DE2629904A1 - Verfahren zum fixieren und eine fixiermasse - Google Patents

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes und auf eine Fixiermasse dafür und insbesondere auf ein Verfahren zum Fixieren eines Sonerbildes, das durch Elektrofotografie, elektro statisches oder magnetisches Drücken bzw. Vervielfältigen oder Adherografie gebildet wurde oder auf ein Verfahren zur Fixierung eines Tonerbildes , das auf ein Übertragungsmedium auf einem Sräger übertragen wurde und auf eine Fixiermasse dafür·

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Es ist "bekannt, daß Tonerbilder durch verschiedene Bild-bildende Methoden erzeugt werden und gewünschtenfalls auf einen Endbildträgerteil übertragen und fixiert werden. Die hierbei verwendeten Toner sind im allgemeinen fein verteilte Pulver, die aus einer Mischung eines thermoplastischen Harzes und eines Färbemittels zusammengesetzt sind. Die Toner ergeben Tonerbilder durch ein trockenes oder nasses Entwicklungsverfahren. Das resultierende Tonerbild kann dauerhaft auf einem Trägerteil durch Schmelzen oder Auflösen des Toners fixiert werden, wobei wärme, Druck oder ein Lösungsmitteldampf verwendet wird. Die Fixierung unter Verwendung eines Lösungsmitteldampfes ist in der US-Patentschrift 2776907 beschrieben und ist wirksamer als eine Wärmefixierung. Jedoch verunreinigt der Lösungsmitteldampf die Luft,das heißt, es erwächst ein hygienisches Problem. Daher wird die Wärmefixierung bei der Fixierung von Tonerbildern verbreitet angewandt. Die Wärmefixierung sollte bei einer niedrigeren Temperatur als die Wärmezersetzungstemperatur des Trägers, wie beispielsweise Papier, durchgeführt werden. Daher sollten zur vollständigen Fixierung von Tonern bei einer hohen Fixiergeschwindigkeit Toner mit einer niedrigeren Schmelztemperatur verwendet werden. Jedoch neigen Toner mit einer niedrigen Schmelztemperatur zum Agglomerieren während der "Verwendung und der Lagerung und verursachen eine Blockierung (Aufklotzphäncnen).

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Bei den früher verwendeten Hochgeschwindigkeitskopierern wurde eine Fixiermethode unter Verwendung von Heizwalzen angewandt, die zu einem hochwirksamen wärneübertragung fähig waren. Solche Kopierer sind in den US-Patentschriften 3108863, 3612820, 3649992 und 374-3403 beschrieben. Die "bei diesen 3?ixiermethoden verwendeten Toner sollten den Bedingungen,.etwa der vorstehend erwähnten Schmelztemperatur genügen und sie sollten ferner ein gutes Ablösevermögen "besitzen, so daß sie sich nicht auf einer Heizwalze absetzen. Ein Material, das die Ablösbarkeit von Tonern erleichtern kann, , verursacht oft

das Aufklotzphänomen. Es ist daher schwierig geeignete Tonermaterialien auszuwählen ,und verbesserte Toner ohne die oben erwähnten Nachteile sind teurer als die Herkömmlichen.

Die Fixierung von Tonern durch Druck ist "beispielsweise in der TJS-Patentschrift 3269626 "beschrieben. Sie kann mit nur einer kleinen Energiemenge bewirkt werden und ferner kann eine Momentanstellung und eine Hochgeschwindigkeitsfixierung bewirkt werden. Jedoch ist die Herstellung eines druckempfindlichen Tonerns schwierig und ein Toner mit einer Druckempfindlichkeit und mit den für Toner notwendigen allgemeinen Eigenschaften ist gewöhnlich kompliziert zusammengesetzt und teuer. Somit wird die Druckfi-

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xierung noch nicht so verbreitet angewandt. Daher werden Toner mit "befriedigender Beladbarkeit, Lagerungsstabilität, Haltbarkeit, Übertragungsfähigkeit als auch Fixierbarkeit nur schwierig erhalten, weil Materialien, die all diesen Eigenschaften genügen^kaum bekannt sind. Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Toners ist gewöhnlich sehr kompliziert und der resultierende Toner wird teuer.

