DE69009640T2

DE69009640T2 - Elastischer Drehkörper mit Silikonkautschukzusammensetzung und Befestigungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69009640T2
Application number: DE69009640T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Miyabayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2010-09-15
Also published as: EP0417814B1; DE69009640D1; ES2054183T3; JPH03100056A; US6028148A; JP2644593B2; EP0417814A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elastischen Umdrehungskörper, der mit einem elastischen Element versehen ist, das eine Oberflächenschicht besitzt, die aus einer Siliconkautschukzusammensetzung gebildet wurde, und eine Fixiereinrichtung, die den elastischen Umdrehungskörper besitzt.
In einer bilderzeugenden Vorrichtung, wie z.B. einer elektrofotografischen Kopiermaschine, wird im allgemeinen Transportfähigkeit, Ablösefähigkeit und Haltbarkeit für eine Transportwalze gefordert, die ein blattförmiges Übertragungsmaterial oder ein Aufzeichnungsmaterial, wie z.B. gewöhnliches Papier, entlang des festgelegten Weges transportiert.
Insbesondere werden an eine Fixiereinrichtung, die mit einer Fixierwalze oder einer Druckwalze versehen ist, die das Übertragungsmaterial den festgelegten Weg entlang transportiert, während die unfixierten Tonerbilder auf dem Übertragungsmaterial unter Druck mit Wärme behandelt werden, wobei das Versatzphänomen des Toners im halbgeschmolzenen oder geschmolzenen Zustand verhindert wird, strengere Anforderungen bezüglich Transportfähigkeit, Ablösefähigkeit, Abnutzungswiderstandsfähigkeit, Fixierbarkeit und Beständigkeit gestellt. Die Fixiereinrichtung dieser Art besitzt mindestens eine Heizeinrichtung, wie z.B. eine Fixierwalze, und eine rotierende Druckwalze, die mit der Heizeinrichtung unter Druck in Kontakt steht.
Die Heizeinrichtung, wie z.B. eine Fixierwalze, umfaßt einen hohlen Zylinderkern aus einem Material, wie z.B. Aluminium oder Eisen, und eine Schicht, die auf die Oberfläche des hohlen Zylinderkerns aufgetragen wird, wobei die Schicht aus einem Material zusammengesetzt ist, das eine gute Ablösefähigkeit besitzt, wie z.B. ein Fluorkohlenstoffharz, z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Tetrafluorethylen-Fluoralkoxyethylen-Copolymer (PFA) oder Siliconkautschuk.
Auf der Innenseite der Fixierwalze ist, wenn erforderlich, ein Heizelement, wie z.B. eine Halogenlampe, bereitgestellt, um die Oberfläche der Fixierwalze auf eine bestimmte, für die Fixierung geeignete Temperatur zu erwärmen. In vielen Fällen wird die Oberflächentemperatur der Fixierwalze ständig mit einem Sensor kontrolliert, um die festgelegte Temperatur einzuhalten.
An der äußeren Umfangsoberfläche der Fixierwalze ist manchmal eine Reinigungseinrichtung zur Entfernung des anhaftenden Toners oder von Papierstäuben oder eine Trenneinrichtung, wie z.B. ein Trennagel, um zu verhindern, daß sich ein tonerbildtragendes Material, wie z.B. ein Übertragungsmaterial, um die Fixierwalze wickelt, bereitgestellt.
Auf der anderen Seite umfaßt die Druckwalze einen Zylinderkern aus einem Material, wie z.B. Eisen oder rostfreiem Edelstahl, und ein elastisches Element mit guter Ablösefähigkeit, mit dem die Oberfläche des Zylinderkerns beschichtet ist, wobei das elastische Element aus Siliconkautschuk zusammengesetzt ist. Die Druckwalze drückt auf die Heizeinrichtung, wie z.B. eine Fixierwalze, mit Hilfe einer Druckeinrichtung, wie z.B. einer Feder.
Das tonerbildtragende Material, das ein unfixiertes Tonerbild auf der Oberfläche besitzt, wird durch die Fixiereinrichtung, wie. z.B. die Fixierwalze und die Druckwalze, transportiert und dabei unter Druck erhitzt, um es zwischen den beiden Teilen zusammenzupressen, wobei unter Druckeinwirkung eine Heißfixierung des unfixierten Tonerbildes auf der Oberfläche stattfindet.
Wenn ein positiv geladener Toner in einer Fixiereinrichtung fixiert werden soll, treten oft Probleme bezüglich der Bildqualität, wie z.B. das Versatzphänomen des Toners und das Verschmierung der Linien des Tonerbildes, und bezüglich der Tonerhaftung auf der Oberfläche der Druckwalze auf. Insbesondere in einer Fixiereinrichtung ohne Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Oberfläche der Fixierwalze wurden diese Probleme öfter festgestellt.
