DE1497119B1

DE1497119B1 - Automatisches elektrophotographisches kopiergeraet

Info

Publication number: DE1497119B1
Application number: DE19651497119
Authority: DE
Inventors: Helland Kristian L; Tregay John L
Original assignee: Multigraphics Inc
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1964-08-12
Filing date: 1965-08-12
Publication date: 1971-08-12
Also published as: GB1118841A; GB1118842A; GB1118845A; GB1118843A; US3398259A; DE1797480B1

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches elektrophotographisches Kopiergerät mit Vorschubeinrichtungen für die Vorlage und das Aufzeichnungsmaterial, bei dem das Aufzeichnungsmaterial während seines Vorschubes aufgeladen und im Gleichlauf mit der Vorlage belichtet, entwickelt und mittels einer auf unterschiedliche Heizstufen einstellbaren Heizvorrichtung durch Wärmeeinwirkung fixiert wird.
Bei automatischen Kopiergeräten dieser Art wird die Vorlage von Hand in einen Schlitz des Gerätes eingeführt und durchläuft dann einen ersten vorherbestimmten Weg. Durch die Vorlage wird ein Schalter betätigt, der ein Blatt beschichteten Aufzeichnungsmaterials von einem Vorratsstapel abnimmt, das dann einen zweiten vorherbestimmten Weg durchläuft. Das Aufzeichnungsmaterial wird dabei zunächst aufgeladen und dann im Gleichlauf mit der Vorlage belichtet, wobei die belichteten Stellen die Ladung verlieren, so daß ein Ladungsbild entsteht.
Das Ladungsbild wird dann durch ein pulverförmiges Entwicklergemisch sichtbar gemacht, welches Eisenteilchen, Harzteilchen und Tonerteilchen in einer vorherbestimmten Mischung enthält. Unter der Einwirkung eines magnetischen Feldes haftet das Entwicklerpulver bürstenartig an den Vorsprüngen einer Entwicklerwalze und kommt dabei mit dem Aufzeichnungsmaterial in Eingriff. Hierbei lagern, sich die Toner- und Harzteilchen auf den aufgeladenen Stellen des Aufzeichnungsmaterials ab, während die Eisenteilchen an der »Bürste« verbleiben.
Das dadurch entstehende sichtbare Tonerbild wird dann durch Einwirkung von Wärme fixiert, wobei die auftretende Temperatur ausreichend sein muß, um die Harzteilchen zu schmelzen, jedoch nicht so hoch sein darf, daß das Aufzeichnungsmaterial versengt wird.
Ein bekanntes elektrophotographisches Kopiergerät dieser Art benötigt nach einer längeren Zeit der Nichtbenutzung (beispielsweise über Nacht) eine verhältnismäßig lange Anwärmzeit, bis es betriebsbereit ist. Wenn dann nach einer gewissen ununterbrochenen Betriebsdauer eine Pause in einer Benutzung eintritt, besteht die Gefahr einer Überhitzung des Gerätes, falls es nicht abgeschaltet wird, was indes eine abermalige Anwärmzeit vor erneuter Inbetriebnahme erfordert.
Es ist nun auch bereits eine Vorrichtung zum Fixieren eines Puderbildes auf einer Stoffbahn beim elektrophotographischen Kopieren bekanntgeworden, die den Nachteil vermeidet, daß eine das Puderbild übernehmende Stoffbahn der Einwirkung der Heizelemente auch während des Stillstandes ausgesetzt ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind dazu die Heizelemente auf einem gegenüber dem Durchlaufbereich der Stoffbahn angeordneten Support gehalten und mittels dessen zum Fixieren des Puderbildes in eine Betriebsstellung gegen die Stoffbahn bewegbar, wobei eine Verstellvorrichtung vorgesehen und der Support durch diese in Abhängigkeit von der Unterbrechung der Durchlaufbewegung der Stoffbahn in eine Ruhestellung rückführbar ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind auch eine erste Gruppe von parallelgeschalteten Heizelementen, eine zweite Gruppe von mittels eines Schalters parallel zu schaltenden Heizelementen und ein Stehtransformator zur Veränderung der an die parallelgeschalteten Heizelemente angelegten Spannung vorgesehen.
