DE2045898A1

DE2045898A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf einen Empfänger

Info

Publication number: DE2045898A1
Application number: DE19702045898
Authority: DE
Inventors: Howard Thomas Pittsford NY Hodges (V St A )
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1969-09-26
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1971-04-08
Also published as: US3578797A; GB1322033A; FR2062427A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren eines auf einem Empfänger leicht haftenden Tonerbildes mittels Wärme, bei dem die das Tonerbild aufweisende Seite des Empfängers zum Fixieren an eine erwärmte Oberfläche angelegt wird.

Bei bekannten elektrofotographischen Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes auf einen Empfänger, wird zuerst durch bildmäßiges Belichten eines fotokonduktiven Materials eine bildmäßige elektrische Ladungsverteilung erzeugt und diese wird entweder auf dem fotokonduktiven Material durch Aufbringen eines Toners entwickelt, das als Empfänger dient, oder, nachdem sie entwickelt ist, wird das Tonerbild auf einen Empfänger^übertragen. Danach wird der Toner gewöhnlich auf seinen Schmelzpunkt erwärmt, so daß er zwischen ..die Fasern des Empfängers eindringt. Wenn der bildmäßig verteilte Toner dann abgekühlt ist, ist er fest mit dem Empfänger verbunden oder mit anderen Worten auf diesem fixiert.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art dient als erwärmte Oberfläche die Oberfläche einer Walze eines Andrückwalzenpaares. Beim Durchfuhren des Empfängern mit dem Tonerbild werden also gleichzeitig Druck und Wärme angewendet. Dies hat aber den Nachteil, dai3 bei einem hohen Durchsatz durch don Druckspalt der Walzen wegen der nur kurzzeitigen Berührung der erwärmten Walzenüberfläche mit dem Tonerbild sehr hohe Walzentemperaturon und/oder .auch ein aehr hoher Druck benötigt worden. Beim Austreten aua dem Druckopalt v/ird der Empfänger von den Walzen getrennt. Hierbei hinterläßt dar Toner leicht Küokutände auf der erwärmten Wali'.enobtrf lache, wodurch einerlei to dau auf dem- Empfänger fix j ere

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te Tonerbild unvollständig werden kann und andererseits ein nachfolgender Empfänger durch die auf der Walzenoberfläche haftenden Toner verunreinigt werden kann«. Wird jedoch der Toner im Druckspalt nicht ausreichend erwärmt, dann wird das Tonerbild nur unvollständig auf dem Empfänger fixiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fixieren eines Tonerbildes auf einen Empfänger zu schaffen, bei dem das Tonerbild auf dem Empfänger so fixiert wird, daß sich ein vollständiges Tonerbild ergibt und/oder nachfolgende Empfänger nicht verunreinigt werden.

Diese Aufgabe ist ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Empfänger mit der erwärmten Oberfläche länger in Berührung gehalten wird, als dieses zum Erweichen des Toners notwendig ist, und daß die erwärmte Oberfläche während der Berührung so abgekühlt wird, daß die Viskosität des bei der Berührung erweichten Toners zunimmt und in dieser dadurch auf dem Empfänger fest anklebt und daß dann der Empfänger von der Oberfläche abgehoben wird. Erfindungsgemäß befindet sich also das Tonerbild eine gewisse Zeit in Berührung mit der erwärmten Oberfläche, so daß der Toner bis zu seinem Schmelzpunkt erwärmt und an den Empfänger angeschmolzen wird. Dadurch, daß während der Berührung die erwärmte Oberfläche abgekühlt wird, wird durch die dabei annteigende Viskosität des Toners die Verbindung des Tonern mit dem hierzu bekannterweiae möglichst geeignet ausgebildeten Empfänger verbessert, so daß beim anschließenden Abheben dea Empfänger« von der erwärmten Oberfläche der ganme Toner