Materialien zur Verbesserung der Fixierbarkeit von Tonern besitzen gewöhnlich nachteilige Effekte auf verschiedene Eigenschaften, die für Toner neben der Fixierbarkeit notwendig sind. Diese werden daher nicht verwendet. Bisher war es somit nicht möglich, eine Hoehgesehwindigkeitsfixierung mit einem angemessenen Toner zu schaffen. Ferner ist vorgeschlagen worden/die gesamte Oberfläche vorläufig mit einem Fixiermittel zu versehen, Jedoch schmutzt diese Behandlung den Träger ab und der so behandelte Träger ist nicht beschreibbar.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Fixieren eines Tonderbildes, das leicht, rasch und vollständig bei einer hohen Geschwindigkeit und bei einer niedrigen Temperatur unter Verwendung einer Heizwalze, ohne Rücksicht auf die Fixierbarkeit und die Schmelztemperatur des Toners durchgeführt werden kann, wobei nur eine

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kleine Menge eines Fixiermittels verbraucht wird. Ferner soll erfindungsgemäß eine Fixiermasse vorgesenen werden, die "bei dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Fixierung eines Tonerbildes verwendet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes, wobei man die Temperatur eines Tonerbildteiles auf einemrjT_räger selektiv erhöht und ein Fixiermittel auf den Tonerbildteil mit der erhöhten Temperatur aufbringt, indem man die Temperaturdifferenz zwischen dem Tonerbildteil und dem Eloht-Bildteil gleichzeitig mit oder nach der Stufe der selektiven Temperaturerhöhung eines Sonerbildteiles ausnutzt.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Fixiermasse geschaffen, die als Hauptkomponente eine organische Verbindung Mit einem Schmelzpunkt oder einem Erweichungspunkt von, 20 - 200° C^ oder eine Mischung mit einem scheinbaren Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 20 - 200° G enthält.

Fig. 1 und. Pig© 2 zeigen schematisch eine Ausführungsform des Fixierverfahrens gemäß der Erfindimg ι und

Fig· 5 "and Fig» 4- zeigen schematisch eine Geräte-609884/1046

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ausführungsform zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Jlxierverfahrens.

Erfindungsgemäß wird ein Fixiermittel nicht in den Toner eingearbeitet, weil die Tonereigenschaften nachteilig durch das Fixiermittel "beeinflußt werden., sondern es wird ein Fixiermittel aufgebracht, nachdem ein Tonerbild gebildet worden ist. Bas Fixiermittel wird selektiv an den Tonerbildteil gebunden. Während des Verfahrens zum Binden des Fixiermittels an die Tonerbildteile wird die ü2emperaturdifferens zwischen dem Tonerbildteil und dem llieht-Bildteil ausgenutzt. Die Temperaturdifferenz kann durch eine Differenz der Wärmeabsorption zwischen dem Sonerbildteil und dem Hicht-Bildteil erzeugt werden und beispielsweise wird die Temperatur des Tonerbildteiles selektiv erhöht. In diesem Fall variiert im großen Ausmaß die erhöhte Temperatur bei den Bildteilen in Abhängigkeit von dem Fixiermitteltyp, jedoch kann die Temperatur weit niedriger als die Schmelztemperatur des Toners sein.

Das Tonerbild_/an dem das Fixiermittel gebunden wirdjkann gleichzeitig mit oder nach den vorstehend erwähnten Stufen der selektiven Temperaturerhöhung eines Tonerbildteiles und der Aufbringung eines Fixiermittels auf

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den Tonerbildteil erhitzt und/oder gepreßt werden.

Bei der Erfindung können die Tonerbilder auf einem Träger gebildet werden, der ein fertig fixiertes Bild durch irgendein herkömmliches Verfahren aufnimmt, wie "beispielsweise elektrofotografische Verfahren, elektrostatische Vervielfältigungsverfahren, magnetische Vervielfältigungsverfahren und dergleichen. Ferner kann die Entwicklung durch sogenannte trockene oder nasse Entwicklungsverfahren oder andere Entwicklungsverfahren "bewirkt werden.

Die Temperaturdifferenz zwischen dem Tonerbildteil und dem Nicht-Bildteil kann hergestellt werden, indem man eine oder mehrere von verschiedenen Energieformen, wie "beispielsweise Licht, Wärme, Elektrizität, Druck und dergleichen anwendet. Im allgemeinen wird Strahlungswärme, Joule-Wärme oder Hochfrequenzinduktionserhitzung verwendet. Falls der Toner einen großen Wärmeinhalt "besitzt, kann das Tonerbild unter Verwendung eines vorläufig erhitzten Toners gebildet werden. Es ist klar, daß das Verfahren zur Fixierung eines Tonerbildes gemäß Erfindung durchgeführt werden kann, sofern eine Temperaturdifferenz zwischen dem Tonerbildteil auf dem Träger und dem Hieht-Bildteil gebildet wird und das Tonerbild eine erhöhte Temperatur besitzt. Das Verfahren zur Erzeugung eines Tonerbildes mit einer höheren Temperatur als der Nicht-Bildteil ist nicht auf

irgendein "besonderes Verfahren begrenzt.

