DE69607668T2

DE69607668T2 - Trennmittel-Flüssigkeitsdosierungsvorrichtung und flüssigkeitsabsorbierendes Material dafür

Info

Publication number: DE69607668T2
Application number: DE69607668T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kato; Hiroyasu Kikukawa
Original assignee: Japan Gore Tex Inc
Current assignee: Japan Gore Tex Inc
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: DE69607668D1; EP0729080A1; US5776043A; JPH08297427A; EP0729080B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Materialien und Geräte zum Auftragen dosierter Mengen von Flüssigkeiten auf Walzen und andere Flächen, insbesondere betrifft sie Geräte zum Auftragen von Ablöseflüssigkeiten auf die Oberfläche von Walzen in Tonerfixieranordnungen von Maschinen zum Kopieren von Normalpapier (PPC; plain paper copying).
In einer PPC-Maschine werden auf die Oberfläche von Papier oder einem anderen Aufzeichnungsträger aufgebrachte Tonerbilder durch Einwirkung von Wärme unter Druck fixiert. Bei gewissen PPC-Maschinen erfolgt das Fixieren dadurch, daß das bildtragende Aufzeichnungsmedium zwischen einer heißen Thermofixierwalze und einer Druckwalze hindurchgeführt wird. Beim Einsatz dieser Art von Thermofixiergerät gelangt das Tonermaterial in direkte Berührung mit einer Walzenoberfläche, so daß ein Teil des Toners an der Walzenoberfläche haften bleibt. Bei der anschließenden Weiterdrehung der Walze setzt sich das haftengebliebene Tonermaterial möglicherweise auf dem Aufzeichnungsmedium ab, was zu unerwünschten Geisterbildern, Verunreinigungen und Verschmierungen führt, in schwerwiegenden Fällen kann der Aufzeichnungsträger an dem haftengebliebenen Tonermaterial an der Walze hängenbleiben und wickelt sich um die Walze.
Um diesen Problemen zu begegnen, werden häufig Materialien mit guten Ablöseeigenschaften für die Walzenoberflächen verwendet, beispielsweise Siliconkautschuk oder Polytetrafluorethylen. Wenngleich eine Verbesserung der Arbeitsleistung der Thermofixiereinrichtungen erreicht wird, löst doch der Einsatz von Siliconkautschuk oder Polytetrafluorethy len für Walzenoberflächen allein diese Probleme nicht. Eine weitere Vorgehensweise zur Behebung der Probleme besteht darin, den Tonermaterialien Ablösemittel hinzuzufügen, um zu verhindern, daß sie an der Walzenoberfläche haftenbleiben. Diese ölfreien Toner verbessern ebenfalls die Leistungsfähigkeit der Thermofixiereinrichtungen, aber auch hier beseitigen sie nicht vollständig die mit dem Haftenbleiben von Toner und dessen Transfer in Verbindung stehenden Probleme, insbesondere nicht bei Hochgeschwindigkeitskopierern.
Die Toneraufnahme durch die Walzen läßt sich dadurch beherrschen, daß man die Oberfläche mindestens einer der Walzen der Thermofixiereinrichtung mit einem flüssigen Ablösemittel überzieht, beispielsweise Siliconöl. Wichtig ist, daß die Ablöseflüssigkeit gleichmäßig und in präzisen Mengen auf die Oberfläche der Walze aufgetragen wird. Zu wenig Flüssigkeit oder eine ungleichmäßige Oberflächenbedeckung würde den Toner nicht an einem Anhaften und Wiederabsetzen von der Walze hindern. Andererseits können zu große Mengen an Ablöseflüssigkeit zur Folge haben, daß Walzenoberflächen aus Siliconkautschuk anschwellen und sich kräuseln, so daß Kopien mit nicht hinnehmbarer Qualität entstünden.
Es wurden Einrichtungen unterschiedlicher Gestalt zu dem Zweck vorgeschlagen, eine Ablöseflüssigkeit gleichmäßig zu dosieren und auf Kopiermaschinen-Walzenflächen aufzutragen. Die japanische Patentveröffentlichung Sho 60-136782 betrifft Produkte, die man erhält, indem man ein Ablöseöl in den Hohlraum eines Zylinders einbringt, der in seinem äußeren Umfangsbereich zahlreiche kleine Löcher aufweist, und den Außenumfang des Zylinders mit einem wärmebeständigen Filzmaterial umwickelt, beispielsweise NOMEX®. Die japanische Gebrauchsmuster-Vorveröffentlichung Nr. Sho 61-104469 betrifft Produkte, die dadurch erhalten werden, daß eine perforierte Walze zunächst in poröses Material, beispielsweise Papier, eingeschlagen wird, um die Menge des Öldurchsatzes durch die Walze zu steuern, woraufhin sie in hitzebeständigen Filz eingeschlagen wird, um eine gleichmäßige Diffusion von Öl in axialer Richtung der Walze zu erreichen. Außerdem betrifft die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Hei 5-123623 Produkte, die man erhält, indem man Siliconkautschukschwamm oder dergleichen als Zwischenschicht zur Schaffung von Elastizität der Walze vorsieht. