DE3225836C2

DE3225836C2 - Verfahren zur Herstellung eines fixierten Tonerbildes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3225836C2
Application number: DE19823225836
Authority: DE
Inventors: Takahira Hachioji Tokio/Tokyo Kasuya; Michio Mogi
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-12-13
Also published as: GB2104841B; GB2104841A; DE3225836A1

Abstract

Beschrieben werden ein mittels einer Heizwalze durchgeführtes Fixierverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Hierbei wird ein ein Tonerbild (13) tragendes Aufzeichnungsmaterial (14) mittels einer Heizwalze (1) und einer damit in Druckkontakt befindlichen Druckwalze (5) zum Fixieren des Tonerbildes weiterbewegt, wobei mit der Heiz walze (1) ein Säuberungsmittel (8) mit einem Fasermaterial, das auf seiner Oberfläche ein hochviskoses Formtrennmittel enthält, in Druckkontakt gebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines fixierten Tonerbildes, insbesondere zur Herstellung

fixierter Tonerbilder besserer Haltbarkeit und Wiedergabetreue, sowie eine mit einer Reinigungswalze ausgestattete Fixiervorrichtung,der nicht kontinuierlich von außen her ein Formtrennmittel zugeführt werden muß. Bei elektrostatographischen Kopiervorrichtungen, z. B. elektrophotographischen Kopiervorrichtungen, gibt es die verschiedensten Fixiereinrichtungen, für das aiuf dem Aufzeichnungsmaterial befindliche Tonerbild. So enthalten beispielsweise bekannte Kopiergeräte Kontaktheizfixiercinrichtungcn, beispielsweise in Form einer drehbaren Heizwalze mit eingebauter Heizquelle und einer sich in dieselbe Richtung wie die Heizwaize drehenden und mit der Heizwalze in Druckkontakt befindlichen Druckwalze. Solche Einrichtungen zeichnen sich durch einen hohen Heizgrad und ihre fehlende Feuergefährlichkeil aus.

so Trotz seiner unbestrittenen Vorteile ist das Kontaktheizfixiersystem mit folgenden Nachteilen behaftet: Da das Tonerbild und die zum Fixieren benötigte Heizwalze miteinander in Berührung gelangen, lagen sich bei längerer Betriebsdauer auf der Heizwalze Toner ab und gelangt von dort unter Fleckenbildung auf das nächste Aufzeichnungsmaterial mit darauf befindlichem Tonerbild. Darüber hinaus kann sich das Aufzeichnungsmaterial um die Heizwalze herumwickeln und daran festkleben, da die Harzkomponente des Toners auf der Oberfläche der Heizwalze aufgeschmolzen wird. Folglich muß der auf der Heizwalze abgelagerte Toner entfernt werden. Zu diesem Zweck benutzt man Reinigungselemente, wie Reinigungsbänder, Reinigungsklingen, Reinigungswalzen u. dgl. Da aber der von dem Reinigungselement aufgenommene Toner auch von diesem wieder entfernt werden muß, benötigt man entweder zusätzliche Reinigungseinrichtungen oder man muß das Reinigungselement häufig ersetzen.

Es gibt auch bereits Fixiersysteme, bei denen die Ablagerung von Toner auf der zum Fixieren verwendeten Heizwalze verhindert wird. So ist beispielsweise ein derartiges System bekannt, bei welchem der Heizwalze zur Verhinderung einer Tonerablagerung laufend ein Trennmittel in Form eines niedrigviskosen Silikonöls einer Viskosität von etwa 30— 1000 mm²/s zugeführt wird. Vorteilhaft an diesem System ist. daß die Tonerablagerung auf der Heizwalze reduzeirt wird und sich Kopien ohne Verwendung einer Reinigungswalze herstellen lassen.

Zur Abgabe eines Trennmittels auf eine Fixierwalze wurden verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen (vgl. DE-OS 27 03 382, DE-OS 28 21 914 und DE-OS 26 19 386). Nachteilig ist, daß man zusätzlich eine Zufuhreinrichtung für das Silikonöl benötigt, daß verspritztes öl die Vorrichtung verschmutzt, daß eine gleichmäßige ölzufuhr Schwierigkeiten bereitet und daß unter Verschmutzung des zu fixierenden Bildes eine Tonerablagerung an

i^ Stellen erfolgt, an denen das öl ungleichmäßig vorhanden ist.

K Aus der DE-OS 23 29 694 ist ein Verfahren zum Kontaktfixieren von elektrophotographischen Tonerbildern

|;^: auf Trägerschichten unter Anwendung von Druck und Hitze bekannt, wobei das Verschleppen von Toner auf die ψ_ Fixierwalze und das unerwünschte Anhaften von verschlepptem Toner durch eine Antihaftschicht verhindert ■fr werden soll. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dall als koiitaktfixierende Druckfläche die erhitzte || Oberfläche einer Fixierwalze aus Metall verwendet wird und daß als Antihaftschicht ein dünner Belag eines If Trennmittels während des Betriebes aufgebracht wird, das aus einer Dispersion mindestens zweier untereinani, der nicht mischbarer, bei der Fixiertemperatur flüssiger und chemisch stabiler Bestandteile mit niedriger Oberflächenspannung besteht, von welchen einer hohe Viskosität und ein anderer niedrige Viskosität aufweist
; Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, el; Verfahren zur Herstellung eines fixierten Tonerbildes zu

:- schaffen, dus gleichmäßig und dauerhaft fixiert ist, bei dem nicht dauernd von außen her ein Trennmittel zugeführt werden muß, das sich durch einen hohen Wärmeübertragungsgrad auszeichnet, das mit hoher Ge-■,:. schwindigkett durchführbar ist und das schließlich qualitativ hochwertige, fleckenfreie Fixierte Bilder liefert

;i: Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung eines solchen Fixierverfahrens Γν geeignete Fixiervorrichtung zu entwickeln.

V Diese Aufgaben werden gemäß den kennzeichnenden MerkmzJen der Ansprüche 1 bzw. 11 gelöst. Zweckmä-

, > ßige Ausgestaltungen des Verfahrens sind den Ansprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.

; Bei dem erfindungsgemäßen Fixierverfahren handelt es sich um ein mittels einer Heizwalze durchgeführtes

Π Kontaktwärmefixierverfahren, das sich durch einen hohen Wärmeübertragungsgrad auszeichnet und zum

; Hochgeschwindigkeitskopieren eignet. Das Fixieren des Tonerbildes erfolgt in qualitativ hochwertiger Weise

und läßt sich über längere Zeit hinweg ohne Störungen gewährleisten. Dies ist auf das Zusammenwirken zwischen Reinigungselement mit hochviskosem Trennmittel und dem zur Herstellung des Tonerbildes verwendeten Toner, der ebenfalls ein Trennmittel enthält, zurückzuführen.

^! In der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung sind eine beheizte Fixierwalze und eine damit zusammenarbeitende in Druckkontakt befindliche Gegenwalze zum Fortbewegen des ein Tonerbild tragenden Aufzeichnungsmaterials und Wärmefixieren des Tonerbildes vorgesehen, wobei mit der Heizwalze ein sowohl als Reinigungsais auch als Antragselement dienendes Element mit (auf seiner Reinigungsfläche) einem Fasermaterial mit hochviskosem Trennmittel einer Viskosität von 15 000—300 000, vorzugsweise von 2000—60 000 mm² s~', bestimmt bei einer Temperatur von 25° C in Druckkontakt gebracht wird.

