DE102009015942B3

DE102009015942B3 - Fixierwalze für eine Fixiereinrichtung bei einem elektrografischen Druckgerät

Info

Publication number: DE102009015942B3
Application number: DE102009015942A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Bayer (FH); Rainer Dipl.-Ing. Frick (FH)
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-04-03

Abstract

Die Fixierwalze (FW) weist eine drehbar angeordnete Fixiertrommel (TR) und einen im Inneren der Fixiertrommel fest angeordneten IR-Heizfolienstrahler auf. Der IR-Heizfolienstrahler ist walzenförmig ausgeführt und sieht an seiner der Innenseite der Trommel (TR) zugewandten Oberfläche bandförmige um den IR-Heizfolienstrahler kreisförmig herumgeführte metallische Heizfolien vor, die an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind.

Description

Elektrografische Druck- oder Kopiergeräte sind bekannt, siehe z. B. WO 98/39691 A1 . Bei einem solchen Druck- oder Kopiergerät werden auf einem Ladungsbildträger, z. B. einem Fotoleiterband, durch einen Zeichengenerator Ladungsbilder de zu druckenden Bilder erzeugt. Anschließend wird der Ladungsbildträger an Entwicklerstationen, jeweils eine pro Farbe, vorbeibewegt. Diese transportieren z. B. aus Toner und Träger bestehenden Entwickler zum Ladungsbildträger. Entsprechend den Ladungsbildern auf dem Ladungsbildträger geht der Toner auf den Ladungsbildträger über und färbt diese ein. Die Tonerbilder werden im nächsten Schritt auf einen Bedruckstoff umgedruckt und auf diesem fixiert.
Zur Fixierung der Tonerbilder auf dem Bedruckstoff kann eine Thermofixierung verwendet werden. Dazu werden z. B. Fixierwalzen, von denen zumindest eine beheizt ist, eingesetzt oder es werden Infrarotstrahler als Wärmequelle herangezogen.
Aus DE 24 29 020 A1 ist eine Kontakt-Fixiereinrichtung bekannt, die eine Walze aufweist, in der ein Infrarotstrahler angeordnet sein kann. Ebenso kann eine elektrische Heizfolie auf der Innenseite des zylindrischen Rohres der Walze angeordnet werden. Die Walze arbeitet mit einem Band als Gegenfläche zusammen.
DE 694 18 992 T2 offenbart eine Fixiereinrichtung mit einer Heizeinrichtung, die im Inneren als Heizquelle eine Infrarotlampe vorsieht.
DE 298 18 591 U1 beschreibt eine Fixiereinrichtung, die einen Strahler zum Bestrahlen des Tonerbildes vorsieht. Der Strahler weist mehrere nebeneinander angeordnete Strahlungselemente auf, die einzeln oder jeweils zu Ein heiten zusammengefasst zum Erzeugen von Licht angesteuert werden können.
WO 2006/065063 A1 beschreibt eine Fixiereinrichtung, die eine Walze aufweist, in deren Inneren eine elektrische Heizfolie vorgesehen ist, auf der ein leitfähiges Raster angeordnet ist, das die Wärme gleichmäßig über die Walze verteilen soll.
US 2004/0061769 A1 beschreibt einen Tintendrucker, bei dem die Drucktinte auf Papierblätter schnell getrocknet werden soll. Dazu wird auf der Rückseite der Papierblätter gegenüber dem Tintendruckkopf eine Heizeinrichtung angeordnet, die eine in einen Körper eingespannte Heizfolie aufweist.
Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Fixierwalze für eine Fixiereinrichtung anzugeben, mit der abschnittsweise und einstellbar der Bedruckstoff über seine Breite aufgeheizt werden kann.
Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung sieht eine drehbar angeordnete Fixiertrommel und eine im Inneren der Fixiertrommel fest angeordnete Heizeinrichtung vor. Die Heizeinrichtung ist als walzenförmiger Körper realisiert, der einen IR-Heizfolienstrahler vorsieht, der auf seiner der Innenseite der Fixiertrommel zugewandten Oberfläche bandförmige metallische an eine elektrische Stromquelle angeschlossene Heizfolien aufweist. Die Heizeinrichtung kann parallel zueinander liegende isolierende Scheiben vorsehen, zwischen denen axial verlaufende Folienträger angeordnet sind, auf denen die Heizfolien unbefestigt aufliegen. Sie kann modulartig aufgebaut sein, z. B. mindestens zwei Heizmodule aufweisen, die derart ausgeführt sein können, dass sie aneinander gereiht werden können und dabei getrennt angesteuert werden können, so dass die Heizeinrichtung und damit die Fixierwalze einstellbar bereichsweise aufgewärmt werden kann.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine Fixierwalze nach der Erfindung,
2 einen Schnitt durch die Fixierwalze nach 1,
3 eine perspektivische Ansicht einer Heizeinrichtung,
4 ein Heizmodul der Heizeinrichtung in Seitenansicht,
5 ein Verbindungsblech,
6 ein Heizmodul in perspektivischer Ansicht,
7 ein Heizmodul, das an einer Außenseite offen ist, in perspektivischer Ansicht.
1 beschreibt eine Fixierwalze FW, die entsprechend DT 24 29 020 A1 eingesetzt werden kann. Diese sieht eine auf einer Hauptachse 1 drehbar angeordnete Fixiertrommel TR vor, die im Inneren eine Heizeinrichtung HW aufweist. Die Fixierwalze FW kann entsprechend DT 24 29 020 A1 zur Fixierung von Tonerbildern auf einem Bedruckstoff nach dem Thermo-Druckprinzip verwendet werden. Dazu muss die Fixierwalze FW Wärme über die Fixiertrommel TR auf den Bedruckstoff abgeben, z. B. kann die Fixierwalze FW dazu mit einer Gegendruckwalze zusammenarbeiten. Die Fixierwalze FW kann dabei auf dem Bedruckstoff abrollen, evtl. wird sie dabei an den Bedruckstoff mit Hilfe der Gegendruckwalze angedrückt.
2 zeigt die Fixierwalze FW mit einer im Inneren der Fixiertrommel TR fest angeordneten Heizeinrichtung HW im Schnitt. Die Heizeinrichtung HW ist auf der Hauptachse 1 fest angeordnet, die Fixiertrommel TR kann dagegen auf der Hauptachse 1 drehbar gelagert sein.
Die Heizeinrichtung HW weist einen IR-Heizfolienstrahler mit Heizfolien auf, die über elektrische Leitungen 4, 5 mit einer Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden sind, so dass die Heizfolien durch Strom aufgeheizt werden können. Die Heizeinrichtung HW ist im Ausführungsbeispiel axial in Heizzonen 2 unterteilt. Z. B. sind 6 Heizzonen 2.1 bis 2.6 vorgesehen, die getrennt betrieben werden können, also getrennt aufgeheizt werden können. Durch diese Unterteilung in Heizzonen 2.1 bis 2.6 ist es somit möglich, die Fixiertrommel TR bereichsweise