Es ist somit bereits bekannt, automatisch bei der Inbetriebnahme der Kopiermaschine die Fixiereinrichtung auf eine maximale Aufheizleistung zu schalten und nach einer bestimmten Zeit auf eine wahlweise veränderbare Betriebsleistung zu schalten. Bei einer solchen Steuerung ist die genaue Erreichung der notwendigen Fixiertemperatur nicht gewährleistet, da eine zeitliche und keine thermische Steuerung der Aufheizung erfolgt. Die Verstellung der Heizelemente aus einer Betriebsstellung in eine Ruhestellung bewahrt zwar die Stoffbahn vor dem Verbrennen, macht aber zusätzliche Vorkehrungen erforderlich, falls man auch an Leistung sparen will, wenn nicht kopiert wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem automatischen elektrophotographischen Kopiergerät eine einfache elektrische Umschaltmöglichkeit zu schaffen, die eine schnelle Betriebsbereitschaft nach längerer Nichtbenutzung sowie eine stetige Betriebsbereitschaft nach kürzeren Betriebspausen ermöglicht, ohne daß eine Überhitzung des Gerätes eintritt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, daß die Heizelemente der Heizvorrichtung beim Einschalten des Gerätes auf eine Aufheizstufe mit größter Wärmeabgabe nach Erreichung der maximalen Aufheiztemperatur mittels eines Thermoschalters selbsttätig auf eine Bereitschaftsstufe mit niedrigster Wärmeabgabe und mittels einer bei Einleitung eines Kopiervorganges betätigten Schaltanordnung auf eine Arbeitsstufe mit mittlerer Wärmeabgabe schaltbar sind.
Erfindungsgemäß enthält das automatische, elektrophotographische Kopiergerät also eine Fixierstation mit einer dreistufigen Heizung, die automatisch durch eine besondere Steuerung betätigt wird. Wird das Gerät nach längerer Nichtbenutzung eingeschaltet, so wird gleichzeitig die stärkste oder Anheizstufe eingeschaltet, in welcher die Heizelemente parallel geschaltet sind. Sobald die Betriebstemperatur erreicht ist, wird automatisch die schwächste oder Bereitschaftsstufe der Heizung eingeschaltet, in welcher lediglich die erreichte Temperatur aufrechterhalten wird. In der Bereitschaftsstellung sind die meisten Einrichtungen des Kopiergerätes abgeschaltet; die Heizelemente sind in Reihe geschaltet. Wenn eine Kopie gemacht werden soll, wird die Heizung der Fixier-Station automatisch auf die mittlere oder Betriebsstufe geschaltet, in welcher genügend Wärme an die Kopie abgegeben wird, um diese ordnungsgemäß zu fixieren. Wird die Herstellung von Kopien unterbrochen, so wird die Heizung nach einer vorherbestimmten Zeit automatisch auf die Bereitschaftsstufe geschaltet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von zwei Zeichnungen beschrieben.
F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein automatisches, elektrophotographisches Kopiergerät nach der Erfindung; F i g. 2 zeigt die Schaltung zur Betätigung der Heizvorrichtung.
In F i g. 1 sieht man einen senkrechten Schnitt durch ein automatisches, elektrophotographisches Kopiergerät. Der Schnitt ist in einer solchen Ebene gelegt, daß man nur die Führungsbahn des Aufzeichnungsmaterials, nicht aber der Vorlage sieht. Auch die Zufuhrvorrichtung für das Aufzeichnungsmaterial ist nicht näher dargestellt. Nach -seiner Zuführung passiert das Aufzeichnungsmaterial zunächst eine Aufladestation 52, an der seinen gegenüberliegenden Oberflächen entgegengesetzte-Ladungen erteilt werden, und dann eine Belichtungsstation 54, an der mit Hilfe einer Optik 56 das Bild der Vorlage auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert wird.