In Pig, 1 sind unfixierte Tonerbilder 2, die auf einem Träger 1 aufgebracht sind und ein fixiermittel 4, das auf ein transparentes Blatt 3 aufgeschichtet ist,dargestellt.Das Blatt 3 ist für Strahlung transparent. Bas Fixiermittel 4 ist auf den Tonerbildern 2 angeordnet. Wenn die vereinigten Schichten mit Hilfe einer durch eine Halogenlampe erzeugten Strahlung von der transparenten Blattseite 3 belichtet werden, wird die Temperatur der Tonerbilder 2 erhöht und das Fixiermittel, das mit dem Toner in Kontakt steht wird erweicht oder geschmolzen und wie in Fig. 2 gezeigt ist_fverbleibt das so an die Tonerbilder" 2 gebundene Fixiermittel auf den Tonerbildern 2, wenn das transparente Blatt 3 abgeschält wird und die fixierten Tonerbilder 5 werden gebildet. Somit werden die Tonerbilder auf dem Träger durch das geschmolzene und danach verfestigte Fixiermittel fixiert. Ia Abhängigkeit vom Fixiermitteltyp kann eine Heizkammerfixierung, sine Heizwalzenfixierung oder eine Druekfixierung zusätzlich dabei angewandt werden.

In dieser Weise können die Tonerbilder leicht und vollständig auf einem Träger bei eiaer hohen Geschwindigkeit mit einem Fixiermittel fixiert werden. Wenn, der Trä-

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ger ein transparentes Blatt ist, kann die Bestrahlung von der Trägerseite erfolgen.

Unter Bezug auf Pig. 3 wird ein Fixiermittel 4 erhitzt und in einem Gefäß 6 durch den Erhitzer 7 geschmolzen und auf ein hitzebeständiges und transparentes Endlosband 9? beispielsweise ein Poiyäthylenterephthalatfilm, Teflonfilm₉ Sililsonkautschukfilm oder dergleichen durch eine Beschichtungswalze 8 aufgebracht. Die Dicke des aufzubringenden Fixiermittels wird durch das Blatt 10 gesteuert. Die optimale Stärke des Fixiermittels variiert in Abhängigkeit des verwendeten Fixiermittels. Sie liegt gewöhnlich bei ö_$5 -.100 μ₅ vorzugsweise bei 10 - 50 μ. Die Oberfläche des transparenten Blattes kann mit einem Ablösemittel zur Verbesserung der Ablösefähigkeit des Fixiermittels behandelt werden.

Ein Blatt mit unfixierten Tonerbildern 2 auf einem Träger 1 wird entlang der Führung 11 geschickt und geht zwischen der Walze 12 und einem transparenten Blatt 9 mit einem Fixiermittelüberzug darauf hindurch. Das Fixiermittel 4 wird auf ein transparentes Blatt 9 aufgebracht _s durch die Walzen 15 und 14 befördert, auf die unfixierten Tonerbilder bei Walze 12 mit der gleichen amlauf geschwindigkeit aufgebracht und danach zu einer Bestrahlungsvorrichtung geschickt, wo die Belichtung stattfindet. Die

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Strahlungsheizquelle wird durch eine Halogenlampe 15 und eine** reflektierenden Spiegel 16 geliefert. ITaoh der Belichtung mit einer Bestrahlungsvorrichtung wird das Bildblatt von dem Transparentblatt durch eine Abtrennklinke abgetrennt und längs der Führung 18 herausgenommen. Somit ist das fixierte Tonerbild 5 erzeugt und gewünschtenfalls wird es durch eine Heiz-(oder Druck-)w_alzenfixiervorrichtung 19 geschickt.

Das Fixiermittel, das nicht an den Tonerbildern fixiert wird, verbleibt auf dem transparenten Blatt und wird mit einer Reinigungswalze 20 abgeschabt und wiederverwendet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4- wird ein Fixiermittel durch einen Glaszylinder übertragen und das Fixiermittel 4 wird in gleicher Weise wie in Fig. 3 · im Gefäß β durch eine Heisvorrichtung 7 erhitzt und geschmolzen und auf einen hitzebeständigen Glaszylinder 21 durch eine Beschichtungswalze 8 aufgebracht. Die Fixiermittelmenge wird durch das Blatt 10 gesteuert. Der Träger 1 mit dem unfixierten Tonerbild 2 wird zwischen der Walze 22, dem Druckband 23 und einem mit einem Fixiermittel beschichteten Glaszylinder 21 geschickt und einer Wärmebestrahlung ausgesetzt und danach wird das fixierte Tonerbild 4 erhalten. Das verbleibende Fixiermittel wird durch den Reinigungs-

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teil 24 abgeschabt und wieder verwendet.

Die notwendigen Eigenschaften der Fixiermittelmaterialien, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind einem Fachmann aufgrund der vorstehend gegebenen Erklärung verständlich und er kann optimale Fixiermittel auswählen.