aufzuheizen, um die Temperaturverteilung über die Breite der Fixiertrommel TR zu regeln, um z. B. Bedruckstoff unterschiedlicher Breite fixieren zu können. Dazu ist pro Heizzone 2.1 bis 2.6 jeweils ein auf der Hauptachse 1 fest angeordnetes Heizmodul 3.1 bis 3.6 vorgesehen, die jeweils getrennt betrieben werden können. Die Aufheizung der einzelnen Heizmodule 3.1 bis 3.6 erfolgt durch elektrischen Strom, dazu ist jedes Heizmodul 3.1 bis 3.6 über elektrische Leitungen 4, 5 mit einer Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden. Über die eine elektrische Leitung 4 wird Strom dem jeweiligen Heizmodul 3 zugeführt, über die andere elektrische Leitung 5 wird der Strom vom jeweiligen Heizmodul 3 zur Stromquelle zurückgeführt. Die elektrischen Leitungen 4, 5 sind entlang der Hauptachse 1 aus der Heizeinrichtung HW herausgeführt oder in diese hineingeführt. Z. B. ist das Heizmodul 3.3 über die Leitung 4.3 mit der Stromquelle verbunden.
Die Fixiertrommel TR dreht im Einsatzfall um die Hauptachse 1 und damit um die Heizeinrichtung HW. Sie liegt dazu auf Flanschen 6 auf, die drehbar z. B. über Kugellager auf der Hauptachse 1 gelagert sind.
Aus 3 ergibt sich eine perspektivische Ansicht der Heizeinrichtung HW ohne Fixiertrommel TR. Die einzelnen Heizmodule 3.1 bis 3.6 liegen nebeneinander auf der Hauptachse 1. Sie können an ihren Außenseiten zur Stabilisierung jeweils Metallplatten 8 aufweisen.
In 4 ist der Aufbau eines Heizmoduls 3 ohne Heizfolien dargestellt. Innerhalb des Heizmoduls 3 sind parallel zueinander und im Abstand zueinander isolierende Scheiben 9, im Folgenden z. B. Glimmerscheiben 9, angeordnet, diese sind über axial verlaufende Folienträger 10 miteinander verbunden, so dass das Heizmodul 3 eine stabile Einheit darstellt. Auf den Folienträgern 10 und zwar zwischen den Glimmerscheiben 9 liegt mindestens eine bandförmige metallische Heizfolie 11 unbefestigt auf (s. 3; in 4 nicht dargestellt). Diese können wellig ausgeführt sein, so dass sie sich bei Temperaturänderung ausdehnen können. Die Heizfolien 11 sind dann mit den elektrischen Leitungen 4, 5 verbunden, über die den Heizfolien 11 Strom zugeführt wird, der die Heizfolien 11 z. B. auf 750 bis 800°C aufheizt. Dann geben die Heizfolien 11 Wärme in Form von Infrarot-Strahlung ab, die auf die Innenseite der Fixiertrommel TR auftrifft und diese von innen beheizt. Durch Wärmeleitung gelangt die Wärme von der Innenseite der Fixiertrommel TR auf deren Außenseite.
Aus den 2, 4 ergibt sich auch, wie die elektrischen Leitungen 4, 5 entlang der Hauptachse 1 aus der Heizeinrichtung HW heraus geführt oder hineingeführt sind. Wenn die Anzahl der elektrischen Leitungen 4, 5 pro Heizzone 3 auf zwei Leitungen begrenzt werden soll, ist es erforderlich, die Heizfolien 11 pro Heizzone 3 miteinander elektrisch zu verbinden. Dies kann mit einem Verbindungsblech 12 entsprechend 5 durchgeführt werden. Das Verbindungsblech 12 verbindet z. B. hier zwei Heizfolien 11 miteinander. Dazu sind die Heizfolien 11 unter Verwendung von Hilfsplatten 7 auf dem Verbindungsblech 12 befestigt. Mit Hilfe der Verbindungsbleche 12 können die Heizfolien 11 pro Heizmodul 3 so miteinander verbunden werden, dass nur eine Leitung 4 für die Zufuhr von Strom und eine Leitung 5 für die Abfuhr von Strom pro Heizzone 3 erforderlich ist, wie dies in 4 auch dargestellt ist. Selbstverständlich können auch mehrere Heizmodule 3 bezüglich der Stromversorgung parallel geschaltet sein.
