DE3116599C2

DE3116599C2 - Auftrageinrichtung zum Auftragen eines flüssigen Trennmittels auf die erhitzte Fixierwalze einer Wärmeschmelzfixiereinrichtung für Tonerbilder

Info

Publication number: DE3116599C2
Application number: DE3116599A
Authority: DE
Inventors: Chiaki Osaka Kato; Isamu Sakane
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1983-04-21
Also published as: GB2093769A; DE3116599A1; FR2500180A1; US4458625A; GB2093769B; FR2500180B1

Description

rung mit der Oberfläche der Fixierwalze sehr gering. Es ergibt sich somit eine lange Betriebsdauer für die erfindungsgemäße Auftrageinrichtung.

Die erfindungsgemäße Auftrageinrichtung zeichnet sich durch eine besonders kompakte und einfache Konstruktion auf, so daß sie schnell und kostengünstig hergestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Auftrageinrichtung ist im Betrieb auch äußerst zuverlässig, da Trennmittel über keine anderen Flächenbereiche der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane außer jenen austreten kann, in denen die Poren vorgesehen sind.

Von Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Auftrageinrichtung, daß in Abhängigkeit von der Porengröße und der Viskosität das Trennmittel nur dann in ausreichender Menge auf die Oberfläche der Fixierwalze aufgetragen wird, wenn deren Temperatur ausreichend hoch ist, so daß bei abgeschaltetem Kopiergerät im wesentlichen kein Trennmittel auf die Fixierwalzenoberfläche gelangt

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Membrane in den außerhalb der Antragszone liegenden Flächenbereichen wenigstens durch Komprimieren, einen Über-

Halteplatte angebracht ist, wobei die Ausbuchtung der Membrane mit einem formerhaltenden Element mit einem kreisförmigen Querschnitt gefüllt ist,

F i g. 6a eine Querschnittsansicht einer Wärme-Schmelzfixiereinrichtung mit einer Auftrageinrichtung nach der Erfindung mit unterhalb der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane angeordnetem Trennmittelbehälter,

Fig.6b eine Draufsicht auf die Einrichtung von ίο Fig.6a,

F i g. 7 eine Befestigungsart für die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane nach F i g. 3 an einem Trennmittelbehälter aus Metall,

Fig.8, 9 und 10 Befestigungsarten für die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane mittels einer Schmelzverbändung an der Innenfläche des Bodens eines Trennmittelbehälters aus thermoplastischem Harz,

F i g. 11 eine poröse Tetrafluoräthylenharzmembrane, die in der in F i g. 9 gezeigten Form ausgestanzt ist,
Fig. 12a eine Draufsicht einer spritzgegossenen Halteplatte aus einem Polyphenylensulfidharz und

Fig. 12b eine Querschnittsansicht der Halteplatte von F i g. 12a längs der Linie A-A'\n F i g. 12a und

Fig. 13a eine Draufsicht auf einen spritzgegossenen

zug in diesem Flächenbereich mit wärmebeständigem 25 Trennmittelbehälter aus einem Polyphenylensulfidharz Kautschuk oder Pressen einer wärmebeständigen, und

hochmolekularen Kunstharzmembrane auf diesen Flä- Fig. 13b eine Querschnittsansicht des Vorratsbehäl-

chenbereich unter Erwärmung verschlossen sind. ters nach F i g. 13a längs der Linie B-B'.

Eine andere, vorteilhafte Weiterbildung der Erfin- Bei der Erfindung werden poröse Fluorkohlenstoffdung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane 30 harzmembranen mit den angegebenen Kennwertbereieine sich in Axialrichtung der Fixierwalze erstreckende, chen verwendet, wobei die speziellen Kennwerte in

Abhängigkeit von der Viskosität und der erforderlichen aufzutragenden Menge des Trennmittels gewählt werden. Die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane ist

eine Rinne bildende, konkave Ausbuchtung aufweist und die Rinne mit einem formerhaltenden Element ausgefüllt ist Diese Weiterbildung stellt einen guten Kontakt

zwischen der Membrane und der Fixierwalzenoberflä- 35 zweckmäßigerweise ein poröses Tetrafluoräthylenharz,

ehe sicher.

Eine wiederum andere, vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmittelbehälter unterhalb der das Antragselement

das Poren mit einer äußerst gleichmäßigen Größe hat Ein solches Harz, das in der japanischen Patentanmeldung 13 560/67 und 42 794/78 beschrieben ist, wird dadurch hergestellt, daß ein Tetrafluoräthylenharzgebildende Membrane gesondert angeordnet ist und die 40 misch, das ein flüssiges Schmiermittel enthält extrudiert Membrane über ein in dem Trennmittelbehälter oder gewalzt wird, das extrudierte oder gewalzte tauchendes Kapillar-Fördereiement mit dem Trennmit- Gemisch gestreckt wird und dasselbe in einem festen telvorrat in Verbindung steht Diese Weiterbildung Zustand gesintert wird. Da die poröse Tetrafluoräthylenennöglicht den Trennmittelbehälter an einer anderen harzmembrane sehr feine Poren mit einer Größe von Stelle als die Membrane anzuordnen. Dadurch ergibt 45 0,01 bis 10 μΐη hat sickert das zugeführte Trennmittel sich im Hinblick auf die Konstruktion der Auftragein- unter Durchgang durch die Poren sehr langsam aus.

