DE69434753T2

DE69434753T2 - Flüssigkeits Dosier- und Auftragegerät

Info

Publication number: DE69434753T2
Application number: DE69434753T
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Okayama-Shi Kikukawa; Hiroshi Kato
Original assignee: Japan Gore Tex Inc
Current assignee: Japan Gore Tex Inc
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2014-03-19
Also published as: EP0616271A3; JPH06269711A; EP0616271A2; JP3273151B2; US5482552A; DE69434753D1; EP0616271B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Materialien und Vorrichtungen zum Beschichten von Rollen oder andere Oberflächen mit kontrollierten Flüssigkeitsmengen, insbesondere Vorrichtungen zum Beschichten der Oberfläche von Rollen in Tonerfixierungsanordnungen von Normalpapier-Kopiermaschinen mit Trennflüssigkeiten.
In Normalpapier-Kopiermaschinen (PPC; „plain-paper copying") werden Toner-Bilder, die auf die Oberfläche von Papier oder eines anderen Aufzeichnungsmediums aufgebracht werden, durch Anwendung von Wärme und Druck fixiert. Bei bestimmten PPC-Kopiermaschinen wird eine Fixierung dadurch erreicht, dass das bildtragende Aufzeichnungsmedium zwischen einer heißen Thermo-Fixierungsrolle und einer Druckrolle hindurchgeführt wird. Wenn dieser Typ von Thermo-Fixierungsvorrichtung verwendet wird, wird das Toner-Material direkt von einer Rollenoberfläche kontaktiert und ein Teil des Toners haftet an der Rollenoberfläche. Bei einer weiteren Rotation der Rolle kann das anhaftende Toner-Material auf das Aufzeichnungsmedium zurückgebracht werden, was zu unerwünschten Versatzbildern, Klecksen oder Schlieren führt, oder in schweren Fällen dazu, dass das Aufzeichnungsmedium an dem anhaftenden Toner-Material an der Rolle festkleben und sich um die Rolle herumwickeln kann.
Um diesen Problemen entgegenzuwirken, werden für die Rollenoberflächen oft Materialien verwendet, die gute Trenneigenschaften haben, wie zum Beispiel Silikongummi aus Polytetrafluorethylen. Obwohl sie die Leistung der Thermo-Fixierungsvorrichtung verbessert, vermeidet eine Verwendung von Silikongummi oder Polytetrafluorethylen alleine nicht die Probleme. Ein anderer Ansatz, der verwendet wird, um den Problemen entgegenzuwirken, ist, ein Trenn mittel in die Toner-Materialien einzufügen, um zu verhindern, dass sie an der Rollenoberfläche haften. Diese öllosen Toner verbessern auch die Leistung von Thermo-Fixierungsvorrichtungen, aber sie vermeiden die Probleme, die mit einer Toneraufnahme und -übertragung verbunden sind, nicht vollständig, insbesondere im Falle von Kopiermaschinen vom Hochgeschwindigkeitstyp.
Eine Toneraufnahme durch die Rollen kann durch ein Beschichten der Oberfläche von wenigstens einer der Rollen einer Thermo-Fixierungsvorrichtung mit einem flüssigen Trennmittel, wie zum Beispiel Silikonöl, gesteuert werden. Es ist wichtig, dass das Trennmittel gleichmäßig und in exakten Mengen auf die Oberfläche der Rolle aufgebracht wird. Zu wenig Flüssigkeit oder eine ungleichmäßige Oberflächenbedeckung verhindert nicht, dass der Toner aufgenommen und wieder auf die Rolle aufgetragen wird. Andererseits können übermäßige Mengen der Trennflüssigkeit bewirken, dass die Silikongummirollenoberflächen anschwellen und Falten bilden, wodurch Kopien mit einer unakzeptablen Qualität erzeugt werden. Desweiteren erzeugen Verfahren, die dazu gedacht sind, durch Abwischen oder Abkratzen überschüssige Flüssigkeiten von der Rollenoberfläche aufzunehmen, nicht immer erwünschte Ergebnisse und in einigen Fällen führen die Bemühungen zu einer statischen Elektrizität, die weitere Probleme verursacht.
Vorrichtungen zum gleichmäßigen Dosieren und Beschichten einer Trennflüssigkeit auf Kopiermaschinenrollenoberflächen werden in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 62-178992 beschrieben. Diese Vorrichtungen bestehen aus einer Öleindringungssteuerschicht, die an einem dicken porösen Material haftet, welches als ein Docht oder Reservoir zum Zuführen von Öl zu der Eindringungssteuerschicht dient. Die Eindringungssteuerschicht ist typischerweise ein poröser Polytetrafluorethylen-Film, der mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert wurde, gefolgt von einer Wärmebehandlung, um das Silikongummi querzuvernetzen. Das dicke po röse Material, an welchem die Eindringungssteuerschicht haftet, ist typischerweise ein poröses Polytetrafluorethylen-Rohrnetz oder -Filz aus Nomex^TM-Fasern, Glasfasern, Kohlefasern oder Polytetrafluorethylen-Fasern.
Die in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 62-178992 beschriebenen Vorrichtungen dosieren und beschichten die Rollenoberflächen gleichmäßig mit Trennflüssigkeiten bei Raten von 0,3 bis 1,0 Mikroliter/A4-Papier-Kopie. Sie wurden bei Kopiermaschinen erfolgreich verwendet und bieten eine zufriedenstellende Leistung, bis ungefähr 80.000 bis 180.000 Kopien angefertigt wurden. Aufgrund einer Deformation und Fehlern des dicken porösen Materials, das die Eindringungssteuerschicht stützt, oder aufgrund einer Abtrennung der Eindringungssteuerschicht von dem dicken porösen Material kann sie ab diesem Zeitpunkt nicht weiter akzeptabel arbeiten und muss ersetzt werden.
