DE1571129B2 - Verfahren zur Fixierung eines auf einer Papierunterlage lose anhaftenden Pulverbildes aus Kunstharzpartikeln - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung eines auf einer Papierunterlage lose anhaftenden Pulverbildes aus Kunstharzpartikeln, bei dem die das Pulverbild tragende Oberfläche der Papierunterlage in innigen Kontakt mit einer erhitzten Fixierfläche gebracht wird, welche zumindest bis zu einer solchen Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um das Pulverbild in einen klebrigen Zustand zu versetzen.

Durch die deutsche Patentschrift 835 807 ist eine Vorrichtung bekannt, durch die ein thermoplastisches Pulver durch innige Berührung mit einer erhitzten Walze zum Schmelzen gebracht wird. Es handelt sich hierbei um die Einwirkung einer erhitzten Fixierfläche auf einer gleichmäßigen Schicht eines thermoplastischen Pulvers, nicht jedoch um die Einwirkung einer erhitzten Fixierfläche auf einer bildmäßigen Verteilung des Pulvers, die in eine Papierunterlage einzuschmelzen ist. Bei der Einwirkung einer erhitzten Fixierfläche auf gleichmäßige Pulverschichten kann ein gewisses Absetzen des Pulvers in Kauf genommen werden, da dieses Absetzen im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Schicht auch gleichmäßig erfolgt und bei längerem Gebrauch der Walze nicht störend ins Gewicht fällt.

Das bekannte Verfahren ist jedoch zur Fixierung von Pulverbildern nicht geeignet, da bei der Fixierung von Pulverbildern auf Papierunterlagen Verhältnisse vorliegen, die bei der bekannten Behandlung gleichmäßiger Pulverschichten durch erhitzte Flächen nicht gegeben sind. Bei der Fixierung eines naturgemäß ungleichmäßig verteilten Pulverbildes würde ein Absetzen gleichfalls in bildmäßiger Verteilung erfolgen. Beim nächsten Fixiervorgang könnte dieses abgesetzte Pulver das dann zu fixierende Bild durch Rückübertragung auf die Papierunterlage in solchen Bereichen verfälschen, in denen in der bildmäßigen Verteilung kein Pulver vorhanden sein darf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch Pulverbilder fixiert werden können, ohne das zu fixierende Bild zu verfälschen. Hierzu ist es notwendig, die Rückübertragung des Kunstharzpulvers auf die Papierunterlage vollständig zu verhindern.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination der Verwendung einer Fixierfläche aus einem ein Ansetzen des Pulvers verhindernden Material, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, mit der Verwendung einer Trennflüssigkeit, vorzugsweise SiIikonöl, die vor dem Kontakt aufgebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Fixierung eines Pulverbildes mit ungleichmäßiger Pulververteilung auf Papierunterlagen ohne Absetzen und ohne Rückübertragung der Kunstharzpartikel. Es ist also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Fixierung von Pulverbildern möglich, ohne diese Pulverbilder zu verfälschen. Es ist zwar bekannt, Silikonöl zur Veredelung von Papier zu verwenden, dadurch wird jedoch eine Bindung von Kunstharzteilchen zwischen seinen Fasern verhindert. Auch die Verwendung eines an sich bekannten Polytetrafluoräthylenbelages allein führt nicht zu befriedigenden Ergebnissen, weil ein Ansetzen von Pulver immer wieder auftritt und zur Beeinträchtigung bzw. völligen Zerstörung des zu fixierenden Pulverbildes führt. Erst die Verwendung des Silikonöls im Zusammenhang mit einem ein Ansetzen des Pulvers verhindernden Material, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen als Fixierfläche ermöglicht ein ordnungsgemäßes Fixieren von Pulverbildern.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Figuren dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausf ührungsform eines elektrophotographischen Apparates zum automatischen Betrieb, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann;

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht einer Fixiervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 2 längs der Linie 3-3;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 2 längs der Linie 4-4;

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 4 längs der Linie 5-5;

F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 4 längs der Linie 6-6;

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 4 längs der Linie 7-7;

Fig. 8 zeigt ein elektrisches Schaltbild von Heizelementen für eine in den vorhergehenden Figuren beschriebene Fixiereinrichtung zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens.

