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Wärmes chmelzvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeschmelz-Vorrichtung
für Elektrofotografie, welche Strahlungswärme wirksam ausnutzt, die von einem Wärme
erzeugenden Teil ausgesendet wird.
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In der Elektrofotografie werden verschiedene Arten von Wärmeschmelzvorrichtungen
verwendet, um Tonerbilder dauerhaft zu fixieren, die auf einem Material, welches
erhitzt werden soll, wie Papier, lose gebildet sind. Als eine Schmelzvorrichtung
ist eine indirekt erhitzte parallele Plattee, die offen schmilzt, bekannt. Bei der
bekannten parallelen Platte mit offener Schmelzung wird in Metall mLt hoher Wärmeleitfähigkeit
für die parallelen Platten verwendet, und die parallelen Platten werden indirekt
erhitzt durch eine Spule oder einen gezogenen oder gestreckten Heizdraht, um das
Tonerbild zu schmelzen und zu fixieren. Der Heizdraht für das indirekte Erhitzen
ist mit wärmeisolierendem Material oder dergleichen auf derjenigen Seite von ihm
überzogen, welche die Erhitzung des Tonerbildes nicht hervorruft, um einen Verlust
an Wärme zu verhindern.
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Um weiterhin eine gleichmäßige Temperaturverteilung an den parallelen
Platten zu erhalten, ist es notwendig, den Heizdraht huber die ganze Fläche der
Platte gleichmäßig zu verteilen, wobei die Platte eine gewisse Dicke haben sollte.
Somit ist die übliche parallele Platte mit offener Schmelzung in ihrer Ausführung
kompliziert,und sie hat große Wärmekapazität. Zufolge der großen Wärmekapazität
ist der Temperaturanstieg langsam und auch die Abkühlgeschwindigkeit ist niedrig.
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Demgemäß ist die Geschwindigkeit des Ansprechens auf ein Steuersignal
für Steuerung niedrig.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Nachteile bekannter Schmelzvorrichtungen
mit parallelen Platten vollständig zu vermeiden. Dies bedeutet, daß ein Zweck der
Erfindung darin besteht, eine Wärmeschmelzvorrichtung für Elektrofotografie zu schaffen,
die von einfacher Ausführung ist, beträchtlich kleine Wärmekapazität hat und Wärmeverluste
vermeidet, wobei sie weiterhin auf ein Eingangssignal für Steuerung schnell anspricht.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnüng beispielsweise
erläutert.
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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Wärmeschmelzvorrichtung
für Elektrofotografie gemäß der Erfindung.
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Fag. 2 ist eine Draufsicht des Wärme durch Widerstand erzeugenden
Teiles, der bei der Erfindung verwendet wird.
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Fig. 3 ist eine senkrechte Schnittansicht einer andere usfühsungsform
einer Wärme schmelzvorrichtung gemäß der Erfindung.
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Fig. 4 ist eine Teilschnittansicht des Wärme durch Widerstand erzeugenden
Teiles, der gemäß. einer Ausführungsform der Erfindung behandelt oder bearbeitet
wird.
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Fig. 5 ist eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Wärme
durch Widerstand erzeugenden Teiles.
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In der Zeichnung sind mit 1 Jeweils ein oberer und ein unterer Behälter
bezeichnet, die Wärme durch Widerstand erzeugende Teile 2 enthalten, deren jeder
aus einem Material mit großer Strahlungsreflektion bzw. Abstrahlung gebildet ist.
Zwischen den Behältern 1 und 2 geht ein Papierbogen a oder dergleichen in der Richtung
hindurch, die in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Widerstandswärme erzeugende
Teile 2 sind aus einer vergleichs'weise -dünnen Metallplatte 3 gebildet. Durch die
Metallplatte 9 fließt elektrischer Strom, so daß auf diese Weise Wärme erzeugt wird.
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Die Metallplatte 3 ist mit geschnittenen Nuten 4 versehen, wie es
in Fig. 2 dargestellt iSt9 und zwar derart, daß der elektrische Widerstand der Platte
3 zweckentsprechend gesteuert wird, Die Dicke der Metallplatte 3 kann für hinderung
ihres Widerstandes geändert werden.
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In dem Fall, in welchem eine Metallplatte mit geringer Abstrahlung
verwendet wird5 wird ihre Obere fläche behandelt, um die Abstrahlung zu verbessern.