Das belichtete Aufzeichnungsmaterial verläßt die Belichtungsstation 54, passiert eine Führung 58 und tritt in die Entwicklungsstation 60 ein, wo ein Tonerpulver derart auf dem Aufzeichnungsmaterial abgelagert wird, daß es nur an denjenigen Stellen haftet, die den dunklen Stellen der Vorlage entsprechen. Die Richtung des Weges des Aufzeichnungsmaterials wird dann in einer Umlenkeinrichtung 62 umgekehrt und das Aufzeichnungsmaterial durch eine Fixierstation 64 hindurchgeführt, in welcher es erwärmt wird, um das sichtbare Tonerbild unverwischbar zu machen. Die fertige Kopie wird dann auf einen Ausgabetisch 66 (F i g. 1) abgelegt.
Das Aufzeichnungsmaterial kann in irgendeiner an sich bekannten Weise ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Papierschichtträger bestehen, dessen eine Seite eine photoleitfähige Schicht trägt, beispielsweise eine solche aus Zinkoxyd in einem harzartigen Bindemittel. Ein solches Aufzeichnungsmaterial kann elektrostatisch aufgeladen und dann belichtet werden, wobei die Ladung an den vom Licht getroffenen Stellen verschwindet, so daß ein Ladungsbild entsteht.
Die Fixierstation 64 enthält ein Gehäuse 256, in welchem zwei Förderbänder 258 und 260 angeordnet sind. In dem Gehäuse ist eine Heizvorrichtung 262 mit den Widerstands-Heizelementen 264 und 266 angeordnet, die an Isolierschienen 268 befestigt sind. Wie im Schaltbild der F i g. 2 dargestellt, sind die Heizelemente 264, ebenso wie die Heizelemente 266, in Reihe geschaltet. Diese beiden Gruppen enthalten die Endklemmen 270 und 272 und eine Mittelklemme 274, so daß beide Gruppen von Heizelementen entweder in Reihe oder parallel geschaltet werden können, oder daß die Gruppe der Heizelemente 264 für sich allein benutzt wird. Bei Reihenschaltung beträgt die Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung 600 Watt, bei Parallelschaltung 2300 Watt und, wenn die Gruppe 264 für sich allein benutzt wird, 900 Watt.
Die Förderbänder 258 und 260 führen das entwickelte Aufzeichnungsmaterial an der Heizvorrichtung 262 vorbei, so daß das lose Tonerbild fixiert und mit dem Aufzeichnungsmaterial 32 verschmolzen wird, bevor die Kopie auf den Ausgabetisch 66 befördert wird.
Es wird nunmehr das Schaltbild der F i g. 2 besprochen. Es ist nur derjenige Teil der Schaltung gezeigt, der der Betätigung der Heizung dient.
Die Schaltung ist durch Leiter 318 mit einer Stromquelle, beispielsweise einem Netz von 230 Volt und 60 Perioden Wechselstrom verbunden.
Die Arbeitsweise des Kopiergerätes und der Schaltung ist folgende. Es sei angenommen, daß das Gerät sich in kaltem Zustand befindet, also beispielsweise über Nacht abgeschaltet war. Wird der Stecker in die Steckdose des Wechselstromnetzes eingesetzt, so wird zunächst der Hauptschalter 34 von Hand geschlossen, so daß die Spule 336 Strom erhält und die Kontakte 336 a und 336 b geschlossen werden. Ursprünglich befinden sich alle Bestandteile der Schaltung in der Stellung der F i g. 2. Die Gruppen der Heizelemente 264 und 266 sind daher parallel geschaltet -und erzeugen eine Heizleistung von 2300 Watt, so daß die Heizvorrichtung 262 der Fixierstation rasch ihre Arbeitstemperatur erreicht. Die Anheizzeit dauert daher etwa 5 bis 6 Minuten; sie ist beendet, wenn die Fixierstation ihre Arbeitstemperatur erreicht hat.