Die beheizte Fixierwalze (Heizwalze) enthält eine hitzebeständige tonerabweisende Fixierschicht aus beispielsweise Polytetrafluoräthylen auf der Oberfläche eines Metallkerns mit eingebauter Widerstands- oder Strahlungsheizeinrichtung. Die in Zusammenarbeit mii der Heizwalze zum Anpressen, Fortbewegen und Festhalten des das Tonerbild tragenden Aufzeichnungsmaterial* vorgesehene Druckwalze enthält ebenfalls eine toncrabweisende Schicht aus beispielsweise einem Silikonkautschuk auf der Oberfläche eines Metallkerns. Das Reinigungselement enthält auf seiner Reinigungsfläche ein Fasermaterial, das mit einem Silikonöl, flüssigem Paraffin u. dgl. einer Viskosität von 1500—300 000, vorzugsweise von 2000—60 000 mm² s~'. gemessen bei einer Temperatur von 25⁰C, imprägniert ist.

Erfindungsgemäß eingesetzte Trennmittel sind im Handel erhältlich.

Beispiele für Reinigungselemente, sind durch Ankleben von Fasermaterialicn an Papier, Gewebe, vorzugsweise wärmebeständige Gewebe oder Kiinstsloffilmc, hergestellte Reinigungsbänder oder durch Beschichten von Metallkernen mit hitzebeständigen Fasern oder porösen flexiblen Kunststoffen hergestellte Reinigungswalzen. Letztere erhält man beispielsweise durch Ausbilden einer porösen und vorzugsweise hitzebeständigen flexiblen Schicht, z. B. aus einem Silikonschaumstoff, und Anordnen eines hit/.ebcständigen Fasermaterials, z. B. eines filzförmig ausgebildeten Polyester- oder Polyamidmaterials oder eines aus einer hitzebeständiggemachten üblichen Kunst- oder Naturfaser bestehenden Fasermaterials auf dem Silikonschaumstoff.

Die flexible Schicht und/oder die Faserniaterialschicht ist (sind) vorher mit dem hochviskosen Trennmittel imprägniert. Der Bereich, der mit der Heizwalze in Berührung gelangt, wird beim Erwärmen weich, so daß auf die Heizwalze eine extrem dünne Trennmittelschicht appliziert wird. Somit wird lediglich die erforderliche Menge an Trennmittel gleichmäßig auf die Heizwalze als Ganzes appliziert. Auf diese Weise läßt sich die Ablagerung von Toner vom Tonerbild auf der Heizwalze beträchtlich vermindern. Selbst wenn Toner an der Heizwalze haften bleibt, läßt er sich mit Hilfe des Reinigungselementes, das mit dem hochviskosen Trennmittel benetzt ist, ohne Schwierigkeiten abstreifen. Auf diese Weise wird die Reinigungswirkung verbessert und die mögliche Betriebsdauer bzw. Haltbarkeit des Rcinigungselemenies verlängert. Darüber hinaus ist der Kontakt des einfach aufgebauten Reinigungselementes mit der Heizwalze verbessert, so daß eine wirksame und gleichmäßige Reinigung der letzteren möglich wird.

Pro Einheitsvolumen des mit dem Trennmittel imprägnierten Reinigungselementes, z. B. des Fasermaterials und/oder einer biegsamen Schwammschicht, sollten dem Reinigungselement vorher bis zu 0,5 g, vorzugsweise mindestens 0,02 g zugeführt werden. In der Regel werden in einer 30 cm langen Reinigungswalze 5—50 g Trennmittel untergebracht.

Die Menge des von dem Reinigungselcmeni übertragenen und auf die Heizwalze appliz'erten Trennmittels μ hängt von der Temperatur der Heizwalze, der Lineargeschwindigkeit, der Heizwalze und z. B. der Reinigungswalze, ihrer Drehrichtung und der Art und Viskosität des Trcnnmittels ab. Vorzugsweise sollte jedoch diese Menge von 1 χ 10 ⁷ bis 1 χ 10 -* g/cm² reichen.

Wenn einmal genügend Trennmittel an Ort und Stelle untergebracht ist, kann man viele hunderttausend Kopien herstellen, ohne das Rcinigungselemeni ersetzen zu müssen. Fun Ersatz bzw. Austausch des Reinigungs- b5 elementes ist erst nach vollständigem Verbrauch des Trennmitiels notwendig. Das Reinigungselement kann nach seiner Säuberung und erneu'em Füllen mit Trennmittel wieder verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäU eingesetzten Reinigiingselement ist die Oberflächenschicht mit Fasermaterial

beschichtet. Durch das Fasermaterial hindurch wird das Trennmittel (der Heizwalze) zugeführt. Die einzelnen Fasern bilden hierbei über die Kapillarwirkung den Zufuhrweg für das Trennmittel, so daß das Trennmittel extrem glatt und gleichmäßig (an der Heizwal/.e) aufgebracht wird. Da das Fasermaterial darüber hinaus mit der Heizwalze nur in schwache Berührung gelangt, wird die Heizwal/.enobcrflächc nicht beschädigt.

Die Erfindung wird später anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Im einzelnen zeigen die F i g. 1 und 2 Querschnitte der erfindungsgemäß bereitgestellten Fixiervorrichtung.

Wenn das erfindungsgemäß eingesetzte Reinigungselement mit dem darin enthaltenen hochviskosen Trennmittel mit der Heizwalze in Druckkontakt gelangt, wird das Trennmittel durch die Wärme weich und gleichmäßig in dünner Schicht auf die sich drehende Oberfläche der llei/walzc applizicrt, wobei eine Oberfläche entsteht,

ίο an der der Toner kaum haften kann. Das verwendete Trennmittel besitzt eine hohe Viskosität, nämlich eine solche von 15 000—300 000 mm² s-¹, vorzugsweise von 2000-60 000 mm^!s- '. Wegen seiner hohen Viskosität wird das Trennmittel dauerhaft in dem Reinigiingselement festgehalten, d. h. es kommt zu keiner Verschmutzung oder Verunreinigung der Vorrichtung und der damit verbundenen Instrumente infolge Leckage bzw. Austreten des Trennmittels (aus dem Rcinigungselemcnt). Da das Trennmittel hochviskos ist, ist die auf die Heizwalzc applizierte Menge (desselben) gering, d. h. das Trennmittel läßt sich in extrem dünner Schicht applizieren. Dies hat zur Folge, daß eine sehr begrenzte Menge an in dem Reinigungseiement enthaltenem Trennmittel wirksam über lange Zeit hinweg eingesetzt werden kann.

Wenn die Viskosität des Trennmittels 1500 mm² s~' unterschreitet, kommt es zu einem Austreten desselben aus dem Reinigungselement, wobei die Reinigungswirkung frühzeitig verloren geht. Wenn andererseits die Viskosität 300 000 mm² s~' übersteigt, bereitet das Einbringen des Trennmittels in das Rcinigungselement Schwierigkeiten. Andererseits läßt sich in letzterem Falle auf die Heizwalze nur eine so geringe Menge Trennmittel applizieren, daß es zu einer erhöhten Verunreinigung der Heizwalze durch Toner kommt und die Betriebsdauer bzw. Haltbarkeit des Reinigungselementcs schlechter wird.
Da das Trennmittel hochviskos ist, wird der auf der Heizwalzc »eingefangene« Toner ohne Schwierigkeiten durch die hochviskose Trennmittelschicht des Reinigungselementes gesammelt, wodurch eine verbesserte Reinigungswirkung erzielt wird. Da andererseits die auf die Heizwalze zu applizicrende Trennmittelschicht extrem dünn ist, kommt es im Prinzip (immer noch) zu einer Tonerablagerung auf der Heizwalzc Diese Schwierigkeiten lassen sich jedoch lösen, wenn man den Toner als solchen ebenfalls mit Trenncigcnschaften ausstattet.
Erfindungsgemäß wird das hochviskose Trennmittel in dem Rcinigungselement, z. B. einer Reinigungsklinge, einem Reinigungsband, einer Reinigungswalze u. dgl. untergebracht. Bevorzugt werden Reinigungswalzen, da sie eine hohe Starrheit und Stabilität besitzen und einfach einsetzbar sind. Rcinigungsklingen bestehen aus dünnen Metallblechen bzw. dünnen Kunststoff-, Kautschuk- oder Gewebelagen, die mit dem hochviskosen Trennmittel, z. B. einem Silikonöl, einem flüssigen Paraffin oder einem flüssigen Wachs, insbesondere einem Silikonöl imprägniert oder beschichi sind. Reinigungsbänder bestehen aus Papier, Gewebe u. dgl., vorzugsweise aus einer hitzebeständigen Faserlage, die mit dem Trennmittel imprägniert ist.