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Diese Oberflächenbehandlungen zum Erhöhen der Abstrahlung oder Strahlungswirksamkeit
sind beispiels weise das Anbringen einer Chromplattierung oder das Aufbringen von
wärmebeständigen Siliconfarben.
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Weiterhin ist es durch getrenntes Behandeln der Ober fläche in mehreren
unterteilten Abschnitten möglich9 eine gewünschte Temperaturverteilung zu erhalten.
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Die Metallplatte 3 ist auf ihrer Hinterfläche behandelt, um die Abstrahlung
an der Rinterfläche zu verringern. Um unnötige örtliche Wärmeerzeugung-an den Kantenteilen
41 der geschnittenen Nuten 4 zu
verhindern, und um Erzeugung von
Wärme an dem Eingangsanschlußteil 31 zu verhindern, ist ein solcher Teil zur Verringerung
seines elektrischen Widerstandes mit einer Plattierung b versehen. Die Netallplatte
3 ist nicht an dem Behälter 1 befestigt, sondern von Abstützteilen 5 so abgestützt,
daß sie sich gemäß Fig. 3 in Längsrichtung frei ausdehnen oder zusammenziehen kann,
so daß ihre Ausdehnung und Zusammenziehung durch Temperaturänderung nicht behindert
ist. Zwischen den Enden der Metallplatte 3 und der Innenfläche der Wand des Behälters
1 ist ein Abstand gebildet, so daß die Metallplatte 3 durch Wärme ausgedehnt werden
kann, Weiterhin kann nicht dargestelltes Isoliermateriai über einen Teil des Kantenteiles
4 oder über den gesamten Kantenteil der geschnittenen Nuten 4 der Metallplatte 3
angeordnet werden, um einen Kurzschluß zwischen den Kantenteilen zu verhindern,
falls dies gewünscht wird.
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Die Metallplatte 3 kann so gebogen sein, wie es in Fig 4 dargestellt
ist, um ihre Biegefestigkeit in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung des
beabsichtigten Biegens zu erhöhen. weiterhin kann, wenn es gewünscht wird, jeder
Behälter 1 mit einem nicht dargestellten wärmebeständigen Schutzteil versehen sein,
um das Papier a oder dergleichen, welches ein Tonerbild trägt, gegen direkte Berührung
mit dem wärmeerzeugenden Teil 2 zu schützen.
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Zusätzlich ist, obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, ein wärmeempfindliches
Element mit extrem kleiner Wärmekapazität an der Metallplatte 3 als ein FiihleZehent
für Steuerung vorgesehen.
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform eines Wärme durch Widerstand
erzeugenden Teiles 2 dargestellt.
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Die Gesamtgestalt dieses Teils ist eine Gestalt allgemein
in
Form einer rechteckigen Spirale, wie es in Fig.5 dargestellt ist. Weiterhin sind
zwei Anschlüsse 310,-311 an den beiden Enden vorgesehen. Diese Anschlüsse sind mit
einer Energiequelle E verbunden, um Wärme in dem wärme erzeugenden Teil 2 zu erzeugen.
Das Material des Teiles 2 gemäß dieser Ausführungsform ist selbstverständlich ähnlich
dem Material des wärmeerzeugenden Teiles gemäß Fig. 2.
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Bei der Wärmeschmelzvorrichtung für Elektrofotografie gemäß vorstehender
Beschreibung werden Strahlung und Konvektion für Wärmeübertragung ausgenutzt, und
diese Vorrichtung hat ausreichende Leistung, um das Tonerbild an dem zu erhitzenden
Material wie Papier a dauerhaft zu fixieren. Daher ist ein vorhergehendes Erhitzen
während mehrerer Minuten bis zu mehreren Zigx Minuten, wie es bei der üblichen Vorrichtung
mit paralleler Platte und offener Schmelzung erforderlich ist, um die Temperatur
bis zu einem Punkt zu erhöhen,an dem das Tonerbild fixiert werden kann, auf nur
einige Sekunden bei der vorliegenden Erfindung zurückgeführt, bei welcher die Ausführung
aus einem Material mit extrem kleiner WärmeRapazität gebildet ist.
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Nachstehend werden einige Ausführungsformen beschrieben.