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Sho 60-144778 betrifft Produkte, die man dadurch erhält, daß man andere wärmebeständige poröse Stoffe anstelle der oben erwähnten hitzebeständigen Filzmaterialien einsetzt.
Allerdings beinhalten die oben angesprochenen Produkte das Aufbringen und Übertragen von Öl, welches aus der perforierten Walze durch das Filzmaterial oder das poröse Material direkt zu der Fixierwalze fließt, wodurch es schwierig wird, den Auftrag des Öls zu beherrschen. Beispielsweise führt der Versuch zum Reduzieren der aufgebrachten Ölmenge durch Verringerung der Anzahl von Löchern in dem hohlen Zylinder zu einem ungleichmäßigen Fluß des Öls durch den Zylinder und führt zu einer unregelmäßigen Ölzufuhr zu der Fixierwalze. Darüber hinaus führt eine Verringerung des Lochdurchmessers zu weiteren Problemen bei der Ölzufuhr, welche die Verarbeitung verkomplizieren und mithin die Kosten erhöhen. Darüber hinaus muß zum Vermeiden eines zu schnellen Ölflusses aus der perforierten Walze heraus hochviskoses Öl in diesen Produkten eingesetzt werden. Allerdings kann gemäß einer grundsätzlichen Regel nur Öl mit einer Viskosität von 1000 cps oder darüber verwendet werden.
Um diese Probleme zu lösen, offenbart die japanische vorläufige Gebrauchsmusteranmeldungs-Veröffentlichung Nr. 61-104469 das Umwickkeln der Oberfläche einer perforierten Walze mit hitzebeständigem Papier oder einem ähnlichen hitzebeständigen Material, um den Ölfluß dadurch zu beherrschen, daß dieser durch das Papier hindurchdiffundiert. Der Nachteil dieser Vorgehensweise besteht aber darin, daß nach längerem Stillstand der Kopierer oder einer ähnlichen Einrichtung, in der dieses Zufuhrsystem installiert ist, übermäßig große Mengen von Öl beim einsetzenden Betrieb zugespeist werden. Versuche, die Ölmenge in der Walze zu reduzieren, um diesem Problem zu begegnen, führten zu einer unzureichenden Ölaufbringung in der zweiten Hälfte einer Zeitspanne andauerenden Kopierbetriebs.
Um diese Probleme zu beseitigen, offenbart die japanische vorläufige Gebrauchsmusteranmeldungs-Veröffentlichung Nr. 61-183679, auf der Oberfläche des hitzebeständigen Filzes oder porösen Materials (das heißt auf der Oberfläche der vorerwähnten Walze) eine hitzebeständige mikroporöse Schicht in Form einer Membran vorzusehen, um dadurch die Menge des aufgebrachten Öls zu beherrschen.
Außerdem haben die Erfinder in der japanischen vorläufigen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 62-178992 vorgeschlagen, die mikroporöse Membran mit einer Öldurchdringungs-Regulierschicht in Form einer Verbundmembran zu ersetzen, die man dadurch erhält, daß man die Hohlräume der mikroporösen Membran mit einem Gemisch aus Siliconkautschuk und Öl füllt. Diese Verbundmembran ist beständig gegen Hitze, Kontaminierung und mechanische Verformung und ermöglicht ein präzises, gleichmäßiges und konstantes Zuspeisen einer sehr geringen Menge Öl über längere Zeitspannen.