EP-A-0322099 offenbart eine organische Polymerzusammensetzung zur Anwendung auf einem elastischen Umdrehungskörper und eine Fixiereinrichtung, die diese Zusammensetzung verwendet, wobei die organische Polymerzusammensetzung eine antistatische Eigenschaft besitzt und wenigstens ein organisches Polymer und ein poröses, anorganisches, feines Pulver, das ein flüssiges Antistatikreagenz trägt, umfaßt. Das poröse, anorganische, feine Pulver ist im organischen Polymer dispergiert und besitzt eine Ölabsorptionsfähigkeit von 100 ml / 100 g oder mehr, bevor es das flüssige Antistatikreagenz aufnimmt. Als flüssige Antistatikreagenzien werden polyethermodifiziertes Siliconöl und aminomodiziertes Siliconöl erwähnt. Aufgrund des Polysiloxananteils als hydrophober Gruppe und der nichtionischen oder kationischen, hydrophilen Gruppen ist das Siliconölmolekül sowohl mit oberflächenaktiven als auch antistatischen Eigenschaften ausgestattet. Dies führt sowohl zu antistatischen als auch zu entladenden Eigenschaften des elastischen Umdrehungskörpers. Das bewirkt, daß durch Verringern des Potentials auf der Walzenoberfläche aufgrund des antistatischen Reagenzes ein Einfärben der Walze mit Toner und ein Anhaften von Toner an der Walze verhindert werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Siliconkautschukzusammensetzung für einen elastischen Umdrehungskörper und eine Fixiereinrichtung bereitzustellen, die frei ist von den vorstehend genannten Problemen.
Eine andere Aufgaben der Erfindung besteht darin, eine Siliconkautschukzusammensetzung bereitzustellen, die in der Lage ist, Polydimethylsiliconöl in hoher Konzentration zu enthalten, wobei sie für ein Formprodukt und einen elastischen Umdrehungskörper gedacht ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Siliconkautschukzusammensetzung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Formprodukt zu bilden, das gute räumliche Stabilität und Ablösefähigkeft besitzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Formprodukt aus Siliconkautschuk bereftzustellen, das gute elektrische Isolationseigenschaften und mechanische Festigkeit besitzt.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elastischen Umdrehungskörper bereitzustellen, der in der Lage ist, wirkungsvoll ein negatives Potential beizubehalten.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elastischen Umdrehungskörper bereitzustellen, der Polydimethylsiliconöl nur langsam abgibt.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elastischen Umdrehungskörper bereitzustellen, der eine gute Ablösefähigkeit, eine gute Abnutzungsbeständigkeit und eine gute Stabilität besitzt.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fixiereinrichtung zur Fixierung eines positiv geladenen Toners bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fixiereinrichtung mit guter Beständigkeit und Widerstandsfähigkeft gegen Versatzdruck bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Siliconkautschukzusammensetzung bereitzustellen, die einen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver, die Polydimethylsiliconöl tragen, umfaßt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Formprodukt bereitzustellen, das einen festen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver, die Polydimethylsiliconöl tragen und im festen Siliconkautschuk enthalten sind, umfaßt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elastischen Umdrehungskörper bereitzustellen, der eine elastische Schicht umfaßt, die aus einer Siliconkautschukzusammensetzung gebildet ist, die einen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver, die Polydimethylsiliconöl tragen, umfaßt.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fixiereinrichtung bereitzustellen zur Fixierung eines unfixierten Tonerbildes auf einem tonerbildtragenden Material durch Heizen und Pressen des tonerbildtragenden Materials während des Transports durch wenigstens eine Heizeinrichtung und eine Walze hindurch, zwischen denen es gepreßt wird, umfassend eine Walze mit einer elastischen Schicht als Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht aus einer Siliconkautschukzusammensetzung gebildet ist, die einen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver umfaßt, die Polydimethylsiliconöl tragen.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein elastischer Umdrebungskörper eine elastische Schicht, die aus einer Siliconkautschukzusaminensetzung gebildet ist, die einen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 40 um und einer Ölaborptionsfähigkeit von 200 bis 800 ml / 100 g, gemessen gemäß dem Verfahren nach JIS K5101, umfaßt, wobei die anorganischen, feinen Pulver ein Polydimethylsiliconöl tragen.
Fig. 1 ist die Ansicht eines senkrechten Querschnitts, der eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fixiereinrichtung zeigt.
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, die Änderungen im Oberflächenpotential der Siliconkautschukoberfläche mit dem Verstreichen der Zeit darstellt.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, die prozentuale Gewichtsänderungen eines Formproduktes aus Siliconkautschuk mit der Verstreichen der Zeit darstellt, wenn das Formprodukt sandwichartig zwischen Kopierblätter gelegt, auf 25% zusammengepreßt und bei 100ºC belassen wurde.