Im Falle von Reinigungswalzen wird das mit dem hochviskosen Trennmittel zu imprägnierende Reinigungselement, z. B. ein flexibles Silikonschaumstoffstück, um die Mantelfläche eines Metallkerns herumgelegt und dann mit einer hitzebeständigen Fasermaterialschicht, z. B. einer Polyamid- oder Polyletrafluorethylenfaserschicht verschen. Diese flexible Schicht und die Fasermaterialschicht werden dann mit dem hochviskosen Trennmittel imprägniert. Die Imprägnierung mit dem Trennmittel erfolgt in einer Menge von bis zu 0,5 g. ' vorzugsweise von mindestens 0,02 g pro cm^J. Das Trennmittel wird letztlich entsprechend möglichen Temperaturänderungen der Heizwalze, den Lineargeschwindigkeiten der Heiz- und Reinigungswalzen, den Drehrichtungen der beiden Walzen und der Art und Viskosität des Trcnnmittels auf die Heizwalzc appliziert. Im Falle eines üblichen Kopiergeräts kann der Kopiervorgang hunderttausende Male ohne Schwierigkeiten wiederholt werden, ohne daß die Reinigungswalze ersetzt werden muß, solange lediglich die maximal mögliche Menge an hochviskosem Silikonöl in das Reinigungselement eingebracht ist.

Wenn das Trennmittel vollständig verbraucht ist. kann die Walze ersetzt werden. Wie bereits ausgeführt, kann die Reinigungswalze nach ihrer Säuberung und erneuten Füllung mit Trennmittel wieder verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird ein fixiertes Tonerbild wie folgt hergestellt: Zunächst wird auf einer elektrostatischen Aufzeichnungsschicht ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt. Dieses wird dann mit Hilfe eines Entwicklers aus Träger und Toner oder eines Entwicklers, der im wesentlichen aus einem magnetischen Toner besteht, in üblicher bekannter Weise, z. B. durch Magnetbürstenentwicklung, zu einem Tonerbild entwickelt Eriinäüngsgemäß zu fixierende Tonerbilder zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß zu ihrer Herstellung ein Toner mit eigenständigen Trenneigenschaften gegenüber der Fixiersehicht eines erwärmten Fixierwalze verwendet wird.

Erfindungsgemäß zur Ausbildung der Tonerbilder verwendbare Toner enthalten Slyrolharze mit einer hochmolekularen Komponente und/oder Polyesterharze mit einer in Chloroform unlöslichen Komponente als Bindemittel, sowie ein Pigment und erforderlichenfalls einen Ladungssteuerstoff, sowie die Eigenschaften verbessernde Hilfsmittel.

Die hochmolekularen Anteile und in Chloroform unlöslichen Anteile der genannten Harzbindemittel bestehen aus hochmolekularen Polymerisaten und/oder vernetzten Polymerisaten. Sie sind mit den restlichen Komponenten extrem gleichmäßig gemischt. Vorzugsweise sind die einzelnen Komponenten miteinander in Form feinteiliger Latexteilchen oder in molekularer Form gemischt. Vorzugsweise werden synthetisch hergestellte Harze mit sowohl hoch- als auch niedrigmolekuiaren Komponenten eingesetzt

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Styrolharze mit der hochmolekularen Komponente enthalten mindestens 10 Gew.-%. vorzugsweise bis zu b0 Gew.-% an hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von mindestens 100 000. Wenn der Gehalt an der hochmolekularen Komponente unter 10 Gew.-% liegt, kommt es beim Aufschmelzen des Toners nur zu einem unzureichenden Verbacken, so daß der Toner während des Fixiervorgangs an der Heizwalze haften bleiben kann. Wenn andererseits der Anteil an der hochmolekularen

Komponente 60 Gcw.-% übersteigt, werden die Mahleigenschaften sowie die Fixierbarkeit während der Tonerherstellung schlechter.

Die angegebenen Molekulargewichte werden unter folgenden Bedingungen durch Geldurchdringungschromatographie ermittelt: 4 mg einer Probenlösung (mit Tetrahydrofuran als Lösungsmittel) einer Konzentration von 0,2 g/dl werden in eine Säule gefüllt, worin das Lösungsmittel Tetrahydrofuran bei einer Temperatur von 25°C mit einer Geschwindigkeit von 1 ml/min nach unten strömen gelassen wird. Als zu verwendende Säulen werden Kombinationen von zwei in Reihe geschalteten Säulen mit einer Netzwerkmaschenweite, die Substanzen eines Molekulargewichts von 10⁶ durchläßt, und zwei in Reihe geschalteten Säulen mit einer Netzwerkmaschenweite, die Substanzen eines Molekulargewichts von 10^r' bzw. IO⁴ durchläßt, verwendet. Die Messung erfolgt mit Hilfe eines handelsüblichen Geldurchdringungschroinatographiemeßgeräts.

Die monodispersen Polystyrolstandardproben zur Erstellung der Arbeitskurve bestehen aus handelsüblichen Polystyrolen mit Molekulargewichten von 1 800 000,860 000,411 000.160 000,98 200,51 000,19 800,10 000 und 4000. Die in Tetrahydrofuran zum Meßzeitpunkt unlösliche Komponente besitzt ein Molekulargewicht von mindestens 500 000, d. h. es handelt sich hierbei um die erfindungsgemäß benötigte hochmolekulare Komponente eines Molekulargewichts von mindestens 100 000.

Erfindungsgerrsäß verwendbare Styrolharze sind beispielsweise Homopolymerisate von Styrolen, Styrol/Butadien-Mischpolymerisate und Mischpolymerisate aus Styrolen und aliphatischen Monocarbonsäureestern mit «-Methylengruppe.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Styrolharze erhält man durch Homopolymerisation von Styrolen unter Einhaltung geeigneter Polymerisationsbedingungen oder Mitverwendung von Vernetzungsmitteln oder durch Mischpolymerisation von Styrolen mit Butadien oder aliphatischen Monocarbonsäurederivaten mit «-Methylengruppe, z. B. Acryl- oder Methacrylsäurederivaten.

Polymerisierbare Styrole sind beispielsweise Styrol selbst, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, Λ-Methylstyrol, p-Ethylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-Butylstyrol, p-Dodccy!styrol, p-Methoxystyrol, p-Phenylstyrol, p-Chlorstyrol u. dgl., vorzugsweise Styrol selbst.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Styrol/Butadien-Mischpolymerisate enthalten 70—98, vorzugsweise 85—98 Gew.-% Styroleinheiten. Bevorzugt werden Mischpolymerisate aus Styrol selbst und Butadien. Wenn ein Styrol/Butadien-Mischpolymerisat mit weniger als 70 Gew.-°/o Styroleinheiten verwendet wird, sinkt die Einfriertemperatur des Bindemittels, was zur Folge hat. daß der ein solches Mischpolymerisat enthaltende Toner bei seiner Lagerung oder in der Entwicklungsvorrichtung zu einer kompakten Masse »zusammensintert«. Wenn andererseits ein Styrol/Butadien-Mischpolymerisal mit über 98 Gew.-% Styroleinheiten zum Einsatz gelangt, steigt der Erweichungspunkt des Bindemittels, so daß der Spielraum für die Fixiertemperatur enger wird.

