DE19529143C1 - Fixierwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fixierwalze bei einer Druckmaschine eines Laserdruckers oder einer Xerografiemaschine.

Bei Laserdruckern oder Xerografiemaschinen des Standes der Technik ist es bekannt, daß eine Fixierstation am letzten Abschnitt entlang des Aufzeichnungsträger-(Papier)-Weges vorgesehen ist.

An der Fixierstation wird der auf dein Papier aufgebrachte Toner ge­ schmolzen und mittels Wärme und Druck, welche durch eine Fixierwalze bereitgestellt werden, zur Erzeugung eines permanenten Druckbildes in das Papier gedrückt. Die Fixierstation weist eine Fixierwalze, welche im Innern typischerweise mittels einer Halogenlampe erwärmt wird, und eine weiche Druckwalze bzw. Andruckwalze auf. Die weiche Druckwalze komprimiert sich geringfügig, wenn Druck angelegt wird, um eine große Kontaktfläche zwischen dem Papier und der Fixierwalze zu schaffen.

Der konventionelle Vorschlag, welcher die Halogenlampe als Wärmequel­ le anwendet, benötigt eine längere Aufwärmzeit, bevor die Maschine mit dem Arbeiten beginnen kann.

Wie in Fig. 1(A) des konventionellen Vorschlages gezeigt, weist die Fixierwalze 10 eine Halogenlampe 11 auf, welche durch ein zylindrisches Aluminiumrohr 12 umgeben ist. Die äußere Oberfläche des zylindrischen Aluminiumrohres 12 ist mit einem Film aus Teflonmaterial 13 beschich­ tet. Wie in Fig. 1(B) gezeigt, dreht sich während des Tonerschmelzvor­ ganges das zylindrische Aluminiumrohr 12 in Reaktion auf eine Energie, welche von dem Zahnrad 14 übertragen wird, während die Halogenlampe 11 durch die Stützstruktur 15 stationär gehalten wird.

Da die durch die Halogenlampe 11 erzeugte Wärme nicht direkt auf das zylindrische Aluminiumrohr 12 übertragen wird, ist die Oberflächentempe­ ratur der Halogenlampe 11 um einige 100°C höher als die des zylin­ drischen Aluminumrohres 12. Im Ergebnis ist der damit verbundene thermische Verlust enorm hoch, und um der Temperaturanforderung des Tonerschmelzens zu genügen, verbraucht die Halogenlampe etwa 400 Watt.

Bei der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-301308 weist die vorgesehene Fixierwalze, wie es in Fig. 2(A) dargestellt ist, eine innere Metallwelle 21, eine elastische Dielektrizitätsschicht 23, welche die innere Metallwelle 21 umgibt, eine Wärmeerzeugungsspule 25, welche um die elastische dielektrische Schicht 23 gewickelt ist, wie es in Fig. 2(B) gezeigt ist, und einen einen Offset verhindernden Film 27, welcher die Wärmeerzeugungsspule 25 umschließt, auf. Wegen der Tatsache, daß die Fixierrolle direkt durch die Wärmeerzeugungsspule 25 erwärmt wird und der einen Offset verhindernde Film 27 ein gutes Wärmeleitmaterial ist, wird die Menge an verbrauchter Energie wesentlich reduziert. Damit jedoch die Fixierwalze während des Tonerschmelzprozesses Druck auf­ nehmen kann, besteht ein minimales Anfordernis hinsichtlich der Rauhig­ keit und Steifigkeit der Walze bei dem einen Offset verhindernden Film 27 und der Wärmeerzeugungsspule 25. Um dieser Anforderung zu genügen, können die Kosten für die Herstellung des einen Offset verhindernden Filmes 27 oder der Wärmeerzeugungsspule 25 nicht gesenkt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zur Aufnahme des beim Fixiervorgang auftretenden Druckes ausreichend steife Fixierwalze zu schaffen, mit welcher bei geringem Energieverbrauch in kurzer Zeit die gewünschte Oberflächentemperatur für den Fixiervorgang erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fixierwalze gemäß Anspruch 1 bzw. 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fixierwalze sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 bzw. 6 bis 8 ausgeführt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen detailliert erläutert.

Es zeigen

Fig. 1(A) eine Schnittansicht der konventionellen Fixierwalze;

Fig. 1(B) eine Seitenansicht der Fixierwalze gemäß Fig. 1(A);

Fig. 2(A) eine Schnittansicht einer weiteren konventionellen Fixierwal­ ze;

Fig. 2(B) eine Seitenansicht, welche zeigt, wie die Wärmeerzeugungs­ spule 25 um die Oberfläche der elastischen dielektrischen Schicht 23 gemäß Fig. 2(A) gewickelt ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Fixierwalze gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 4 eine Schnittansicht der Fixierwalze gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Fixierwalze der vorliegenden Erfindung ein erstes zylindrisches Aluminiumrohr 31, eine Wärmeerzeugungsspule 33, einen dielektrischen Wärmeleitungsfilm 32 und 35, ein zweites zylin­ drisches Aluminiumrohr 37 und einen Teflonfilm 39 auf.

