DE19544772A1 - Fixiervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung, die in einer Bilderzeugungsvor­ richtung nach einer elektro-photographischen Methode, wie z. B. einem Kopierer, Fak­ similegerät oder Drucker, verwendet wird.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fixiervorrichtung, die eine Fixierwalze und eine Druck- bzw. Preßwalze aufweist. Die Fixierwalze weist eine Abschälschicht an ihrer peripheren Oberfläche auf. Die Druckwalze kommt in Kontakt mit der und drückt gegen die Fixierwalze. Ein Übertragungsmaterial mit einem nicht fixierten Tonerbild wird eingeklemmt und durch die Fixierwalze und die Druckwalze gefördert. Ein nicht fixiertes Tonerbild auf dem Übertragungsmaterial wird durch Hitze und Druck fixiert.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 53-123147 offenbart eine verwandte Fixiervor­ richtung für eine Bilderzeugungsvorrichtung, bei der ein Tonerbild auf einem Übertra­ gungspapier fixiert wird.

Die Fixiervorrichtung weist eine Fixierwalze, eine Druckwalze, die mit der Fixierwalze in Kontakt kommt und gegen diese drückt, eine Reinigungswalze zur Reinigung der Fixierwalze und eine Klinge zum Abschaben des Toners, der an der Reinigungswalze haftet.

Jedoch kommt die Klinge der Vorrichtung in Kontakt mit der Reinigungswalze und drückt gegen diese und die Oberfläche der Reinigungswalze nutzt sich ab. Deshalb ist die Le­ bensdauer der Fixiervorrichtung verringert. Material mit einer hohen Abschäleigenschaft, wie z. B. Teflon (ein Dupont-Produkt) bildet die Beschichtung der Oberfläche der Reini­ gungswalze, um den Toner, der auf der Reinigungswalze haftet, einfach abzuschaben. Jedoch verschleißt in diesem Fall die Oberfläche der Reinigungswalze sehr schnell.

Die Reinigungswalze, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 54-97045 offenbart ist, ist aus Stahl, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, um das Reini­ gungsverhalten der Reinigungswalze zu verbessern; jedoch kann in diesem Fall die Klinge den Toner, der auf der Reinigungswalze haftet, nicht leicht abschaben.

Deshalb stellt die vorliegende Erfindung eine Fixiervorrichtung für eine Bilder­ zeugungsvorrichtung zur Verfügung, die die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt. Es ist deshalb unter anderem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fixiervorrichtung für eine Bilderzeugungsvorrichtung zu schaffen, bei der Toner oder andere fremde Partikel, die der Fixierwalze anhaften, sicher auf die Reinigungswalze übertragen werden können und der Toner oder die fremden Partikel, die der Reinigungswalze anhaften, mit einer Klinge leicht abgeschabt werden können.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fixiervorrichtung für eine Bild­ überzeugungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Reinigungswalze nicht schnell abgenutzt wird und die Lebensdauer und Haltbarkeit der Fixiervorrichtung verbessert wird.

Um die oben angegebenen Aufgaben zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Fixier­ vorrichtung vor, die eine Fixierwalze zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem übertra­ gungsmaterial, eine Druckwalze, die mit der Fixierwalze in Kontakt kommt und gegen diese drückt, eine Reinigungswalze, die mit der Fixierwalze in Kontakt kommt und diese reinigt und eine Klinge zum Abschaben von Toner und fremden Partikeln, die von der Fixierwalze auf die Reinigungswalze übertragen worden sind, aufweist. Bei der vorliegen­ den Erfindung ist eine aufgebrachte Schicht, die Polyimid und Polytetrafluorethylen aufweist, auf der Oberfläche der Reinigungswalze angeordnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefüg­ ten Beschreibungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Schnittansicht der vergrößerten Fixiervorrichtung gem. Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine graphische Darstellung zeigt, die die Beziehung zwischen dem Material der aufgebrachten Schicht auf der Reinigungswalze und der Menge von Toner, die auf die Reinigungswalze übertragen wird, darstellt;

Fig. 4 einen Graph zeigt, der die Beziehung zwischen dem Material der aufgebrachten Schicht auf der Reinigungswalze und der Tonermenge, die auf die Klinge übertragen wird, darstellt;

Fig. 5 einen Graph zeigt, der die Beziehung zwischen der Härte der aufgebrachten Schicht auf der Reinigungswalze und der Verschleißmenge der aufgebrachten Schicht darstellt;