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am Empfänger haften bleibt. Dadurch, daß zum Schmelzen des Toners nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mehr Zeit zur Verfügung steht als bei den bekannten Verfahren, kann das Schmelzen des Toners mit geringerem Energieaufwand durchgeführt werden.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch verbessert werden, daß die erwärmte Oberfläche mit einem tonerabstoßenden Mittel, z.B. einem Silikonöl, behandelt wird, so daß dadurch die Gefahr des Haftens des Toners an der erwärmten Oberfläche noch weiter verringert wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführunesform^ der Erfindung kann der Empfänger durch elektrostatische Kräfte an der erwärmten Oberfläche gehalten werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Fixiervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgehend von einer bekannten Fixiervorrichtung mit einer Fördereinrichtung, die den Empfänger mit seiner das Tonerbild enthaltenden Seite einer wärmeleitenden Oberfläche zuführt, die von einer Wärmequelle erwärmt ist, und mit einer Einrichtung zum Abheben des Empfängers von der Oberfläche, besteht die Erfindung darin, daß zur Bildung der wärmeleitenden Oberfläche ein anifcreibbares und geführtes endloses Band aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist und daß die Y/ärmequelle in einem für die Abkühlung dee Bandes ausreichenden Abstand vor der Abhebeeinrichtung angeordnet ist. Das endlose Band kann sehr- einfach ohne weiteres so lang ausgebildet sein, daß die für eine einwandfreie Fixierung dea Tonerbilde« am Empfänger notwendige Abkühlung mit Sicherheit eintritt, insbf-'fjondorc da die mit dem Band in Berührung gebrachten

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Empfänger gleichzeitig auch zur Abkühlung des Bandes ' nach dem Entfernen von der Wärmequelle beitragen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Einrichtung zum Halten des Empfängers am. Band vorgesehen sein. Als Halteinrichtung kann hierbei zur Erzeugung von elektrostatischen Haltekräften eine Korona-Entladungseinrichtung vorgesehen sein, die auf der Rückseite des Empfängers eine elektrostatische Ladung erzeugt, durch die dann der Empfänger elektrostatisch am Band gehalten wird«

Bei einer Ausführungsform der Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung kann die Wärmequelle für die Erwärmung des Bandes an der Zuführstelle des Empfängers angeordnet sein. In diesem Fall kann das Band um zwei rotierende Führungsteile, ZoBo um zwei Umlenkwalzen, geführt sein, von den die eine beheizt ist·

Will man jedoch den Weg, längs dem der Empfänger mit dem Band in Berührung ist, verkürzen, ist es zweckmäßig, eine Wärmequelle mit mindestens zwei Heizelementen vorzusehen, die am Band in der Bewegungsrichtung des Bandes in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Wird hierbei der Empfänger an der Stelle dem Band zugeführt, an der dieses von dem zweiten Heizelement erwärmt wird, dann wird dadurch sichergestellt, daß das Band ausreichend erwärmt is,t, um den Toner sofort nach der Berührung mit dem Band zu schmelzen. Die Länge des Weges, innerhalb dessen der Empfänger mit dem Band in Berührung sein muß, kann dann im wesentlichen auf die allein für die Abkühlung notwendige Strecke verkürzt worden. Hierbei ist ec zweckmäßig, das Band über drei im Abstand voneinander angc-

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ordnete rotierende Führungsteile, z.B. über drei Walzen, zu leiten, und die beiden Heizelemente in zwei aufeinander folgenden Führungsteilen vorzusehen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Wärmequelle in der Bewegungsrichtung des Bandes vor der Zuführstelle des Empfängers angeordnet ist„ Dadurch berührt der Empfänger das Band nicht an der Stelle an der das Band seine Maximaltemperatur hat. Dies hat den Vorteil, daß dadurch die Möglichkeit der Beschädigung des Empfängers durch übermäßige Erhitzung auch dann vermieden wird, wenn im Falle einer Fehlfunktion der Vorrichtung das Band zum Stillstand käme, während es vom Empfänger berührt wird.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen;

Fig. 1 einen Längsschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fixiervorrichtung,·

Fig. 2 und 3 der Fig. 1 entsprechende Darstellungen von zwei weiteren Ausführungsbeifjpielen.