Wenn die Temperatur der Auftrageinrichtung größer wird, nimmt die Viskosität des Trennmittels ab und das Trennmittel tritt leichter aus. Das Trennmittel kann so daher auf die Oberfläche der Fixierwalze nur dann aufgebracht werden, wenn das Kopiergerät in Betrieb ist

F i g. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Auftrageinrichtung nach der Erfindung, bei der eine

richtung ein größerer Freiheitsgrad.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer WärmeschmelzFixiereinrichtung, bei der eine Auftrag

einrichtung nach der Erfindung mit einer porösen 55 poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane 1 an der Innen-

Fluorkohlenstof fharzmembrane verwandt wird,

Fig.2 eine poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane, die einen Flächenbereich aufweist in dem die Poren geschlossen sind,

fläche des Bodens eines Trennmittelbehälters 2 für das Trennmittel befestigt ist welches ein öl ist

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die aufgetragene Trennmittelmenge noch kleiner und das Trennmit-

Fig.3 eine poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane 60 tel wird auf die Fixierwalze nur über den Bereich mit einer Ausbuchtung, aufgetragen, an dem die poröse Fluorkohlenstoffharz-

F i g. 4 die in F i g. 3 gezeigte poröse Fluorkohlen- membrane die Walze berührt Eine solche Ausführungsstoffharzmembrane, die an der Innenfläche des Bodens form ist in F i g. 2 gezeigt bei der die poröse eines Trennmittelbehälters angebracht ist wobei die Fluorkohlenstoffharzmembrane eine Fläche 7 hat deren Ausbuchtung mit einem formerhaltenden Element 65 Poren geschlossen sind und eine Fläche 8, die offene gefüllt ist Poren hat, über die das Trennmittel aufgetragen wird.

Fig.5 eine poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane, Die Fläche 7 kann dadurch gebildet werden, daß die die zwischen einem Trennmittelbehälter und einer Poren in diesem Flächenbereich durch Kompression

oder durch einen Überzug an dieser Fläche mit einem wärmebeständigen Kautschuk bzw. Gummi, wie Fluorkohlenstoffkautschuk oder Silikonkautschuk, oder durch Pressen einer wärmebeständigen, hochmolekularen synthetischen Harzmembrane, wie einem Fluorkohlenstoffharz, unter Erwärmung verschlossen werden.

Bei der Ausbildung nach F i g. 1 kann die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane bei einigen Anwendungsfällen die Fixierwalze nicht ausreichend berühren, so daß bei der Erwärmung die Membrane bricht, so daß der Trennmittelbehälter die Walze berührt und dieselbe hierdurch beschädigt. Eine Auslegungsform, die einen guten Kontakt zwischen der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane und der Fixierwalze ermöglicht, ist in den F i g. 3a und 3b gezeigt. Hierdurch ist die Membrane mit einer geraden, eine Rinne bildenden Ausbuchtung 9 versehen, der durch Erwärmung gebildet wird und die die Umfangsfläche der Fixierwalze in der axialen Richtung berührt.

Die Rinne ist mit einem Element ausgefüllt, das die Form der Ausbuchtung erhält. Das formerhaltende Element ist erforderlich, um die Form der Ausbuchtung der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane beizubehalten und um einen guten Kontakt zwischen der Membrane und der Fixierwalze zu gewährleisten. Das Element sollte auch eine solche Härte haben, daß die Oberfläche der Fixierwalze auf keinen Fall beeinflußt wird. Zusätzlich sollte das Element wärmebeständig sein und die Fähigkeit haben, das Trennmittel zu halten. Ein Material, das alle diese Erfordernisse erfüllt, ist wärmebeständiger Filz 10, der in die Rinne entsprechend F i g. 4 eingesetzt und eingepaßt wird. Jedoch ist es sehr schwierig und aufwendig sowie teuer, ein ausreichend großes Volumen von wärmebeständigem Filz in den Vorsprung entsprechend F i g. 4 einzupassen, um zu erreichen, daß man die gewünschte Härte hat und daß sich ein flaches Oberteil der Ausbuchtung bildet, das notwendig ist, um einen guten Kontakt zwischen der porösen Membrane und der Fixierwalze zu erreichen. Daher ist für das formerhaltende Element ein hohles oder feststofförmiges poröses Material besser geeignet, das einen kreisförmigen Querschnitt hat Als Beispiel wird zweckmäßigerweise ein poröses Tetrafluoräthylenharzrohr verwendet, das Poren hat, die größer als jene der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane sind, sowie eine Porosität von 50 bis 85% haben. Auch können ein poröser Tetrafluorkohlenstoffharzzylinder mit einer Porosität von 35 bis 85% und wärmebeständiger Filzzylinder verwendet werden. Diese Materialien lassen sich einfach dadurch einbauen, daß man sie unter einer geschlitzten Platte 11 hält, wie dies in Fig.5 gezeigt ist Wenn man eines dieser Materialien verwendet lassen sich alle die zuvor genannten Schwierigkeiten überwinden.