Obschon mit derartigen Öldurchdringungs-Regulierschichten ausgestattete Walzen ursprünglich dazu ausgelegt waren, die geforderten Kennwerte für derartige Ölaufbringeinrichtungen zu erfüllen, schuf das Vorhandensein der Regulierschichten neue Nachteile. Insbesondere blockierte das Öl die Poren der mikroporösen Membran, als die Ablösewalze in Berührung mit der mikroporösen Membran oder Verbundmembran gelangte, so daß kaum ausreichende Mengen Gas in die Walze hineingelangen konnten, um das Öl innerhalb der Walze zu ersetzen, so daß zur Gewährleistung der Öldosierung ein Druck von beispielsweise mehreren zehn Kilopont pro Quadratzentimeter erforderlich war. Im Ergebnis war also ein höherer Druck erforderlich, wenn der Porendurchmesser der mikroporösen Membran sich verkleinerte, um den Öldurchsatz und die Dosierung zu ermöglichen, so daß das Eindringen von Gasen in die Walze ohne Beanspruchung und Beschädigung der Membran im Fall der vorerwähnten Verbundmembran schwierig war.
Es sei außerdem angemerkt, daß Druck beispielsweise durch Wärmeausdehnung des im Inneren des perforierten hohlen Teils aufgenommenen Öls entsteht, ferner durch Feuchtigkeit, die von dem Öl absorbiert wird, sowie Wasser, welches von dem porösen Material absorbiert wird. Dieser Druck führt zu einem Überdruck an der Öldurchdringungs-Regulierschicht. Im Ergebnis kommt es zu Zunahmen der anfänglichen Ölzuführmenge aufgrund eines Durchsickerns des Öls, und es kommt möglicherweise zu einer ballonähnlichen Schwellung oder sogar zu gelegentlichem Bruch der Öldurchdringungs-Regulierschicht.
Dieser Druckaufbau in der Walze kann überwunden werden, indem man ein Loch für den Öldurchgang in einem Endbereich der Walze vorsieht, vorzugsweise entlang der axialen Linie der Walze. Um allerdings das Öl an einem Lecken durch dieses Loch hindurch zu hindern, dürfte die aufgenommene Ölmenge nicht mehr betragen als die halbe innere Aufnahmekapazität der Walze, in der Praxis etwa 30% der Aufnahmekapazität, womit eine entsprechende Verringerung der Nutzungszeit der Ölzuführwalze einherginge. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß, weil sich das Öl im untersten Teil der Walze aufgrund der Schwerkraft konzentriert und ansammelt, wenn der Kopierer oder ein anderes Gerät mit einem solchen System längere Zeit unbenutzt steht, der Gewichtsausgleich der Walze nicht mehr gegeben ist, ihre Drehung unbeständig wird und das Öl beim anfänglichen Neubetrieb ungleichmäßig aufgetragen wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Öl aus dem Loch ausströmt, wenn die Walze vertikal gehalten wird, so daß das Loch nach unten weist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Auftragen von Ablöseflüssigkeiten auf Flächen, beispielsweise Walzen in Tonerfixiereinrichtungen von PPC-Maschinen, in gesteuerter und zuverlässiger Weise, wobei die Vorrichtung die oben beschriebenen Nachteile überwinden soll.
Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Flüssigkeitsdosier- und Beschichtungsvorrichtung und ein darin verwendetes poröses, flüssigkeitsabsorbierendes Material, welches im Stande ist, eine Ablöseflüssigkeit in zufriedenstellender Weise auf eine Fläche aufzutragen, beispielsweise auf die Walzen einer Tonerfixiervorrichtung einer PPC-Maschine oder dergleichen, wobei dies mit außerordentlicher Genauigkeit, Gleichmäßigkeit und Langlebigkeit geschehen soll. Eine solche Flüssigkeitsdosier- und Beschichtungsvorrichtung kann eine Walze, ein Endlosband oder irgendeine andere Konfiguration aufweisen, die man in zu friedenstellender Weise zum Auftragen von Flüssigkeit auf eine Fläche einsetzen kann.
Erfindungsgemäß wird eine Flüssigkeitsdosier- und Beschichtungsvorrichtung geschaffen, welche aufweist:
ein perforiertes hohles Element;
ein flüssigkeitsabsorbierendes poröses Material innerhalb des Hohlraums des perforierten hohlen Elements;
eine Flüssigkeitsdiffusionsschicht in Berührung mit dem Außenumfang des perforierten hohlen Elements;
eine Flüssigkeits-Durchlaßregulierschicht in Berührung mit dem Außenumfang der Flüssigkeitsdiffusionsschicht;
eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten des flüssigkeitsabsorbierenden porösen Materials innerhalb des perforierten hohlen Elements; und
mindestens ein Loch in der Dichtungseinrichtung, welches Gas innerhalb der Flüssigkeitsdosier- und -beschichtungsvorrichtung während des Betriebs entweichen läßt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Ablöseflüssigkeits-Zuführeinrichtung gemäß der Erfindung, wobei ein Teil der Vorrichtung weggeschnitten ist, um die inneren Bauteile zu zeigen;
Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ölauftrag und der Anzahl von transportierten Papierbögen gemäß Beispiel 3.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsdosier- und Beschichtungsvorrichtung, bei der Flüssigkeit in einem flüssigkeitsabsorbierenden Material aufgenommen ist, welches seinerseits in dem hohlen Bereich eines perforierten hohlen Elements enthalten ist, wobei auf dem Außenumfang des perforierten hohlen Elements eine Flüssigkeitsdiffusionsschicht gebildet ist, auf dem äußersten Umfang eine Flüssigkeits-Durchlässigkeitsregulierschicht vorgesehen ist, wobei der hohle Bereich des perforierten Elements durch Endstücke abgedichtet ist, und wobei ein Durchgangsloch vorgesehen ist, um im Betrieb Gase entweichen zu lassen. Die Flüssigkeitsdosier- und -beschichtungsvorrichtung kann eine Walze, ein Endlosband oder irgendeine andere Konfiguration aufweisen, die in geeigneter Weise zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf eine Fläche eingesetzt werden kann.
Fig. 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdosier- und -beschichtungsvorrichtung 9, umfassend ein perforiertes hohles Element 1 mit Perforierungen 2, einem flüssigkeitsabsorbierenden, porösen Material 5 im Inneren des hohlen Bereichs des Elements 1, eine Flüssigkeitsdiffusionsschicht 3 in Berührung mit dem Außenumfang des hohlen Elements 1, eine Flüssigkeits- Durchlässigkeitsregulierschicht 4 in Berührung mit dem Umfang der Flüssigkeitsdiffusionsschicht 3, Endabdichtungs-Wellenelemente 6 und 7, von denen das Wellenelement 7 ein Loch 8 für den Gasauslaß aus der Vorrichtung 9 enthält.
Das perforierte hohle Element gemäß der Erfindung kann ein poröses oder nicht-poröses Material aufweisen und kann ausgewählt werden aus der Gruppe Aluminium, Eisen, rostfreier Stahl, Keramik, Kunststoff, Sintermetalle und dergleichen. Ist das Element nicht-porös oder für den spezifischen Einsatz von unzureichender Porosität, so können mit geeigneten Mitteln, beispielsweise durch mechanische Verarbeitung, Ätzen oder dergleichen Perforierungen eingebracht werden. Hierzu besteht ein besonderes Merkmal der Erfindung darin, daß keine Beschränkungen erforderlich sind hinsichtlich Größe, Anzahl oder anderer Parameter der Perforierungen in dem hohlen Element, vorausgesetzt, diese Perforierungen ermöglichen es der Flüssigkeit, hindurchzutreten und durch die Flüssigkeitsdiffusionsschicht hindurchzudiffundieren.
Die Flüssigkeitsdiffusionsschicht, die sich auf dem Außenumfang des perforierten hohlen Elements befindet, sollte eine geeignete Flexibilität und Elastizität aufweisen, um eine gute Berührung mit der Oberfläche, auf die die Flüssigkeit aufzutragen ist, zu garantieren. Darüber hinaus sollte die Flüssigkeitsdiffusionsschicht eine zufriedenstellende Flüssigkeitsdiffusion durch die Schicht ermöglichen. Beispiele für geeignete Flüssigkeitsdiffusionsschicht-Materialien enthalten NOMEX-Filz, Siliconkautschukschwamm, Verbundschwämme, erhalten durch Kombinieren von Siliconkautschukprodukten mit Urethanschäumen, Melaminschäumen und Polyimidschäumen. Die Flüssigkeitsdiffusionsschicht läßt sich optio nal auch bei Bedarf mit Fluorharzen, Siliconkautschuken oder anderen elastischen Werkstoffen kombinieren.
Die Flüssigkeits-Durchlässigkeitsregulierschicht gemäß der Erfindung kann mikroporöse Membranen aus verschiedenen Kunststoffen und dergleichen enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Flüssigkeits-Durchlässigkeitsregulierschicht expandiertes PTFE, welches die gewünschte Wärmebeständigkeit, Festigkeit, Ablöseeigenschaften, Flexibilität und Möglichkeit der Steuerung von Porendurchmessern hat. Darüber hinaus eignen sich in einer besonders bevorzugten Ausführungsform, bei der die Flüssigkeitsdosiervorrichtung eine Öldosiervorrichtung zur Verwendung in PPC-Maschinen aufweist, Flüssigkeits-Durchlässigkeitsregulierschichten aus Verbundmembranen, die durch Imprägnieren der Hohlräume solchen expandierten PTFEs mit Ölgemischen und anschließender Vernetzung gebildet werden, besonders deshalb gut, weil diese Membranen die Steuerung des Öldurchtritts erleichtern, stabile Öldurchlässigkeitskennwerte ergeben und die gewünschte Haltbarkeit und Ablöseeigenschaften besitzen.