Im US-Patent Nr. 5,232,499 von Kato et al. wird eine verbesserte Vorrichtung zum Dosieren und gleichmäßigen Beschichten einer Oberfläche mit einer Trennflüssigkeit beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Flüssigkeitseindringungssteuerschicht, die an einer porösen Stützung haftet, wobei die poröse Abstützung auch als ein Reservoir dient, um der Eindringungssteuerschicht eine Trennflüssigkeit zuzuführen. Auch hier ist die Eindringungssteuerschicht typischerweise ein poröser Polytetrafluorethylen-Film, der mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert wird, gefolgt von einer Wärmebehandlung, um das Silikongummi querzuvernetzen. Bei dieser Vorrichtung wird jedoch ein steifer offenzelliger wärmehärtender Polymerschaum als Stützmaterial verwendet und mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi gefüllt, das den wärmehärtenden Polymerschaum verstärkt und Öl bereitstellt, um es der Durchdringungssteuerschicht zuzuführen. Diese Vorrichtung dosiert und beschichtet Rollenoberflächen gleichmäßig mit Trennflüssigkeiten bei Raten von 0,1 bis 0,3 Mikroliter/A4-Papier-Kopie und ist zu einem langfristigen Betrieb im Temperaturbe reich von 150°C bis 200°C imstande. Sie wurden in Kopiermaschinen bei einem Betriebstemperaturbereich von 150°C bis 200°C erfolgreich verwendet und bieten eine zufriedenstellende Leistung bis mehr als 500.000 Kopien angefertigt sind. Jedoch mangelt es ihnen an der Temperaturbeständigkeit und Dauerhaftigkeit, die zur Verwendung in Hochgeschwindigkeitskopierern mit Betriebstemperaturen im Bereich von 200°C bis 250°C erforderlich ist, und an einem Erwartungswert von 700.000 bis 1.000.000 wartungsfreien Kopien. Falls sie bei Betriebstemperaturen von 200°C bis 250°C verwendet wird, treten aufgrund einer Deformation des wärmehärtenden Polymerschaums oder einer Abtrennung der Eindringungssteuerschicht von dem Stützmaterial frühzeitige Fehler auf und die Vorrichtung muss mit einer inakzeptablen Häufigkeit ersetzt werden.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zum Dosieren und Beschichten einer Oberfläche, zum Beispiel die Oberfläche von Toner-Bild-Fixierungsrollen in einer Normalpapier-Kopiermaschine, mit einer Flüssigkeit bei einer Betriebstemperatur im Bereich von 200°C bis 250°C mit einer außergewöhnlichen Genauigkeit, Gleichmäßigkeit und Dauerhaftigkeit bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist eine verbesserte Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung, die die Operation eines Auftragens einer Trennflüssigkeit auf eine Oberfläche, z.B. auf Toner-Fixierungsrollen einer Normalpapier-Kopiermaschine, bei einer Betriebstemperatur im Beriech von 200°C bis 250°C für eine ausreichende Zeitdauer, um 700.000 bis 1.000.000 Kopien zu erzeugen, zufriedenstellend durchführen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:

a) ein poröses Eindringungssteuermaterial, umfassend poröses Polytetrafluorethylen, das anhaftet an der Oberfläche
b) eines porösen offenzelligen Stützmaterials aus einem Silikongummischaum, der in seinen Poren umfasst
c) ein erstes Gemisch aus Silikonöl und vernetztem Silikongummi;

Die Poren des porösen Polytetrafluorethylen-Eindringungssteuermaterials können Silikongummi oder ein zweites Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi enthalten, wobei ein Abschnitt des Silikongummis in dem Eindringungssteuermaterial an einen Abschnitt des Silikongummis des ersten Gemischs gebunden ist, das in dem Silikongummistützmaterial enthalten ist. Das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Eindringungssteuermaterial ist geringer als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Stützmaterial.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:

a) ein poröses Eindringungssteuermaterial, das poröses Polytetrafluorethylen umfasst, welches anhaftet an der Oberfläche
b) eines porösen offenzelligen Stützmaterials aus einem synthetischen Polymermaterial; wobei das Stützmaterial auf seinem Oberflächenbereich Poren hat, in die bis zu einer Tiefe von fünf Prozent oder mehr der Dicke des Stützmaterials ein Verstärkungsmaterial eindringt, das Silikongummi umfasst, und das Stützmaterial in seinen Poren ein erstes Gemisch auf Silikonöl und Silikongummi enthält; wobei Abschnitte des Silikongummis des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi an Abschnitten des Silikongummis des Verstärkungsmaterials des Stützmaterials gebunden sind.

Die Poren des porösen Polytetrafluorethylen-Eindringungssteuermaterials können Silikongummi oder ein zweites Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi umfassen, wobei ein Abschnitt des Silikongummis, das in den Poren des Eindringungssteuermaterials enthalten ist, an einen Abschnitt des Silikongummis des Verstärkungsmaterials gebunden ist. Das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Eindringungssteuermaterial ist geringer, als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi, das in dem Stützmaterial enthalten ist.
Gemäß noch eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:

a) ein poröses Eindringungssteuermaterial, das poröses Polytetrafluorethylen umfasst, das anhaften an der Oberfläche
b) eines porösen offenzelligen Stützmaterials aus einem synthetischen Polymermaterial; wobei das Stützmaterial Poren seines Oberflächenbereichs hat, in die bis zu einer Tiefe von fünf Prozent oder mehr der Dicke des Stützmaterials ein Vestärkungsmateial aus einem ersten Gemisch aus dem Silikonöl und dem Silikongummi eindringt, und wobei das Stützmaterial in seinen Poren ein zweiten Gemisches aus Silikonöl und Silikongummi enthält, wobei Abschnitte des Silikongummie des zweiten Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi an Abschnitten des Silikongummis des Verstärkungsmaterials des Stützmaterials gebunden sind.

Die Poren des porösen Polytetrafluorethylen-Eindringungssteuermaterials können Silikongummi oder ein drittes Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi enthalten, wobei ein Abschnitt des Silikongummis, das in den Poren des Eindringungssteuermaterials enthalten ist, an einen Abschnitt des Silikongummis des Verstärkungsmaterials gebunden ist. Das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Eindringungssteuermaterial ist vorzugsweise geringer, als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Verstärkungsmaterial und vorzugsweise ist das Verhälrtis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Verstär kungsmaterial geringer, als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Ölzufuhrreservoirmaterial, das in den Poren des Stützmaterials enthalten ist.