Wenn die Funktionsweise und die relative Lage des Trennmittelbehälters zu Schwierigkeiten dahingehend führen, daß sich der Trennmittelbehälter nur unter Schwierigkeiten über der Fixierwalze anordnen läßt, kann man die nachstehend unter Bezugnahme auf Fig.6a erläuterte Ausführungsform verwenden. Ein Ende eines Kapillar-Förderelementes 12, mit dem das Trennmittel 3 zugeführt wird, taucht in das Trennmittel in dem Behälter 2 ein und das andere Ende ist so angeordnet daß es wenigstens teilweise ein formerhaltendes Element 10 berührt, das einen kreisförmigen Querschnitt hat das in die durch eine Ausbuchtung der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane 1 gebildete Rinne eingelegt ist

Der Berührungspunkt ist mit 13 bezeichnet. Das Trennmittel wird dem formerhaltenden Element 10 mit Hilfe der Kapillarwirkung zugeführt und wird dann auf die Oberfläche der Fixierwalze über die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane 1 aufgebracht. Das zur Zuführung des Trennmittels verwendete Förderelement braucht nicht wärmebeständig zu sein und es kann aus Filz, Schwamm, Faservlies, Textilmaterial oder einer mikrofeinen Glasrohre bestehen, die einen Innendurchmesser von nicht größer als 0,5mm hat. Fig.6b zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach F i g. 6a. Wie sich dieser Figur entnehmen läßt, kann die Größe des Förderelementes 12 das zur Zuführung des Trennmittels dient, in Abhängigkeit von der Absorptionsrate des Trennmittels und der zuzuführenden Trennmittelmenge entsprechend gewählt werden. In den F i g. 6a und 6b ist ein Federelement mit 14 bezeichnet, das zur Steuerung des Kontaktdrucks zwischen der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane und der Fixierwalze dient.

Eine Art der Befestigung der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist in F i g. 7 gezeigt, wobei eine poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane 1 zwischen der Innenfläche des Bodens eines metallenen Trennmittelbehälters 2, der das Trennmittel vorrätig hält, und einer Dichtungslage 15 gehalten ist die beispielsweise aus Fiuorkohlenstoffkautschuk oder Silikonkautschuk besteht Eine Platte 16 ist auf der Dichtung mit Hilfe von Schrauben 17 befestigt.

Diese Befestigungsart ist kompliziert und benötigt viel Arbeit und Zeit Das passende Einlegen des formerhaltenden Elements vergrößert darüber hinaus die Anzahl an zusammenzusetzenden Einzelteilen und somit die Kosten. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß das Trennmittel versucht, um die Schrauben und andere Zwischenräume an der Dichtung auszutreten, wenn diese Anordnung längere Zeit in Betrieb ist. Somit kann das Trennmittel über andere Bereiche als jene der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane austreten, in denen die Poren vorgesehen sind.

Diese Schwierigkeiten treten bei einer Auftrageinrichtung nicht auf, die in Fig.5 gezeigt ist und die sich innerhalb kurzer Zeit zusammensetzen und montieren läßt. Hierbei wird wie in Fig.5 gezeigt die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane 1 zwischen dem Trennmittelbehälter 2 und einer Halteplatte 11 gehalten, die jeweils aus einem thermoplastischen Material ausgebildet sind. Ein Schlitz ist sowohl im Boden des Trennmittelbehälters 2 als auch in der Halteplatte 11

so ausgebildet der sich in einer Längsrichtung erstreckt Die poröse Membrane 1, die nicht größer als die Halteplatte 11 sein sollte, wird auf den Boden des Trennmittelbehälters derart gelegt, daß die gerade Ausbuchtung 9, die die Umfangsfläche der Fixierwalze berührt in den Schlitz im Boden des Trennmittelbehälters paßt Anschließend wird die Halteplatte mittels einer Schmelzverbindung mit der Innenfläche des Bodens des Vorratsbehälters unter Aufbringung von Wärme verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind die Poren in den Bereichen der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane außerhalb der geradlinigen Ausbuchtung, die die Umfangsfläche der Fixierwalze in einer axialen Richtung berührt ebenfalls verschlossen, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist so daß das Trennmittel nur über die Poren der Ausbuchtung austritt Die von der Ausbuchtung gebildete Rinne ist mit einem formerhaltenden Element 10 ausgefüllt das vor oder nach der Befestigung der porösen Fluorkohlenstoffharzmembra-

ne am Boden des Trennmittelbehälters angebracht wird.