Obwohl nicht zur Erfindung gehörig, ist in Fig. 1 schematisch ein kontinuierlich arbeitender, elektrophotographischer Apparat dargestellt, um ein geeignetes System anzugeben, in dem ein Verfahren nach der Erfindung angewendet werden kann.

Der elektrophotographische Apparat nach Fig. 1 weist eine elektrophotographische Platte auf, die eine photoleitf ähige Schicht auf einer elektrisch leitf ähigen Unterlage besitzt. Die Platte hat die Form einer Trommel 10, die auf einer Welle 11 gelagert ist. Die Welle 11 ist drehbar in einem nicht dargestellten Gestell gelagert und kann sich in der gezeichneten Pfeilrichtung drehen. Die Trommeloberfläche läuft dann nacheinander an einer Mehrzahl von Bearbeitungsstationen vorbei, wobei die Trommel 10 mit konstanter Drehzahl mittels eines Synchronmotors 12 angetrieben wird.

Folgende Bearbeitungsstationen wirken nacheinander auf die Trommeloberfläche ein:

Eine Beladungsstation 13, an der eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf der photoleitenden Schicht der elektrophotographischen Trommel 10 niedergeschlagen wird.

Eine Expositionsstation 14, an der ein Lichtbild der zu reproduzierenden Vorlage auf Hie Trommeloberfläche projiziert wird, um dort die Trommelladung in den exponierten Bereichen abfließen zu lassen und dadurch ein Ladungsbild der zu reproduzierenden Vorlage zu erzeugen.

Eine Entwicklungsstation 21, an der ein pulverförmiges elektrophotographisches Entwicklermaterial, welches Tonerpartikel aufweist, die eine elektrostatische Ladung besitzen, die entgegengesetzt zu derjenigen des Ladungsbildes ist, über die Trommeloberfläche gestreut wird, so daß dann die Tonerpartikel auf dem Ladungsbild haften und dort ein Tonerbild in der Konfiguration der zu reproduzierenden Vorlage bilden.

Eine Übertragungsstation 35, an der das Tonerbild auf eine Papierunterlage 25 von der Trommeloberfläche übertragen wird.

Eine Trommelreinigungs- und Entladungsstation 36, 38, an der die Trommeloberfläche abgebürstet wird, um restliche Tonerpartikel, die nach der Bildübertragung auf ihr geblieben sind, zu beseitigen, und an der die Trommeloberfläche mit einer relativ starken hellen Lichtquelle bestrahlt wird, so daß eine im wesentlichen vollständige Entladung von restlichen elektrostatischen Ladungen erfolgt.

Nach seiner Entwicklung wird das Tonerbild auf die Oberfläche eines Bildempfangsmaterials übertragen, das aus Papier, aber auch aus irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen kann. Das Bildempfangsmaterial, in diesem Ausführiingsbeispiel ein Papierband 25, wird fortlaufend von einer Zuführrolle 26 zu einer Aufnahmerolle 27 transportiert. Hierzu dient irgendein geeigneter Förderapparat. Der Fördermechanismus weist einen Synchronmotor 31 auf, der die Aufnahmerolle 27 antreibt. Führungsrollen 33 bringen das Papierband 25 in Kontakt mit einem zu übertragenden Tonerbild auf der Oberfläche der Trommel 10. Die elektrostatische Übertragerstation 35 erzeugt eine elektrostatische Ladung zur elektrostatischen Anziehung des Toners von der Oberfläche der Trommel 10 zum Papierband 25.

Danach wird das das Tonerbild tragende Papierband 25 durch eine Fixiervorrichtung 40 transportiert.

Inder Vorrichtung 40 wird das übertragene Tonerbild auf dem Papierband 25 permanent fixiert. Danach wird das Papierband 25 über Leerlaufrollen 34 zur Aufnahmerolle 27 geführt.

In den Fig. 2 bis 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Pulverbild-Fixiervorrichtung 40 zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, wie sie in einem wie oben beschriebenen Gerät verwendet werden kann.