Gemäß der Erfindung kann eine große Menge Polydimethylsiliconöl in einem Formprodukt enthalten sein, das aus einer Siliconkautschukzusammensetzung zur Verwendung für den elastischen Umdrehungskörper gebildet wurde, indem poröse, anorganische, feine Pulver mit Mikroporen, die das Polydimethylsiliconöl enthalten, zur Siliconkautschukzusammensetzung zugesetzt werden, und die elektrische Isolation des Formproduktes, das aus der Siliconkautschukzusammensetzung gebildet wird, kann dadurch verbessert werden.
Die vorliegende Siliconkautschukzusammensetzung kann eine beliebige Zusammensetzung vom Kondensationsreaktionstyp, vom Additionsreaktionstyp und vom Radikalreaktionstyp sein. Der Polymerbestandteil, der die Siliconkautschukzusammensetzung ausmacht, hat die folgende Struktureinheit in seinem Hauptkettengerüst:
wobei R&sub1; und R&sub2; gleiche oder verschiedene Gruppen sind und Alkyl, wie z.B. Methyl und Ethyl, Aryl, wie z.B. Phenyl, und Polyfluoralkyl, wie z.B. Trifluorpropyl, darstellen.
Beispiele von Siliconkautschuken des Kondensationstyps schließen Siliconkautschuke des Dealkoholisierungstyps, Siliconkautschuke des Deoximierungstyps, Siliconkautschuke des Deacetylierungstyps, Siliconkautschuke des Dehydrierungstyps usw. ein.
Siliconkautschuke des Additionsreaktionstyps können hergestellt werden, indem z.B. eine erste Flüssigkeit, die mindestens ein flüssiges, vinylhaltiges Diorganopolysiloxan, ( i - C H = C H &sub2; ), als Grundpolymer und einen Platinkatalysator als Katalysator für die Härtungsreaktion enthält, mit einer zweiten Flüssigkeit, die mindestens ein Siloxan, das aktive Wasserstoffradikale enthält, ( i - H ), als Quervernetzungsreagenz (wirkt als Härtungsreagenz) und ein flüssiges, vinylhaltiges Diorganopolysiloxan in einem vorbestimmten Verhältnis (z.B. einem Verhältnis von 1:1) enthält, gemischt und diese Mischung entschäumt und dann erhitzt wird, wobei die Mischung härtet. Der so erhaltene Siliconkautschuk des Additionsreaktionstyps besitzt eine quervernetzte Struktur und befindet sich deshalb in festem Zustand und besitzt Elastizität.
Z.B. kann der Siliconkautschuk des Additionsreaktionstyps hergestellt werden, indem ein vinylhaltiges Organopolysiloxan, das als ungesättigte Gruppe eine Vinylgruppe enthält, dargestellt durch die folgenden Formeln:
wobei m und n positive ganze Zahlen sind, mit einem Siloxan, das aktive Wasserstoffradikale enthält und eine reaktive - i - H-Gruppe besitzt, dargestellt durch die folgende Formel:
wobei m eine positive ganze Zahl ist, in der Gegenwait eines Katalysators auf Platinbasis bei einer Reaktionstemperatur von 60 bis 170ºC umgesetzt wird.
Siliconkautschuk des Radikalreaktionstyp ist ein Siliconkautschuk vom sogenannten Heißvulkanisationstyp. Z.B. wird ein unvulkanisierter Siliconkautschuk mit der folgenden Struktureinheit
worin R ein Methyl, R' ein Vinyl, Phenyl oder Fluoralkyl und l eine positive ganze Zahl ist, mit einem organischen Peroxid als Vulkanisierreagenz geknetet und dann die Mischung erhitzt, wobei die Mischung vulkanisiert wird. Als Ergebnis kann ein elastischer, vulkanisierter Siliconkautschuk gebildet werden.
In der vorliegenden Erfindung wird ein bekanntes Poiydimethylsiliconöl verwendet, das durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wird:
worin n eine positive ganze Zahl ist.
Polydimethylsiliconöl mit einer Viskosität von 0,01 bis 100 Pa s (10 bis 100000 cs) bei 25 ºC, bevorzugt 0,1 bis 60 Pa s (100 bis 60000 cs), ist vom Gesichtspunkt der Imprägnierungswirkung der porösen, anorganischen, feinen Pulver und der langsamen Abgabe des Dimethylsiliconöls aus dem Formprodukt vorzuziehen.
Als die porösen, feinen Pulver mit Mikroporen zur Verwendung in der Erfindung sind anorganische, feine Pulver vom Gesichtspunkt der thermischen Stabilität zu bevorzugen, und poröse, anorganische, feine Pulver mit einer hohen Ölabsorptionsfähigkeit, die in der Lage sind, eine große Menge Polydimethylsiliconöl zur Verwendung in der Erfindung zu tragen, sind bevorzugt. Beispiele solcher poröser, anorganischer, feiner Pulver können einschließen: Calciumsilicat vom Gyrolittyp (z.B. Florit, Handelsname eines Produktes, das von Tokuyama Soda K.K. hergestellt wird), kugeliges, poröses Kieselgel (z.B. M.S.-Gel, Handelsname eines Produktes, das von Dokai Kagaku Kogyo K.K. hergestellt wird), Kieselgel- Mikroperlen (Handelsname eines Produktes, das von Shokubai Kasei Kogyo K.K. hergestellt wird) und Syloid (Handelsname eines Produktes, das von Fuji-Davison K.K. hergestellt wird) und Sirasu-Ballone (spezielles Pulver, das aus vulkanischer Asche erhalten wird).