Erwünschte Eigenschaften für das Fixiermittel sind folgende: Das Fixiermittel besitzt einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt nicht über dem Schmelzpunkt des Toners, üblicherweise 20 - 200° C, vorzugsweise 30 - 170° C, insbesondere 40 - 130° C, und das Fixiermittel kann an einem Tonerbildteil mit einer erhöhten Temperatur in einer erweichten oder geschmolzenen Form haften _f ohne jedoch den Hicht-Bildteil zu binden. Ferner kann das Fixiermittel das Tonerbild an den Träger durch verfestigende Fixierung oder schmelzende Fixierung fixieren. Es ist bevorzugt, daß der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt so weit wie möglich scharf ist und das Fixiermittel eine Schmiereigenschaft aufweist, die das Anhaften des Tonerbildes an der Y/alze oder anderen Vorrichtungen verhindern kann.

Beispielhafte Fixiermittel sind nachstehend aufgeführt und sie können in Kombination verwendet werden.

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Organische Verbindungen mit einem Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt von 20 - 200° C, vorzugsweise 30 - 170° C, insbesondere 40 - 130° G₁ oder einetf Mischung von organischen Verbindungen mit einem scheinbaren Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt wie vorstehend erwähnt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur !Fixierung von Tonerbildern können als Fixiermasse die vorstehend erwähnten Materialien alleine oder in Kombination verwendet werden. Sogar falls das Material flüssig ist oder einen hohen Schmelzpunkt besitzt kann es durch Vermischen mit anderen Materialien entsprechend verwendet werden. Zur Steuerung des Schmelzpunktes und der Viskosität beim Schmelzen Rennen andere Polymere zugemischt werden. Ferner kann zur Herabsetzung der Selbstcohesion beim Schmelzen ein Siliziumdioxydeolloid in das Fixiermittelmaterial dispergiert werden oder es kann ein Schmiermittel zugesetzt werden, beispielsweise ein Silikonöl, wie Dimethylsilikon, methylchloriertes Phenylsilikon, Methylphenylsilikon, Methylhydrogensilikon und dergleichen. Ferner kann ein oberflächenaktives Mittel hinzugesetzt werden. Daneben wird die Fixierung eines Toners verbessert, wenn eine kleine Menge eines Lösungsmittels oder Weichmachers für das Tonerharz zu dem Fixiermittel zugefügt wird.

Als Wachse können beispielsweise Petroleumwachse, 603834/1048

wie Paraffinwachs, Mikrowaehs, Polyolefinwachs (beispielsweise Polyäthylenwachs und Polypropylenwaohs, "beide besitzen ein niedriges Molekulargewicht) und dergleichen VLiLu. naturwachsähnliche Materialien erwähnt werden, wie beispielsweise Carnaubawachs, Montanwachs, mikrokristallines Wachs, Bienenwachs, Harzwachs und dergleichen.

Als Fettsäuren können erwähnt werden: Laurylräure, Tridecylsäure, Myristinsäure, Pentadecylsäure, Palmitinsäure, Heptadecylsäure, Stearinsäure, Nonadecansäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Heptacasansäure, Montansäure, Melissinsäure, Laccerinsäure und dergleichen.

Als Metallsalze von Fettsäuren können erwähnt werden: Bleicaproat, Bleienanthat, Bleicaprylat, Bleipelargonat, Bleicaprat, Bleilaurat, Bleimyristat, Bleipalmitat, Bleistearat, Bleitridecylat, Aluminiumstearat, Eerilliumstearat, Zinkstearat, Magnesiumstearat und dergleichen.

Als Amide von Fettsäuren können erwähnt werden: Acetamid, Propionamid, Butyramid, Yaleriansäureamid, Capronsäureamid, Enanthinsäureamid, Caprinsäureamid, Caprylsäureamid, Undecylsäurearaid,Laurinsäureainid, riyristinsäureamid . Palmitinsäureamid, Stearinsäureamid, Behensäureamid, Oleinsäureamid, Oaprinsäuremethylamid, Laurinsäuremethyl-

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amid, Myristinsäuremethylamid, Palmitinsäuremethylamid, Stearinsäuremethylamid, Laurinsäuredodecylamid, Myristinsäuredodecylamid, Palmitinsäuredodecylamid, Stearinsäuredodecylamid und dergleichen.

Als Anilide von Fettsäuren können erwähnt werden: Valeriansäureanilid, Capronsäureanilid, Caprylsäureanilid, Pelargonsäureanilid, Caprinsäureanilid, Undecylsäureanilid, Laurinsäureanilid, Myristinsäureanilid, Palmitinsäureanilid, Stearinsäureanilid, Behensäureami id und dergleichen.