Die Heizmodule 3 werden auf der Hauptachse 1 zu einer Heizeinrichtung HW zusammengefügt (2, 3), die an der Oberfläche die parallel geführten Heizfolien 11 aufweist, die kreisförmig um die Heizeinrichtung HW herum geführt sind. Damit wird erreicht, dass die Heizeinrichtung HW über ihre gesamte Oberfläche Wärme abstrahlt. In 2, 3 sind die Heizmodule 3 einzeln und getrennt fest auf der Hauptachse 1 angeordnet. Dazu können z. B. die Metallplatten 8 fest mit der Hauptachse 1 verbunden sein. Eine Verbindung der Heizmodule 3 miteinander muss nicht vorliegen. Die Heizmodule 3 sind dabei durch die Metallplatten 8 seitlich begrenzt. Jedes Heizmodul 3 wird entsprechend 4 aufgebaut.
Der Aufbau eines Heizmoduls 3 kann 6 und 7 in perspektivischer Ansicht entnommen werden. Auf eine Metallplatte 8.1 folgt das Heizmodul 3 aus den Glimmerscheiben 9 und den Folienträgern 10, auf denen die bandförmigen Heizfolien 11 unbefestigt angeordnet sind. Das Heizmodul 3 ist auf der anderen Seite durch die Metallplatte 8.2 abgeschlossen. Die Metallplatte 8.1 weist Bohrungen 13 auf, in die Verbindungsstücke 14 (7) von der Metallplatte 8.2 eingeschoben werden können, um die beiden Metallplatten 8.1 und 8.2 fest miteinander zu verbinden. Die Metallplatte 8.1 und die Metallplatte 8.2 weisen jeweils eine Hauptbohrung 15 für die Hauptachse 1 und Bohrungen 16 auf, durch die elektrischen Leitungen 4, 5 geführt werden können.
7 zeigt das Heizmodul 3 nach 6 ohne Metallplatte 8.1. Die Glimmerscheiben 9 und die Metallplatte 8.2 mit Verbindungstücken 14 zu der Metallplatte 8.1 sind in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Glimmerscheiben 9 sind in 7 als Kreisbogen förmige Segmente SG realisiert. Weiterhin ist im Beispiel der 7 die Verbindung der elektrischen Leitungen 4, 5 mit den Heizfolien dargestellt, sie erfolgt in einem Zwischenraum zwischen zwei Segmenten SG der Glimmerscheiben 9. Die Leitungen 4, 5 werden dann durch Bohrungen 16 abgeführt.
Wenn die Heizeinrichtung HW nicht bereichsweise aufgeheizt werden soll, kann sie auch aus einem breiter ausgeführten Modul bestehen, das entsprechend den 6 und 7 aufgebaut ist.
Die Folienträger 10 sind aus einem elektrisch isolierenden Material ausgeführt, das temperaturstabil bis über 800°C ist. Sie können z. B. aus Keramikröhrchen bestehen. Weiterhin können die Teile des IR-Heizfolienstrahlers z. B. folgende Abmessungen aufweisen:
Breite der Heizfolien: 11 mm
Material der Heizfolien: CrAl
Breite der Heizzonen: 75 mm
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere gegenüber einer Lösung mit Quarzstrahlern in den folgenden Punkte zu sehen:

– Im Vergleich zu Quarzstrahlern ist der IR-Heizfolienstrahler IR kostengünstiger
– Die Stromversorgung kann preiswerter ausgeführt werden.
– Die Temperaturverteilung über die Breite der Fixierwalze kann genauer geregelt werden. Dadurch kann der Randabfall der Temperatur an der Fixierwalze vermindert werden, zudem kann die Wärmeabgabe an die Breite des Bedruckstoffs angeglichen werden.
– Längere Lebensdauer des IR-Heizfolienstrahlers.

FW: Fixierwalze
TR: Fixiertrommel
HW: Heizeinrichtung
SG: Segment
1: Hauptachse
2: Heizzone
3: Heizmodul
4: elektrische Leitung
5: elektrische Leitung
6: Flansch
7: Hilfsplatte
8: Metallplatte
9: Glimmerscheibe
10: Folienträger
11: Heizfolie
12: Verbindungsblech
13: Bohrung zur Aufnahme der Verbindungsstücke
14: Verbindungsstück
15: Hauptbohrung
16: Bohrung zur Aufnahme der elektrischen Leitungen

Claims

Fixierwalze für eine Fixiereinrichtung bei einem elektrografischen Druckgerät, bei der eine auf einer Hauptachse (1) drehbar angeordnete Fixiertrommel (TR) und eine im Inneren der Fixiertrommel (TR) an der Hauptachse (1) fest angeordnete als walzenförmiger Körper ausgeführte Heizeinrichtung (HW) vorgesehen sind, wobei die Heizeinrichtung (HW) einen IR-Heizfolienstrahler aufweist, der auf seiner der Innenseite der Fixiertrommel (TR) zugewandten Oberfläche bandförmige, um die Oberfläche kreisförmig herum geführte metallische an eine elektrische Stromquelle angeschlossene Heizfolien (11) vorsieht.
Fixierwalze nach Anspruch 1, bei der die Heizeinrichtung (HW) senkrecht zur Hauptachse (1) ausgerichtete, parallel zueinander liegende elektrisch isolierende Scheiben (9) vorsieht, zwischen denen axial verlaufende Folienträger (10) angeordnet sind, auf denen die Heizfolien (11) aufliegen.
Fixierwalze nach Anspruch 1, bei der die Heizeinrichtung (HW) Heizmodule (3) aufweist, die jeweils parallel zueinander liegende elektrisch isolierende Scheiben (9) vorsehen, zwischen denen axial verlaufende Folienträger (10) angeordnet sind, auf denen die Heizfolien (11) aufliegen.
Fixierwalze nach Anspruch 3, bei der pro Heizmodul (3) mindestens zwei parallel zueinander liegende durch die Folienträger (10) gehaltene elektrisch isolierende Scheiben (9) vorgesehen sind, wobei zwischen benachbart liegenden elektrisch isolierenden Scheiben (9) jeweils eine Heizfo lie (11) auf den Folienträgern (10) angeordnet ist.
Fixierwalze nach Anspruch 3 oder 4, bei der die jeweiligen Heizmodule (3) an der Außenseite mit Metallplatten (8) abgeschlossen sind, die eine Hauptbohrung (15) aufweisen und zwischen denen die elektrisch isolierenden Scheiben (9) mit den Folienträgern (10) angeordnet sind, wobei die Folienträger (10) an den Metallplatten (8) befestigt sind.
Fixierwalze nach Anspruch 5, bei der das jeweilige Heizmodul (3) auf einer Seite durch eine Metallplatte (8.2) abgeschlossen ist, die axial angeordnete Verbindungsstücke (14) aufweist, auf die die andere Metallplatte (8.1) aufsteckbar ist.
Fixierwalze nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Heizeinrichtung (HW) mehrere Heizmodule (3) aufweist, die auf die Hauptachse (1) aufgeschoben sind, wobei elektrische Leitungen (4, 5) entlang der Hauptachse (1) zu den jeweiligen Heizmodulen (3) geführt sind.
Fixierwalze nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der benachbart liegende Heizfolien (11) über elektrisch leitende Verbindungsbleche (12) so mit einander verbunden sind, dass nur eine Leitung (4) für die Zufuhr von Strom und eine Leitung (5) für die Abfuhr von Strom erforderlich sind.
Fixierwalze nach Anspruch 8, bei der die Heizfolien (11) pro Heizzone (3) durch Verbindungsbleche (12) elektrisch miteinander verbunden sind.
Fixierwalze nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die isolierende Scheibe (9) aus Kreisbogen förmigen Segmenten (SG) besteht.
Fixierwalze nach Anspruch 10, bei der die Kontaktierung der Heizfolien (11) mit den elektrischen Leitungen (4, 5) jeweils zwischen den Segmenten (SG) vorgesehen ist.
Fixierwalze nach einem der Ansprüche 2 bis 11, bei der die isolierende Scheibe (9) aus Glimmer besteht.
Fixierwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Heizfolien (11) wellig ausgeführt sind, so dass sie sich bei Erwärmung ausdehnen können.
Fixierwalze nach einem der Ansprüche 2 bis 13, bei der die Folienträger (10) aus Keramikröhrchen bestehen.