Ein Tonerbild ist auf in der Elektrofotographie bekannte Weibe erzeugt und auf oinem Empfänger angeordnet. l⁽¹ig. 1 zei^'t ein Er/jpxangnblatt 10 als Empfänger, daß ein Tonerbild H aufweint und von einer Fördereinrichtung ^ofö'rdiii-t wird, κ,Bo yon dor Untersoito eiiior Walao 1?. Auf

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diese Weise wird das Tonerbild 11 zur Auflage auf ein endloses wärmeleitendes Band 13 gebracht, um das Tonerbild 11 auf dem Empfangsblatt 10 zu fixieren. Das Band 13 weist zur Führung zwei im Abstand voneinander angeordnete drehbar gelagerte Walzen 14 und 15 auf. Die Walze 14 ist aus einem wärmeleitenden Material gefertigt und birgt als Wärmequelle ein Heizelement 16, das die Walze 14 erwärmt, die beim Drehen das wärmeleitende Band 13 heizt. Die Walze 14 und damit das Band 13 werden von * einem Motor 17 über einen Riemen 18 angetrieben. Da das Band 13 wärmeleitend ist, weist es in Förderrichtung ein Temperaturgefälle auf. Das Band 13 dient dazu, dem Tonerbild 11 Wärme zuzuführen und es dabei auf dem Empfangsblatt zu fixieren, wenn dieses mit seiner Bildseite auf dem Band 13 aufliegt.

Das Empfangsblatt 10 wird vorzugsweise zur Auflage auf das Band 13 unmittelbar über dem Heizelement 16 gebracht und kann von einer Korona-Entladungseinrichtung 19 so zum Anhaften auf dem Streifen 13 gebracht werden, daß das Tonerbild 11 dicht auf dem Band 13 anliegt. Da die Walzen 14 und 15 in einem bestimmten Abstand voneinander ψ angeordnet sind, liegt das Empfangsblatt 10 eine gewisse Zeit auf dem Band 13 auf. Dadurch ist sichergeabellt, daß der Toner zunächst erweicht und so vollatändig wie möglich auf das Empfangöblatt 10 ßeochmolzen wird. Dadurch, daß das Empfangablatt IO mit meiner Bildseite dem Band ]') zugewandt inb, wird, was für dun Fixieren dun Tonerblldüti lodigliuh notwendig ist, nur der Toner und die ihn I, fixende üeite dot) lämpfangsblat tou 10 erhitzt, ohne daß (l;ui ,",nm'.e KinpCan/'.iibl a L t 10 während de ο Fix Le rein: erhitzt werden muß. Dadurch wird an Wärmeenergie {renpart und jui-_{";Leich ein höherer Durchsatz durch die Fix Lei'vorrLiihUm.: ort-iuLt, nli. mit solchen bekannten Vorrj .eh tun.· \ η , bei

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denen das Empfangsblatt von der dem Toner abgewandten Seite erhitzt wird. Bei derartigen bekannten Vorrichtungen erschwert oder hindert die geringe Wärmeleitfähigkeit eines üblichen Empfangsblattes ein ausreichendes Erwärmen des Toners. Bei der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung wirkt sich jedoch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Empfängers besonders vorteilhaft aus, denn dadurch bleibt die für das Fixieren notwendige Wärme im wesentlichen auf der Bildseite des Empfängers, auf der sie benötigt wird. Außerdem hat der Toner ausreichend Zeit zwischen die Fasern des Empfängers einzudringen und abzukühlen, so daß er eine ziemlich hohe Viskosität zu dem Zeitpunkt aufweist, wenn das Empfangsblatt 10 vom Band 13 bei der Walze 15 von einem Abführglied 21 einer Abhebeeinrichtung abgehoben wird. Die Walze 15 kann, wie gezeigt, geerdet sein, damit die elektrostatische ladung vom Band 13 abgeleitet werden kann und damit das Empfangsblatt 10 leicht vom Band 13 abgehoben werden kann. Dieses wird auf dem Band 13 nur von elektrostatischen Kräften gehalten, die von einer Korona-Entladungseinrichtung 19 erzeugt werden. Die längere Berührungszeit mit dem Band 13 gleicht jedoch den Mangel an Druck zum Absorbieren des Toners im Empfangsblatt 10 mehr als aus»