Die Fixiervorrichtung 40 im Ausführungsbeispiel weist ein Gestell auf, welches die einzelnen Bestandteile trägt. Dieses Gestell weist eine mit Flanschen versehene napfförmige, links angeordnete Seitenplatte 41 und eine zweite rechts angeordnete Seitenplatte 42 auf. Die Seitenplatten 41 und 42 sind miteinander verbunden, so daß sie starr parallel zueinander, in Abstand voneinander gehalten werden. Dazu dienen Verbindungsplatten 43, 44, die an den Platten 41, 42 z. B. durch Schweißen befestigt sind. Die Ver-

»° bindungsplatten 43 und 44 haben polierte Oberflächen, die als Reflektoren wirken, um die von den Heizelementen der Fixiervorrichtung abgestrahlte Wärme zu reflektieren und sie auch auf das zu fixierende Pulverbild zu richten, das sich z. B. auf einem

^a5 Papierband 25 befindet, das zwischen den Verbindungsplatten 43 und 44 hindurchbefördert wird.

Die Fixierung des Pulverbildes erfolgt in der Weise, daß das Papierband 25, welches das Pulverbild trägt, zwischen zwei erhitzte Aufschmelzrollen 45 und 55 gebracht wird, die drehbar zwischen den Seitenplatten

41 und 42 gelagert sind.

Die Aufschmelzrolle 45 weist einen Zylinder 46 auf, der an seinem einen Ende mittels einer Buchse

47 und an seinem anderen Ende mit einer Buchse 48 abgeschlossen ist. Angetrieben wird die Aufschmelzrolle 45 durch ein Zahnrad 51, das außerhalb der Buchse 48 mittels Stiften 52 befestigt ist, die durch das Zahnrad 51 und die Buchse 48 geführt sind. Die Aufschmelzrolle 45 ist in Gleitlagerbuchsen 58 drehbar gelagert. Diese Gleitlagerbuchsen 58 sitzen auf mit Flanschen versehenen Lagerbuchsen 59, die in geeignete öffnungen der Seitenplatten 41 und 42 eingesetzt sind.

Die Aufschmelzrolle 55, ähnlich wie die Rolle 45 aufgebaut, weist einen Zylinder 56 auf, der mit einem das Absetzen der Kunstharzpartikel verhindernden geeigneten Material 57 beschichtet ist. Als Beschichtung dient Polytetraf luoräthylen. Dies ist ein chemisch inertes, nicht-poröses und nichtabsorbierendes relativ hartes und im allgemeinen formfestes wachsähnliches synthetisches Harz, das unter geringen Spannungen etwas elastisch ist und unter größeren Spannungen kaltfließt, und das ferner selbst-schmierend über eine Oberfläche gleitet. Der Zylinder 56 ist an seinen einander gegenüberliegenden Enden mit Buchsen 47 und

48 geschlossen. Auf der Buchse 48 ist mittels Stiften 52 ein Zahnrad 53 befestigt. Mit Flanschen versehene Lagerbuchsen 61 tragen Lagerbuchsen 58, die die Aufschmelzrollen 45 und 55 abstützen. Die mit Flansehen versehenen Lagerträger 61 sind in Platten 62 eingesetzt, die verstellbar an den Seitenplatten 41 und

42 mittels Stiften 63 befestigt sind. Die Stifte 63 sind an den Seitenplatten 41 und 42 angebracht und ragen durch in den Platten 62 vorgesehene Längsschlitze.

Bei der beschriebenen Vorrichtung 40 bleibt die Aufschmelzrolle 55 in Kontakt mit der Aufschmelzrolle 45 oder mit dem Papierband 25, das zwischen der Aufschmelzrolle 45 und 55 durchgeführt wird.