Fig. 6 einen Graph zeigt, der die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit der auf­ gebrachten Schicht auf der Reinigungswalze und der Tonermenge, die auf die Klinge übertragen wird, darstellt; und

Fig. 7 eine Schnittansicht einer weiteren vergrößerten Fixiervorrichtung gem. Fig. 1 zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen einer Fixiervorrichtung für eine Bilderzeugungsvorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegen­ den Zeichnungen erklärt, in denen ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um iden­ tische oder korrespondierende Elemente für die verschiedenen Ansichten zu bezeichnen.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Fixiervorrichtung 10 mit einer Fixierwalze 11 einer Druckwalze 12, einer Reinigungswalze 13, einer Klinge 14, einem Filz 17, einem Entfernelement 18, einer Trennklaue 19 und einem Paar von Papierentladewalzen 20a, 20b vorgesehen.

Die Fixierwalze 11 beherbergt eine Heizung 15 zum Schmelzen von Toner auf dem Übertragungspapier durch Wärme. Die Druckwalze 12, die eine Heizung 16 beherbergt, kommt mit der Fixierwalze 11 in Kontakt und drückt gegen diese. Die Reinigungswalze 13 kommt mit der Fixierwalze 11 in Kontakt.

Die Klinge 14 kommt mit der Reinigungswalze 13 in Kontakt und schabt Toner und fremde Partikel, die an der Reinigungswalze 13 haften, ab.

Der Filz 17 gibt Abschälmaterial auf die Außenoberfläche der Fixierwalze 11. Das Ent­ fernelement 18 entfernt unnötiges Abschälmaterial, das mit dem Filz 17 aufgebracht worden ist, von der Fixierwalze 11.

Die Trennklaue 19 trennt das Übertragungspapier, auf dem ein Tonerbild mit der Fixier­ walze 11 und der Druckwalze 12 fixiert worden ist, von der Fixierwalze 11.

Das Paar von Papierentladewalzen 20a, 20b entlädt das Übertragungspapier, das mit der Trennklaue 19 abgetrennt worden ist.

Die Fixierwalze 11 weist einen metallischen Kern 11a aus Aluminium und eine elastische Schicht 116 aus LTV (Niedertemperaturvulkanisierung - Low Temperature Vulcanizing) Silikon-Kautschuk auf. Der Außendurchmesser der Fixierwalze 11 beträgt 60 mm. Die Dicke der elastischen Schicht 116 beträgt 1,5 mm. Ein Thermistor (nicht gezeigt) zum Detektieren der Temperatur der Fixierwalze 11 ist auf der Außenoberfläche der Fixier­ walze 11 angeordnet. Der Temperaturwert des Thermistors wird auf eine Steuereinheit (nicht gezeigt) gegeben.

Die Steuereinheit steuert den Strom der Heizung 15 in der Fixierwalze 11, um die Tempe­ ratur der Fixierwalze 11 konstant zu halten.

Die Druckwalze 12 weist einen metallischen Kern 12a aus Aluminium und eine elastische Schicht 12b aus Silikon-Kautschuk auf.

Die Reinigungswalze 13 weist einen metallischen Kern aus Aluminium und eine auf­ gebrachte Schicht 13a auf, die Polyimid (40% ∼ 95%) und Polytetrafluorethylen (5% ∼ 30%) enthält. Der Außendurchmesser der Reinigungswalze 13 kann bei 20 mm liegen. Die Dicke der aufgebrachten Schicht 13a kann bei 25 µm liegen.

Die Klinge 14 ist auf der Oberfläche der Reinigungswalze in Gegenrichtung zur Drehrich­ tung der Reinigungswalze 13 vorgesehen und ist aus einem hitzebeständigen Polymer, wie z. B. Polyimid, oder Metall, wie z. B. Edelstahl, hergestellt.

Die Klinge 14 ist eine Blattfeder, mit einem L-förmigen Querschnitt. Die Dicke der Klinge 14 kann bei 0,2 mm liegen. Die freie Kante 14a (Fig. 2) der Klinge 14 ist auf einer verlängerten Linie γ angeordnet, die sich durch das Zentrum der Fixierwalze 11 und das der Reinigungswalze 13 erstreckt. Genauer gesprochen kontaktiert die freie Kante 14a der Klinge 14 die Reinigungswalze 13 auf einer Linie, die definiert ist durch den Schnitt der der Fixierwalze 11 abgewandten Oberfläche der Reinigungswalze 13 mit einer Ebene, in welcher die Achsen der Reinigungswalze 13 und der Fixierwalze 11 liegen.