Das poröse, flüssigkeitsabsorbierende Material gemäß der Erfindung ist im Stande, eine ausreichende Menge von Flüssigkeit zu halten, um eine kontinuierliche Zuspeisung der Flüssigkeit für eine lange Zeit zu garantieren. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das flüssigkeitsabsorbierende Material Flüssigkeiten bis zu einer Höhe aufnehmen, die zumindest dem Außendurchmesser des perforierten Teils der Flüssigkeitsdosiervorrichtung entspricht. Das Halten von Flüssigkeit des Materials läßt sich bestimmen mit Hilfe eines Kapillar-Rückhalteversuchs, bei dem das flüssigkeitsabsorbierbare Material mit einer Flüssigkeit durchsetzt wird, anschließend in einen Behälter eingebracht wird und über eine Zeitspanne hinweg sich selbst überlassen wird, so daß Flüssigkeit aus dem Material in den Behälter abfließen kann. Periodisch vorgenommene Messungen der Entfernung zwischen der Oberseite der Flüssigkeit in dem Behälter und der Höhe der in dem flüssigkeitsabsorbierenden Material gehaltenen Flüssigkeit werden aufgenommen, und nachdem der Pegel sich stabilisiert hat, wird die Flüssigkeitshaltefähigkeit des Materials ermittelt.
Das flüssigkeitsabsorbierende Material kann jedes Material sein, welches undurchlässig für die in dem porösen Volumen des Materials absorbierte Flüssigkeit ist, welches den Betriebstemperaturen der Anlagen, in denen die Flüssigkeitsdosiervorrichtungen eingebaut sind, widerstehen kann, und eine zufriedenstellende Flüssigkeits-Haltefähigkeit besitzt.
Beispiele für geeignete flüssigkeitsabsorbierende Materialien beinhalten NOMEX®-Filz, NOMEX®-Geflecht und NOMEX®-Faserbündel, Glasfaserbündel, Kohlenstoffaserbündel, Kohlenstoffaser-Filz, verschiedene gesinterte poröse Keramikartikel, poröser Siliconkautschuk-Schwamm, Aramidfaserbündel, Polyimidschäume, Melaminschäume und verschiedene andere Kunststoffschwämme, Schäume, poröse Artikel, gesinterte Artikel und Faserbündel. Wenn die Flüssigkeit beispielsweise im Fall von PPC-Maschinen Öle umfaßt, sind Melaminschäume besonders geeignet im Hinblick auf die Ölaufnahmefähigkeit und Elastizität, durch die Porosität der Schäume und den geeigneten Porendurchmesser erreicht werden. Ohne durch die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß während des Betriebs der Flüssigkeitsdosier- und -beschichtungsvorrichtung das Öl aus dem porösen flüssigkeitsabsorbierenden Material durch den Konzentrationsgradienten zwischen den Schichten der Flüssigkeitsdosiervorrichtung und/oder durch die Zentrifugalkraft aufgrund des Umlaufs der Vorrichtung transferiert wird.
Wellen und andere Komponenten können optional zum Verstärken der porösen, flüssigkeitsabsorbierenden Materialien eingesetzt werden, um deren Einbringen in das hohle Element zu erleichtern und die Formhaltefähigkeit des flüssigkeitsabsorbierenden Materials zu steigern.
Flüssigkeiten lassen sich in die erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdosiervorrichtungen mit Hilfe jeglicher Einrichtungen einbringen, die denkbar sind. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform die gewünschte Menge Flüssigkeit in das perforierte hohle Element eingegossen, anschließend das flüssigkeitsabsorbierende Material in das hohle Element eingeführt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das flüssigkeitsabsorbierende Material mit der Flüssigkeit imprägniert werden, bevor es in das hohle Element eingeführt wird.