Somit sind die Ausführungsformen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Silikongumminetzes eines beliebigen Bereichs an einen Abschnitt des Silikongumminetzes in dem angrenzenden Bereich gebunden ist, so dass ein verbundenes Netz aus Silikongummi in der gesamten Vorrichtung zusammenhängend besteht. Desweiteren ist das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi in dem Gemisch, das in den Poren der Vorrichtung enthalten ist, so eingestellt, dass durch die Vorrichtung hindurch in Richtung, fort von der äußeren Oberfläche des Eindringungssteuermaterials, ansteigende Mengen an Silikonöl vorhanden sind, so dass in dem Stützmaterial enthaltenes Silikonöl der Eindringungssteuerschicht und demzufolge durch die Eindringungssteuerschicht hindurch einer Kontaktoberfläche zugeführt wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun durch Beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung in der Form einer Dochtvorrichtung ist;
2A und 2B schematische Seiten- und Frontansichten eines Toner-Fixierungsmechanismus einer PPC-Kopiermaschine sind, die die Ausführungsform der 1 umfasst;
3 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung in der Form einer Rolle;
4 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in der Form einer Rolle ist;
5A und 5B schematische Seiten- und Frontansichten eines Toner-Fixierungsmechanismus einer PPC-Kopiermaschine sind, die die Ausführungsform der 3 oder der 4 umfasst.
In 1 ist eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung der Erfindung in Form einer Dochtvorrichtung gezeigt und in 2A und 2B ist die Vorrichtung schematisch als Teil einer Toner-Fixierungsanordnung 9 einer PPC-Kopiermaschine gezeigt. Die in 1 gezeigte Dochtausführungsform umfasst ein poröses Eindringungssteuermaterial 6, das ein poröses Polytetrafluorethylen-Material umfasst, welches an einem porösen offenzelligen Stützmaterial 4 aus einem Silikongummischaum mittels einer porösen Haftschicht 7 anhaftet. In den Poren des Stützmaterials 4 ist ein Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi 11 enthalten. Somit dient das Stützmaterial 4 auch als ein Reservoir, von dem aus das Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi 11 dem Eindringungssteuermaterial 6 zugeführt wird. Wie in 2A zu sehen ist, dient das Stützmaterial 4 zusätzlich als ein Docht, entlang dem Silikonöl durch eine Kapillaraktivität aus einer Quelle 10 gezogen wird, um das Öl nachzufüllen, mit dem eine Oberfläche durch das Eindringungssteuermaterial 6 beschichtet wird. Bezugnehmend auf die 2A und 2B wird die Vorrichtung der Erfindung durch eine Abstützung 5 an ihrer Stelle gehalten und mit einer Druckplatte 8 angedrückt, so dass das Öleindringungssteuermaterial die Oberfläche der Wärmefixierungsrolle 1 der Toner-Fixierungsanordnung 9 mit einer Silikonöltrennflüssigkeit kontaktiert und beschichtet. Das Papier 3, das mit Toner-Bildern bedruckt ist, wird durch den Walzenspalt geführt, der durch die Wärmefixierungsrolle 1 und die Druckrolle 2 der Toner-Fixierungsanordnung gebildet wird, und die Toner-Bilder werden an ihrer Stelle fixiert.
Das poröse Stützmaterial 4 ist in offenzelliger Schaum aus Silikongummi. Das Silikongummi kann von einem Raumtemperaturvulkanisierungstyp (RTV), Niedrigtemperaturvulkanisierungstyp (LTV), Hochtemperaturvulkanisierungstyp (HTV) oder einem Ultraviolettstrahlungshärtungstyp sein. Der offenzellige Schaum aus Silikongummi sollte ein Porenvolumen von wenigstens 40 Prozent, vorzugsweise in dem Bereich von 60 bis 99,9 Prozent haben. Offenzellige Schäume mit geringeren Porenvolumen als 40 Prozent haben ungeeignete Flüssigkeitshalteeigenschaften und können Strukturen haben, die eine Flüssigkeitsbewegung durch sie hindurch einschränken. Offenzellige Schäume mit größeren Porenvolumen als 99,9 Prozent haben eine solche offene, schwache Struktur, dass es zu schwierig ist, eine Dauerhaftigkeit zu erhalten, selbst wenn sie verstärkt werden. Die Oberflächenhärte des Schaums sollte 70 Grad oder weniger betragen, vorzugsweise 50 Grad oder weniger, wenn sie durch eine Messung gemäß dem Standard SRIS-0101 der japanischen Gummigesellschaft (Japan Rubber Association Standard SRIS-0101) gemessen wird. Desweiteren muss der offenzellige Silikongummischaum chemisch kompatibel mit und benetzbar durch die verwendeten Flüssigkeiten sein und muss eine ausreichende Festigkeit und Wärmebeständigkeit für einen Betrieb in dem Temperaturbereich von 200°C bis 250°C haben.
Das Flüssigkeitseindringungssteuermaterial 6 wird angefertigt durch Anheften eines porösen Polytetrafluorethylen-Materials an der Oberfläche des porösen Stützmaterials 4 unter Verwendung einer porösen Schicht 7 aus einem Haftmaterial. Poröse Polytetrafluorethylen-Membranen, die für eine Verwendung in der Erfindung geeignet sind, können durch einen im Stand der Technik bekannten Prozess angefertigt werden, zum Beispiel durch Papierherstellungsprozesse oder durch Prozesse, in welchen Filtermaterialien in das PTFE-Harz eingebracht werden und die anschließend entfernt werden, um die poröse Struktur zu hinterlassen. Vorzugsweise ist die poröse Polytetrafluorethylen-Membran eine poröse gereckte Polytetrafluorethylen-Membran mit einer Struktur von verbundenen Knoten und Fasern, so wie es in den US-Patenten Nr. 3,953,566; 3,962,153; 4,096,227 und 4,187,390 beschrieben ist, die die bevorzugten Materialien und Prozesse für deren Herstellung vollständig beschreiben. Besonders bevorzugt ist das Eindringungssteuermaterial 6 ein poröser gereckter Polytetrafluorethylen-Film, der imprägniert ist und dessen Poren mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi im wesentlichen gefüllt sind, so wie es in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 62-178992 beschrieben ist. Die poröse Polytetrafluorethylen-Membran des Eindringungssteuermaterials sollte eine Dicke im Bereich von 1 bis 1.000 Mikrometern, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 Mikrometern, haben, ein Porenvolumen im Bereich von 20 bis 98 %, vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 90 %, haben und eine nominale Porengröße im Bereich von 0,05 bis 15 Mikrometern, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 Mikrometern, haben.