Die Klinge 14 drückt gegen die Außenoberfläche der Reinigungswalze 13 mit einer Kraft von 0,98 N/cm (0,1 Kgf/cm). Die Reinigungswalze 13 drückt gegen die Fixierwalze 11 durch die Kraft der Klinge 14.

Der Sockelteil 14b der Klinge 14 ist an einem Befestigungselement 21 befestigt, das an dem Gehäuse der Fixiervorrichtung mit Schrauben angeordnet ist.

Bezugnehmend auf Fig. 3 wird ein Experiment zur Messung der Tonermenge, die auf die Reinigungswalze 13 übertragen wird, durchgeführt.

Die aufgebrachte Schicht 13a der Reinigungswalze 13 ist aus Edelstahl, oder Polyimid (P1), oder Polyimid (P1) und Polytetrafluorethylen (PTFE), oder Polytetrafluorethylen (PFTE) hergestellt.

Bei dem Experiment wird eine Farbbilderzeugungsvorrichtung mit einem Toner, der bei einer niedrigen Temperatur erweicht, ausgestattet. Die Durchführzeit des Experiments beträgt 60 Stunden. Die Temperatur der Fixierwalze wird auf 180°C ∼ 200°C festge­ setzt. Ein Bild mit einer größeren schwarzen Fläche wird auf dem Übertragungspapier ausgebildet, um eine heiße Voreinstellung bzw. einen hot-offset zu erzeugen, bei der ein Teil des Toners auf dem Übertragungspapier unnötigerweise auf die Fixierwalze 11 übertragen wird.

Das Resultat des Experiments ist in Fig. 3 gezeigt. Vier Materialen (A, B, C, D) der aufgebrachten Schicht 13a der Reinigungswalze 13 sind als horizontale Koordinatenachse des Graphen in Fig. 3 gezeigt.

Material A ist Edelstahl;
Material B ist Polyimid;
Material C ist Polyimid und Polytetrafluorethylen; und
Material D ist Polytetrafluorethylen.

Die Menge α des auf die Reinigungswalze 13 übertragenen Toners ist in der vertikalen Koordinatenachse des Graphen in Fig. 3 gezeigt.

Die Menge α bei den Materialien A, B, C, D genügt den folgenden Bedingungen.

α von A α von B α von C α von D.

Die Menge α wird durch den Abschälcharakter des LTV-Silikon-Kautschuks der elasti­ schen Schicht 11b auf der Fixierwalze 11 bestimmt.

Ein anderes Ergebnis des Experiments ist in Fig. 4 gezeigt. Die Menge β des Toners, die auf die Klinge 14 von der entsprechenden Reinigungswalze 13 übertragen wurde, wird gemessen. Vier Materialien (A, B, C, D) der aufgebrachten Schicht 13a der Reinigungs­ walze 13 sind auf der horizontalen Koordinatenachse des Graphen in Fig. 4 gezeigt. Die Menge β ist als vertikale Koordinatenachse des Graphen in Fig. 4 gezeigt und die Menge β bei den Materialien A, B, C, D genügt den folgenden Bedingungen.

β von C < β von B < β von D < β von A.

Bezugnehmend auf Fig. 3 und 4 ist der Reinigungscharakter, d. h. die Menge α des Toners, der auf die Reinigungswalze 13 von der Fixierwalze 11 übertragen worden ist und die Menge β des Toners, die auf die Klinge 14 von der Reinigungswalze 13 übertragen worden ist, bei dem Material C hoch.

Die aufgebrachte Schicht 13a der Reinigungswalze 13 der vorliegenden Erfindung umfaßt Polyimid und Polytetrafluorethylen.

Ein anderes Ergebnis des Experiments ist in Fig. 5 gezeigt. Die Abnutzung der aufge­ brachten Schicht 13a der Reinigungswalze 13 durch Abschaben durch die Klinge 14 wird mit verschiedenen Bleistifthärten (Japanese Industrial Standard, JIS G0202) der aufge­ brachten Schicht 13a gemessen.

Bezugnehmend auf Fig. 5 wird die Abnutzungsmenge der aufgebrachten Schicht 13a er­ niedrigt und die Lebensdauer der Reinigungswalze 13 verbessert, wenn die Bleistifthärte der aufgebrachten Schicht 13a hoch ist.