Es ist sehr schwierig, eine gleichmäßige Schmelzverbindung zwischen dem Boden des Vorratsbehälters und der Halteplatte über einen Flächenbereich hinweg zu erreichen, der wenigstens etwa 100 cm² groß ist. Daher ist vorzugsweise eine Rippe 18 um die Halteplatte 11 ausgebildet, wie dies in Fig.8 gezeigt ist. Die Halteplatte ist haftend mit dem Boden des Vorratsbehälters an der Umfangsfläche der Platte durch schnelles Ultraschall- oder Hochfrequenzschweißen befestigt. Die Rippe 18 kann um 0,05 bis 0,5 mm dicker als die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane sein. Mit einer solchen Stärke ist die Membrane fest zwischen der Halteplatte und dem Boden des Trennmittelbehälters durch das Schweißen gehalten. Die Membrane kann sich nicht !eicht !ösen und man erhält eine gute Abdichtung zwischen der Halteplatte und dem Boden des Vorratsbehälters.

Trotzdem ist es schwierig, eine kleine poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane anzuschweißen und einen hohen Widerstand gegen ein Lösen im Bereich zwischen der Halteplatte und dem Boden des Behälters zu gewährleisten. Um einen kleinen Bereich der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane anzuschweißen, der sich nicht leicht von dem Bereich zwischen der Halteplatte und dem Boden des Trennmittelbehälters löst, kann ein Schenkel des porösen Fluorkohlenstoffharz-Flächenmaterials mit einer Form ausgestanzt werden, die Ansätze besitzt, die in Fig.9a gezeigt sind und die zwischen der Halteplatte und dem Boden des Behälters liegen und auf die in den Fig.9b und 9c gezeigte Weise verschweißt sind. Die Teile, an denen der Ansatz, die Halteplatte und der Boden des Trennmittelbehälters zusammengeschweißt sind, wechseln mit solchen Teilen ab, an denen nur die Platte und der Boden des Trennmittelbehälters verschweißt sind. Durch diese Auslegung erhält man eine gute Abdichtung zwischen der Halteplatte und dem Boden des Trennmittelbehälters und der Widerstand der Membrane gegen ein Lösen ist um das Drei- bis Fünffache größer als bei anderen Verbindungsarten. Um eine noch bessere Dichtung zu erreichen, sind eine Nut 20 in der Innenfläche des Bodens des Trennmittelbehälters 2 und ein Vorsprung 21 in der Halteplatte 11 ausgebildet, wie dies in F i g. 10 gezeigt ist

Das thermoplastische Harz, aus dem der Trennmittelbehälter und die Halteplatte bestehen, wird zweckmäßigerweise aus der Gruppe der glasfaserverstärkten Kunststoffe gewählt, da solche Materialien eine gute Wärme- und Ölbeständigkeit besitzen und durch Ultraschall- oder Hochfrequenzschweißen leicht wärmeverbindbar sind. Als bevorzugte Beispiele sollen Polyphenylensu'fidharz (PPS), das 10 bis 35% Glasfasern enthält, Polyamid 6,6, das nicht mehr als 40% Gläsfasern enthält, und Polyäthylenterephthalat erwähnt werden, das 5 bis 40% Glasfasern enthält

Die Auftragseinrichtung nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Eine poröse Tetrafluoräthylenharzmembrane mit einer Porengröße von 0,05 μπι, einer Porosität von 35% und einer Dicke von 100 μίτι und ein Tetrafluoräthylen/ Hexafluoräthylenharz-Flächenstück (50 μπι dick), das einen Schlitz mit einer Breite von 10 mm und einer Länge von 35 mm hat, werden durch Heißpressen (2 kg/cm² =1,96 bar) bei 280° C zusammengepreßt, um ein Schichtflächengebilde entsprechend F i g. 2 zu erhalten, wobei die Poren in dem Flächenbereich der Membran, die dem Schlitz (mit einer Breite von 10 mm und einer Länge von 35 cm) entsprechen, offen bleiben. ί Das Flächenstück wurde mit Filz (5 mm dick) verstärkt, der auf die dem Tetrafluoräthylen/Hexafluoräthylenharzflächenstück gegenüberliegende Seite gelegt wird. Das so gebildete Flächer.stück wurde in ein übliches Normalpapier-Kopiergerät derart eingesetzt, daß die

ίο mit dem Schlitz versehene Seite des Flächenstücks in Berührung mit der Oberfläche der kleineren mit Tetrafluorkohlenstoffmaterial beschichteten Fixierwalze war.