Geeignete Flüssigkeiten im Rahmen der Erfindung können jegliche Flüssigkeiten sein, die Zufuhr in gleichmäßigen, beherrschbaren Mengen erfordern, und die kompatibel sind mit den Flüssigkeitszuführvorrichtungen. Bezüglich der Ablöseflüssigkeiten, die bei Tonerfixieranordnungen in PPC-Maschinen eingesetzt werden, können geeignete Flüssigkeiten Dimethyl-Siliconöl, Öle auf Fluorbasis, fluorierte Siliconöle, Phenylsiliconöle und verschiedene modifizierte Siliconöle umfassen. Die neuen Merkmale der Flüssigkeitszuführvorrichtungen ermöglichen den Einsatz von Flüssigkeiten mit einem großen Bereich von Viskositäten, und somit werden der Flüssigkeits-Viskosität im Rahmen der Erfindung keine besonderen Beschränkungen auferlegt.
Der regelmäßige Einsatz der Flüssigkeitszuführvorrichtungen der Erfindung beim Betrieb einer Anlage, beispielsweise im Fall von Ölzuführvorrichtungen für Tonerfixieranordnungen in PPC-Maschinen, führt zu dem Verbrauch der in dem flüssigkeitsabsorbierenden Material enthaltenen Flüssigkeit. Somit schafft die vorliegende Erfindung Ersatz für verbrauchtes oder leeres flüssigkeitsabsorbierendes Material, nachdem die Flüssigkeit verbraucht ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es daher wünschenswert sein, in der Vorrichtung eine herausnehmbare Struktur anzuordnen, die den Austausch eines verbrauchten flüssigkeitsabsorbierenden Materials in dem hohlen Element durch ein neues flüssigkeitsabsorbierendes Material erleichtert. Ein erster Vorteil der Erfindung ist die Verwendung eines flüssigkeitsabsorbierenden Materials, welches die Flüssigkeit hält und verhindert, daß ein unerwünschter Flüssigkeitsstrom aus dem hohlen Element austritt, wodurch höhere Fluidmengen in dem Element gehalten werden können. Beispielsweise kann die in dem hohlen Element zurückgehaltene Menge Flüssigkeit bis zu etwa 70% des Volumens des hohlen Elements ausmachen, was etwa dem zwei- oder mehrfachen des Volumens an Flüssigkeit entspricht, welches in herkömmlichen Vorrichtungen gehalten werden kann, so daß Lebensdauer und Effizienz der Vorrichtung verbessert werden.
Ein zweiter Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß wegen der Flüssigkeitshaltefähigkeit des flüssigkeitsabsorbierenden Materials der Großteil der Flüssigkeit im mittleren Bereich des hohlen Elements entlang der Achse der Flüssigkeitszuführvorrichtung gehalten wird, so daß auch in solchen Fällen, in denen die Vorrichtung für längere Zeit nicht in Betrieb ist, sich die Flüssigkeit nicht im Bodenbereich der Vorrichtung sammelt; es wird also ein rundes Drehen der Vorrichtung erreicht und eine ungleichmäßige Beschichtung mit der Flüssigkeit verhindert.
Ein dritter Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Verwendung des flüssigkeitsabsorbierenden Materials verhindert, daß Flüssigkeit in sol chen Situationen aus der Vorrichtung austritt, in denen die Vorrichtung vertikal positioniert ist, während das Durchgangsloch nach unten weist. Dieses Merkmal ermöglicht ein einfaches Handhaben der Vorrichtung bei der Installierung, beispielsweise in einem Kopierer oder dergleichen.
Ein vierter Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, gleichförmige Beschichtungen mit Flüssigkeiten hoher oder niedriger Viskosität zu erreichen, was den Bereich an Flüssigkeiten erweitert, der einer Fläche zugeführt werden kann.
Ein fünfter Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Aufblättern und die Zerstörung der Flüssigkeitsdurchdringungs-Steuerschicht vermieden werden kann, und damit die Lebensdauer der Flüssigkeitszuführvorrichtung über diejenige herkömmlicher Flüssigkeitszuführvorrichtungen hinaus verlängert wird.
Ein sechster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nach Verbrauch der Flüssigkeit in dem flüssigkeitsabsorbierenden porösen Material das Material ersetzt werden kann durch ein neues flüssigkeitsabsorbierendes poröses Material, so daß die Flüssigkeitszuführvorrichtung über einen längeren Zeitraum hinweg betrieben werden kann.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, nicht beschränkend zu verstehenden Beispielen.