Beispiele für mit den Styrolen mischpolymerisierbare Acryl- oder Methacrylsäuremonomere sind aliphatische Monocarbonsäureester mit «-Methylengruppe, z. B. Acrylate wie Methyl-, Ethyl-, η-Butyl-, Isobutyl-, Propyl-, n-Octyl-, Dodecyl-, Lauryl-, 2-Ethylhexyl-, Stearyl-, 2-Chlorethyl-, Phenyl- oder Methyl-/t-chloracrylat, und Methacrylate, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, η-Butyl-, Isobutyl·, n-Octyl-, Dodecyl-, Lauryl-, 2-Ethylhexyl-, Stearyl-, Phenyl-, Dimethylaminoethyl- und Diethylaminoethylmethacrylat, Acryl- und Methacrylsäurederivate. z. B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid und dergleichen.

Die folgenden Herstellungsbeispiele sollen die Herstellung erfindungsgemäß als Tonerbindemittel verwendbarer Styrolharze näher erläutern.

Hersiellungsbeispiel 1

Dispersionsmedium

Wasser 180Gew.-Teile

Monomere

Butadien lOGew.-Teile

Styrole 90 Gew.-Teile

Divinylbenzol 0,16 Gew.-Teile

Emulgator

Kaliumsalz einer aliphatischen Säure 2,2 Gew.-Teile

Kaliumsalz einer disproportionierten Kolophoniumsäurc 2,2 Gew.-Teile

Kaüumphosphat 0,4 Gew.-Teile Polymerisationsinitiatoren Eisen(II)-sulfat 0,005 Gew.-Teile

p-Methanhydroperoxid 0,02 Gew.-Teile

terL-Dodecylmercaptan 0,5 Gew.-Teile

Ein mit gasförmigem Stickstoff gespülter, 201 fassender Autoklav wird mit einer Masse der angegebenen Zusammensetzung beschickt, worauf bei 5°C polymerisiert wird. Nachdem ein Umwandlungsgrad von 70% erreicht ist, wird zur Beendigung der Polymerisation 0,2 Gew.-Teil N.N'-Diethylhydroxylamin als Stopper zugesetzt. Dem erhaltenen Latex werden dann 1 Gew.-Teil Stabilisator und Calciumchlorid als Koagulationsmittel für das Polymerisat zugesetzt. Das koagulierte Polymerisat wird entwässert und getrocknet wobei ein Styrol/Butadien-Harz erhalten wird. Dieses enthält 41 Gew.-% an hochmolekularer Komponente eines Moleku-

largewichts von mindestens 100 000 und besitzt einen nach der Kugel- und Ringmethode ermittelten Erweichungspunkt von 141 "C.

Herstellungsbcispiel 2

V In entsprechender Weise wie im Herstellungsbeispicl I, jedoch unter Verwendung von 0,16 Gew.-Teil Divinyl-

; benzol und 1,3 Gew.-Teil tert.-Dodecylmercaptan wird ein Latex A eines niedrigmolekularen Harzes hergestellt.

•7 Entsprechend Herstellungsbeispiel 1, jedoch unter Verwendung von 0,16 Gew.-Teil Divinylbenzol und 0.4

% Gew.-Teil tert.-Dodecylmercaptan wird andererseits ein Latex B eines hochmolekularen Harzes hergestellt.

10 Die Latices A und B werden derart gemischt, daß das Feststoffverhältnis 2 :1 beträgt. Danach wird die Latexmischung entsprechend Herstellungsbeispiel 1 weiterverarbeitet, wobei letztlich ein Slyrol/Butadien-Harz

P erhalten wird. Dieses enthält 28 Gew.-% an hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von

^ mindestens 100 000 und besitzt einen Erweichungspunkt, ermittelt nach der Kugel- und Ringmethode, von

;;; 132⁰C.

% 's

r; Vergieächshersleiiungsbeispiei ϊ

ν; Entsprechend Herstellungsbeispiel 1, jedoch unter Verwendung von 0,08 Gew.-Teile Divinylbenzol und 1,3

; Gew.-Teile tert.-Dodecylmercaptan wird ein Styrol/Butadien-Harz hergestellt. Dieses enthält 8 Gcw.-% an

·'>' 20 hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von mindestens 100 000 und besitzt einen nach der

;'. Kugel- und Ringmethode bestimmten Erweichungspunkt von 125°C.

"; Im folgenden wird die Herstellung eines Styrol/Acryl-Mischpolymcrisats näher erläutert.

|i Hcrstcllungsbeispiel 3

]! 25

j * 0,1 g eines handelsüblichen, teilweise verseiften Polyvinylalkohol wird in einem 1 1 fassenden Trennkolben in

:' 100 ml destilliertem Wasser gelöst, worauf in der erhaltenen Losung ein Monomerengemisch der folgenden

p Zusammensetzung:

:·. 30 Styrol 70 g

,1 Butylmethacrylat 30 g

ti Benzoylperoxid 0,4 g

M dispergierl und suspendiert wird. Nach dem Spülen der Gasphase mit Stickstoff wird die Temperatur des

·£ 35 Reaktionssystems auf 8O⁰C erhöht. Danach wird 15 h lang bei der angegebenen Temperatur polymerisiert,

\h wobei ein Styrol/Acryl-Harz mit 30 Gcw.-% an hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von

$ mindestens 100 000 und eines nach der Kugel- und Ringmethode bestimmten Erweichungspunkts von 139°C

I erhalten wird.

iv 40 Herstcllungsbeispiel 4

'r| 0,1 g eines handelsüblichen, teilweise verseiften Polyvinylalkohol werden in einen 1 I fassenden Trennkolben

[S in 100 ml destilliertem Wasser gelöst, worauf in der erhaltenen Lösung ein Monomerengemisch der folgenden

M Zusammensetzung (a)

I 45

50

55

dispergiert und suspendiert wird. Nachdem die Gasphase mit Stickstoff gespült worden war, wird die Temperatur des Reaktionssystems auf 80"C erhöht. Danach wird 15 h lang bei der angegebenen Temperatur polymerisiert

Nach dem Abkühlen auf 40⁰C wird ein Monomerengemisch (b) der angegebenen Zusammensetzung zugege-

60 ben. Danach wird das Gemisch 2 h lang bei 40⁰C gerührt, worauf eine getrennt zubereitete Lösung mit 0,4 g des teilweise verseiften Polyvinylalkohols in 100 ml destilliertem Wasser zugesetzt wird. Nun wird die Temperatur erneut auf 80⁰C erhöht und 8 h lang auf diesem Wert belassen, wobei ein Styrol/Acryl-Polymerisat mit 33 Gew.-% an hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von mindestens 100 000 und eines nach der Kugel- und Ringmethode bestimmten Erweichungspunkts von 140° C erhalten wird.

65 Das im Monomerengemisch (b) verwendete Dimere «-Methylstyrol besteht aus einem Gemisch aus 2,4-Diphenyl-4-methyl-l-penten und 2,4-Diphenyl-4-methyl-2-penten (vgl. US-PS 24 29 719). Verwendet wird davon eine Fraktion eines Brechungsindex von 1369.