Das Haftmittel ist vorzugsweise ein thermoplastisches oder wärmehärtendes synthetisches Polymermaterial, obwohl andere Typen von Haftmitteln verwendet werden können, solange sie die Wärmebeständigkeit, Dauerhaftigkeit und chemische Kompatibilität für eine bezweckte Endnutzung haben. Das Haftmittel kann zum Bilden einer porösen Schicht mittels einer konventionellen Einrichtung aufgebracht werden, zum Beispiel durch Sprüh-, Beschichtungs- oder Tiefdruckverfahren, oder durch Verwendung eines porösen Maschennetzes oder Vliesgewebes und dergleichen, welches zwischen den zu verbindenden Materialien angeordnet ist.
Ein Ölzufuhrreservoir 11, das ein Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi umfasst, wird dann intern innerhalb des porösen Stützmaterials 4 durch Imprägnieren eines Gemischs aus Silikonöl und vernetztem Silikongummi in das poröse Stützmaterial gebildet, woraufhin das Silikongummi z.B. durch Erwärmen quervernetzt wird, um ein Gel zu bilden. Die Menge an Silikonöl in dem Gemisch sollte im Bereich von 10 Gew.% bis 98 Gew.% sein, vorzugsweise im Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.%. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch geringer als ungefähr 10 Gew.% ist, ist die Mobilität der Flüssigkeit eingeschränkt und eine Übertragung des Öls zu dem Eindringungssteuermaterial 6 ist außerordent lich langsam. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch 98 Gew.% überschreitet, wird durch das Quervernetzen des Silikongummis zu wenig Gel gebildet und das Öl wird aus dem porösen Stützmaterial 4 lecken.
Die Menge des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi, die in das poröse Silikongummischaum-Stützmaterial 4 imprägniert wird, um das Flüssigkeitszuführreservoir 11 zu bilden, sollte derart sein, dass 30 % bis 90 %, vorzugsweise 50 bis 80 %, des Porenvolumens des Silikongummischaums gefüllt ist. Wenn mehr als 90 % des Porenvolumens des Stützmaterials 4 gefüllt ist, gibt es ein ungenügendes verbleibendes Volumen, um eine Ausdehnung des Gemischs aufzunehmen, wenn es erhitzt wird, um eine Quervernetzung zu erreichen, und es kann ein Leck auftreten. Wenn weniger als 30 % des Porenvolumens des Stützmaterials gefüllt ist, ist nicht ausreichend Öl vorhanden, um eine angemessene Betriebslebensspanne der Vorrichtung zu bieten.
Das Quervernetzungs-Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi des Ölzufuhrreservoirs 11 kann von den oben aufgelisteten Typen sein. Das Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi ist vorzugsweise Dimethyl-Silikonöl, das aufgrund seiner Trenn- und Abnutzungswiderstandseigenschaften zur Verwendung in PPC-Kopierern bevorzugt wird. Wenn das Öleindringungssteuermaterial 6 eine poröse Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, die mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert ist, können ebenso die gleichen Typen von Silikonöl und Silikongummi verwendet werden. Jedoch sollte im wesentlichen das gesamte Porenvolumen des Eindringungsteuermaterials 6 mit dem Gemisch gefüllt werden und der Inhalt an Silikonöl des Gemischs in dem Eindringungssteuermaterial 6 muss geringer sein, als der Inhalt an Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi, das in dem porösen Stützmaterial 4 enthalten ist.
Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung, die wie oben beschrieben gebildet wird, kann wie abgebildet verwendet werden, oder die Materialien können alternativ kombiniert werden, um eine Verbundfolie zu bilden, in welcher die Eindringungssteuerschicht 6 gereckt ist, um eine Oberfläche des Stützmaterials 4 vollständig zu bedecken, und die Enden der Verbundfolie verbunden sind, um zum Beispiel ein Band zu bilden. In einer weiteren Ausgestaltung können die Materialien kombiniert werden, um eine Flüssigkeitsdosierungs- und -steuervorrichtung in der Form einer Rolle bereitzustellen, so wie es in 3 gezeigt ist und nachfolgend beschrieben wird.
3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in der Form einer Rolle. Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsrolle 19 wird angefertigt durch zunächst ein axiales Befestigen eines röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 aus offenzelligem Silikongummischaum an einem Metallschaft 15. Der offenzellige Silikongummischaum kann von den gleichen Typen von Silikongummi sein, die in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, und sollte auch ein Porenvolumen von wenigstens 40 %, vorzugsweise im Bereich von 60 % bis 99,9 %, haben.
Ein Flüssigkeitseindringungssteuermaterial 16 wird durch Wickeln einer porösen Polytetrafluorethylen-Membran um die und Anhaften an der Oberfläche des röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 unter Verwendung einer porösen Haftschicht 17 angefertigt. Das Polytetrafluorethylen-Material und das Haftmaterial sind so wie bereits beschrieben und sind auch im US-Patent Nr. 5,232,499 von Kato et al. offenbart. Vorzugsweise wird die poröse Polytetrafluorethylen-Membran wie oben beschrieben mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi im wesentlichen gefüllt.