Der dielektrische Wärmeleitungsfilm 32, welcher als eine elektrische Isolierung und als Wärmeleitungsmaterial wirkt, ist auf der Oberfläche des ersten zylindrischen Aluminiumrohres 31 als Schicht vorgesehen. Die Wärmeerzeugungsspule 33 ist um den dielektrischen Wärmeleitungsfilm 32 zur Erzeugung von Wärme gewickelt. Der dielektrische Wärmeleitungsfilm 35 ist als Schicht auf der Wärmeerzeugungsspule 33 zur Leitung von erzeugter Wärme nach außen angeordnet. Das zweite zylindrische Alumi­ niumrohr 37 ist dafür vorgesehen, daß innerhalb seines inneren Raumes die Wärmeerzeugungsspule 33 und das erste zylindrische Aluminiumrohr 33 zum Schaffen einer gewünschten Steifigkeit der Fixierwalze aufgenom­ men werden. Der Teflonfilm 39 ist auf der äußeren Oberfläche des zweiten zylindrischen Aluminiumrohres 37 zum Schaffen einer gewünsch­ ten Kontaktrauhigkeit als Schicht vorgesehen.

Die vorgesehene Wärmeerzeugungsspule 33 ist eng benachbart zu dem zweiten zylindrischen Aluminiumrohr 37 über einem dünnen Wärmelei­ tungsfilm 35, weshalb der thermische Verlust relativ klein ist. Im Ergeb­ nis erreicht die Oberflächentemperatur des Teflonfilmes 39 und des zweiten zylindrischen Aluminiumrohres 37 die benötigte Schmelztempera­ tur bei einer kleineren elektrischen Leistung. Das zylindrische Alumini­ umrohr und der Teflonfilm sind in der Industrie bei niedrigeren Kosten breit angewendet worden und können die gewünschte Steifigkeit und Kontaktrauhigkeit der Fixierwalze schaffen.

Die gesamte Fixierwalze rotiert, wenn sie in Betrieb ist, und weist einen sehr einfachen Aufbau im Vergleich zu der konventionellen Fixierwalze auf, welche die Halogenlampe anwendet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Wärme­ leitungsfilm ein Siliconkautschuk-Film.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 gezeigt ist, weist die Fixierwalze der vorliegenden Erfindung ein erstes zylindrisches Aluminiumrohr 41, eine Wärmeerzeugungsspule 43, welche mit einem dielektrischen Wärmeleitmaterial 45 beschichtet ist, ein zweites zylin­ drisches Aluminiumrohr 47 und einen Teflonfilm 49 auf.

Die Wärmeerzeugungsspule 43 ist um die äußere Oberfläche des ersten zylindrischen Aluminiumrohres 41 gewickelt, um Wärme außerhalb zu erzeugen. Das zweite zylindrische Aluminiumrohr 47 nimmt innerhalb seines inneren Raumes die Wärmeerzeugungsspule und das erste zylin­ drische Aluminiumrohr 41 zum Schaffen einer gewünschten Steifigkeit der Fixierwalze auf. Der Teflonfilm ist auf der äußeren Oberfläche des zwei­ ten zylindrischen Aluminiumrohres 47 zur Schaffung einer gewünschten Kontaktrauhigkeit als Schicht vorgesehen.

Im Unterschied zu der Beschreibung von Fig. 3 wird das dielektrische Wärmeleitungsmaterial 45 direkt auf dem Umfang der Wärmeerzeugungs­ spule 43 per se während der Herstellung der Wärmeerzeugungsspule 43 als Schicht aufgebracht.

Die vorgesehene Wärmeerzeugungsspule 43 ist eng benachbart zu dem zweiten zylindrischen Aluminiumrohr 47 über ein dünnes Wärmeleitungs­ material 45 um den Umfang der Wärmeerzeugungsspule 43, weshalb der thermische Verlust relativ klein ist. Im Ergebnis erreicht die Oberflächen­ temperatur des Teflonfilms 49 und des zweiten zylindrischen Aluminium­ rohres 47 die erforderliche Schmelztemperatur bei kleinerer elektrischer Leistung.

Es sei hervorgehoben, daß der Teflonfilm durch ein anderes Filmmaterial mit ähnlicher Eigenschaft ersetzt werden kann und daß das Aluminium­ rohr ebenfalls durch ein Rohr ähnlicher Eigenschaft ersetzt werden kann, ohne sich vom Kern der Erfindung zu entfernen.

Claims (8)

1. Fixierwalze, welche aufweist:
ein erstes zylindrisches metallisches Rohr (41),
eine um die äußere Oberfläche des ersten Rohres gewickelte Spule (43) zur Erzeugung von Wärme, wobei der Draht der Spule mit einem dielektrischen Wärmeleitungsmaterial (45) beschichtet ist,
ein zweites zylindrisches metallisches Rohr (47), welches die Spule umgibt, und
einen Film (49), welcher die äußere Oberfläche des zweiten Rohres zur Schaffung einer gewünschten Kontaktrauhigkeit umgibt (Fig. 4).

2. Fixierwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Rohr (41, 47) aus Aluminium besteht.

3. Fixierwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Wärmeleitungsmaterial (45) Silikonkautschuk ist.

4. Fixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (49) aus Teflon besteht.

5. Fixierwalze, welche aufweist:
ein erstes zylindrisches metallisches Rohr (31),
eine erste Schicht (32) aus einem dielektrischen Wärmeleitungsmaterial, welche das erste Rohr umgibt,
eine um die äußere Oberfläche der ersten Schicht gewickelte Spule (33) zur Erzeugung von Wärme,
eine zweite Schicht (35) aus einem dielektrischen Wärmeleitungsmaterial, welche die Spule umgibt,
ein zweites zylindrisches metallisches Rohr (37), welches die zweite Schicht umgibt, und
einen Film (39), welcher die äußere Oberfläche des zweiten Rohres zur Schaffung einer gewünschten Kontaktrauhigkeit umgibt (Fig. 3).

6. Fixierwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Rohr (31, 37) aus Aluminium besteht.

7. Fixierwalze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Wärmeleitungsmaterial Silikonkautschuk ist.

8. Fixierwalze nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (39) aus Teflon besteht.