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Ausführungsform 1 Eine rechteckige Nickelchromplatte einer Dicke
won 50 P und einer Länge von etwa 310 mm an ihrer langen Seite wurde als Metallplatte
3 verwendet und mit Nuten 4 versehen, wie -sie in Fig. 2 dargestellt sind, um den
elektrischen Widerstand zu steuern. Die Breite des auf diese Weise gebildeten zickzackförmigen
Streifenteiles betrug 15,9 mm,und der elektrische Widerstand über beide Anschlüsse
betrug 2,8231
Der auf diese Weise gebildete Wärmeerzeugende Teil
2 wurde durch die Abstützteile 5 abgestützt, die aus keramischem Material gebildet
waren, und er wurde in den Behälter gemäß Fig. 3 eingeführt. Ein oberer und ein
unterer Behälter 1 bildete eine Wärmeschmelzvorrichtung, und es wurde ihnen ein
Strom von 10 A zugeführt. Es war hierbei möglich, das Tonerbild auf einem Papier
a oder dergleichen mit einer Vorheizzeit von nur 6 Sekunden zu fixieren.
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Ausführungsform 2 Die Oberfläche einer Nickelchromplatte einer Dicke
von 50 Mikron wurde mit Chromsäure behandelt, um die Strahlungswirksamkeit zu erhöhen,
und die Platte wurde mit der gleichen Ausführung wie bei der Ausführungsform 1 gebildet.
Das Tonerbild wurde auf einem Papier a oder dergleichen mit einer Vorerhitzung von
nur etwa 5 Sekunden fixiert, wenn diese Ausführungsform verwendet wurde.
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Ausführungsform 3 Eine Nickelchromplatte einer Dicke von 50 Mikron
wurde mit geschnittenen Nuten 4 wie in Fig. 2 dargestellt versehen, um ihren elektrischen
Widerstand zu steuern, und sie wurde an ihrem Kantenteil mit einer Kupferplattierung
versehen. Eine Wärmeschmelzvorrichtung mit der gleichen Ausführungsform wie der
Ausführungsform 1 wurde aus dieser Nickeichromplatte gebildet. Hier zeigte der Kantenteil
der Metallplatte keinen unnötigen Temperaturanstieg, und es wurde ein gutes Fixieren
von Tonerbildern erhalten.
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Ausführungsform 4 Nur die dem Papier, welches ein Tonerbild trug,
zugewandte
Fläche einer Nickelchromplatte einer Dicke von 50 Mikron wurde mit Chromsäure behandelt,
um ihre Strahlungswirksamkeit zu erhöhen. Die andere Fläche der Platte wurde nicht
behandelt. Eine Wärmeschmelzvorrichtung mit der gleichen Ausführung wie der Ausführungsform
1 wurde aus einer solchen Nickelchromplatte gebildet, und es konnte ein Tonerbild-auf
einem Papier a in etwa 5 Sekunden fixiert werden.
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Ausführungsform 5 Die Oberfläche eines Wärme durch Widerstand erzeugenden
Teiles,- der an seinem Kantenteil mit einer Kupferplattierung versehen war wie bei
Ausführungsform 3, wurde mit Chromsäure behandelt und zuvor am mittleren Teil gebogen,
wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und durch Abstützteile 5 aus keramischem Material
abgestützt. Eine Wärmeschmelzvorrichtung mit der gleichen Ausführung wie der ersten
Ausführungsform wurde mit dieser Chromplatte gebildet und für wiederholte Verwendung
in einer elektrofotografische Kopiermaschine eingebaut. Es wurden gute Ergebnisse
erhalten. Dies bedeutete, daß wiederholte Ausdehnung und Zusammenziehung des Wärme
durch Widerstand erzeugenden Teiles 2 durch die wiederholte Verwendung keinerlei
Störung oder Ungenauigkeit in der Wärmeschmelzvorrichtung hersorbrachtee Weiterhin
wurde nachgewiesen, daß durch den besonderen Querschnitt des Wärme erzeugenden Teiles,
wie er in Fige- 4 dargestellt ist, die Biegefestigkeit des Teiles beträchtlich erhöht
wurde.
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Ausführungsform 6 Der Wärme durch Widerstand erzeugende Teil der
Wärmeschmelzvorrichtung
der 5. Ausführungsform wurde in seiner Temperatur gesteuert durch Verwendung eines
NiCr-Ni-Thermopaares eines Durchmessers von 0,1 mm, und er wurde während vieler
Stunden kontinuierlich verwendet, um Tonerbilder zu fixieren. Es wurden gute Ergebnisse
erhalten.