Die porösen, anorganischen, feinen Pulver zur Verwendung in der Erfindung besitzen eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 70 um, eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 40 um und eine Ölabsorptionsfähigkeit von 200 bis 800 ml / 100 g, bevorzugt 300 bis 600 ml / 100 g. Die Ölabsorptionsfähigkeit der porösen, anorganischen, feinen Pulver wird nach dem Verfahren gemäß JIS K5101 bestimmt.
Der Imprägnierungsanteil der Polydimethylsiliconöle auf den porösen, anorganischen, feinen Pulvern liegt bevorzugt bei 100 bis 600 Gewichtsteilen des Öls auf 100 Gewichtsteile des Pulvers, weiter bevorzugt bei 200 bis 500 Gewichtsteilen des Öls auf 100 Gewichtsteile des Pulvers.
Die Menge an porösen, anorganischen, feinen Pulvern mit Mikroporen, die das Polydimethylsiliconöl tragen und zur Siliconkautschukzusammensetzung zugefügt werden sollen, beträgt zwischen 0, 1 bis 30 Gew.-% , bevorzugt 1 bis 20 Gew.- %, ausgedrückt als Nettogehalt des Dimethylsiliconöls auf der Basis des Siliconkautschuks. Unter 0, 1 Gew.-% kann kein bemerkenswerter Anstieg der elektrischen Isolation erwartet werden, wohingegen über 30 Gew.-% die physikalischen Eigenschaften des Formproduktes aus Siliconkautschuk verschlechtert werden.
Die vorliegende Siliconkautschukzusammensetzung kann einen Füllstoff enthalten, wie z.B. feine, synthetische Kieselgelpulver, Quarzpulver, geschmolzene Quarzpulver, Diatomeenerde, Calciumcarbonat usw.. Weiter kann die Siliconkautschukzusammensetzung ein Mittel zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit, wie z.B. Eisenoxid, d.h. rotes Eisenoxid, ein Mittel zum Verbessern der Zusammendrückbarkeit, wie z.B. Titandioxid und Zinkoxid, und ein Dispergiermittel, wie z.B. ein Siloxan mit niedrigem Molekulargewicht, enthalten.
Das vorliegende Formprodukt aus Siliconkautschuk schließt z.B. Produkte in Form von Blättern und Walzen ein.
Der vorliegende, elastische Umdrehungskörper umfaßt ein elastisches Element, das aus der besagten Siliconkautschukzusammensetzung, die die porösen, anorganischen, feinen Pulver mit den Mikroporen enthält, die Polydimethylsiliconöl tragen, gebildet wurde.
Die vorliegende Fixiereinrichtung hat die Funktion, ein nicht fixiertes Tonerbild, das auf einem tonerbildtragenden Material gebildet wurde, durch Erhitzen unter Druck zu fixieren, indem das tonerbildtragende Material mindestens zwischen einer Heizeinrichtung und einer Walze hindurchgeführt und dazwischen zusammengepreßt wird. Die vorliegende Fixiereinrichtung ist geeignet zur Fixierung von positiv geladenem Toner.
Ausführungsformen des elastischen Umdrehungskörpers und der Fixiereinrichtung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Fig. 1 ist eine Ansicht eines vertikalen Querschnittes der Struktur einer Fixiereinrichtung, die mit dem elastischen Umdrehungskörper als Druckwalze versehen ist.
In Fig. 1 umfaßt eine Fixierwalze 1 einen Zylinderkern 2, der aus einem Material wie z.B. Aluminium, Eisen oder rostfreiem Edelstahl hergestellt wurde, und eine Schicht 3 aus Harz mit guter Wärmebeständigkeit und guter Ablösefähigkeit, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) und Tetrafluorethylen-Fluoralkoxyethylen-Copolymer (PFA), die auf der äußeren Oberfläche des Zylinderkerns 2 gebildet wurde. Innen im Zylinderkern 2 ist eine Heizeinrichtung 9, wie z.B. ein Heizgerät, vorgesehen.
Eine Druckwalze 4 wird auf die Fixierwalze 1 mit Hilfe einer Druckeinrichtung, wie z.B. einer Feder (nicht in der Zeichnung dargestellt), gedrückt, was dafür sorgt, daß die Druckzolle synchrone Umdrehungen entsprechend den Umdrehungen der Fixierwalze 1 durchführt. Die Druckrolle 4 umfaßt einen Zylinderkern 5, der aus einem Material wie z.B. Eisen oder rostfreiem Edelstahl gemacht ist, und eine Schicht 6 aus einem Elastomer aus der Siliconkautschukzusammensetzung der Erfindung, die auf die Oberfläche des Zylinderkerns 5 aufgezogen wurde.
Ein Thermistor 8 zur Bestimmung der Oberflächentemperatur der Fixierwalze 1 und eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Oberfläche der Fixierwalze 1 durch Kontakt mit der Fixierwalze 1 kann an Positionen in der Nähe der äußeren Umfangsoberfläche der Fixierrolle 1 bereitgestellt werden. Weiter kann außerdem eine Einlaßführung 12 zur Führung eines tonerbildtragenden Materials 11, wie z.B. eines Übertragungsmaterials, z.B. von gewöhnlichem Papier, mit einem Tonerbild 10 zwischen der Fixierwalze 1 und der Druckwalze 4 hindurch in einer Position in der Nähe der Fixierwalze 1 bereitgestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele im Detail beschrieben, wobei Gewichtsangaben als Gewichtsteile gegeben sind.