Ein Ölzufuhrreservoir 21 wird dann innerhalb der porösen Stützung 14 durch Einbringen eines Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi in das Ende der po rösen Abstützung 14 und Drehen der Abstützung um ihre Achse intern gebildet, wodurch eine Zentrifugalkraft verwendet wird, um das Gemisch innerhalb der Abstützung nach außen zu leiten, zu einem Bereich, der mit dem Eindringungssteuermaterial 16 zusammenhängt, und wobei ein Bereich 30 der porösen Abstützung 14 von dem Gemisch ungefüllt zurückgelassen wird, wie es im US-Patent Nr. 5,232,499 gelehrt wird. Eine Gelbildung des Gemischs, das die Ölzufuhrschicht bildet, wird dann durch Quervernetzen des Silikongummis bewirkt. So wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform sollte die Menge an Silikonöl in der Mischung in dem Bereich von 10 Gew.% bis 98 Gew.% sein, vorzugsweise in dem Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.%. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch geringer als ungefähr 10 Gew.% ist, wird die Mobilität der Flüssigkeit eingeschränkt und eine Übertragung des Öls zu dem Eindringungssteuermaterial 16 ist übermäßig langsam. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch 98 Gew.% überschreitet, wird zu wenig Gel durch Quervernetzen von Silikongummi gebildet und das Öl leckt aus dem porösen Stützmaterial 14. Auch wie oben und aus dem gleichen Grund sollte die Menge des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi, die in das poröse Silikongummischaum-Stützmaterial 14 imprägniert wird, um das Flüssigkeitszufuhrreservoir 21 zu bilden, derart sein, dass 30 Prozent bis 90 Prozent, vorzugsweise 50 Prozent bis 80 Prozent, des Porenvolumens des Silikongummischaums gefüllt sind.
Das Quervernetzungs-Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi des Ölzufuhrreservoirs 21 kann von den oben aufgelisteten Typen sein. Das Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi ist vorzugsweise Dimethyl-Silikonöl, das aufgrund seiner Trenn- und Abnutzungswiderstandseigenschaften zur Verwendung in PPC-Kopierern bevorzugt wird. Wenn das Öleindringungssteuermaterial 16 eine poröse Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, die mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert ist, können ebenso die gleichen Typen von Silikonöl und Silikongummi verwendet werden. Jedoch sollte wie in der oben beschriebenen Ausführungsform im we sentlichen das gesamte Porenvolumen des Eindringungsteuermaterials 16 mit dem Gemisch gefüllt werden und der Inhalt an Silikonöl des Gemischs in dem Eindringungssteuermaterial 16 muss geringer sein, als der Inhalt an Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi, das in dem porösen Stützmaterial 14 enthalten ist.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass alle in ihrem Aufbau ein hochtemperaturbeständiges Silikonöl und Silikongummi umfassen, das für verlängerte Zeitperioden ohne eine Verschlechterung bei Betriebstemperaturen im Bereich von 200°C bis 250°C verwendet werden kann. Es wurde herausgefunden, dass ein Abschnitt des quervernetzten Silikongumminetzes aus jedem Bereich stark an einen Abschnitt des quervernetzten Silikongumminetzes in dem angrenzenden Bereich oder an den offenzelligen Silikongummischaum des porösen Stützmaterials gebunden ist, so dass ein Querverbindungsnetz aus Silikongummi zusammenhängend über die gesamte Vorrichtung besteht. Der Grund für diese starke Bindung ist nicht abschließend bekannt, es scheint aber so, dass es nach einer Quervernetzung in dem Silikongummi keine verbleibenden funktionalen Gruppen zum chemischen Binden an ein weiteres vorher vernetztes Silikongummi gibt. Dies kann aufgrund einer Affinitätzwischen nahe beieinander liegenden vernetzten Silikongummis sein. Jedoch ist es anhand eines Vergleichs von Beispielen der Erfindung mit den nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispielen offensichtlich, dass die Bindung zwischen den vernetzten Silikongummis, die in der Erfindung verwendet werden, stark ist.
Es wurde weiterhin ermittelt, dass der starke Bindungsmechanismus eine Verwendung eines porösen Verstärkungsbereichs begünstigt, der Silikongummi umfasst, dass das poröse Stützmaterial aus Silikongummischaum sowie Stützmaterial aus anderen synthetischen Polymeren stärkt, so dass poröse Stützmaterialien mit sehr hohen Porenvolumen, zum Beispiel größer als 90 %, und somit mit einer höheren Flüssigkeitshaltekapazität verwendet werden können. Eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Verstärkungsbereich ist in 4 gezeigt und wird nachfolgend beschrieben.
4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die auch in der Form einer Rolle vorliegt. Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsrolle 19 wird angefertigt durch zunächst ein axiales Befestigen eines nicht-steifen röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 an einem Metallschaft 15. Das poröse Stützmaterial sollte ein offenzelliger Schaum oder eine andere zusammenhängende Porenstruktur mit einem Porenvolumen von wenigstens 40 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 80 Gew.% bis 99,9 Gew.%, sein. Wie vorher erwähnt, haben poröse Stützmaterialien mit Porenvolumen, die geringer als 40 Prozent sind, eine ungenügende Flüssigkeitshaltekapazität und können Strukturen haben die eine Flüssigkeitsbewegung durch sie hindurch einschränken. Materialien mit größeren Porenvolumen als 99,9 % haben eine solche offene, schwache Struktur, so dass es zu schwierig ist, eine dauerhafte Struktur zu erhalten, selbst wenn sie verstärkt werden. Das poröse Stützmaterial 14 sollte eine Oberflächenhärte des Schaums von 70 Grad oder weniger, vorzugsweise 50 Grad oder weniger haben, wenn sie durch eine Messung gemäß dem Standard SRIS-0101 der japanischen Gummigesellschaft (Japan Rubber Association Standard SKIS-0101) gemessen wird. Weiterhin muss das poröse Stützmaterial chemisch kompatibel mit und benetzbar durch die verwendeten Flüssigkeiten sein und muss eine ausreichende Festigkeit und Wärmebeständigkeit zum Betrieb in Temperaturbereichen von 200°C bis 250°C haben. Geeignete nicht-steife poröse Materialien sind kommerziell erhältlich und können wie oben beschrieben zusätzlich zu Silikongummi aus synthetischen Polymeren sein, wie zum Beispiel Polyester-Polyurethan, Polyether-Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polystyrol und dergleichen. Mit „nicht-steif" ist gemeint, dass das Material kein hartes, steifes, sprödes Material ist.
Ein poröser Verstärkungsbereich 18, der vernetztes Silikongummi umfasst, wird intern innerhalb des porösen Stützmaterials 14 zusammenhängend mit dem Eindringungssteuermaterial 16 gebildet. Der Verstärkungsbereich 18 bietet eine effektive Verstärkung der Vorrichtung durch seine Affinität und Bindung mit dem quervernetzten Silikongummi, das in dem Eindringungssteuermaterial 16 enthalten ist, an dem porösen Stützmaterial 14 und mit dem quervernetzten Silikongummi des Reservoirs 22, das in dem porösen Stützmaterial enthalten ist. Das Verstärkungsmaterial fügt der Vorrichtung Festigkeit und Elastizität hinzu und verbessert die Kompleanz („compliance") des Öleindringungssteuermaterials 16 zu der zu beschichtenden Oberfläche.