Bestandteile	Monomcrengcmisch	(b)
	(a)	50 g
Styrole	20 g	20 g
Methylmethacrylat	8g	"»Λ _ JUg
Buiyimcihacryiai	i2g	2g
Benzoylperoxid	0,08 g	3g
Λ-Methyls'.yrol (Dimeres)	—

Vergleichvherstellungsbeispicl 2

0,1 g des handelsüblichen, teilweise verseiften Polyvinylalkohol wird in einem 1 I fassenden Trennkolben in 100 ml destilliertem Wasser gelöst, worauf in der erhaltenen Lösung ein Monomerengemisch der folgenden Zusammensetzung:

Styrol 50 g

Methylmethacrylat 20 g

Butylmethacrylat 30 g

Bcnzylperoxid 2 g

Dimeres<*-Methylstyrol 3 g

dispergiert und suspendiert wird. Nachdem die Gasphase mit Stickstoff gespült worden war, wird die Temperatur des Reaktionssystems auf 80⁰C erhöht. Danach wird 15 h lang bei der angegebenen Temperatur polymerisiert, wobei ein Styrol/Acryl-Harz mit 3 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts

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erhalten wird.

Erfindungsgemäß kann als Bindemittel in Kombination mit einem Styrolharz der angegebenen Art oder allein auch ein Polyesterharz mit mindestens 5 Gew.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente verwendet werden.

Als Bindemittel verwendbare Polyesterharze erhält man durch Polykondensation von Polyolen mit Polycarbonsäure. Beispiele für verwendbare Polyole sind Diole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,4-Butendio u.dgl., verätherte Bisphenol, wie Bisphenol A, hydriertes Bisphenol A, polyoxyethyleniertes Bisphenol A, polyoxypropyleniertes Bisphenol A u. dgl., sowie sonstige zweiwertige monomere Alkohole.

Beispiele für Polycarbonsäuren sind Malein-, Mesacon-, Citracon-, ltacon-, Glutacon-, Phthal-, Isophthal-, Terephthal-, Cyclohexandicarbon-, Bernstein-, Adipin-, Sebacin- und Malonsäure, deren Anhydride, Dimere aus kurzkettigen Alkylestern und Linolensäure sowie Monomere sonstiger organischer Dicarbonsäuren.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Polyesterharze können neben den genannten difunktionellen Monomeren auch noch tri- oder polyfunktionelle Monomere verwendet werden. Beispiele für als polyfunktionelle Monomere verwendbare mehrwertige Alkohole sind Sorbit, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit, Rohrzucker, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentantriol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-l,2,4-butantriol, Trimelhylolethan, Trimethylolpropan, 1,3,5-Trihydroxymethylbenzol und dergleichen.

Beispiele für Tri- oder Polycarbonsäuremonomere sind 1,2,4-Bcnzoltricarbonsäure, 1,2,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäurc, 1,2,4-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, l.S-Dicarboxyl^-methyl^-methylencarboxypropan, Tetra-(methy- !encarboxyl)-methan, l^Ji-Octantetracarbonsäure, handelsübliche Tricarbonsäuren mit verschieden langen Seitenketten und unterschiedlichem Doppelbindungsgchall (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, 7. Auflage 1976, Stichwort »Empol«, Seite 1009), deren Säureanhydride und dergleichen.

Die genannten tri- oder polyfunktionellen Monomeren können jeweils 30 bis 80 Moi-% der Alkohol- oder Säureeinheiten der Polyester ausmachen.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyesterharze müssen, wie bereits erwähnt, mindestens 5 Gew.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente enthalten. Unter den Ausdruck »in Chloroform unlösliche Komponente« fällt eine Komponente, die nach dem Auflösen einer Probe in Chloroform und Filtrieren der Probe durch das Filterpapier zurückgehalten wird. Die diesbezügliche Bestimmung wird wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird die Probe fein vermählen. 5,00 g der pulverförmigen Probe einer Teilchengröße von unter 0,417 mm werden zusammen mit 5,00 g eines handelsüblichen Filterhilfsmittels in einen 150 ml fassenden Behälter gefüllt. Nach Zugabe von 100 g Chloroform wird das Gemisch 5 h lang mittels einer Kugelmühle vermählen, wobei die löslichen Anteile der Probe in Lösung gehen.

Des weiteren wird ein Filterpapier Nr. 2 eines Durchmessers von 7 cm in ein Druckfiltrationsgefäß eingelegt, worauf auf das Filterpapier gleichmäßig 5,öö g des handeisübiiehen Fiiierhiifsmitieis geschichtet werden. Danach wird das Filterpapier mit einer geringen Menge Chloroform beträufelt, um es dicht an die eigentliche Filtrationsvorrichtung anzulegen. Schließlich wird die Probe auf das Filterpapier geschüttet. Der ursprüngliche Behälter wird mit 100 ml Chloroform gewaschen, um an den Behälterwänden haftende Bestandteile abzulösen. Das Waschchloroform mit den darin enthaltenen Bestandteilen wird ebenfalls auf das Filterpapier gegossen. Schließlich wird die obere Klappe der Filtrationsvorrichtung geschlossen und die Filtration durchgeführt Die Filtration erfolgt unter einem Druck von bis zu 392 kPa. Nach beendetem Chloroformablauf werden weitere 100 ml Chloroform in die Filtrationsvorrichtung gefüllt. Nach dem Waschen des auf dem Filterpapier befindlichen Filterkuchens wird erneut druckfiltriert.

Nach beendeter Filtration werden das Filterpapier und der auf dem Filterpapier befindliche Filterkuchen auf eine Aluminiumfolie gelegt Diese wird in einen Vakuumtrockner eingebracht, worauf das Ganze 10 h lang bei einem Druck von 13 300 Pa und bei einer Temperatur von 80° bis 100°C getrocknet wird. Danach wird das

Gesamtgewicht a [in g] der trockenen Feststoffe ermittelt. Die in Chloroform unlösliche Komponente χ [in Gew.-%] ergibt sich aus folgender Gleichung:

Hierin bedeuten:

Gfp Gewicht des Filterpapiers
Go/Gewicht des Filterhilfsmittels
Gp Gewicht der Probe

Fall für Gfh 10 [g] und für Gr5 [g] einzusetzen ist.

ίο Die in der geschilderten Weise bestimmte chloroformunlösliche Komponente des Polyesterharzes besteht entweder aus einem hochmolekularen Polymerisat oder einem vernetzten Polymerisat.

x[Gew.-y.]= 100.

Die chloroformunlösliche Komponente bildet sich in bestimmtem gesteuerten Ausmaß durch Wahl geeigne-' ter Bedingungen bei der Polymerisationsreaktion von Alkohol und Carbonsäure oder durch Zusatz eines geeigneten Vernetzungsmittels zu dem Reaktionssystem.

Erfindungsgemäß kann — wie erwähnt — als Bindemittel ein Polyesterharz, verwendet werden, dessen in Chloroform unlöslicher Anteil mindestens 5, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% beträgt Wenr, ein Polyesterharz mit weniger als 5 Gew.-% an in Chloroform unlöslichem Anteil verwendet wird, verschlechtert sich das Aggregationsverhalten, d. h. die Viskoelastizität. des fertigen Toners beim Aufschmelzen, so daß der Toner an der Heizwalze haften bleiben kann. Wenn andererseits der in Chloroform unlösliche Anteil in dem Polyesterharz 25 Gew.-% übersteigt, steigt der Erweichungspunkt des Polyesterharzes so stark an, daß die Mahleigenschaften und Fixierbarkeit während der Tonerhcrstellung schlechter werden.

Im folgenden wird die Herstellung erfindungsgemäß verwendbarer Poiyesterhar/e näher erläutert.