Beispiel 1

Poröse, feine, anorganische Pulver, die Polydimethylsiliconöl tragen, wurden wie folgt hergestellt:
100 Teile eines Calciumsilicats vom Gyrolittyp (Florit R, Handelsname eines Produktes, das von Tokuyama Soda K.K. hergestellt wird) mit einer mittleren Teilchengröße von 25 um, einer Mikroporengröße von etwa 0,01 bis etwa 10 um, einer Ölabsorptionsfähigkeit von 500 ml /100 g, einer scheinbaren spezifischen Dichte von 0,1 und einer spezifischen Oberfläche nach BET von 115 m²/g wurden in einen Behälter mit einem Rührer gegeben, und dann wurde der Behälter auf 150ºC erhitzt. Dann wurden 400 Teile Polydimethylsiliconöl (KF96H, Handelsname eines Produktes, hergestellt von Shinetsu Kagaku Kogyo K.K.) mit einer Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) (25ºC), das gleichfalls auf 150ºC erhitzt wurde, langsam tropfenweise zu den feinen Calciumsilicatpulvern unter Rühren zugetropft. Nach der Zugabe der Gesamtmenge (400 Teile) des Öls wurde das Rühren für eine Zeit fortgesetzt, und dann wurde die Mischung aus dem Behälter entnommen, wobei feine Calciumsilicatpulver, die das Polydimethylsiliconöl mit einer Viskosität 10 Pa s (10000 cs) trugen, erhalten wurden.
100 Teile vinylhaltiges Diorganopolysiloxan, 5 Teile trockene, feine Kieselgelpulver, 20 Teile Quarzpulver, 1 Teil rotes Eisenoxid und eine katalytische Menge eines Katalysators auf Platinbasis wurden gemischt, um eine flüssige Siliconzusammensetzung herzustellen, die eine Viskosität von 90 Pa s (900 Poise) besaß. Zu 100 Teilen der so hergestellten, flüssigen Siliconzusammensetzung wurden 10 Teile der porösen, anorganischen, feinen Pulver mit Mikroporen gegeben, die das Polydimethylsiliconöl (KF96H, Handelsnsme eines Produktes, hergestellt von Shinetsu Kagaku Kogyo K.K.) tragen, das eine Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) besitzt und nach vorstehender Beschreibung erhalten wurde, und nachfolgend gleichmäßig gerührt und dispergiert. Die sich ergebende, flüssige Siliconzusammensetzung wurde als Flüssigkeit A bezeichnet.
Auf der anderen Seite wurden 100 Teile einer Mischung aus vinylhaltigem Diorganopolysiloxan und einem Diorganopolysiloxan, das aktive Wasserstofradikale enthält, 5 Teile trockene, feine Kieselgelpulver, 20 Teile Quarzpulver und 1 Teil rotes Eisenoxid gemischt zur Herstellung einer flüssigen Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 60 Pa s (600 Poise). Zu 100 Teilen der so hergestellten, flüssigen Siliconzusammensetzung wurden 10 Teile der gleichen porösen, anorganischen, feinen Pulver mit den Mikroporen, die das Polydimethysiliconöl tragen, wie es auch für die Herstellung der Flüssigkeit A verwendet wurde, gegeben und dann gleichmäßig gerührt und dispergiert. Die sich ergebende, flüssige Siliconzusammensetzung wurde als Flüssigkeit B bezeichnet.
Dann wurden die Flüssigkeiten A und B im Gewichtsverhältnis von 100:100 zusammengemischt, und die Mischung wurde einer Entschäumung unterzogen und dann in Gegenwart eines Platinkatalysators 10 Minuten lang auf 150ºC erhitzt, wobei die Additionsreaktion der Vinylgruppe und der silicongebundenen, aktiven Wasserstoffradikale in den gemischten Zusammensetzungen begann, die gemischte Zusammensetzung erhärtete und sich so ein gummiartiges Elastomer bildete.

Vergleichsbeispiel 1

Eine flüssige Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 90 Pa s (900 Poise) wurde als Flüssigkeit C in der gleichen Weise hergestellt, wie es für die Herstellung von Flüssigkeit A in Beispiel 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß überhaupt keine solchen anorganischen, feinen Pulver eingesetzt wurden, die das Polydimethylsiliconöl tragen, das eine Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) besitzt, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden.
Weiter wurde eine flüssige Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 60 Pa s (600 Poise) als Flüssigkeit D in der gleichen Weise hergestellt, wie es für die Herstellung von Flüssigkeit B in Beispiel 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß überhaupt keine solchen anorganischen, feinen Pulver eingesetzt wurden, die das Polydimethylsiliconöl tragen, das eine Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) besitzt, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden.
Dann wurden die Flüssigkeiten C und D im Gewichtsverhältnis von 100:100 zusammengemischt, und die Mischung wurde einer Entschäumung unterzogen und dann in Gegenwart eines Platinkatalysators 10 Minuten lang auf 150ºC erhitzt, wobei die Additionsreaktion der Vinylgruppe und der silicongebundenen, aktiven Wasserstoffradikale in den gemischten Zusammensetzungen begann, die gemischte Zusammensetzung erhärtete und sich so ein gummiartiges Elastomer bildete.

Vergleichsbeispiel 2

Eine flüssige Siliconzusammensetzung wurde als Flüssigkeit E in der gleichen Weise hergestellt, wie es für die Herstellung von Flüssigkeit A in Beispiel 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß 10 Teile des reinen Polydimethylsiliconöls (KF96H, Handelsname eines Produktes, hergestellt von Shinetsu Kagaku Kogyo K.K.) mit einer Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) anstelle der anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, das eine Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) besitzt, verwendet wurden.
Eine flüssige Siliconzusammensetzung wurde als Flüssigkeit F in der gleichen Weise hergestellt, wie es für die Herstellung von Flüssigkeit B in Beispiel 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß 10 Teile des reinen Polydimethylsiliconöls (KF96H, Handelsname eines Produktes, hergestellt von Shinetsu Kagaku Kogyo K.K.) mit einer Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) anstelle der anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, das eine Viskosität von 10 Pa s (10000 cs) besitzt, verwendet wurden.
Dann wurden die Flüssigkeiten E und F im Gewichtsverhältnis von 100:100 zusammengemischt, und die Mischung wurde einer Entschäumung unterzogen und dann in Gegenwart eines Platinkatalysators 10 Minuten lang auf 150ºC erhitzt, wobei die Additionsreaktion der Vinylgruppe und der silicongebundenen, aktiven Wasserstoffradikale in den gemischten Zusammensetzungen begann, die gemischte Zusammensetzung erhärtete und sich so ein gummiartiges Elastomer bildete.