Das Kopiergerät verwendete Silikonöl (100 cS) als Trennmittel. Etwa 5 Minuten nach dem Einschalten der Maschine, wenn die Temperatur der Oberfläche der Fixierwalze etwa 160°C erreicht hatte, trat Silikonöl nur über den mit einem Schlitz versehenen Bereich der porösen Tetrafluoräthylenharzmembrane aus. Bei 100 000 Kopien wurde kein Papier um die Walze gewickelt und die Membrane war nur geringfügig verschlissen. Auch trat keine Schwierigkeit hinsichtlich einer Verstopfung durch Toner- oder Trägerteilchen auf.

Anschließend wurde die Auftrageinrichtung von dem Kopiergerät entfernt und Kopierpapierblätter wurden durch das Gerät geführt. Hierbei trat die Neigung auf, daß das Papier um die Fixierwalze gewickelt wurde, ohne daß es leicht von dieser getrennt werden konnte.

Hierdurch wird demonstriert, daß die Auftragseinrichtung nach der Erfindung nur eine sehr kleine Silikonölmenge der Oberfläche der Fixierwalze zuführt, wie dies tatsächlich erwünscht ist

Beispiel 2

Eine poröse Tetrafluoräthylenharzmembrane mit einer Porengröße von 2,0 μίτι, einer Porosität von 80% und einer Stärke von 0,4 mm sowie einer Ausbuchtung wurde unter Wärmeeinwirkung hergestellt Alle Flächenbereiche der Membrane mit Ausnahme der Ausbuchtung, die Abmessungen in einer Breite von 6 mm und einer Länge von 35 cm hatte, wurden mit einem Fluorkohlenstoffkautschukkleber bedeckt, um entsprechend F i g. 3 einen Flächenbereich zu bilden, in dem die Poren verschlossen sind. Die durch die Ausbuchtung gebildete Rinne wurde mit einem formerhaltenden Element ausgefüllt das ein poröses Tetrafluoräthylenharzrohr mit einer Porengröße von 3,0 μπι, einer Porosität von 70% und einer Wandstärke von 2 mm war. Das so gebildete Flächengebilde wurde an dem Boden eines metallischen Trennmittelbehälters angebracht und in ein übliches Normalpapier-Kopiergerät desselben Typs wie in Beispiel 1 derart eingesetzt daß die poröse Seite in enger Berührung mit der Oberfläche der Fixierwalze war. Nach dem Füllen des Trennmittelbehälters mit 20 cnv* Silikonöl (30 00OcS) wurde ein Test entsprechend Beispiel 1 ausgeführt Da das öl eine hohe Viskosität hatte, trat es nicht über die poröse Seite bei Raumtemperatur aus. Wenn jedoch die Temperatur der Oberfläche der Fixierwalze 150° C erreichte, wurde der mit dem Schlitz versehene Flächenbereich der Membrane durchsichtig, was dafür kennzeichnend ist daß das Öl über die Membrane austrat Kopierpapierblätter wurden durch das Gerät geschickt wenn es in Betrieb war. Hierbei hat sich kein Papier um die Fixierwalze gewickelt und es konnten viele Kopien ohne Schwierigkeiten erzeugt werden. Nahezu die gesamte ursprüngliche Fü'lmenge an

Siiikonöi blieb in dem Trennmittelbehälter selbst nach 100 000 Kopien, wodurch gezeigt wird, daß der Verbrauch an Siiikonöi bei der Auftrageinrichtung nach der Erfindung sehr gering ist. Zusätzlich war es tatsächlich überraschend, daß kein einziges Kopierblatt um die Walze während 100 000 Kopien gewickelt wurde.

Beispiel 3

Eine poräse Tetrafluoräthylenharzniembrane (Porengröße 0,5 μίτι, Porosität 75%, Stärke 200 μιη) mit einer Ausbuchtung und eine Tetrafluoräthylen/Hexalluoräthylenharzfolie (50 μιη dick) mit einem Schlitz von einer Breite von 3 mm und einer Länge von 28 cm wurden mittels einer Warmpresse (2 kg/cm²= 1,96 bar) bei 305⁰C zusammengepreßt, um ein Schichtflächengebilde derart zu bilden, daß der Schlitz längs des Mittelteils der Ausbuchtung verlief, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Das so gebildete Schichtgebilde wurde in einer Form entsprechend F i g. 11 ausgestanzt.