Herstcllungsbcispicl 5

299 g Terephthalsäure, 211g Polyoxypropylen(2.2)-2,2-bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und 82 g Pentaerythrit werden in einen mit einem Thermometer, einem Rührer aus rostfreiem Stahl, einem Glasrohr zum Einleiten von gasförmigem Stickstoff und einem Ablaufkühler ausgestatteten Rundkolben gefüllt, worauf der Kolben in einen Heizmantel eingesetzt wird. Unter Einleiten von gasförmigem Stickstoff in den Kolben durch das Einlaßrohr zur Aufrechterhaltung einer Inertgasatmosphäre im Kolbeninncrcn wird der Kolben erwärmt. Nach Zugabe von 0.05 g Dibutylzinnoxid wird bei 200°C polykondensiert. Die Polykondensation wird über die Ermittlung des Erweichungspunkts des gebildeten Polyesters überwacht. Letztlich wird ein Polyesterharz A mit 17 Gew.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente und mit einem nach der Kugel- und Ringmethode ((apanische Industrie-Standardvorschrift ]IS K1351 -1960) ermittelten Erweichungspunkt von 131 °C erhalten.

Herstellungsbcispicl6

Die Umsetzung erfolgt entsprechend Beispiel 5 bei 200"C unter Verwendung von 828 g Polyoxypropylen(3.3)-2,2-bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 166 g Terephthalsäure und 127 g Benzol-i^-tricarbonsäureanhydrid. Es wird ein Polyesterharz mit 12 Gew.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente und mit einem nach der Kugel-und Ringmethode ermittelten Erweichungspunkts von 125°C erhalten.

Vergleichshcrslcllungsbcispiel 3

180 g 1,4-Butandiol, 307 g Terephthalsäure und 38 g Benzol-1,2,4-iricarbonsäurc werden entsprechend Her-Stellungsbeispiel 5 reagieren zur Reaktion gebracht, wobei ein Polyesterharz mit 2 Gcw.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente und mit einem nach Jcr Kugel- und Ringmethode ermittelten Erweichungspunkt von 124⁰C erhalten wird.

Wie bereits mehrmals ausgeführt, kann erfindungsgemäß als Bindemittel (für den Toner) allein oder als Mischung ein Styrolharz mit mindestens 10Gew.-% an hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von mindestens 100 000 und ein Polyesterharz mit mindestens 5 Gew.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente verwendet werden. Bei gemeinsamer Verwendung beider Bindemittel kann ein beliebiges Mischungsverhältnis gewählt werden. Da das Polyesterharz stärker negative Ladungseigenschaften aufweist als das Styrolharz, braucht man bei seiner Mitverwendung in einem Bindemittclgcmisch keinen Ladungssteuerstoff zuzusetzen.

Zusammen mit den genannten Bindemitteln können erfindungsgemäß die verschiedensten weiteren Zusätze zum Einsatz gelangen. Zur Verbesserung der Trenneigenschaften gegenüber einer Heiz-Fixierwalzen-Oberfläehe kann man beispielsweise folgende Hilfsmittel mitverwenden:

(a) Polyolefine niedrigen Erweichungspunkts.

Unter Polyolefinen sind Olefinhomo- oder -mischpolymerisate zu verstehen. Der nach der Kugel- unc Ringnicthode (JIS K 2531-1960) ermittelte (niedrige) l'rwcichungspunkl dieser Polyolefine betrag 80—18O⁰C, vorzugsweise 100— ibO'C Polyolefine höheren lirwcichungspunkts eignen sich erfindungsge maß nicht, da sie mit den Har/.hindcmitteln nur schlecht verträglich und dispergicrbar sind.

(b) Einen hohen Fließpunkt aufweisende Paraffinwachse.

Vorzugsweise sollte das Paraffinwachs mit dem Bindemittel möglichst gut verträglich sein. Diesen Bedingungen genügen Paraffinwachse relativ hohen Fließpunkts,d. h. eines Fließpunkts von etwa 70— 160⁰C

(c) Fließfähige Paraffine.

Hierunter fallen gesättigte oder ungesättigte Paraffine, die bei Normaltemperatur flüssig sind.

(d) Silikonlacke.

Beispiele hierfür sind Methylsilikon- und Phenylsilikonlacke.

(e) Aliphatischc Fluorkohlcnstoffverbindung.

Beispiele hierfür sind Polymere niedrigen Molekulargewichts, z. B. Polytetrafluorethylen, Polyhexafluorpropylen u. dgl. ίο

(f) Fettsäureester.

Beispiele hierfür sind Fettsäureester eines Fp von etwa 30— 130° C und deren teilweise verseifte Derivate.

(g) Alkylenbis(fettsäureamide).

Geeignet sind Alkylcnbis(fettsäureamide) eines Fpvonctwa 100" bis etwa 180⁰C.
(h) Höhere Fettsäuren.

Beispiele hierfür sind Laurin-, Myristin-, Palmilin-, Stearin-, öl-, Linol-, Ricinol-, Arachidin-, Behen-, Ligno-

cerin- und/oder Seiacholeinsäure,
(i) Metallsalze von Fettsäuren.

(j) Höhere Alkohole, und zwar ein- oder mehrwertige Alkohole und
(k) fluorhaltige oberflächenaktive Mittel (z. B. solche gemäß der JP-OS I 24 428/1980).

Diese Hilfsmittel zur Verbesserung der Trenneigenschaften können allein oder in Kombination zum Einsatz gelangen. Die Menge an Trennmittel im Toner beträgt 1—25, vorzugsweise 2— 10Gew.-%.

Erfindungsgemäß verwendbare Toner enthalten neben dem Bindemittel ein Pigment und die genannten Hilfsmittel zur Verbesserung der Trenneigenschaften und erforderlichenfalls weitere Hilfsmittel zur Verbesserung weiterer Eigenschaften. Soll der Toner magnetisch sein, kann zusammen mit dem oder anstelle des Pigment(s) eine !magnetische Substanz zugegeben werden.

Beispiele für verwendbare Pigmente sind Ruß (C.I. Nr. 77266), Nigrosinfarbstoffe (Cl. Nr. 50415B), Anilinblau (Cl. Nr. 50405), Chalcoylblau (Cl. Nr. Azoblau 3), Chromgelb (Cl. Nr. 14090), Ultramarinblau (Cl. Nr. 77103), Du Pont ölrot (Cl. Nr. 26105), Chinolingelb (Cl. Nr. 47005), Mclhylenblauchlorid (Cl. Nr. 52015), Phthalocyaninblau (CI. Nr. 74160), Malachitgrünoxalat (Cl. Nr. 42000), Lampenruß (C.I. Nr. 77266), Rose Bengal (Cl. Nr. 45435) und Mischungen hiervon. Die Pigmente müssen in so großer Menge vorhanden sein, daß letztlich ein sichtbares Bild ausreichender Dichte entsteht. In der Regel wird (werden) pro 100 Gew.-Teile Bindemittel! —20 Gew.-Teil(e) Pigment verwendet.

Beispiele für verwendbare magnetische Substanzen sind ferromagnetische Metalle, wie Nickel, Kobalt und Eisen, wie Ferrit und Magnetit, sowie diese Metalle enthaltende Legierungen oder Verbindungen. Weiterhin können Legierungen ohne ferromagnetische Elemente, die jedoch bei der Wärmebehandlung stark magnetisch werden. Verwendung finden. Beispiele für solche Legierungen sind die sogenannte HEUSLER-Legierungen mit Mangan und Kupfer, z. B. Mg—Cu-Al- und Ma—Cu-Sn-l.egierungen und Chromdioxid. Die magnetischen Substanzen werden in dem Bindemittel gleichmäßig in Form eines feinen Pulvers eines durchschnittlichen Teilchendurchmessers von 0,3—1 μηι dispcrgicrt. Pro 100 Gew.-Teile Toner gelangen 20—70, vorzugsweise 40— 70 Gew.-Teile magnetischer Substanz zum Einsatz.