Die Lebensdauer einer Bilderzeugungsvorrichtung beträgt ungefähr 3000 Stunden Be­ triebszeit. Die Reinigungswalze 13 benötigt eine hohe Lebensdauercharakteristik, so daß die Reinigungswalze 13 nicht durch Drehung zerbricht und nicht durch die Klinge 14 verkratzt wird in ungefähr 3000 Stunden.

Wenn die Dicke der aufgebrachten Schicht 13a 25 µm beträgt, so ist die Bleistifthärte der aufgebrachten Schicht 13a größer als 5H (vorzugsweise 7H), um eine hohe Lebensdauer und Reinigungscharakteristik der aufgebrachten Schicht 13a für ungefähr 3000 Stunden zu erhalten.

Die aufgebrachte Schicht 13a der Reinigungswalze 13 in der vorliegenden Erfindung weist eine Bleistifthärte von 5H oder mehr auf.

Ein anderes Ergebnis des Experiments ist in Fig. 6 gezeigt. Die Menge β des Toners, der auf die Klinge 14 von der Reinigungswalze 13 übertragen worden ist, wird bei veränder­ licher Oberflächenrauhigkeit Ra (150 International Organisation for Standardisation 4287/1 Arithmetical Mean Deviation of Profile) der aufgebrachten Schicht 13a der Reinigungswalze 13 gemessen. Die Oberflächenrauhigkeit Ra ist gemäß dem Standard definiert als das arithmetische Mittel der Abweichungen der Oberfläche von dem Profil, d. h. einer gemittelten, glatten Oberfläche.

Bezugnehmend auf Fig. 6 ist die Menge β des auf die Klinge 14 übertragenen Toners reduziert, wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der aufgebrachten Schicht 13a groß ist.

Der Abstand zwischen der Klinge 14 und der aufgebrachten Schicht 13a tritt so auf, daß der Toner auf der aufgebrachten Schicht 13a in den Zwischenraum gelangt und nicht abgeschabt werden kann. Die Oberfläche der aufgebrachten Schicht 13a ist mit Toner beschichtet, der nicht abgeschabt werden kann.

Wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der aufgebrachten Schicht 13a größer als 0,6 µm beträgt, kann der Toner auf der aufgebrachten Schicht 13a nicht mehr abgekratzt werden.

Wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der aufgebrachten Schicht 13a mehr als 1,0 µm beträgt, ist die Oberfläche der aufgebrachten Schicht 13a mit Toner beschichtet und die Reinigungscharakteristik der Reinigungswalze ist verschlechtert. Die aufgebrachte Schicht 13a der Reinigungswalze 13 gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Oberflächen­ rauhigkeit von 0,6 µm oder weniger auf.

Der Betriebszustand der Fixiervorrichtung für die Bilderzeugungsvorrichtung wird im folgenden erklärt.

Das Übertragungspapier, auf das ein Tonerbild durch eine Übertragungsvorrichtung (nicht gezeigt) übertragen wird, wird in die Fixiervorrichtung 10 gefördert.

Das Übertragungsblatt wird zwischen die Fixierwalze 11 und die Druckrolle 12 ein­ geführt, die durch die Steuereinheit auf eine vorher bestimmte Temperatur aufgeheizt worden sind. Das Tonerbild wird auf dem Übertragungspapier durch Hitze fixiert.

Das Übertragungspapier wird von der Oberfläche der Fixierwalze 11 durch die Klaue 19 getrennt und durch ein Paar von Papierentladewalzen 20a, 20b entladen.

Wenn das Übertragungspapier, auf das das Tonerbild übertragen worden ist, in Kontakt mit der Fixierwalze 11 kommt, werden ein Teil des Tonerbildes oder fremde Partikel, wie z. B. Papierteilchen unnötigerweise auf die Fixierwalze 11 übertragen, was als off-set bzw. Versatz bezeichnet wird. Der Off-set-Toner oder fremde Partikel auf der Fixierwalze 11 werden zu einer in Kontakt stehenden Oberfläche zwischen der Fixierwalze 11 und der Reinigungswalze 13 gefördert und auf die Reinigungswalze 13 übertragen.

Der Off-set-Toner oder die fremden Partikel, die auf die Reinigungswalze übertragen worden sind, werden mit der Klinge 14 abgeschabt.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht, die eine weitere vergrößerte Fixiervorrichtung gem. Fig. 1 zeigt.