Sobald dies der Fall ist, schließt ein Thermoschalter 350 seinen Kontakt 351, wodurch die Relaisspule 352 Strom erhält und ihre Kontakte 352a, 352c, 352 d betätigt, so daß sie aus der Stellung der F i g. 2 in die entgegengesetzte Stellung gebracht werden. Wenn die Relaisspule 352 Strom erhält, öffnen ihre Kontakte 352 b. Die Kontakte 352 c und 352 d arbeiten mit dem Kontakt 352 b derart zusammen, daß die Gruppen der Heizelemente 264 und 266 in Reihe geschaltet werden, so daß die Leistungsaufnahme auf 600 Watt sinkt, was ausreichend ist, um die erreichte Arbeitstemperatur aufrechtzuerhalten.
Erfindungsgemäß wird also beim Erreichen der Arbeitstemperatur das Gerät 20 automatisch in einen Bereitschaftszustand versetzt.
Wenn jetzt eine Kopie hergestellt werden soll, ist es lediglich erforderlich, den Startschalter 357 kurzzeitig zu drücken und eine Vorlage in das Gerät einzuführen. Wird der Startschalter 357 gedrückt, so erhält ein Relais 358 mit verzögertem Abfall Strom und öffnet seinen normalerweise geschlossenen Kontakt 358 a, so daß das Hauptrelais 352 stromlos wird. Die Charakteristik des Relais 358 ist derart, daß es für eine Zeitdauer von etwa 90 Sekunden in der Arbeitsstellung verbleibt, nachdem der Startschalter 357 losgelassen wurde. Wird das Relais 352 durch Ansprechen des Relais 358 stromlos, so kehrt sein Kontakt 352 a in die geschlossene Ruhestellung zurück. Der Kontakt 352d kehrt in die Stellung der F i g. 15 zurück und unterbricht den Stromkreis zu den Heizelementen 266; der Kontakt 352c schließt einen Stromkreis zu den Heizelementen 264, die eine Leistungsaufnahme von 900 Watt haben.
Wie oben erwähnt, ist das Relais 358 ein Relais mit verzögertem Abfall, welches nach dem Einschalten 90 Sekunden in seiner Arbeitsstellung verbleibt. Wenn das Relais 358 stromlos wird, kehrt das Gerät aus der Arbeitsstufe in die Bereitschaftsstufe zurück. Es läßt sich dann nach Bedarf immer wieder zur Überführung des Gerätes in die Arbeitsstufe erregen. Das kann entweder mittels des Handschalters 357 oder aber auch selbsttätig erfolgen, wenn über eine länger als 90 Sekunden dauernde Zeitspanne fortlaufend gearbeitet wird. Diesem Zweck dienen ein Kontakt 352e, der durch das Relais 352 normalerweise geschlossen gehalten wird, und ein Kontakt 364 b, der geschlossen gehalten wird, wenn Aufzeichnungsmaterial zugeführt und die Lichtquelle gespeist wird.
Mit- der Erfindung ist also ein Kopiergerät geschaffen worden, bei dem die Fixierstation rasch auf die Arbeitstemperatur aufgeheizt und nach Erreichen der Aufheiztemperatur selbsttätig in einem Bereitschaftszustand gehalten wird. Mittels des Startschalters 357 läßt sich dann das Gerät schnell auf die Arbeitsstufe schalten, aus der es nach Ablauf von 90 Sekunden selbsttätig in die Bereitschaftsstellung zurückgeschaltet wird. Das Prinzip der Umschaltung von einem Aufheiz- oder Anfahrzustand in eine Bereitschaftsstellung mit geringerem Energieverbrauch läßt sich mit Vorteil auch für die Vorschubeinrichtung, die Aufladevorrichtung und die Beleuchtungslampe anwenden. Von der Vorschubeinrichtung der Maschine sind in dem Schaltbild der F i g. 2 lediglich eine Kupplung 90 für die Zufuhr des Aufzeichnungsmaterials, eine Bremse 132 für die Vorlage und eine Kupplung 130 für die Zufuhr von Vorlage und Aufzeichnungsmaterial angedeutet. Zu ihrer Betätigung dient ein Stromkreis 316. Von der Aufladevorrichtung für das Aufzeichnungsmaterial sieht man in F i g. 2 in einen Stromkreis 314 Korona-Entladungsdrähte 112, 114 und 182. Erwähnt seien auch noch ein Hauptantriebsmotor 92 der Maschine und ein Absaugmotor 342, die sich ebenfalls in einer Bereitschaftsstellung schalten lassen. Die vorstehend genannten Elemente werden als solche im Rahmen der vorliegenden Anmeldung nicht beansprucht und bedürfen daher im einzelnen keiner Beschreibung. Wichtig ist nur, daß auch sie in einen Bereitschaftszustand überführbar sind.