Bei der Herstellung erfindungsgemäß verwendbarer Toner werden das Harzbindemittel und das Pigment sowie gegebenenfalls der Ladungssteuerstoff und das Hilfsmittel zur Verbesserung sonstiger Eigenschaften miteinander gemischt, dann aufgeschmolzen und in geschmolzener Form verknetet, abgekühlt, gemahlen und zu Tonerteilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5—30 μιη klassifiziert. Andererseits erhält man die Tonerteilchen auch durch Zusatz des Pigments und eines Polymerisationsansinitiators zu dem (den) Monomeren für das Harzbindcmittcl, Dispergieren des Ganzen in Form eines fcinieiligen Pulvers in einem Dispersionsmedium in Gegenwart eines Dispergiermittels und Polymerisieren des Gcmischs zu Tonerteilchen.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Fixiervorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Die in F i g. 1 im Querschnitt dargestellte Fixiervorrichtung enthält eine erfindungsgemäß ausgebildete Reinigungswalze. In der Fixiervorrichtung drehl sich eine beheizte Fixierwalze (Hcizwalze) 1 in Pfeilrichtung. Die Heizwalze 1 besteht aus einem hohlen Eisenkern 2 und einer 60 μηι dicken Polytetrafluorethylenschicht 3 auf der Mantelfläche des hohlen Eisenkerns 2. Im Eisenkern 2 befindet sich eine Heizeinrichtung 4, z. B. in Form einer eingebauten 800-Watt-Halogenlampc. Eine Gegenwalze (Druckwalze) 5 dreht sich in Pfeilrichtung. Die Druckwalze 5 besteht aus einem hohlen Eisenkern 6 und einer auf der Mantelfläche des hohlen Eisenkerns 6 aufliegenden 4 mm dicken Silikonkautschukschicht 7. Der Außendurchmesser der Druckwalze 5 entspricht dem Außendurchmesser der Heizwalze 1 und beträgt 40 mm. Mit der Heizwalzc 1 gelangt eine Reinigungswalze 8 in Druckkontakt. Die durch die Pfeilrichtung angegebene Drehrichtung der Reinigungswalze 8 ist umgekehrt zur Drehrichtung der Heizwalze 1. Die Reinigungswalze 8 enthält einen Aluminiumkern 10 und eine 4,5 mm dicke elastische Silikonschaumstoffschicht 11 auf der Mantelfläche des Aluniiniumkerns 10. Die elastische Silikonschaumstoffschichi 11 ist mit einer 0,5 mm dicken hitzebesländigen Polyamidfilzschicht 12 bedeckt. Die Reinigungswalze 8 besitzt einen Auliendurchmesser von 2b mm. Die elastische Silikonsschaumstoffschicht 11 und die Polyamidfilzschicht 12 sind mit 0,J g/em^J eines handelsüblichen Silikonöls einer Viskosität von 100 000mm²/s imprägniert.

In der in F i g. 1 dargestellten Fixiervorrichtung drehen sich die Heizwulze 1 und die Druckwalze 5 in derselben Richtung mit einer hohen Lineargeschwindigkeit von 220 mm/s. Beide Walzen stehen miteinander in Druckkoniakt und bewegen ein ein Tonerbild 13 tragendes Aufzeichnungsmaterial 14 vorwärts. Die Heizwalze 1 weist eine

Oberflächentemperatur von 180—200⁰C auf und ermöglicht eine Hitzefixierung des Tonerbildes 13. Die Reinigunpwalze 8 läuft mit einer Lineargeschwindigkeit von 300 mm/s in die entgegengesetzte Richtung zur Drehrichtung der Heizwalze 1. Ihre Kontaktfläche wird durch die Hcizwalze 1 erwärmt wobei das der Reinigungswalze einverleibte hochviskose Trennmittel erweicht wird. Beim Inberührungsgelangen mit der Heizwaize trägt die Reinigungswalze eine dünne Schicht des Trennmittels auf die Oberfläche der Heizwaize auf und säubert dadurch die Heizwalzenoberfläche von darauf befindlichem Toner.

Bei der in F i g. 2 im Querschnitt dargestellten Fixiervorrichtung wird anstelle der Reinigungswalze 8 in der in F i g. 1 dargestellten Fixiervorrichtung ein Reinigungsband 21 verwendet Das Reinigungsband 21 wird hierbei mit Hilfe einer Andrückwalze 15 in Druckkontakt mit der Heizwalze 1 gebracht Die Andrückwalze 15 besteht aus einem Aluminiumkern 16 eines Durchmessers von 12 mm, einer 33 mm dicken Silikonschaumstoffschicht 17 und einer 03 mm dicken hitzebeständigen Polyamidfilzschicht 18. Die Schichten 17 und 18 sind mit 03 g/cm³ eines handelsüblichen Silikonöls einer Viskosität von 2000 mm²/s imprägniert

Das etwa 10 m lange Reinigungsband 21 ist bei Kopierbeginn auf eine Vorratsrolle oder -walze 19 eines Durchmessers von 12 mm aufgewickelt. Das Reinigungsband 21 besteht vorzugsweise aus Kunstpapier oder einem hitzebeständigen Fasergewebe aus einer hitzebeständigen Faser, z. B. ein Polytetrafluorethylen, Polyimid, Polyamid und dergleichen. Das auf die Vorratswalze oder -rolie 19 aufgewickelte Reinigungsband 21 erstreckt sich über die Andrückwalze 15 zu einer Aufwickelwalze oder -rolle 20.

Die geschilderten Maßnahmen zum Imprägnieren der Andrückwalze 18 mit dem Trennmittel stellen lediglich ein Beispiel dar. Es kann auch auf der Vorratswalze oder -rolle 19 ein mit dem Trennmittel imprägniertes Imprägnierelement vorgesehen sein. Ferner kann auch ein mit dem Trennmittel imprägniertes Reinigungsband 21 Verwendung finden. Schließlich kann bei dem Antragsverfahren mittels Reinigungsband auch eine Zufuhrwalze zur Zufuhr des Trennmittels an das Rcinigungsband vorgesehen sein.

In einer Fixiervorrichtung der geschilderten Bauweise wird das Rcinigungsband 21 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/s in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichlung der Heizwalze 1 bewegt wobei ihre Kontakt fläche durch die Heizwalze 1 derart erwärmt wird, daß das in dem Band enthaltene hochviskose Trennmittel weich wird, in das Reinigungsband 21 eindringt und in Form einer dünnen Schicht auf die Heizwalze 1 appliziert wird. Gleichzeitig werden hierbei auf der Heizwaize 1 evtl. vorhandene Tonerflecken (unter Säuberung der Heizwalzenoberfläche) gesammelt Mit in der im folgenden geschilderten Weise hergestellten neun verschiedenen Entwicklern 1 bis 9 werden bei einer Temperatur von 20" C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% Dauerkopiertests durchgeführt. Als Kopiergerät dient ein handelsübliches Kopiergerät Ferner werden vier verschiedene Fixiervorrichtungen, nämlich die in F i g. 1 und 2 dargestellten Fixiervorrichtungen, eine Fixiervorrichtung gemäß F i g. 1, die bei der jedoch die Reinigungswalze nicht mit dem hochviskosen Trennmittel imprägniert ist, und eine Fixiervorrichtung gemäß F i g. 2, bei der das Reinigungsband ebenfalls nicht mit dem Trennmittel imprägniert ist, verwendet.