Durch Spritzgießen wurden eine Halteplatte und ein Trennmittelbehälter mit den in den Fig. 12 und 13 gezeigten Formen aus einem Polyphenylensulfid (PPS)-Harz mit einem Glasfasergehalt von 30% hergestellt. Wie zuvor beschrieben, wurde um die Halteplatte 11 eine Rippe 18 ausgebildet und zur Erreichung einer guten Abdichtung wurden auf der Halteplatte ein Vorsprung und in dem Boden des Trennmittelbehälters eine Nut 20 ausgebildet. Das in F i g. 11 gezeigte Flächenstück wurde in den Behälter gelegt, so daß die Ausbuchtung 9 in einen Schlitz 23 paßte, der im Boden des Behälters ausgebildet war. Der rinnenförmige Bereich der Ausbuchtung war mit einer porösen Tetrafluoräthylenharzröhre (Porengröße 1,0 μηι, Porosität 75%, Wandstärke I mm) gefüllt und anschließend wurde die Halteplatte mit dem Boden des Behälters mit Hilfe eines Ultraschall-Kunststoffschweißgerätes haftend verbunden. Die gesamte Erstellungszeit einschließlich dem Schweißen belief sich nur etwa auf 1 Minute und die hierbei erhaltene Anordnung hatte ein niedriges Gewicht. Der Trennmittelbehälter wurde mit 50 cm³ Siiikonöi (10 000 cS) gefüllt. Selbst bei Raumtemperatur brauchte man nur wenige Stunden, bevor das durch das poröse Tetrafluoräthylenharzrohr gegangene öl über den Bereich der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane austrat, der dem Schlitz in dem Tetrafluoräthylen/ Hexafluoräthylenharzfilm entspricht. Die so gebildete Auftrageinrichtung gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung wurde in ein übliches Normalpapier-Kopiergerät wie in Beispiel 1 eingesetzt. Der Ausbuchtungsbereich der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane, der dem Schlitz in der Tetrafluoräthylen/Hexafluoräthylenharzfolie entspricht, stellte einen sehr innigen Kontakt mit der Oberfläche der Fixierwalze her und bei 100 000 Kopien wurde kein Kopierpapier um die Walze gewickelt. Der Verbrauch an Siiikonöi belief sich auf nicht mehr als etwa 40 cm³, woraus ersichtlich ist, daß die Auftrageinrichtung nach der Erfindung kontinuierlich einen Überzug aus Siiikonöi gleichmäßig und mit einer sehr kleinen Menge aufbrachte. Das Öl trat an keiner Stelle der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane außer jenen Stellen aus, die dem Schlitz in der Tetrafluoräthylen/Hexafluoräthylenharzfolie entsprechen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auftrageinrichtung zum Auftragen eines flüssigen Trennmittels auf die erhitzte Fixierwalze einer Wärmeschmelzfixiereinrichtung für Tonerbilder, bestehend aus einem Trennmittelbehälter, der über ein, die Fixierwalzenoberfläche in Axialrichtung kontaktierendes Antragselement mit der Fixierwalze in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftragen eines Trennmittel (3), das eine Viskosität von 50 bis 100 000 cS hat, das Antragselement aus einer porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane (1) besteht, welche eine Porengröße von 0,01 bis ΙΟμπι, eine Porosität von 35 bis 85% und eine Dicke von 50 μπι bis 1 mm aufweist

2. Auftrageinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (1) *us Polytetrafluorethylen besteht

3. Auftrageinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Membrane (1) in den außerhalb der Antragzone liegenden Flächenbereichen, wenigstens durch Komprimieren, einen Überzug in diesem Flächenbereich mit wärmebeständigem Kautschuk oder Pressen einer wärmebe- >■> ständigen, hochmolekularen Kunstharzmembrane auf diesen Flächenbereich unter Erwärmung verschlossen sind.

4. Auftrageinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine sich in Jd Axialrichtung der Fixierwalze erstreckende, eine Rinne bildende, konkave Ausbuchtung (9) aufweist und die Rinne mit einem formerhaltenden Element ausgefüllt ist.

5. Auftrageinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das formerhaltende Element (10) ein hohles poröses Element mit kreisförmigem Querschnitt ist.

6. Auftrageinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das formerhaltende Element (10) ein poröses Feststoffelement mit kreisförmigem Querschnitt ist.

7. Auftrageinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle, poröse Element mit einem kreisförmigem Querschnitt ein poröses Rohr aus Polytetrafluoräthylen ist, das größere Poren als jene der porösen Membrane (1), sowie eine Porosität von 50 bis 85% hat.

8. Auftrageinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Feststoffelement ein Zylinder aus Polytetrafluoräthylen mit einer Porosität von 35 bis 85% ist.

9. Auftrageinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Feststoffelement aus einem wärmebeständigen Filz (10) besteht.

10. Auftrageinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmittelbehälter (2) unterhalb der das Antragelement bildenden Membrane (1) gesondert angeordnet ist und die Membrane über ein in den Trennmittelbehälter f>o tauchendes Kapillar-Förderelement (12) mit dem Trennmittelvorrat in Verbindung steht.

11. Auftrageinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmittelbehälter (2) unterhalb der das Antragelement bildenden Mem- b5 brane (1) gesondert angeordnet ist und das die Rinne ausfüllende forinerhaltende Element (10) über ein in den Trennmittelbehälter (2) eintauchendes Kapillar-Förderelement (12) mit dem Trennmittelvorrat in Verbindung steht

12. Auftrageinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillar-Förderelement (12) aus Filz besteht

13. Auftrageinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnetdaß das Kapillar-Förderelement(12) aus einem Schwamm besteht

14. Auftrageinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillar-Förderelement (12) aus einem Vliesstoff besteht

15. Auftrageinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillar-Förderelement(12) aus einem textlien Material besteht

16. Auftrageinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillar-Förderelement (12) ein Glasrohr ist, das einen Innendurchmesser von nicht größer als 0,5 mm hat

17. Auftrageinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmittelbehälter (2) wenigstens in einem Teil seines Bodens eine öffnung aufweist, und daß die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane (1) auf eine Innenfläche des Bodens des Trennmittelbehälters (2) gelegt ist.

18. Auftrageinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung ein Schlitz ist, der in einer Längsrichtung der Fixierwalze (4) ausgebildet ist.

Iy. Auftrageinrichtung nach Anspruch 4 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtung (9) der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane (1) derart geformt ist, daß sie in den Schlitz paßt und sich über den Boden des Trennmittelbehälters (2) hinaus erstreckt.

20. Auftrageinrichtung nach einem der Ansprüche 17, 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennmittelbehälter (2) aus einem thermoplastischen Harz besteht, daß die poröse Fluorkohlenstoffharzmembrane (1) zwischen einer Halteplatte (11) aus einem thermoplastischen Harz und dem Beden des Trennmittelbehälters (2) mittels einer Schmelzverbindung zwischen Trennmittelbehälter (2) und Halteplatte (11) angebracht und befestigt ist.

21. Auftrageinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz ein Polyphenylensulfid ist, das nicht mehr als 35% Glasfasern enthält.

22. Auftrageinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz Polyamid 6,6 ist, das nicht mehr als 40% Glasfasern enthält.

23. Auftrageinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz ein Polyäthylenterephthalat ist, das nicht mehr als 40% Glasfasern enthält.

24. Auftrageinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzverbindung unter Erwärmung durch Ultraschallschweißen hergestellt ist.

25. Auftrageinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzverbindung unter Erwärmung durch Hochfrequenzschweißen hergestellt ist.

26. Auftrageinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Ansätze (18) an wenigstens einem Teil eines Umfangs der porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane (1) ausgebildet sind und daß die Schmelzverbindung beiderseits benachbart zu die-

sen Ansätzen angelegt ist

Die Erfindung betrifft eine Auftragebrichtung zum Auftragen eines flüssigen Trennmittels auf die erhitzte Fixierwalze einer Wärmeschmelzfixiereinrichtung für Tonerbilder, bestehend aus einem Trennmitteibehältc-r, der über ein, die Fixierwalzenoberfläche in Axialrichtung kontaktierendes Antragselement mit der Fixierwalze in Verbindung steht

Bei einer Fixiereinriciitung für ein Normalpapier-Kopiergerät wird ein ein übertragenes Tonerbild tragendes Papier zwischen einer beheizten Metallwalze und einer Gummi- bzw. einer Kautschukwalze oder anderen elastischen Walzen unter Druck bei einer Temperatur zwischen 150 und 200⁰C durchgeführt, bis das Bild fixiert ist Bei dieser Einrichtung passiert es häufig, daß das ein Tonerbild tragende Papier um die Metallwalze oder die elastische Walze gewickelt wird, wodurch das Fertigstellen einer Kopie verhindert oder ein Papierstau verursacht wird. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind viele Vorschläge gemacht worden, und zwar unter anderem die Verwendung eines Fluorkohlenstoffharzüberzugs auf der Oberfläche der Metallwalze.

Unabhängig davon, ob ein Fluorkohlenstoffharzüberzug aufgebracht ist oder nicht, wird bei allen üblichen Ausbildungsformen von Fixiereinrichtungen ein zusätzlicher Überzug eines Trennmittels auf den AußenflS-chen der Metallwalze und der elastischen Walze aufgetragen. Jedoch ist es sehr schwierig, einen Trennmittelüberzug gleichmäßig und mit der richtigen Menge aufzutragen. Wenn die Trennmittelmenge zu groß ist, bildet sich ein pusteiförmiger Fleck auf dem Papier oder das Papier färbt ab. Durch den schnellen Verbrauch des Trennmittels ist gleichzeitig ein häufiges und unwirtschaftliches Nachfüllen erforderlich. Ferner können übergroße Mengen an Trennmittel, die sich auf der Außenfläche der Walze ansammeln, zu unerwarteten Störungen bei dem Gerät führen. Wenn eine zu geringe Trennmittelmenge aufgetragen wird, wird die Trennbarkeit bzw. die Lösbarkeit der Walzenfläche vom Papier unvermeidlich herabgesetzt, was zu der Schwierigkeit führt, daß das Papier um di-a Walze gewickelt wird. Typische Trennmittel sind Silikonöl oder andere wärmebeständige öle.