Zu diesem Zweck hat das erwähnte Hauptrelais 352, welches die Kontakte 352b, 352c und 352d nach Abschluß der Aufheizzeit in die Bereitschaftsstufe umschaltet noch weitere Kontakte 352a, 352e und 352f. Diese Kontakte sind normalerweise, also für den Aufheizzustand, geschlossen. Das bedeutet, daß der Antriebsmotor 92, der Lüftermotor 342, die Korona-Entladungsdrähte 112, 114 und 182 sowie die Kupplungen 90 und 130 und die Bremse 132 mit Strom versorgt werden. Erhält jedoch dann nach der Aufheizzeit das Hauptrelais 352 durch Schließen der Kontakte 351 des Thermoschalters 350 Strom, dann öffnet das Hauptrelais 352 die genannten Kontakte, und es erfolgt die Einstellung des Bereitschaftszustandes. Wird dann der Stromkreis des Hauptrelais 352 nach Drücken des Startschalters 357 in der angegebenen Weise wieder stromlos gemacht, dann schließen seine Kontakte wieder und lassen die verschiedenen Bestandteile der Maschine arbeiten.

Claims

Patentansprüche: 1. Automatisches elektrophotographisches Kopiergerät mit Vorschubeinrichtungen für die Vorlage und das Aufzeichnungsmaterial, bei dem das Aufzeichnungsmaterial während seines Vorschubes aufgeladen und im Gleichlauf mit der Vorlage belichtet, entwickelt und mittels einer auf unterschiedliche Heizstufen umschaltbaren Heizvorrichtung durch Wärmeeinwirkung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (264, 266) der Heizvorrichtung beim Einschalten des Gerätes auf eine Aufheizstufe mit größter Wärmeabgabe nach Erreichung der maximalen Aufheiztemperatur mittels eines Thermoschalters (350, 351) selbsttätig auf eine Bereitschaftsstufe mit niedrigster Wärmeabgabe und mittels einer bei Einleitung eines Kopiervorganges betätigten Schaltanordnung (357, 358, 358a, 352c) auf eine Arbeitsstufe mit mittlerer Wärmeabgabe schaltbar sind.
2. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung durch einen Verzögerungsschalter (Relais 358 mit verzögertem Abfall) automatisch von der Arbeitsstufe auf die Bereitschaftsstufe geschaltet wird, sobald eine vorherbestimmte Zeit verstrichen ist, während welcher keine Kopien gefertigt werden.
3. Kopiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichung der Arbeitstemperatur nach der Aufhetzung ein Thermoschalter (350) betätigt wird, der die Heizvorrichtung automatisch auf die Arbeitsstufe schaltet.
4. Kopiergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung zwei Gruppen von Heizelementen (264, 266) enthält, die in der Aufheizstufe parallel und in der Bereitschaftsstufe in Reihe geschaltet sind, während in der Arbeitsstufe nur eine der Gruppen eingeschaltet ist.
5. Kopiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Stromkreise (314 und 316) zur Betätigung der Vorschubeinrichtung und einer Auflagevorrichtung für das Aufzeichnungsmaterial sowie eine Beleuchtungslampe für die Vorlage gleichzeitig abschaltbar sind, wenn die Heizelemente (264, 266) von dem Aufheizzustand in die Bereitschaftsstufe umgeschaltet werden.