Der Verstärkungsbereich 18 sollte eine Dicke von 5 % bis 50 %, vorzugsweise 10 bis 20 %, der Dicke des porösen Stützmaterials 14 haben. Wenn die Dicke des Verstärkungsbereichs geringer als 5 % der Dicke des Stützmaterials ist, ist er zu dünn, um eine effektive Verstärkung zu bieten. Wenn die Dicke des Verstärkungsbereichs größer als 50 % der Dicke des Stützmaterials ist, ist der Widerstand gegenüber einem Eindringen von Öl, das von dem Ölzufuhrreservoir 22 zugeführt wird, übermäßig. Der Verstärkungsbereich 18 kann aus Silikongummi oder aus einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi gebildet werden.
Ein Verstärkungsbereich 18 kann durch Beschichten der Oberfläche des porösen Stützmaterials 14 mit einer Beschichtung aus Silikongummi gebildet werden, die dann in die Poren des Oberflächenbereichs des porösen Stützmaterials 14 bis zu einer Tiefe von wenigstens 5 % der Dicke des Stützmaterials getrieben wird. Die Silikongummibeschichtung sollte auf die Oberfläche des porösen Stützmaterials 14 in einer Menge im Bereich von 15 bis 300 kg/m³ aufgebracht werden, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 kg/m³. Die Beschichtung wird dann in den Oberflächenbereich des porösen Stützmaterials 14 in einer Weise getrieben, so dass eine Porosität, das heißt ein zusammenhängendes Netzwerk aus querverbundenen Poren, durch den Verstärkungsbereich hindurch aufrecht erhalten wird, so dass Öl, das von dem Ölzufuhrreservoir 22 zugeführt wird, durch ihn hindurch treten kann, um in das Eindringungssteuermaterial 16 einzudringen. Ein solches Verfahren zum Beschichten eines nicht-steifen porösen Materials ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 58-17129 offenbart.
Ein Flüssigkeitseindringungssteuermaterial 16 wird dann angefertigt durch Wickeln einer porösen Polytetrafluorethylen-Membran um die und Anheften an der Oberfläche des röhrenförmigen porösen Stützmaterials 14 unter Verwendung einer porösen Haftschicht 17 in der Weise und mit den Materialien, die verwendet werden, um die oben beschriebene Rolle anzufertigen.
Wenn der Verstärkungsmaterialbereich 18 durch ein Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi gebildet wird, wird das Flüssigkeitseindringungs-Steuermaterial 16 vor dem Bilden des Verstärkungsbereichs an dem porösen Stützmaterial 14 durch eine poröse Haftschicht 17 angehaftet. So wie es im US-Patent Nr. 5,232,499 offenbart ist, wird ein Verstärkungsbereich 18 intern innerhalb der porösen Abstützung 14 zusammenhängend mit der Eindringungssteuerschicht 16 gebildet, durch Einbringen eines Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi in das Ende der porösen Abstützung 14 und Drehen der Abstützung um ihre Achse, wodurch eine Zentrifugalkraft verwendet wird, um das Gemisch innerhalb der porösen Abstützung nach außen zu führen, um einen Bereich von einheitlicher Dicke zusammenhängend mit der inneren Oberfläche der Eindringungssteuerschicht 16 zu bilden, woraufhin sie durch Quervernetzen des Silikongummis unbeweglich gemacht wird.
Der Inhalt an Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi, das den Verstärkungsbereich 18 bildet, sollte nicht mehr als 50 Gew.% sein, vorzugsweise 30 Gew.% oder weniger. Wenn der Inhalt an Silikongummi des Gemischs geringer als ungefähr 50 Gew.% ist, wird der Beschichtungs- und Bindeeffekt an dem porösen Stützmaterial reduziert, sowie auch die Bindung an dem quervernetzten Silikongummi von angrenzenden Bereichen, und es entsteht eine zum Bereitstellen einer guten Verstärkung unzureichende Festigkeit, Wärmebeständigkeit und Dauerhaftigkeit.
Ein Ölzufuhrreservoir 22 wird dann intern innerhalb der porösen Abstützung 14 durch Einbringen eines Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi in das Ende des porösen Stützmaterials 14 und Drehen der Abstützung um ihre Achse gebildet, wodurch eine Zentrifugalkraft verwendet wird, um das Gemisch innerhalb des Stützmaterials nach außen zu führen zu einem Bereich, der zusammenhängend mit dem Eindringungssteuermaterial 16 ist, und wodurch ein Bereich 30 der porösen Abstützung 14 hinterlassen wird, der nicht durch das Gemisch gefüllt ist, so wie es im US-Patent 5,232,499 gelehrt wird. Eine Gelbildung des Gemischs, das die Ölzufuhrschicht bildet, wird dann durch Quervernetzen des Silikongummis bewirkt. So wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform sollte die Menge des Silikonöls in dem Gemisch im Bereich von 10 Gew.% bis 98 Gew.% sein, vorzugsweise im Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.%. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch geringer als ungefähr 10 Gew.% ist, wird die Mobilität der Flüssigkeit eingeschränkt und eine Übertragung des Öls durch den Verstärkungsbereich 16 und in das Eindringungssteuermaterial 16 wird außerordentlich langsam. Wenn die Menge an Silikonöl in dem Gemisch 98 Gew.% überschreitet, wird zu wenig Gel in dem quervernetzten Silikongummi gebildet und das Öl leckt aus dem porösen Stützmaterial 4.