Als Ester von Fettsäuren können erwähnt werden: Methylarachat, Methylbehenat, Methylcerotat, Methylmelissinat, Äthylbehenat, Äthyllignocerat, Äthylmontanat, Äthyllaccerat, Butyloleat, Methylacetylricinoleat, Phenylarachat, Phenylpalmitat, Glykolmyristat, G-lykolpalmitat, Glykolstearat, Glycerollaurat, Glycerolmyristat, Glycerolpalmitat, Glycerolstearat und dergleichen.

Als Phthalsäureester können erwähnt werden: Diäthylphthalat, Ditiutylphthalat, Dioetylphthalat, Ditridecylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Dimethylisophthalat, Diphenylphthalat, Dioctyltetrahydrophthalat und dergleichen.

Als Phosphorsäureester können erwähnt werden: Trioctylphosphat, Triphenylphosphat und dergleichen.

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Als Hochpolymere mit einem niedrigen Molekulargewicht können "beispielsweise erwähnt werden:Polyacrylsäureester, ein Styrol-Butadien-Copolymerisat, Polyvinylbutyral und Polyamid, welche ein niedriges Molekulargewicht besitzen.

Als weitere Beispiele können erwähnt werden: !Diphensäure, Äthylenglykol, Diäthylenglykolbenzoat, Epoxy-Leinsamenöl, Butylepoxystearat, Äthylenphthalylbutylglykolat, ein Weichmacher auf Polyesterbasis, ein synthetischer Kautschuk auf Nitritbasis, ein zweibasischer gradkettiger Säureester, ein Oligomeres und dergleichen.

Bevorzugte Beispiele von Lösungsmitteln und Weichmachern sind verschiedene Ester, wie beispielsweise Phthalsäureester aromatische zweibasische Säureester, Glykolester, Fettsäureester, Phosphorsäureester und dergleichen. Als konkrete Beispiele dafür können erwähnt werden: Diäthylphthalat, Dibutylphthalat, Dioctylphthalat, Ditridecylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Diisodecylsuccinat, Dioctyladipat, Dioctyltetrahydrophthalat, Diäthylenglykoldibenzoat, Butyloleat, Methylacetylricinoleat, Trioctylphosphat, Triphenylphosphat, Epoxyleinsamenöl, Butylepoxystearat, Äthylenphthalylbutylglykolat und dergleichen.

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Die zu fixierenden Tonertypen gemäß der Erfindung sind nioht auf irgendwelche "besonderen "beschränkt. Beispielsweise können Pulverbilder, die aus magnetischen Pulvern ohne Gehalt eines thermoplastischen Harzes zusammengesetzt sind, wie beispielsweise Eisenpulver oder anorganische oder organische Pigmente durch das erfindungsgemäße Verfahren fixiert werden. Ferner können herkömmliche Toner bei einer hohen Geschwindigkeit und bei einer niedrigeren Temperatur fixiert werden. Daneben können einige Toner, welche wegen ihres mangelnden Fixiervermögens nicht verwendet wurden, ebenso erfindungsgemäß verwendet werden.

\Ienn das Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes gemäß der Erfindung angewandt wird, kann die Tonermasse ohne Berücksichtigung der Fixierfähigkeit ausgewählt werden. Daher können Binderharze, Farbstoffe, Pigmente und dergleichen als Komponenten einer Tonermasse frei ausgewählt werden, und es braucht nur die Beladbarkeit, die Verwendungsstabilität, die Beständigkeit, die Lagerungsstabilität und die Übertragungsfähigkeit berücksichtigt werden.

Als Binderharz können beispielsweise erwähnt werden: synthetische Harze, wie Polystyrol, Polyvinylchlorid, Phenolharz, Epoxyharz, Polyesterharz, Styrol-Butadien-Copolymerisat, Xylolharz, Butyralharz, Polyamid, Acrylharz,

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Methacrylharz, Polyäthylen, Polypropylen und dergleichen und natürliche Harze, wie Rosinharz, Alkydharz und dergleichen.

HOtwendigenfalls kann ein Infrarotstrahlen absorbierendes Mittel zu einem Toner hinzugefügt werden, wenn ein Farbtoner oder ein Lichtfarbtoner vorliegt ₍ obwohl eine solche Zugabe eines infrarotabsorbierenden Mittels nicht notwendig ist, wenn ein schwarzer Farbstoff oder ein Pigmenttoner verwendet wird.

Der Träger, auf welchem die Tonerbilder fixiert werden, kann ein herkömmlicher Träger sein, wie beispielsweise Papier, ein Harzfilm und dergleichen. Gewünschtenfalls kann die Oberfläche des Trägers behandelt werden, so daß das Anhaften des Fixiermittels auf den iTieht-Bilditeilen verhindert wird.

Das Verfahren zum Fixieren gemäß der Erfindung ist besser als die herkömmlichen ^erfahren, was aus den folgenden berechneten Werten deutlich sichtbar wird.