Dieselben Bezugszeichen werden verwendet, um dieselben Elemente zu bezeichnen und auf eine detaillierte Erklärung derselben wird hier verzichtet.

Bezugnehmend auf Fig. 7 wird ein Teil des ersten Tonerbildes, das als erstes auf der Rückseite auf dem Übertragungsblatt fixiert wurde, unnötigerweise auf die Druckwalze 12 übertragen, wenn erste und zweite Tonerbilder auf einer Oberfläche bzw. ihrer Rückseite eines Übertragungspapiers fixiert werden. Eine andere Reinigungswalze 113 ist auf der Druckwalze 12 angeordnet. Eine andere Klinge 114 ist an der Reinigungswalze 113 an­ geordnet, um den Toner oder fremde Partikel, die auf die Reinigungswalze 113 übertragen worden sind, abzuschaben.

Offensichtlich sind zahlreiche Veränderungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehre möglich. Es ist deshalb klar, daß innerhalb des Schutzbereiches der bei­ liegenden Ansprüche die Erfindung auch anders als beschrieben durchgeführt werden kann.

Die Erfindung betrifft somit eine Fixiervorrichtung. Diese weist eine Fixierwalze zum Fixieren von Toner auf einem Übertragungsmaterial und eine Druckwalze auf, die mit der Fixierwalze in Kontakt kommt und gegen diese drückt. Die Vorrichtung weist ferner eine Reinigungswalze auf, die mit der Fixierwalze in Kontakt kommt und diese reinigt, sowie eine Klinge, die den Toner und fremde Teilchen, die auf die Reinigungswalze von der Fixierwalze übertragen worden sind, abschabt. Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung weist eine beschichtete Schicht, die auf der Oberfläche der Reinigungsvor­ richtung angeordnet ist, Polyimid und Polytetrafluorethylen auf.

Claims (10)

1. Fixiervorrichtung mit

• - einer Fixierwalze (11) zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem Übertragungsma­ terial;
• - einer Druckwalze (12), die mit der Fixierwalze (11) in Kontakt kommt und gegen diese drückt;
• - einer Reinigungswalze (13), die mit der Fixierwalze (11) in Kontakt kommt und diese reinigt und
• - einer Klinge (14) zum Abschaben von Toner und fremden Partikeln, die auf die Reinigungswalze (13) von der Fixierwalze (11) übertragen worden sind;
• - wobei eine aufgebrachte Schicht (13a), die Polyimid und Polytetrafluorethylen enthält, auf der Oberfläche der Reinigungswalze (13) vorgesehen ist.

2. Fixiervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schicht (13a) der Reinigungswalze (13) eine Bleistifthärte von 5H oder mehr, auf der Basis des JIS (Japanese Industrial Standard), japanischem Industriestandard, aufweist.

3. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aufgebrachte Schicht (13a) der Reinigungswalze (13) eine Oberflächen­ rauhigkeit von 0,6 µm oder weniger aufweist.

4. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reinigungswalze (13) einen metallischen Kern aus Aluminium umfaßt.

5. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die freie Kante (14a) der Klinge (14) die Reinigungswalze (13) auf einer Linie kontaktiert, die definiert ist durch den Schnitt der der Fixierwalze (11) abgewandten Oberfläche der Reinigungswalze (13) mit einer Ebene, in welcher die Achsen der Reini­ gungswalze (13) und der Fixierwalze (11) liegen.

6. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aufgebrachte Schicht (13a) Polyimid zu ungefähr 40%-95% und Poly­ tetrafluorethylen zu 5%-30% enthält.

7. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klinge (14) aus einem hitzebeständigen Polymer, insbesondere Poly­ imid, oder einem Metall, insbesondere Edelstahl, hergestellt ist.

8. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aufgebrachte Schicht (13a) eine Dicke von ungefähr 25 µm aufweist.

9. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von der freien Kante (14a) der Klinge (14) auf die Reinigungswalze (13) ausgeübte Kraft ungefähr 1 N/cm (0,1 Kgf/cm) beträgt.

10. Fixiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ferner eine zweite Reinigungswalze (113), die mit der Druckwalze (12) in Kontakt kommt und diese reinigt, und eine Klinge (114) zum Abschaben von Toner und fremden Partikeln, die auf die zweite Reinigungswalze (113) von der Druckwalze (12) übertragen worden sind, vorgesehen sind.