Beispiel 1

Ein Melaminschaum (BASOTECT®, hergestellt von BASF) wurde zu einem Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 28 mm zugeschnitten und in Dimethyl-Siliconöl einer Viskosität von 100 cps eingetaucht, um die Hohlräume des Zylinders mit dem Dimethyl-Siliconöl zu imprägnieren. Dann wurde die Ölhaltefähigkeit des Melaminschaum-Zylinders mit Hilfe des Kapillarrückhaltetests ermittelt. Insbesondere wurde der imprägnierte Schaum aufgerichtet und in einen Behälter eingebracht, und es wurde der Abstand von der Oberfläche des in dem Melamin-Zylinder gehaltenen Öls zu der Oberfläche des sich in dem Behälter ansammelnden Öls nach 12 Stunden bzw. nach 15 Stunden im Anschluß an den Beginn des Tests gemessen. Beide Messungen ergaben 40 mm, die Ölhaltefähigkeit des Melaminschaums wurde folglich zu 40 mm ermittelt.

Beispiel 2

Es wurde eine Ölzuführwalze mit einer Struktur gemäß Fig. 1 und 2 hergestellt. Insbesondere wurden Löcher 2 mit einem Durchmesser von 1 mm gleichmäßig durch Bohren der Wand in Abständen von 60º in einem Längsintervall von 1 cm am Außenumfang eines hohlen Aluminiumrohrs 1 mit einem Innendurchmesser von 24 mm und einer Wandstärke von 0,8 mm gebildet. Die Oberfläche des erhaltenen Produkts wurde spiralförmig mit einem Band umwickelt und mit Hilfe von Klebstoff auf Siliconbasis gebunden, wobei das Band aus einem Stück NOMEX®-Filz einer Dicke von 2 mm und einer Breite von 30 mm ausgeschnitten Wurde, um eine Öldiffusionsschicht 3 zu bilden. Ein Klebstoff auf Siliconbasis wurde in einem Punktmuster auf die Oberfläche eines Films aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) (GORE-TEX®-Membran, gefertigt von Japan Gore-Tex, Inc.) mit einer Dicke von 100 um, einer Porosität von 75% und einem mittleren Porendurchmesser von 0,2 um aufgetragen, und die Oberfläche der Öldiffusionsschicht wurde nach Art des Drehens einer Zigarette mit der Membran aus expandiertem PTFE umwickelt und gebunden, wodurch sich eine Öldurchlässigkeits-Regulierschicht 4 ergab.
Anschließend wurde der gleiche Melaminschaum-Zylinder 5 wie in Beispiel 1 in den hohlen Bereich des Aluminiumrohrs 1 eingeführt, wie in den Figuren gezeigt ist, wobei ein Ende des Rohrs 1 durch Einführen eines Schaftteils 6 verstopft wurde, wobei letzteres auch als Endabdichtung fungierte. Etwa 100 g Dimethyl-Silicon mit einer Viskosität von 100 cps wurden vom anderen Ende her eingegossen, und es wurde ein Wellenstück 7 mit einem entlang dessen Mittelachse verlaufenden Durchgangsloch 8 einer Stärke von 1,5 mm in das andere Ende des Rohrs 1 abdichtend eingesetzt, wodurch sich die vorgeschlagene Flüssigkeitszuführwalze 9 ergab.
Aus dem Durchgangsloch 8 strömte keinerlei Öl aus, als die Walze 9 5 Sekunden lang vertikal gehalten wurde, während das Ende mit dem Durchgangsloch 8 nach unten wies. Außerdem floß keinerlei Öl durch das Durchgangsloch 8, als die Walze 9 gegen eine Heizwalze in der Fixiereinheit einer PPC-Maschine gedrückt wurde, um als Ölzuführwalze zu arbeiten, während die Temperatur auf etwa 200ºC angehoben wurde. Außerdem konnte keine Abweichung in der Ölzufuhr beobachtet werden, es wurde während des Betriebs stets ein gleichmäßiger und konsistenter Auftragzustand erreicht.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde wie im Beispiel 2 eine Flüssigkeitszuführwalze hergestellt, nur daß in dem Endbereich kein Durchgangsloch ausgebildet wurde. Als die Walze in einer PPC-Maschine installiert und versuchsweise wie im Bei spiel 2 betrieben wurde, löste sich die Membran aus expandiertem PTFE an der Walzenoberfläche von dem als Öldiffusionsschicht fungierenden NOMEX®-Filz ab und erweiterte sich ballonähnlich, als die Temperatur während des Betriebs anstieg.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 2 eine Ölzuführwalze hergestellt, nur daß in das perforierte hohle Aluminiumrohr kein Zylinder aus Melaminschaum eingeführt wurde. Als die Walze derart aufgerichtet wurde, daß das Durchgangsloch nach unten wies, floß sofort Öl über das Durchgangsloch aus. Außerdem ergab sich ein Ölüberlauf über das Durchgangsloch auch dann, als die Walze horizontal gehalten wurde, und es stellte sich heraus, daß sich das Öl nur in der unteren Walzenhälfte ansammelte. Nachdem die Walze horizontal orientiert und der Ölüberlauf angehalten war, wurde weiterhin Öl aus der Walze über das Durchgangsloch während des Probelaufs der Walze in einer PPC-Maschine herausgeschleudert.