Die später folgende Tabelle enthält Angaben über die Anzahl der Kopiervorgänge, bei denen qualitativ hochwertige und fleckenfrei fixierte Bildkopien erhalten werden.

Herstellung der Entwickler

Als Bindemittel werden die in den Hcrstcllungsbcispiclcn 1 bis b und Vergleichshcrstellungsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen neun verschiedenen Harze verwendet. Die Tonerproben Nr. 1, 3 und 4 werden nach folgenden sv Rezepturen (a) bis (d) hergestellt:

[t Rezeptur (a)

i" 45 Harzbindemittel 100 Teile

_J Ruß 8 Teile

negativer Ladungssteuerstoff 3 Teile

die Tonerproben Nr. 2,5 und 6 nach der folgenden Rezeptur (b)

50

, Rezeptur (b)

Harzbindemittel 100 Teile

Ruß 8 Teile

';,) negativer Ladungssteuerstoff 3 Teile

'■''■ 55 Polypropylen niedrigen Erweichungspunkts 5 Teile

; die Tonerprobe Nr. 7 nach folgender Rezeptur (c)

; Rezeptur (c)

■ 60 Harzbindemittel 100 Teile

■ Ruß 8 Teile

und die Tonerproben Nr. 8 und 9 nach folgender Rezeptur (d)

Μ Rezeptur (d)

Harzbindemittel 100 Teile

Ruß 8 Teile

Polypropylen niedrigen Erweichungspunkts 5 Teile

IU

ί'Λ IV. ■	32 25	836	Art des Bindemittel (hergestellt nach...)	ReinigungMiielhode	Eisenträgerteilchen
!ι;'·	Jeweils 5 Teilen der neun verschiedenen Tonerproben werden 100 Teile pulverförmigtr zugesetzt, wobei neun verschiedene Entwickler erhalten werden.
('■	.' Tabelle	Anzahl der erhaltenen
	Tonerprobe

Bildkopien

erfindungsgemäß 1 erfindungseftnäß 2 Vergleichsprobe 3 erfindungsgemäß 4 Vergleichsprobe 5 Vergleichsprobe 6 erfindungsgemäß 7 Vergleichsprobe 8 Vergleichsprobe 9

Herstellungsbeispiel 1 Hersteilungsbeispie! 2 Vergleichsherstellungsbeispiel 1 Herstellungsbeispiel 3 Herstellungsbeispiel 4 Vergleichsherstellungsbeispiel 2 Herstellungsbeispiel 5 Herstellungsbeispiel 6 Vergleichsherslellungsbeispiel 3

Reinigungswalze mit Trennmittel 85 000

Reinigungswalze mit Trennmittel 100 000

Reinigungswalze mit Trennmittel 20 000

Reinigungswalze mit Trennmittel 80 000

Reinigungswalze ohne Trennmittel 12 000

Reinigungswalze mit Trennmittel 35 000

Reinigungswalze mit Trennmittel 50 000

Reinigungswalze ohne Trennmittel 10 000

Reinigungswalze mit Trennmittel 30 000

Bei den Kopiertests endet die Tonerprc je 7 (Reinigung der Fixiervorrichtung mittels eines Reinigungsbandes) bei 50 000 Kopien. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die verwendete Menge an Trennmittel geringer ist als in einer Reinigungswalze (kleine Andrückwalze; Viskosität des Trcnnmittels ist gering). Die Anzahl von Bildkopien kann man in diesem Falle durch Erhöhung des Fassungsvermögens der Andrückwalze steigern.

Aus der Tabelle geht hervor, daß man bei Durchführung des erfindungsgemäßen Fixierverfahrens mehr Bildkopien erhält als bei Durchführung eines Vergleichsfixierverfahrens.

Die Fixiervorrichtung der angegebenen Bauweise ist in ein handelsübliches Kopiergerät eingebaut. Hierbei drehen sich die Heizwalze 1 und die Druckwalze 5 in dieselbe Richtung mit einer Lineargeschwindigkeit von 220 mm/s. Dabei stehen sie in Druckkontakt miteinander. Bei der Drehbewegung fördern sie das das Tonerbild 13 tragende Aufzeichnungsmateria! 14 vorwärts, wobei das Tonerbild bei 180—200°C hitzefixiert wird. Die Reinigungswalze 8 dreht sich mit einer Lineargeschwindigkeit von 300 mm/s in Gegenrichtung und steht dabei mit der Mantelfläche der Heizwalze 1 in Kontakt Auf diese Weise wird die Mantelfläche der Heizwalze 1 gesäubert. Bei Einsatz einer solchen Fixiervorrichtung lassen sich kontinuierlich 100 000 qualitativ hochwertige und fleckenfreie Bildkopien mit einwandfrei fixiertem Tonerbild herstellen.

Wird mit derselben Fixiervorrichtung ohne Trennmittel gearbeitet, treten bereits bei 10 000 Bildkopien auf diesen Flecken auf. Nach Herstellung von etwa 20 000 Bildkopien muß mit dem Kopieren aufgehört werden.

Die vorherigen Ausführungen haben gezeigt, daß man erfindungsgemäß mit einer extrem einfach gestalteten Reinigungswalze ohne eigene Zufuhrvorrichtung für das Trennmittel beim Kopieren über lange Zeit hinweg gleichbleibende Ergebnisse erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hersteilung eines fixierten Tonerbildes, bei dem auf einem Aufzeichnungsträger ein Tonerbild erzeugt und mittels einer erwärmten Fixierwalze Fixiert wird, die sich in Druckkontakt mit einer Gegenwalze berindet und auf die mittels eines sowohl ais Reinigungs- als auch als Antragselement dienenden Elementes ein Trennmittel aufgebracht wird, d. h, daß ein Toner mit einem Slyrolhomopolymerisat mit mindestens 10 Gew,-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichtes von mindestens 100000, einem Styrolmischpolymerisat mit mindestens 10 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts von mindestens 100 000 und/oder einem Polyesterharz mit mindestens 5 Gew.-% einer in Chloroform unlöslichen Komponente gebildet ist und ein Trennmittel mit einer Viskosität von 1500 bis 300 000 mm² s~\ bestimmt bei 25°C, verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel eine Viskosität von 2000 bis 60 000 mm² s~' aufweist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmittel ein Silikonöl verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toner mit einem Styrolhomopolymerisat aus Polystyrol verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toner mit einem Styrolmischpolymerisat aus einem Styrol und Butadien verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Styrol/Butadien-Mischpolymerisat aus Styrol und Butadien gebildet ist.

7. Verfahren nach einem derAnsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toner mit einem Styrol-Mischpolymerisat aus Styrol und einem aliphatischen Monocarbonsäureester mit «-Methylengruppe verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der aliphatische Monocarbonsäureester mit «-Methylengruppe ein Acrylat oder Methacrylat ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Polyesterharz 5 bis 25 Gew.-% an in Chloroform unlöslicher Komponente enthält.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toner verwendet wird, der zusätzlich ein Polyolefin mit einem Erweichungspunkt von 80 bis 180⁰C enthält.

11. Fixiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer beheizten Fixierwalze, die in Zusammenarbeit mit einer sich mit ihr in Druckkontakt befindlichen Gegenwalze ein ein Tonerbild tragendes Aufzeichnungsmaterial in Druckkontakt fortbewegt und das Tonerbild wärmefixiert, und mit einem mit der Fixierwalze in Druckkontakt gelangenden Reinigungselcment mit einem Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermateriul auf der Reinigungsfläche ein hochviskoses Trennmittel enthält.