Da das Band 13 beim Fördern von der Zu- zur Abfuhrstelle, also zwischen der Walze 14 und 15 Y/ärine an das Empfangsblatt 10 abgibt, weist es in Bandförderrichtung ein Temperaturgefälle auf. Das Band 13 weißt also an der Zuführstelle des Empfangsblattes 10 seine Höchsttemperatur auf. Es wird dort kurzzeitig ein verflüssigter Toner geschaffen, der beim Weitertransport des Empfangsblattes gegen die Abführstelle hin abkühlt. Das Temperaturgefälle

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des Bandes 13 in Förderrichtung bewirkt, daß der Toner eine zunehmende Viskosität "bis zur Abführstelle erlangt, was sich äußerst vorteilhaft für ein vollständiges Fixieren des Tonerbildes auf dem Empfangsblatt 10 auswirkt und ein rückstandloses Abheben des Tonerbildes vom Band 13 erlaubte Durch geeignete Wahl des Abstandes der Walzen und der Bandspannung und einer geeigneten Anordnung der Wärmequelle, kann das Temperaturgefälle des Bandes für ein optimales Fixieren des Toners auf den Empfänger u unter Ausnutzung der speziellen temperaturabhängigen ViskoBitätseigenschaften eines vorteilhaften Toners genutzt werden. Um die tonerabstoßenden Eigenschaften des Bandes 15 noch zu verbessern, kann die Bandoberflache mit einem tonerabstoßenden Material behandelt werden. Zum Beispiel führt eine dafür geeignete Behandlungseinrichtung der Bandoberfläche aus einem Behälter 23 über einen Docht 22 Silikonöl zu.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung, die dann benötigt wird, wenn die Berührungszeit des Bandes mit dem Empfänger z.B. aus Platzgründen verkürzt werden muß. In diesem Fall umläuft ein W wärmeleitendes Band 25 drei Walzen 26, 27 und 28 in Dreieckanordnung. Die Walze 26 und 28 sind aus einem wärmeleitenden Material gefertigt und weisen als Wärmequelle je ein Heizelement 29 bzw. 30 auf. Auf diese Weise kann das Band 25 von der Walze 28 vorgewärmt und von der Walze 26 auf seine Höchsttemperatur an der Zuführstelle für das Empfangsblatt 10 erwärmt werden. Das Empfangsblatt 10 wird durch die von einer Korona-Entladungceinrichtung 31 erzeugten elektrostatischen Kräfte mit seiner Tonerbildseite auf dem Band 25 gehalten. Dabei wird während der kurzen Förderstrecke zwischen den Walzen 26 -und 27 das Tonerbild auf dem Empfan^sblatt 10 fixiert, das dann von

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einem nahe der Walze 27 angeordneten Abführglied 32 vom Band 25 abgehoben wird. Me Walze 27 kann geerdet sein. Das endlose Band 25 kann von einem Motor 33 über einen mit der Walze 28 verbundenen Riemen 34 angetrieben sein,

-Nach Pig. 3 sind alle Bauteile der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung wie in Fig. 1 angeordnet, lediglich die Korona-Entladungseinrichtung 19 ist in Bandförderrichtung etwas von der Walze 14 versetzt angeordnet und das Empfangsblatt 10 wird ein Stück in Förderrichtung von der Walze 14 entfernt dem Band 13 zugeführt. Auf -•diese V/eise wird die Höchsttemperatur für den Empfänger begrenzt durch die Endtemperatür, die sich aus der im Band 13 gespeicherten Wärmeenergie ergibt, wenn das Band 13 die Walze 14 verlassen hat. Auf" diese Weise kann die Temperatur des Bandes 13 so bemessen werden, daß sie an der Zuführstelle des Empfängers niedriger als dessen Entzündungstemperatur ist, so daß dieser sich nicht entzünden kann, auch dann nicht, wenn das Band 13 mit dem auf ihm aufliegenden Empfangsblatt aufgrund einer Arbeitsstörung der Fixiervorrichtung stehen bleibt«

Aus obigen gehen die Vorteile dieser Erfindung ohne weiteres hervor. Es wurde eine Fixiervorrichtung geschaffen, die zum Fixieren wenig Wärmeenergie und Druck benötigt. Die» wird dadurch erreicht, daß der Empfänger mit seiner Tonerbildceite einem wärmeleitenden endlosen Band zugeführt wird, daa lediglich den Toner und die dem Band zugewandte Seite des Empfängers erwärmt, wodurch dor zum Fixieren den Tonerbildeο aufzuwendende Betrag an Wärmeenergie reduziert wird. Das Band gibt an den Empfänger Wärmeenergie ab und wolat daher in Förderrichtung ein Teuiperatur^ei'alle auf, ho daß der Toiior edne rocht hohe