Die Energie W, die zur Fixierung notwendig ist, ist durch die folgende Formel dargestellt:

__g . m . S

w = "T— ./JT ,

*η · t
60S rB Λ/ 1 0 A β

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worin C die spezifische Wärme eines Toners oder eines Fixiermittels ist und gewöhnlich etwa 0,5 Kalorien/°C g "beträgt; m ist die Gewichtsmenge eines Toners je Einheitsflache und "beträgt gewöhnlich etwa 0,5 σ 10"^g/cm "bei einer Bilddichte von 1,0; S ist die Wärmebestrahlungsfläche, und ist- hier mit 3 0 cm ausgewählt (Länge 30 cm) und Breite 1 cm); rj ist das Produkt aus der wärme erzeugenden Leistung bei einer Bestrahlungswärmequelle und der Wärmeabsorptionsleistung eines Toners und wird hier mit etwa 40 % angenommen; t ist die Bestrahlungszeit und ist als der reziproke Wert der Fixiergeschwindigkeit angegeben, wenn beispielsweise die Fixiergeschwindigkeit 50 cm/Sekunde und die Bestrahlungszeit 0,02 Sekunden beträgt; und AT ist die zur.Fixierung notwendige Temperatur.

Unter der Annahme, daß die Schmelztemperatur eines herkömmlichen Toners4T= 170⁰C beträgt, beträgt die zum Schmelzen des Toners notwendige Energie etwa 655 Watt/ Sekunden. Wenn die Temperatur zum Schmelzen des Fixiermittels etwa4T=70°C beträgt, ist im Gegensatz dazu die zum Fixieren notwendige Energie W 274 Watt/Sekunden.

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß das Fixierverfahren gemäß der Erfindung eine hohe Leistung besitzt.

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Die Erfindimg wird nun durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

95 Gewichtsteile Polystyrol (Piccolastics D-125, ein Produkt der Esso Chemicals) und 5 Gewichtsteile Ruß wurden ausreichend geschmolzen, geknetet und zur Erzielung eines Toners fein pulverisiert. Der Toner wurde mit Eisenpulver zur Herstellung eines Entwicklers vermischt.

Ein unfixiertes Tonerbild wurde unter Verwendung des hergestellten Entwicklers auf einem gewöhnlichen Papier mit Hilfe eines elektrofotografischen Verfahrens gebildet, wie es in den japanischen Patentanmeldungen Ur. 23910/1967, 24748/1968 und 27735/1972 beschrieben ist.

Ein Fixiermittel, eine in Tabelle I aufgeführte organische Verbindung, wurde auf einem transparenten Polyäthylenterephthalatfilm mit einer Dicke von 70 μ aufgebracht, so daß das Fixiermittel eine Stärke von 20 μ besaß. Auf diese Weise wurde ein Fixiermittelblatt hergestellt.

Die vorstehend erwähnte Tonerbildoberfläche und das Fixiermittel auf dem Blatt wurden miteinander in

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Kontakt gebracht, und von der Fixiermittelblattseite mit einer Bestrahlungsheizquelle "belichtet, "bei dem das Licht einer 1,5 KW Halogenlampe durch einen reflektierenden Spiegel gebündelt wurde. Die Bestrahlungsenergie betrug etwa 40 Watt/cm und die Bestrahlungszeit 0,05 Sekunden.

Nach der Belichtung mit der Strahlungswärme wurde das Fixiermittelblatt von der Bildoberfläche abgeschält. .Es wurde gefunden, daß das Fixiermittel an dem Tonerbildteil anhaftete und das Tonerbild fixiert wurde.

Wenn daneben das Tonerbild mit dem Fixiermittel 0,05 Sekunden lang zwischen Heizwalzen, die auf 150° 0 erhitzt wurden, zur Verbesserung der Fixierung gepreßt wurde, wurde ein vollkommen fixiertes Bild erhalten.

Der vorstehend erwähnte gleiche Test wurde mit verschiedenen Fixiermittel oder auch ohne Fixiermittel durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

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tabelle ·Ι

Fixiermittel

Fixierung eines Bildes nach Belichtung mit einer Strahlungsquelle

Fixierung eines Bildes nach Druck durch Wärmewalzen

Keins

Paraffinwachs Polyäthylenwachs Polypropylenwachs Carnaubawachs Stearinsäure Behensäure Aluminiumstearat Bleistearat Caprylmethylamid Laurinsäuredodecylamid laurinsäureamid S tearinsäureanilid Capronsäureanilid Methylbehenat Glykolmyristat Glycerollaurat Polystearylacrylat Polyäthylen plus

Paraffinwachs (1 : 4) Gewichtsverhältnis

O O Δ Δ O

Δ O Δ O O

X O

O O O O

O O O O O

O O O

(ο)