Der Kontakt wird dabei allein durch das Gewicht der Aufschmelzrolle 55 hervorgerufen. Eine Veränderung des Abstandes zwischen den Mitten der Aufschmelzrollen 45 und 55 bewirkt, daß die Aufschmelzrolle 55 außer Kontakt mit der Aufschmelzrolle 45 kommt und daher das Papierband 25, das ein Pulverbild trägt, zwischen sie durchgeführt werden kann. Die Zahnräder 51 und 53 bleiben aber auch dann noch miteinander im Eingriff. Die Aufschmelzrolle 55 wird also durch die Zahnräder 51 und 53 stets mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die der Drehgeschwindigkeit der Aufschmelzrolle 45 entspricht.

Die erforderliche Wärmezufuhr zum Fixieren der Pulverbilder auf dem Papierband 25 erfolgt mittels Heizelementen R-I und R-2 (Fig. 8), die in den Aufschmelzrollen 45 und 55 vorgesehen sind. In der dargestellten Vorrichtung 40 bestehen die Heizelemente R-I und R-2 aus einem Widerstandsdraht, der zu einer Wendel aufgewickelt ist. Die Widerstandswendeln der Heizelemente J?-l, R-2 werden jeweils von einem Kern 66 aus Isolierstoff, beispielsweise einem keramischen Material, wie etwa Porzellan, getragen. Die Kerne 66 sind innerhalb der Aufschmelzrollen 45, 55 abgestützt und berühren die Aufschmelzrollen 45, 55 nicht. Die Abstützung erfolgt mittels Stäben 67, die durch öffnungen in den Buchsen 47 und 48 und durch die mit Flanschen versehenen Lagerträgerbuchsen 59 und 61 geführt sind. Die Längsausf luchtung der Kerne 66 innerhalb der Aufschmelzrollen 45,55 erfolgt mittels Kragen 68, die die Enden der Stäbe umgeben und an die mit Flanschen versehenen Enden der Lagerträgerbuchsen 59 und 61 anstoßen.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, sind die Heizelemente R-I und R-2 über Leitungen mit einer Stromquelle verbunden, beispielsweise mit einem 120-Volt/60-Hz-Wechselstromnetz. Ein Thermostat THS ist in einem Schuh 71 untergebracht, der mittels Schrauben 72 befestigt ist. Die Schrauben 72 erstrecken sich durch die nach oben gebogenen Teile der Verbindungsplatte 44. Dadurch bleibt der Schuh 71 in Reibkontakt mit der Aufschmelzrolle 45. Der Schuh 71 ist ferner an einem Ende der Aufschmelzrolle 45 angeordnet, um zu vermeiden, daß er den Abschnitt der Aufschmelzrolle 45 beschädigt, der in Kontakt mit der Unterseite des Papierbandes 25 steht.

Um das Absetzen der Kunstharzpartikel auf der erhitzten Kontaktoberfläche der Aufscnmelzrolle 55 zu verhüten, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Kunstharzpartikel auf der Oberfläche des Papierbandes 25 berührt, ist eine Beschickungsrolle 75 vorgesehen, die einen dünnen Film aus einer das Absetzen der Kunstharzpartikel verhindernden Flüssigkeit, hier aus Silikonöl, auf die Beschichtung der Aufschmelzrolle 55 aufbringt.

Obwohl die verschiedensten Mittel vorgesehen sein können, um das Silikonöl auf die Aufschmelzrolle 55 aufzubringen, wird doch in der hier dargestellten Ausführungsform eine Beschickungsrolle 75 verwendet, die drehbar auf einer Achse 76 gelagert ist, welche durch Schlitze geführt ist, die winklig zur Horizontalebene verlaufen. Diese Schlitze befinden sich in den Seitenplatten 41 und 42 und in den Platten 62. Die Beschickungsrolle 75 bleibt daher in ihrer Ruhestellung in Umfangskontakt mit der Oberfläche der Aufschmelzrolle 55. Die Beschickungsrolle 75 wird in ihrer Lage mittels Stellschrauben 65 gehalten, die in

ίο ausgedrehten Teilen 64 der Platten 62 eingeschraubt sind, so daß die Enden der Stellschrauben 65 gegen die Achse 76 stoßen. Die Beschickungsrolle 75 wird synchron mit der Aufschmelzrolle 55 durch ein Zahnrad 77 angetrieben, das an einem Ende der Achse

*5 76 der Beschickungsrolle 76 angeordnet ist. Das Zahnrad 77 greift in das Zahnrad 53 der Aufschmelzrolle 55.

