf denen Bildfehler wie Tonerversatz, auftraten.
Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5 Auswertung des Leistungsverhaltens bei der Reproduktion von photographischen Vollfarbbildern
Wie in der vorstehenden Tabelle 5 gezeigt, zeigten die Fixiervorrichtungen, welche Fixierwalzen einschlossen, die mit Beispielmaterialien auf ihrer Oberfläche belegt waren, ein gutes Freisetzungsleistungsverhalten über 10⁵ Blätter bei einem niedrigen Freisetzungsöl-Aufbringungsniveau von 10 oder 20 mg/A4-Größe.

Claims

Wärme-Druck-Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes, welche ein Fixierelement (100), ein Druckelement (101) und Einrichtungen zum Aufbringen von Dimethylsilikonöl (103) als Freisetzungsöl umfaßt, die dazu angepaßt sind, Dimethylsilikonöl auf die Oberfläche des Fixierelements (100) mit einer Rate von 1 bis 20 mg/621 cm² (A4-Größe) aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierelement eine Oberflächenschicht aus Dimethylsilikonkautschuk mit einem Speichermodul E', welches 1,0 bar < E' < 15 bar (1,0 × 10⁶ dyn/cm² < E' < 1,5 × 10⁷ dyn/cm²) erfüllt, und ein Verlustmodul E'', welches 1,10 bar < E'' < 0,75 bar (1,0×10⁵ dyn/cm² < E'' < 7,5 × 10⁵ dyn/cm²) erfüllt, aufweist, wenn es unter den Bedingungen einer Zugdehnung von 175%, einer Temperatur von 170°C und einer Sinuswellenspannung mit einer Frequenz = 100 Hz gemessen wird, wobei der Dimethylsilikonkautschuk ein Additionspolymerisationsprodukt eines flüssigen Silikonkautschuks vom Additionstyp ist, welcher umfaßt: (A) eine Polysiloxanmischung, welche (a) 50–70 Gew:-% eines Organopolysiloxans, das ein Netzwerkpolysiloxansegment einschließt und mindestens zwei Vinylgruppen pro Molekül aufweist, und (b) 30–50 Gew.-% eines linearen Polydimethylsiloxans mit einer endständigen Vinylgruppe an beiden Enden und eine Viskosität bei 25°C von mindestens 10.000 Pa·s aufweist, (B) ein Organopolysiloxan mit mindestens zwei an Silikon gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül, (C) ein auf Platin beruhender Katalysator, und (D) Eisenchlorid, welches Eisen in einer Menge von 3–300 Gew.-ppm, basierend auf der Gesamtmenge von (A) + (B) + (C), enthält.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dimethylsilikonkautschuk ein Additionspolymerisationsprodukt eines flüssigen Silikonkautschuks vom Additionstyp ist, welcher ferner umfaßt: (E) Dimethylsiloxanöl in einer Menge von 5–20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des gesamten von (A) + (B) + (C) + (D).
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Organopolysiloxan (a) ein Blockcopolymer mit einer Viskosität bei 25°C von mindestens 1 Pa·s ist und mindestens ein Polynetzwerksiloxansegment mit einer Vinylgruppe und ein lineares Polysiloxansegment umfaßt, welches mindestens 100 aufeinanderfolgende divalente Siloxansegmente einschließt.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fixierelement (100) und das Druckelement (101) jeweils in Form einer Walze vorliegen.
Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Tonerbild aus mindestens drei Farbtonern zusammengesetzt ist.
Wärme-Druck-Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Druckelement auf seiner Oberfläche mit einem Dimethylsilikonkautschuk belegt ist, welcher identisch zu dem ist, der das Fixierelement auf seiner Oberfläche belegt.
Silikonkautschukwalze, welche auf ihrer Oberfläche mit Dimethylsilikonkautschuk, wie in Ansprüchen 1 oder 2 definiert, belegt ist.