@ ... vollkommen fixiert

O ... für praktische Yerwendung ausreichend fixiert

Δ ··· fixiert, jedoch wenn das Bild stark abgeschliffen wird, wird ein Teil des Bildes verwaschen

X ... überhaupt nicht fixiert

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Beispiel 2

Die gleiche Verfahrensweise wie im Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 50 Gewichtsprozent von Diäthylphthalat, Dioctylphthalat oder Dicyclohexylphthalat in das Paraffinwachs einverleibt wurden. Das Tonerbild war äußerst vollkommen fixiert. Im Beispiel 1, "bei dem Paraffinwachs als Fixiermittel alleine verwendet wurde und nur Belichtung mit Strahlung durchgeführt wurde, ohne die Tonerbildoberfläche durch Heizwalzen zu pressen, war die Fixierung des Tonerbildes in gewißem Ausmaß nicht vollkommen. Wenn jedoch ein Lösungsmittel oder ein Weichmacher für das Tonerharz in das Fixiermittel in einer kleinen Menge, wie in diesem Beispiel.eingearbeitet wurde, wurde das Tonerbild nur durch Belichtung mit Strahlungswärme ausreichend fixiert, das heißt _{ ohne daß das Bild durch die Heizwalzen gepreßt wurde. Nach Bestrahlung mit Strahlungswärme wurde das mit dem Fixiermittel versehene Tonerbild beschichtet, indem es zwischen einer teflonbeschichteten Walze und einer Metallwalze zur Druckfixierung (ein Druck von 20 kg/cm ) bei einer Geschwindigkeit von 30 cm/cm geschickt wurde, so daß ein vollkommen fixiertes Bild erhalten wurde.

Nachdem man andererseits das Tonerbild, dem kein Fixiermittel hinzugefügt worden war zwischen den Druck-

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fixierwalzen hindurchgehen ließ, schien das Tonerbild fixiert zu werden. Jedoch wurde das Tonerbild entfernt oder, verschwand , wenn das Bild stark abgerieben oder das Bildblatt gefaltet wurde.

Beispiel 3.

Ein Fixiermittel aus einem Gewichtsteil Silikonöl (TSF 410, ein Produkt von Toshiba Silikon K.K.) und 10 Gewichtsteilen Paraffinwachs (Schmelzpunkt 60° C) wurde zu dem in Beispiel 1 erzielten unfixierten Tonerbild bei einer Geschwindigkeit von 50 cm/Sekunde unter Verwendung einer in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung (ausgestattet mit einer 1 EVi Halogenlampe) hinzugegeben. Als Ergebnis war das Tonerbild im wesentlichen fixiert. Man ließ dieses Bild weiter zwischen auf 150° C erhitzten Silikonkautschukwalzen bei einer Geschwindigkeit von 50 cm/Sekunde hindurchgehen, um ein gutes Bild zu erzielen, welches auf der gesamten Oberfläche vollkommen fixiert war.

Wo andererseits ein Fixiermittel nicht zu dem Tonerbild hinzugesetzt wurde, wurde das Tonerbild nicht fixiert, sogar wenn man es zwischen den Walzen bei 150° C durchgehen ließ und ein versagen des Toners an der Walzenoberfläche wurde oft beobachtet, wenn man das Bild

zwischen den Walzen bei 200° C hindurchgehen ließ, obwohl es "bei 200° C fixiert wurde. Werui jedoch das vorstehend erwähnte Fixiermittel zu dem Tonerbild hinzugefügt wurde, -wurde ein solches Versagen· . überhaupt nicht beobachtet. Wenn daneben ein colloidales Siliziumdioxydpulver anstelle von Silikonöl in der gleichen Menge bei der Herstellung des Pixiermittels verwendet wurde, wurden ähnlich gute Ergebnisse erzielt.

Beispiel 4

Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die folgenden Harze als Binderharz für den Toner anstelle von Polystyrol verwendet wurden:

(1) Epoxyharz (Epikote 1007, ein Produkt von Shell Chemical Co.)

(2) Styrol-Butadien-Harz (Hippol 2007J, ein Produkt von ITippon Zeon Co., Ltd.)

(3) Phenolharz (Super Beckacite 5011, ein Produkt von Japan Eeichhold Chemicals, Inc.)

(4) Xylolharz (likanol HP-70, ein Produkt von Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) und

(5) Butyralharz (S-Lee BM-2, ein Produkt von Sekisui Kagaku E.K.).

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Die so hergestellten Toner ergaben in jedem Pail ein gut fixiertes Bild.