Das Silikonöl und das Quervernetzungs-Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi des Ölzufuhrreservoirs 22 sind so wie oben beschrieben. Wenn das Öleindringungssteuermaterial 16 eine poröse Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, die mit einem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert ist, können die gleichen Typen von Silikonöl und Silikongummi verwendet werden. So wie in der oben beschriebenen Ausführungsform sollte jedoch im wesentlichen das gesamte Porenvolumen des Eindringungssteuermaterials 16 mit dem Gemisch gefüllt sein. Wenn das Verstärkungsmaterial nur Silikongummi ist, muss der Inhalt an Silikonöl des Gemischs in dem Eindringungssteuermaterial 16 geringer als der Inhalt an Silikonöl des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi sein, das in dem porösen Stützmaterial 14 enthalten ist. Wenn der Verstärkungsmaterialbereich 18 durch ein Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi gebildet wird, muss der Inhalt an Silikonöl des Eindringungssteuermaterials 16 geringer sein, als der Inhalt an Silikonöl des Verstärkungsmaterialbereichs 18, und der Inhalt an Silikonöl des Verstärkungsbereichs 18 muss geringer sein, als der Inhalt an Silikonöl des Ölzufuhrmaterials 22.
In den 5A und 5B wird die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung 19 der Erfindung schematisch als Teil eines Toner-Bild-Fixierungsmechanismus einer PPC-Kopiermaschine gezeigt. Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung 19 steht mit der Thermo-Fixierungsrolle 1 im Kontakt, gegen die ein Aufzeichnungsmedium 3, das ein unstabilisiertes Toner-Bild trägt, durch die Druckrolle 2 getrieben wird.
Die oben beschriebenen Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtungen haben hohe Ölhaltekapazitäten für ein langes Betriebsleben, eine gute Elastizität und Wiederherstellungscharakteristik für eine Kompleanz zu Oberflächen und Formbeibehaltung und sind aus Materialien in einer Weise gebildet, die einen Betrieb bei Temperaturen im Bereich von 200°C bis 250°C erlauben. Die folgenden Beispiele illustrieren weiter Ausführungsformen der Erfindung.
Beispiel 1
Eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung 19, so wie sie in 3 gezeigt ist, wurde wie folgt angefertigt:
Ein Stahlschaft 15 von 8 mm Durchmesser wurde axial in ein poröses Stützmaterial 14 aus offenzelligem Silikongummischaum eingesetzt: Das Silikongummischaum-Stützmaterial hatte einen Außendurchmesser von 27 mm, einen Innendurchmesser von 8 mm, eine Oberflächenhärte von 28 Grad, eine Schüttdichte von 230 kg/Kubikmeter und ein Porenvolumen von 82 %.
Eine poröse gereckte Polytetrafluorethylen-Membran mit einer Dicke von ungefähr 30 Mikrometern einer nominellen Porengröße von 0,5 Mikrometern und einem Porenvolumen von ungefähr 80 % wurde auf einer Seite mit einem nicht zusammenhängenden Muster aus Punkten von 0,5 mm Durchmesser aus einem thermoplastischen Haftstoff durch Tiefdruck gebildet, um eine poröse Haftschicht 17 auf der Membran zu bilden. Ein Eindringungssteuermaterial 16 wurde gebildet durch zunächst Wickeln einer einzelnen Schicht der gedruckten Haftmembran um das poröse Stützmaterial 14 herum und durch thermisches Verschmelzen von ihr an der Stelle durch Aufbringen von Wärme und Druck.
Ein Gemisch aus 20 Gew.% Silikonöl (KF-98, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. und verwendet als Trennmittel) und 80 Gew.% Silikongummi (KE-106, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) wurde angefertigt. Der poröse gereckte Polytetrafluorethylen-Film wurde mit dem Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi imprägniert, woraufhin das überschüssige Gemisch von der Filmoberfläche entfernt wurde und die Anordnung bei 150°C für 40 Minuten erhitzt wurde, um das Silikongummi querzuvernetzen, wodurch die Bildung des Eindringungssteuermaterials 16 abgeschlossen wurde.
Ein zweites Gemisch aus dem oben beschriebenen Silikonöl und Silikongummi mit einem Inhalt an Silikonöl von 90 Gew.% und einem Inhalt an Silikongummi von 10 Gew.% wurde in das Ende des porösen Stützkörpers 14 gegossen und wurde durch Drehen der Anordnung um ihre Achse durch den porösen Stützkörper hindurch nach außen geführt, um ein Ölzufuhrreservoir 21 zusammen hängend mit dem Eindringungssteuermaterial 16 zu bilden und einen Abschnitt 30 des porösen Stützmaterials 14 von dem Gemisch ungefüllt zu hinterlassen. Die Anordnung wurde dann bei 150°C für 80 Minuten erhitzt, um den Silikongummi querzuvernetzen und eine Gelbildung in der Ölzufuhrschicht 21 zu bewirken.
Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung wurde in einer Normalpapier-Kopiermaschine getestet, in welcher die Oberflächentemperatur der Wärmefixierungsrolle 230°C und die Papiergeschwindigkeit 80 Blätter/Minute für A4-Papier war. Anfänglich brachte die Vorrichtung Öl bei einer Rate von 0,1 Mikroliter/A4-Kopie auf. Ölaufbringungsmengen von 0,1 bis 0,2 Mikroliter/A4-Kopie wurden anhand von aufeinanderfolgenden Messungen in Schritten von 20.000 Kopien bis zur Anfertigung von 1.000.000 Kopien ermittelt. Es trat keine Veränderung in der Erscheinung oder Form der Vorrichtung auf. Nach einem Testen wurde die Vorrichtung zerlegt und mikroskopisch untersucht, wodurch bestätigt wurde, dass sich Abschnitte des Silikongummis des Gemischs gebunden hatten und dass sich Abschnitte des Silikongummis des Gemischs, das in dem porösen Stützmaterial enthalten war, an die internen Oberflächen des porösen Stützmaterials gebunden hatten.
Beispiel 2
Eine Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung 19, wie sie in 4 gezeigt ist, wurde wie folgt angefertigt:
Ein Stahlschaft 15 von 8 mm Durchmesser wurde axial in ein poröses Stützmaterial 14 aus offenzelligem Polyester-Polyurethan-Schaum eingeführt. Das Polyester-Polyurethan-Schaum-Stützmaterial hatte einen Außendurchmesser von 27 mm, einen Innendurchmesser von 8 mm, eine Oberflächenhärte von weniger als 1 Grad, eine Schüttdichte von 30 kg/m³ und ein Porenvolumen von 98 %.