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Viskosität aufweist, wenn der Empfänger vom Band abgehoben wird. Dies gewährleistet ein vollständiges Fixieren des Tonerbildes auf dem Empfänger und verringert die Möglichkeit, daß Tonerrückstände auf dem Band verbleiben könnten. Eine andere erfindungsgemäß ausgebildete Fixiervorrichtung kann als Wärmequelle mehrere Heizelemente aufweisen, die eine optimale Temperatur de3 Bandes, einen kürzeren Bandförderweg und daher eine kürzere Fixierzeit gestatten. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung wird der Empfänger in einem Abstand in Bandförderrichtung nach der Wärmequelle dem Band zugeführt, so daß der Empfänger sich nicht entzünden kann, wenn das Band mit aufliegendem Empfänger stehen bleiben sollte.

Nach der Darstellung wurden als Wärmequelle Heizelemente in den Walzen oder den Führungsteilen des Bandes angeordnet. Selbstverständlich "kann das Band auf beliebige Weise erwärmt werden. Ebenso können Druckwalzen gemeinsam mit dem wärmeleitenden Band bei der Fixiervorrichtung angewandt werden.

Claims

Patentans prüche

Λ. Verfahren zum Fixieren eines auf einem Empfänger leicht haftenden Tonerbildes mittels Wärme, bei dem die das Tonerbild aufweisende Seite des Empfängers zum Fixieren an eine erwärmte Oberfläche angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (10) mit der erwärmten Oberfläche (13) länger in Berührung gehalten wird, als dieses zum Erweichen des Toners notwendig ist, und daß die erwärmte Oberfläche während der Berührung so abgekühlt wird, daß die Viskosität des bei der Berührung erweichten Toners zunimmt und dieser dadurch auf dem Empfänger fest anklebt und daß dann der Empfänger von der Oberfläche abgehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger durch elektrostatische Kräfte an der· Oberfläche gehalten wird.

3ο Fixiervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Fördereinrichtung, die den Empfänger mit seiner das Tonerbild enthaltenden Seite einer wärmeleitende'n Oberfläche zuführt, die von einer Wärmequelle erwärmt ist, und mit einer Einrichtung zum Abheben des Empfängers von der Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der wärmeleitenden Oberfläche ein antreibares und geführtes endloses Band (13, 25) aus einem wärmeleitenden lüaterial vorgesehen ist und daß die Wärmequelle (16, 2y, 30) in einem für die Abkühlung des Bandes (13, 25) ausreichenden Abstand vor der Ablegeeinrichtung (21 , 32) angeordnet ir-t,

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4. Fixiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (19, 31) zum Halten des Empfängers (10) am Band (I3i 25) vorgesehen ist,

5. Fixiervorrichtung nach Anspruch 4 zum Durchführen des -^x Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteeinrichtung zur Erzeugung der elektrostatischen Haltekräfte eine Korona-Entlandungseinrichtung (19, 31) vorgesehen ist.

6· Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 his 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (16, 29) für die Erwärmung des Bandes (13, 25) an der Zuführstelle des Empfängers angeordnet iat.

7. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (30) in der Bewegungsrichtung des Bandes vor der Zuftihrstelle des Empfängers angeordnet ist.

Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle mindestens zwei Heizelemente (29, 30) aufweist, die am Band (25) in der Bewegungsrichtung des Bandes (25) in einem Abstand voneinander angeordnet sind.

9. Fixiervorrichtung nach.einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizelement (16, 29» 00) in einem Führungsteil des Bandes (13) angeordnet ist.

10. Fixiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (13) um mindestens zwei Waisen (14, 15) geführt ist und daß mindestens ein Heiaelement (16) in

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mindestens einer Walze (14) angeordnet ist.

11« Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Behandlungseinrichtung (22, 23) zum Behandeln der Bandoberfläche mit einem tonerabstoßenden Mittel vorgesehen ist.

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