Testbeispiel 1

Die elektrische Isolation der kautschukartigen Elastomere, die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden, wurde auf die folgende Weise untersucht. Prüfstücke der kautschukartigen Elastomere, 20 mm x 60 mm x 2 mm, wurden für eine festgelegte Zeit der Anwendung einer Korona-Entladung bei -5000 V (eine Sekunde) unterzogen, und sofort danach wurde die Änderung des Potentials auf den Oberflächen der Prüfstücke aus den kautschukartigen Elastomeren mit einem Induktionsmeßfühler eines Oberflächenpotentiometers gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt.

Testbeispiel 2

Der Ausblutungszustand des Siliconöls, das in den kautschukartigen Elastomeren enthalten ist, die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 erhalten wurden, wurde auf die folgende Weise untersucht.
Prüfstücke der kautschukartigen Elastomere in Form einer genau kreisförmigen Scheibe, 12,7 mm dick und 29,0 mm im Durchmesser, wurden jeweils zwischen einem Paar von 4 Blättern Kopierpapier (NP-Papier, Handelsname eines Produktes, das von Canon hergestellt wird) in einer Preßeinrichtung, die ein Paar von flachen Preßplatten zum Zusammendrücken und Fixieren der Prüfstücke, Bolzen und Abstandhaltern umfaßt, zusammengedrückt und auf 25% Stauchung gepreßt und bei 100ºC in diesem Zustand belassen. Die Gewichte der Prüfstücke wurden nach festgelegten Zeitintervallen gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, unterschied sich das vorliegende Formprodukt durch seine langsame Abgabe von Polydimethylsiliconöl.

Testbeispiel 3

Härte und Stoßelastizität der kautschukartigen Elastomere, die in Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten wurde, sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Beispiel Vergleichsbeispiel Härte (JISA) Stoßelastizität (%)
Wie aus der vorstehenden Tabelle hervorgeht, besaß das kautschukartige Elastomer des Beispiels 1 physikahsche Eigenschaften, die dem aus dem Vergleichsbeispiel 1 ohne das Polydimethylsiliconöl entsprachen. Das kautschukartige Elastomer aus Vergleichsbeispiel 2 mit dem Polydimethylsiliconöl in direkt zugemischter Form besaß eine schlechte Härte und Stoßelastizität.

Beispiel 2

Eine Druckwalze, die eine elastische Schicht aus der vorliegenden Siliconkautschukzusammensetzung besaß und die für eine Fixiereinrichtung gedacht war, die Erhitzen und Pressen anwendet, wurde auf die folgende Weise hergestellt:
In eine zylindrische Form, die mit einem Druckwalzenzylinderkern aus rostfreiein Edelstahl, der einen äußeren Durchmesser von 10 mm besaß und zuvor mit einer Grundierung auf Siloxanbasis auf der Oberfläche überzogen worden war, versehen und auf 130ºC vorgeheizt worden war, wurde eine einheitliche, flüssige Mischung aus Flüssigkeit A und Flüssigkeit B der Siliconkautschukzusammensetzungen aus Beispiel 1 in einem Gewichtsverhältnis von 100:100 nach Entschäumen eingespritzt und 10 min auf 130ºC gehalten, um die Mischung auszuhärten. Nach dem Härten wurde die siliconkautschuküberzogene Druckwalze geformt und aus der Form genommen. Ihr äußerer Durchmesser betrug 16 mm, und die Dicke der Siliconkautschukdeckschicht betrug 3 mm.
Die so erhaltene Druckwalze wurde in einer Fixiereinrichtung des Heißfixiertyps eingebaut, wie in Fig. 1 dargestellt, und einem Fixiertest unterzogen, indem unter den folgenden Bedingungen ununterbrochen Kopierblätter durch die Einrichtung geschickt wurden. Die Fixierwalze 1, die einen Aluminiumzylinderkern mit 20 mm im äußeren Durchmesser und eine Schicht aus Tetrafluorethylenharz mit einer Dicke von 15 um, die auf die äußere Oberfläche des Zylinderkerns aufgezogen ist, umfaßt, wurde in der Fixiereinrichtung verwendet.

Fixierbedingungen:

Kontrollierte Oberflächentemperatur der Fixierwalze: 150ºC
Preßkraft zwischen der Fixierwalze und der Druckwalze: 58,86 N (6 kgf)
Testblatt: DIN-A4-Größe, Übertragungsblätter (gewöhnliches Papier), wobei jedes Blatt mit einem unfixierten, positiv aufgeladenen Tonerbild eines Testmusters auf der Oberfläche versehen ist.
Blattestgeschwindigkeit: 4 Blätter / min.
Die Ergebnisse zeigten, daß überhaupt kein Versagen aufgrund des Anhaftens von Toner an der Druckwalzenoberfläche oder des Anhaftens von Toner an der Fixierwalzenoberfläche beobachtet wurde, selbst nach Durchlauf von 10000 Blättern. Verschlechterung der Bildqualität, Bildverschmutzung und leere Blätter wurden überhaupt nicht beobachtet. D.h., gute Bildqualität und Fixierung wurden während des Tests beibehalten. Insbesondere wurde Wickeln der Blätter um die Walze, Blockieren der Blätter, Wellen der Blätter und Zerknittern der Blätter überhaupt nicht beobachtet, oder es wurden keine Probleme mit Papierstau beobachtet. So wurde gute Transportfähigkeit während des Tests beibehalten. Anderungen der Gestalt der Walze waren sehr gering, und es wurde eine gute räumliche Stabilität beibehalten.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Druckwalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Flüssigkeiten C und D aus dem Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurden.
Die Ergebnisse zeigten, daß Versagen aufgrund des Anhaftens von Toner auf der Druckwalzenoberfläche nach dem Durchlauf von 5000 Blatt auftrat, und daß Verschlechterung der Bildqualität, Bildverschmutzung, leere Seiten, Zerknittern der Blätter, Blockieren der Blätter, Wellen der Blätter usw. auftrat.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Druckwalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 erzeugt, mit der Ausnahme, daß die Flüssigkeiten E und F aus Vergleiclisbeispiel 2 verwendet wurden.
Die Ergebnisse zeigten, daß Versagen aufgrund des Anhaftens von Toner an der Druckwalzenoberfläche nach Durchlauf von 6000 Blättern auftrat, und daß Verschlechterung der Bildqualität, Bildverschmutzung, leere Seiten, Zerknittern der Blätter, Blockieren der Blätter, Wellen der Blätter usw. auftrat.
Gemäß der Erfindung kann die elektrische Isolation des Kautschukformproduktes verbessert werden, indem poröse, anorganische, feine Pulver mit Mikroporen, die Polydimethylsiliconöl tragen, zu einer Siliconkautschukzusammensetzung gegeben werden.
Weiter kann gemäß der Erfindung das Ausbluten des Polydimethylsiliconöls auf die Oberfläche des Kautschukformproduktes unterdrückt oder verringert werden, indem das Polydimethylsiliconöl in Mikroporen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen wird.
Weiter kann gemäß der Erfindung die Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Kautschukformproduktes, wie z.B. Härte, Stoßelastizität usw., unterdrückt werden, wenn Polydimethylsiliconöl zur Siliconkautschukzusammensetzung zugefügt wird.
Wenn die Siliconkautschukzusammensetzung als elastische Oberflächenschicht einer Druckwalze in einer bildfixierenden Einrichtung einer bilderzeugenden Vorrichtung, wie z.B. einer elektrofotografischen Kopiermaschine, verwendet wird, die einen positiv geladenen Toner als Entwicklungsmittel verwendet, kann die Wirksamkeit des Fixierens eines Bildes aus positiv geladenem Toner auf einem tonerbildtragenden Material, wie z.B. gewöhnlichem Papier, verbessert werden, weil die Walzenoberfläche negativ geladen ist, und als Ergebnis kann die Tonermenge, die an der Fixierwalzenoberfläche anhaftet, bemerkenswert erniedrigt werden, und so können schlechte Bilder, die von Versatzdruck oder Verschmutzung der Walzenoberfläche wegen des Anhaften von Toner herrühren, verhindert werden, wobei die Probleme gelöst werden, die beim Transport von Blättern auftreten, wie z.B. das Wickeln von Blättern um die Walze, Wellen der Blätter usw..

Claims

1. Elastischer Umdrehungskörper, umfassend eine elastische Schicht, gebildet aus einer Siliconkautschukzusammensetzung, umfassend einen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 40 um und einer Ölabsorptionsfähigkeit von 200 bis 800 ml / 100 g, bestimmt nach dem Verfahren gemäß JIS K5101, wobei die anorganischen, feinen Pulver ein Polydimethylsiliconöl tragen.

2. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin 100 bis 600 Gewichtsteile des Polydimethylsiliconöls auf 100 Gewichtsteilen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen werden.

3. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin 200 bis 500 Gewichtsteile des Polydimethylsiliconöls auf 100 Gewichtsteilen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen werden.

4. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin die porösen, anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, in der Siliconkautschukzusammensetzung bei einer Polydimethylsiliconölkonzentration von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Siliconkautschuk, enthalten sind.

5. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin die porösen, anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, in der Siliconkautschukzusammensetzung bei einer Polydimethylsiliconölkonzentration von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Siliconkautschuk, enthalten sind.

6. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin der Siliconkautschuk ein Siliconkautschuk vom Additionsreaktionstyp ist.

7. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin der Siliconkautschuk ein Siliconkautschuk vom Kondensationsreaktionstyp ist.

8. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin der Siliconkautschuk ein Siliconkautschuk vom Radikalreaktionstyp ist.

9. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 6, worin der Siliconkautschuk vom Additionsreaktionstyp hergestellt wird durch Mischen einer ersten Flüssigkeit, die mindestens ein flüssiges, vinylhaltiges Diorganopolysiloxan der Formel:

( i - C H = C H &sub2; )

und einen Platinkatalysator als Katalysator für die Härtungsreaktion enthält, mit einer zweiten Flüssigkeit, die wenigstens ein Siloxan mit aktiven Wasserstoffresten der Formel:

( i - H )

und ein flüssiges, vinylhaltiges Diorganopolysiloxan enthält, und Erhitzen dieser Mischung, wobei die Mischung härtet.

10. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 9, worin der Siliconkautschuk des Additionsreaktionstyp hergestellt wird, indem die erste Flüssigkeit mit der zweiten Flüssigkeit in der Gegenwart der porösen, anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, umgesetzt wird.

11. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin die porösen, anorganischen, feinen Pulver eine Ölabsorptionsfähigkeit von 300 bis 600 ml / 100 g besitzen.

12. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin das Polydimethylsiliconöl eine Viskosität von 10 bis 100000 Centistokes (0,01 bis 100 Pa s) bei 25ºC besitzt.

13. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin das Polydimethylsiliconöl eine Viskosität von 100 bis 60000 Centistokes (0,1 bis 60 Pa s) bei 25ºC besitzt.

14. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin der Siliconkautschuk ein flüssiger Siliconkautschuk ist.

15. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin der Siliconkautschuk ein fester Siliconkautschuk ist.

16. Elastischer Umdrehungskörper nach Anspruch 1, worin das Polydimethylsiliconöl durch die folgende Formel dargestellt ist:

worin n eine positive ganze Zahl ist, und worin 100 bis 600 Gewichtsteile des Polydimethylsiliconöls auf 100 Gewichtsteilen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen werden und das Polydimethylsiliconöl eine Viskosität von 100 bis 60000 Centistokes (0,1 bis 60 Pa s) bei 25ºC besitzt, und worin der elastische Umdrehungskörper ein negatives Potential beibehält und langsam das Polydimethylsiliconöl abgibt.

17. Verwendung des elastischen Umdrehungskörpers nach Anspruch 1 als eine Druckwalze zur Fixierung eines Bildes aus positiv geladenem Toner auf einem tonerbildtragenden Material unter Erwärmung und Dick.

18. Fixiereinrichtung zur Fixierung eines unfixierten Tonerbildes auf einem tonerbildtragenden Material durch Erhitzen unter Druck, indem das tonerbildtragende Material mindestens zwischen einer Heizeinrichtung und einer Walze hindurchtransportiert wird, so daß es zwischen den beiden gepreßt wird, wobei die Fixiereinrichtung eine elastische Schicht als Oberflächenschicht auf der Walze umfaßt, und wobei die elastische Schicht, die aus einer Siliconkautschukzusammensetzung gebildet wird, einen Siliconkautschuk und poröse, anorganische, feine Pulver, die eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 40 um und eine Ölabsorptionsfähigkeit von 200 bis 800 ml / 100 g, gemessen nach dem Verfahren gemäß JIS K5101, besitzen, umfaßt, wobei die anorganischen, feinen Pulver ein Polydimethylsiliconöl tragen.

19. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin 100 bis 600 Gewichtsteile des Polydimethylsiliconöls auf 100 Gewichtsteilen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen werden.

20. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin 200 bis 500 Gewichtsteile des Polydimethylsiliconöls auf 100 Gewichtsteilen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen werden.

21. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin die porösen, anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, in der Siliconkautschukzusammensetzung bei einer Polydimethylsiliconölkonzentration von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Siliconkautschuk, enthalten sind.

22. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin die porösen, anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, in der Siliconkautschukzusammensetzung bei einer Polydimethylsiliconölkonzentration von 1 bis 20 Gew.- %, bezogen auf den Siliconkautschuk, enthalten sind.

23. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin der Siliconkautschuk ein Siliconkautschuk vom Additionsreaktionstyp ist.

24. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin der Siliconkautschuk ein Siliconkautschuk vom Kondensationsreaktionstyp ist.

25. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin der Siliconkautschuk ein Siliconkautschuk vom Radikalreaktionstyp ist.

26. Fixiereinrichtung nach Anspruch 23, worin der Siliconkautschuk vom Additionsreaktionstyp hergestellt wird durch Mischen einer ersten Flüssigkeit, die mindestens ein flüssiges, vinylhaltiges Diorganopolysiloxan der Formel:

( i - C H = C H &sub2; )

( i - H )

27. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin der Siliconkautschuk des Additionsreaktionstyp hergestellt wird, indem die erste Flüssigkeit mit der zweiten Flüssigkeit in der Gegenwart der porösen, anorganischen, feinen Pulver, die das Polydimethylsiliconöl tragen, umgesetzt wird.

28. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin die porösen, anorganischen, feinen Pulver eine Ölabsorptionsfähigkeit von 300 bis 600 ml / 100 g besitzen.

29. = Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin das Polydimethylsiliconöl eine Viskosität von 10 bis 100000 Centistokes (0,01 bis 100 Pa s) bei 25ºC besitzt.

30. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin das Polydimethylsiliconöl eine Viskosität von 100 bis 60000 Centistokes (0,1 bis 60 Pa s) bei 25ºC besitzt.

31. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin der Siliconkautschuk ein flüssiger Siliconkautschuk ist.

32. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin der Siliconkautschuk ein fester Siliconkautschuk ist.

33. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin das Polydimethylsiliconöl durch die folgende Formel dargestellt ist:

worin n eine positive ganze Zahl ist, und worin 100 bis 600 Gewichtsteile des Polydimethylsiliconöls auf 100 Gewichtsteilen der porösen, anorganischen, feinen Pulver getragen werden und das Polydimethylsiliconöl eine Viskosität von 100 bis 60000 Centistokes (0,1 bis 60 Pa s) bei 25ºC besitzt, und worin die Walze ein negatives Potential beibehält und langsam das Polydimethylsiliconöl abgibt.

34. Fixiereinrichtung nach Anspruch 18, worin die Walze eine Druckwalze zur Fixierung eines Bildes aus positiv geladenem Toner auf einem tonerbildtragenden Material unter Erwärmung und Druck ist.