Beispiel 5

15 Gewichtsteile eines Phenolharzes (Beckacite 1100, ein Produkt von Japan Reichhold Chemicals, Inc.) und 10 Gewichtsteile eines natürlichen, zyklisierten Kautschuks wurden in 65 Gewichtsteilen Xylol gelöst. Danach wurden 10 Gewichtsteile Euß hinzugemischt und in einer Kugelmühle eine Stunde lang dispergiert. Die resultierende Mischung wurde mit einem 20-fachen Überschuß von Isopar H (ein Produkt von Esso Chemicals) bezogen auf die Menge der Mischung verdünnt und gerührt und weitere zwei Stunden lang in einer Kugelmühle dispergiert. 10 Millimol/ Liter Aerosol OiD wurden zu der Dispersion zur Herstellung eines flüssigen Entwicklers hinzugefügt.

Ein unfixiertes, übertragenes Tonerbild wurde mit Hilfe des so hergestellten flüssigen Entwicklers auf einem gewöhnlichen Papier entsprechend dem elektrofotografischen Verfahren, das in der japanischen Patentanmeldung ETr. 24077/1970 beschrieben ist, gebildet. Zu dem unfixierten Bild wurde ein Fixiermittel aus Polypropylen (Schmelzpunkt 14O⁰C) und einem Paraffinwachs (Schmelzpunkt 6O⁰C) in einem Gewichtsverhältnis von I/4 in gleicher Weise wie

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in Beispiel 1 hinzugefügt, so daß ein gutes, fixiertes Bild erzielt wurde.

Wenn daneben ein flüssiger Entwickler der gleichen Zusammensetzung wie der vorstehende flüssige Entwickler, jedoch ohne Gehalt des natürlichen zyklisierten Kautschukes hergestellt wurde, und der flüssige Entwickler zu dem unfixierten Bild in ,gleicher Weise wie vorstehend erwähnt, hinzugegeben wurde, wurde ebenso ein gutes Ergebnis erzielt.

Wenn andererseits das Fixiermittel zu dem unfixierten Bild nicht hinzugefügt wurde, welches mit dem vorstehend erwähnten flüssigen Entwickler entwickelt wurde, wurde das Bild nur mäßig fixiert, sogar nach dem das Isopar H getrocknet war.

Beispiel 6

Ein elektrostatisches latentes Bild wurde auf einem Zinkoxydpapier gebildet und es wurde mit Eisenpulver einer Teilchengröße, entsprechend 500 - 1000 Maschen sichtbar gemacht, das an einem Magnet fest haftete. Zu dem Eisenpulverbild wurde ein Fixiermittel aus Polyäthylen (Schmelzpunkt 120⁰C) und einem Paraffinwachs (Schmelzpunkt 60⁰C)

—&U-S 8 8 4/ VfU-6- -

ORIGINAL iMSPEGTSD

.in einem Gewichtsverhältnis von 1/2 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hinzugegeben, so daß das Bild vortexlhafterweise auf dem Zinkoxydpapier fixiert wurde. Wenn man das Bild zwisched den im Beispiel 2 verwendeten Druckfixierwalzen hindurchgehen ließ, wurde ein ganz vollkommenes, fixiertes Bild erzielt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1. Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur eines Tonerbildteils auf einem Träger selektiv erhöht und ein Fixiermittel auf den Tonerbildteil mit der erhöhten Temperatur aufbringt, wobei die Temperaturdifferenz zwischen dem Tonerbildteil und dem Hicht-Bildteil gleichzeitig mit oder nach der selektiven Temperaturerhöhungsstufe eines Tonerbildteiles ausgenutzt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Tonerbildteiles durch eine Strahlungswärme, eine Joulewärme, eine Hochfrequenz induktionserhitzung oder eine Kombination davon erhöht wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fixiermittel eine organische Verbindung mit einem Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 20 - 200° C oder eine Mischung mit einem scheinbaren Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 20 - 200° C eingesetzt wird.

   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß man das Aufbringen

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   eines Fixiermittels auf den Tonerbildteil durchführt, indem man den Tonerbildteil mit einer erhöhten Temperatur mit einer Fixiermittelschicht in Kontakt "bringt·

   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aufbringen eines Fixiermittel auf den Tonerbildteil durchführt, indem man den Tonerbildteil mit einer Fixiermittelschicht in Kontakt bringt und sie erhitzt.

   6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den mit einem Fixiermittel versehenen Tonerbildteil zusätzlich erhitzt und/oder preßt.

   7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Fixiermittelschicht 0,5 - 100 μ beträgt.

   8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Anspruch 1 und im Anspruch 6 aufgeführten Verfahrensstufen nacheinander oder wenigstens zwei Stufen davon gleichzeitig durchführt.

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   9. Fixiermasse zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t, daß sie als Hauptkomponente eine organische Verbindung mit einem Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 20 - 200° C oder eine Mischung mit einem scheinbaren Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 20 - 200° C enthält.

   10. Fixiermasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Lösungsmittel oder einen Weichmacher für das Harz oder für den Toner enthält.

   11. Pixiermasse nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Schmiermittel enthält.

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