Beispiel 3

Es wurde wie beim Beispiel 2 eine Ölzuführwalze hergestellt, nur daß sich an das Umwickeln und Binden der Membran aus expandiertem PTFE das Imprägnieren des expandierten PTFE mit einem Gemisch aus 70% Siliconkautschuk und 30% Siliconöl anschloß, und als Öldurchlässigkeits-Regulierschicht wurde eine Verbundmembran gebildet durch Erwärmen und Vernetzen dieser Anordnung. Die erhaltene Walze wurde in einer PPC-Maschine genauso installiert wie im Beispiel 2, und im Verlauf eines kontinuierlichen Papierzuführtests wurde die aufgetragene Ölmenge gemessen.
Die tabellarisch in Fig. 3 dargestellten Ergebnisse bestätigen, daß ein konsistenter Ölauftrag möglich ist. Darüber hinaus wurden während des Testvorgangs kein Entweichen von Öl oder andere unerwünschte Effekte beobachtet. Gemäß Fig. 3 wurde die (auf der vertikalen Achse aufgetragene) Ölzufuhrmenge unter der Annahme berechnet, daß der Verbrauch der Gewichtsverringerung der Walze während jedes Intervalls entspricht.
Obschon die Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist ersichtlich, daß für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung zahlreiche Alternativen und Variationen ersichtlich sind. Dementsprechend soll die Erfindung sämtliche Alternativen und Variationen umfassen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Flüssigkeitsdosier- und -beschichtungsvorrichtung, umfassend:

ein perforiertes hohles Element (1);

ein flüssigkeitsabsorbierendes poröses Material (5) innerhalb des Hohlraums des perforierten hohlen Elements;

eine Flüssigkeitsdiffusionsschicht (3) in Berührung mit dem Außenumfang des perforierten hohlen Elements;

eine Flüssigkeits-Durchlaßregulierschicht (4) in Berührung mit dem Außenumfang der Flüssigkeitsdiffusionsschicht;

eine Dichtungseinrichtung (6, 7) zum Abdichten des flüssigkeitsabsorbierenden porösen Materials innerhalb des perforierten hohlen Elements; und

mindestens ein Loch (8) in der Dichtungseinrichtung, welches Gas innerhalb der Flüssigkeitsdosier- und -beschichtungsvorrichtung während des Betriebs entweichen läßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das perforierte hohle Element die Form einer Walze hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das perforierte hohle Element ein poröses Material aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das perforierte hohle Element ein nicht-poröses Material aufweist.

5. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das perforierte hohle Element mindestens ein Material aufweist, welches ausgewählt ist aus Aluminium, Eisen oder rostfreiem Stahl.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das perforierte hohle Element mindestens ein Material ausgewählt aus Keramik, Kunststoff und Sintermetall aufweist.

7. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Flüssigkeitsdiffusionsschicht mindestens ein Material aufweist, welches ausgewählt ist aus NOMEX®-Filz, Siliconkautschuk, Kompositen aus Siliconkautschuk und Urethanschäumen, Melaminschäumen, Polyimidschäumen oder Kombinationen dieser Stoffe.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Flüssigkeitsdiffusionsschicht außerdem mindestens ein Fluorharz aufweist.

9. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Flüssigkeits-Durchlaßregulierschicht mindestens eine mikroporöse Membrane aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Flüssigkeits-Durchlaßregulierschicht einen Kunststoff aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Flüssigkeits-Durchlaßregulierschicht expandiertes Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das flüssigkeitsabsorbierende poröse Material in der Lage ist, Flüssigkeit bis zu einer Höhe von mindestens gleich dem Außenumfang des perforierten Elements zu halten.

13. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das flüssigkeitsabsorbierende poröse Material mindestens ein Material enthält, welches ausgewählt ist aus NOMEX®-Filz, NOMEX®-Litze, NOMEX®-Faserbündel, Glasfaserbündel, Kohlenstoffaserbündel, Kohlenstoffaserfilz, poröse gesinterte Keramik, porösen Siliconkautschuk schwamm, Aramidfaserbündel, Polyimidschäume, Melaminschäume oder Kombinationen aus diesen Stoffen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das flüssigkeitsabsorbierende poröse Material außerdem eine Verstärkungskomponente aufweist.

15. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Flüssigkeit mindestens ein Material aufweist, welches ausgewählt ist aus Dimethylsiliconöl, Ölen auf Fluorbasis, fluorierten Siliconölen oder Phenylsiliconölen.

16. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung eine Ölspendereinrichtung zur Verwendung in Normalpapierkopierern ist und die Flüssigkeit ein Öl ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Vorrichtung eine Komponente einer Tonerfixieranordnung aufweist.