Ein Verstärkungsbereich 18 wurde wie folgt angefertigt:
Eine vorgegebene Menge von Zusatz-Aushärtereaktions-Silikongummi (KE 1300, hergestellt durch Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) wurde auf eine Glasplattenoberfläche gegossen. Das Polyester-Polyurethan-Schaum-Stützmaterial 14 wurde in dem flüssigen Silikongummi gerollt, bis es in das poröse Stützmaterial imprägniert war. Das imprägnierte Stützmaterial wurde dann wiederholt auf einer gerippten Oberfläche gerollt, was bewirkt, dass es gebogen wird, wodurch das flüssige Silikongummi in den Poren des Stützmaterials verteilt wird, um die internen Oberflächen des porösen Stützmaterials zu beschichten und dadurch eine interne Porosität von miteinander verbundenen Poren durch den Verstärkungsbereich 18 aufrechtzuerhalten. Das verstärkte poröse Stützmaterial hatte eine Oberflächenhärte von 12 Grad, eine Schüttdichte von 100 kg/Kubikmeter und ein Porenvolumen von 90 %.
Ein Eindringungssteuermaterial 16, umfassend eine poröse Polytetrafluorethylen-Membran mit einer Dicke von ungefähr 30 Mikrometern, einer nominellen Porengröße von 0,4 Mikrometern und einem Porenvolumen von ungefähr 80 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben angefertigt. Dann wurde, auch wie in Beispiel 1 beschrieben, ein Ölzufuhrreservoir 22 angefertigt.
Die Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung wurde in einer Normalpapier-Kopiermaschine getestet, in welcher die Oberflächentemperatur der Wärmefixierungsrolle 230°C war und die Kopiergeschwindigkeit 80 Blätter/Minute mit A4-Papier. Anfänglich trug die Vorrichtung Öl bei einer Rate von 0,1 Mikroliter/A4-Kopie auf. Ölauftragungsmengen von 0,1 bis 0,2 Mikroliter/A4-Kopie wurden aus aufeinander folgenden Messungen in Schritten von 20.000 Kopien bis zur Anfertigung von 1.000.000 Kopien ermittelt. Es trat keine Veränderung in der Erscheinung oder Form der Vorrichtung auf. Nach einem Testen wurde die Vorrichtung zerlegt und mikroskopisch untersucht, wobei bes tätigt wurde, dass das Zusatz-Aushärtereaktions-Silikongummi die internen Oberflächen des porösen Stützmaterials in dem Verstärkungsbereich beschichtet hatte und sich die Abschnitte des Silikongummis des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi an Abschnitten der internen Oberflächen des Verstärkungsmaterials gebunden hatten.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Stahlschaft von 8 mm Durchmesser wurde axial in ein poröses Stützmaterial 14 aus offenzelligem Melaminharz eingeführt. Das Melaminharzschaum-Stützmaterial hatte einen Außendurchmesser von 27 mm, einen Innendurchmesser von 8 mm, eine Oberflächenhärte von 10 Grad, eine Schüttdichte von 11 kg/Kubikmeter und ein Porenvolumen von 99 %.
Ein Eindringungssteuermaterial und ein Ölzufuhrreservoir wurden aus den Materialien und in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise angefertigt.
Die Vergleichs-Flüssigkeitsdosierung- und -beschichtungsvorrichtung wurde in einer Normalpapier-Kopiermaschine getestet, in welcher die Oberflächentemperatur der Wärmefixierungsrolle 230°C war und die Kopiergeschwindigkeit 80 Blätter/Minute mit A4-Papier. Anfänglich brachte die Vorrichtung Öl bei einer Rate von 0,1 Mikroliter/A4-Kopie auf. Jedoch blätterte das Öleindringungssteuermaterial nach 300.000 Kopien ab und brach dann und wurde unbenutzbar. Nach einem Testen wurde die Vorrichtung zerlegt und mikroskopisch untersucht, wobei beobachtet wurde, dass kleine Lücken zwischen den internen Oberflächen des porösen Stützmaterials und dem Silikongummi des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi existierten.

Claims

Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung (19), die für eine Betriebstemperatur in dem Bereich von 200 bis 250°C geeignet ist, umfassend: a) ein poröses Eindringungssteuermaterial (16), umfassend poröses Polytetrafluorethylen, das anhaftet an der Oberfläche eines b) porösen offenzelligen Stützmaterials (14) aus einem synthetischen Polymermaterial, wobei das Stützmaterial auf seinem Oberflächenbereich Poren hat, in die ein verstärkendes Material (18) eingedrungen ist, das Silikongummi umfasst, und das Stützmaterial in seinen Poren ein erstes Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi umfasst; wobei Abschnitte des Silikongummis des Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi an Abschnitte des Silikongummis des verstärkenden Materials des Stützmaterials gebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkende Material bis zu einer Tiefe von 5 bis 50 % der Dicke des Stützmaterials eindringt.
Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Poren des porösen Eindringungssteuermaterials (16) ein zweites Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi umfassen, wobei das zweite Gemisch ein Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi hat, das kleiner ist, als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi des ersten Gemischs, und wobei Abschnitte des Silikongummis der zweiten Mischung an Abschnitte des Silikongummis des verstärkenden Materials gebunden sind.
Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Poren des porösen Eindringungssteuermaterials (16) Silikongummi umfassen, wobei Abschnitte des Silikongummis in dem porösen Eindringungssteuermaterial (16) an Abschnitte des Silikongummis in dem verstärkenden Material (18) gebunden sind.
Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Eindringungssteuermaterial (16) poröses gerecktes Polytetrafluorethylen umfasst.
Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das verstärkende Material (18) zusätzlich zu dem Silikongummi Silikonöl umfasst, was ein drittes Gemisch aus Silikonöl und Silikongummi bildet, wobei Abschnitte des Silikongummis des dritten Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi an Abschnitte des Silikongummis des ersten Gemischs aus Silikonöl und Silikongummi gebunden sind.
Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das zweite Gemisch ein Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi hat, das geringer ist, als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi des dritten Gemischs aus Silikonöl zu Silikongummi in dem Stützmaterial (14).
Flüssigkeitsdosierungs- und -beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Gemisch ein Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi hat, das größer ist, als das Verhältnis von Silikonöl zu Silikongummi des dritten Gemischs.