Aus der DE-OS 23 31 453 ist eine Auftrageinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, deren Antragselement aus zwei übereinanderliegenden Schichten besteht. Die eine Schicht besteht aus einem Fluorkohlenstoffpolymer und berührt die Oberfläche der Fixierwalze, und die zweite Schicht besteht aus einem hitzebeständigen Copolymer aus Metaphenylindiamin und Isophthaloylchlorid und steht über eine Zuführeinrichtung mit dem in dem Trennmittelbehälter enthaltenen Trennmittel in Verbindung. Das derart ausgebildete, kissenförmige Antragselement ist relativ groß, so daß die gesamte Auftrageinrichtung einen großen Raumbedarf hat. Außerdem ist die zweischichtige Ausbildung des Antragselementes aufwendig und beim Einbau kompliziert, da von großer Bedeutung ist, daß sich die beiden Schichten über ihre gesamten, einander zugewandten Oberflächen in Berührung stehen.

Liegt nur eine ungenügende Oberflächenberührung vor, so kann das Trennmittel von der zweiten Schicht nicht zur ersten Schicht und damit auch nicht auf die Fixierwalzenoberfläche gelangen.

In den US-PS 37 18 116 und 37 45 972 sind Auftragseinrichtungen für die Trennmittel beschrieben, die einen zweilagigen Filz, eine dichte Filzlage und eine lose Filzlage verwenden. Die Verwendung dieser Auftragseinrichtung verhindert eine zu große Trennmittelmenge beim Auftrag, indem eine Walze und die Oberfläche der dichten Filzschicht miteinander in Berührung gebracht werden. Jedoch ist auch die unter Verwendung dieser ίο Auftragseinrichtung aufgebrachte Trennölmenge noch groß, und zwar insbesondere dann, wenn seine Viskosität niedrig ist Ein weiterer schwerwiegender Nachteil bei dieser Auftragseinrichtung ist darin zu sehen, daß der Filz die Neigung besitzt, daß er sich durch den Toner oder die Trägerteilchen zusetzt, wodurch sich verschiedene Probleme bei der Fixierung beispielsweise dadurch ergeben, daß sich Risse auf der Oberfläche der Fixierwalze bilden oder daß das Trennöl ungleichmäßig aufgetragen wird. Daher muß der Filz häufig ersetzt werden, was nicht nur unwirtschaftlich ist, sondern auch den langzeitigen Betrieb der Fixiervorrichtung erschwert

Eine Fixiervorrichtung, die den zuvor genannten Nachteil überwindet, ist in der japanischen Patentschrift 1 10 049/77 beschrieben. Ein wesentliches Merkmal dieser Vorrichtung ist die Tatsache, daß die dichte Filzlage weggelassen ist und daß wenigstens ein Teil der Filzstruktur durch einen Tetrafluoräthylenharzschaum ersetzt ist. Diese Auslegung verhindert, daß übergroße Mengen an Trennöl aufgetragen werden. Da aber die Porengröße von Tetrafluoräthylenharzschaum innerhalb der Vorrichtung nicht zufriedenstellend einstellbar ist, ist auch die aufgetragene Trennölmenge relativ groß. Durch die Verwendung einer großen wärmebeständigen Filzstruktur ist ferner die Gesamtvorrichtung kompliziert, hat große Abmessungen und wird teuer. Da ferner der Filz das Öl absorbiert, braucht man nicht nur viel Zeit, bevor damit begonnen werden kann, das öl auf die Fixierwalze aufzutragen, sondern das von dem Filz absorbierte und in diesem festgehaltene Öl wird vollständig vergeudet. Ein weiterer schwerwiegenderer Nachteil ist darin zu sehen, daß das Verfahren zur Fixierung des Tetrafluoräthylenharzschaumes noch zu überwindende Schwierigkeiten mit sich bringt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftrageinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie kompakt und einfach ausgebildet ist und ein Trennmittelüberzug geringer Dicke aufgetragen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Auftragen eines Trennmittels, das eine Viskosität von 50 bis 100 000 cS hat, das Antragselement aus einer porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane besteht, welche eine Porengröße von 0,01 bis ΙΟμπι, eine Porosität von 35 bis 85% und eine Dicke von 50 μπι bis 1 mm aufweist

Mit der erfindungsgemäßen Auftrageinrichtung läßt sich ein sehr gleichmäßiger Überzug von Treiinmittei mit einer minimalen, erforderlichen Menge auf die Oberfläche einer Fixierwalze auftragen, so daß sich ein sehr wirtschaftlicher Verbrauch an Trennmittel ergibt. In besonders vorteilhafter Weise besteht wegen der bei der erfindungsgemäßen Auftrageinrichtung verwandten porösen Fluorkohlenstoffharzmembrane keine Gefahr einer Verstopfung durch Toner- oder Trägerteilchen, so daß der Wartungsaufwand, wenn überhaupt erforderlich, nur äußerst gering ist. Auch ist der Verschleiß der Fluorkohlenstoffharzmembrane auferund der Beruh-