Werden die Aufschmelzrollen gedreht, so nimmt die Beschickungsrolle 75 Silikonöl aus einem ölgesät-

ao tigten Filzkissen 78 auf, das sich in einem offenen Ölvorratsbehälter 81 befindet. Der Ölvorratsbehälter 81 ist zwischen den Seitenplatten 41 und 42 befestigt. Die Nachführung des Silikonöls in den ölvorratsbehälter 81 erfolgt durch eine nicht gezeigte Vorrichtung, die auch dafür sorgt, daß der Flüssigkeitsstand im Ölvorratsbehälter 81 konstant bleibt. Ein Eintrittskrümmer 82 ist an den Ölvorratsbehälter 81 derart angeschlossen, daß die Ölsättigung des Filzkissens 78 stets aufrechterhalten wird. Das von der Beschikkungsrolle 75 von dem Filzkissen 78 aufgenommene Silikonöl wird mittels eines Abstreichmessers 83 auf eine gewünschte Schichtdicke gebracht, bevor es auf die Aufschmelzrolle 55 aufgebracht wird. DaS_xAbstreichmesser 83 ist in Nähe der Beschickungsrolle 75 mittels Schulterschrauben 84 derart schwenkbar gelagert, daß das Abstreichmesser 83 auf der Beschikkungsrolle 75 ruht. Die Aufschmelzrollen 45 und 55 werden synchron zur Bewegungsgeschwindigkeit der Papierunterlage 25 mittels der Antriebswelle 91 angetrieben. Die Antriebswelle 91 kann mit einem gesonderten Antriebsmechanismus oder mit einem Papierantriebsmechanismus, etwa mit dem Motor 31 der Fördervorrichtung, verbunden werden, so daß die Aufschmelzrollen 45, 55 in Rollkontakt mit dem Papierband 25 bleiben. Ein Gleitkontakt zwischen den Aufschmelzrollen 45, 55 und dem Papierband 25 würde zum Verschmieren des Pulverbildes führen. Die Antriebswelle 91 ist in einem Lager 85 in einer Seitenplatte drehbar gelagert. Auf der Antriebswelle 91 ist ein Zahnrad 92 befestigt, das das Zahnrad 51 der Aufschmelzrolle 45 über ein Zwischenzahnrad 93 antreibt. Das Zwischenzahnrad 93 ist auf einer Zapfwelle 94 gelagert, die in einem Lager 86 in der Seitenplatte 42 drehbar ist.

Eine Papierführung 95 ist an den Seitenplatten 41 und 42 befestigt und erstreckt sich zwischen diesen Platten. Sie führt das Papierband 25 zwischen die Aufschmelzrollen 45 und 55.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fixierung eines auf einer Papierunterlage lose anhaftenden Pulverbildes aus Kunstharzpartikeln, bei dem die das Pulverbild tragende Oberfläche der Papierunterlage in innigen Kontakt mit einer erhitzten Fixierfläche gebracht wird, welche zumindest bis zu einer solchen Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um das Pulverbild in einen klebrigen Zustand zu versetzen, gekennzeichnet durch die Kombination der Verwendung einer Fixierfläche aus einem ein Ansetzen des Pulvers verhinderndem Material, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, mit der Ver-Wendung einer Trennflüssigkeit, vorzugsweise Silikonöl, die vor dem Kontakt aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierunterlage zwischen zwei Rollen hindurchgeführt wird, die mit übereinstimmender Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden, und daß die die Bildfläche berührende Rolle als Fixierfläche verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Gewicht der die Fixierfläche bildenden Rolle ein Druck auf die Bildfläche ausgeübt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fixierfläche bildende Rolle mittels einer sie berührenden Beschickungsrolle mit der Trennflüssigkeit versehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsrolle durch einen Flüssigkeitsvorrat gedreht und danach an einem Abstreichelement vorbeigeführt wird, das den Flüssigkeitsfilm auf eine gleichmäßige Stärke bringt.