DE2265396C3

DE2265396C3 - Wärmeschmelzfixiereinrichtung

Info

Publication number: DE2265396C3
Application number: DE2265396A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Tokyo Muramatsu
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1981-10-29
Also published as: DE2259213B2; DE2259213A1; GB1417415A; DE2265587C2; DE2259213C3; DE2265396B1; US3811821A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeschmelzfixiereinrichtung zum Fixieren von auf Blattmaterial befindlichen Tonerbildern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei den herkömmlichen Verfahren zur elektrophotographischen Erzeugung von Kopien einer Vorlage wird auf der Umfangsfläche einer selenbeschichteten Trommel ein positives, elektrostatisches, latentes Ladungsbild einer zu kopierenden Vorlage erzeugt. Ein im allgemeinen schwarzer Toner aus einem schmelzbaren Material wird negativ aufgeladen und in Kontakt mit den positive Ladungen tragenden Stellen des Ladungsbildes gebracht, so daß der Toner an diesen Stellen haftet und dadurch ein sogenanntes Tonerbild entsteht. Dieses Tonerbild wird anschließend auf ein Blattmaterial übertragen und im allgemeinen unter der Einwirkung von Wärme fixiert, so daß eine permanente Abbildung der Vorlage entsteht.

Bei den üblichen Wärmeschmelzfixierverfahren wird das Blattmaterial mit dem Tonerbild zwischen einer beheizten Fixierrolle und einer Druckrolle hindurchgeführt, wobei der Toner auf dem Blattmaterial aufgeschmolzen und dadurch fest mit dem Blattmaterial verbunden wird.

Ein gravierendes Problem bei einer solchen Wärmeschmelzfixiereinrichtung liegt darin, daß die Oberfläche der Fixierrolle mit dem Tonerbild in Berührung kommt, also im allgemeinen Toner von dem Tonerbild zur Fixierrolle und von dort unter Umständen auf das folgende Blattmaterial übertragen wird, wodurch die sogenannten »Offset-Bilder« entstehen.

Aus der DE-OS 20 64 559 ist deshalb eine Wärme-Schmelzfixiereinrichtung der angegebenen Gattung bekannt, bei der die mit dem Tonerbild in Berührung kommende Oberfläche der Fixierrolle mit einem tonerabweisenden Material versehen und außerdem ein Reinigungselement vorgesehen sind. Dieses Reinigungselement wird durch eine Stahlrolle gebildet, die in einem genau definierten Abstand von der Oberfläche der Fixierrolle gehalten werden muß. Wenn bei der Wärmeschmelzfixierung des Tonerbildes Tonerpulver auf der Oberfläche der Fixierrolle zurückbleibt, das heißt, auf der tonerabweisenden Schicht der Fixierrolle, so werden diese Tonerteilchen von der Stahlrolle mitgenommen, so daß sie bei der weiteren Drehung nicht mehr in Berührung mit der Oberfläche der Fixierrolle kommen können.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Wärmeschmelzfixiereinrichtung, daß die Oberfläche der Druckrolle ebenfalls aus einem tonerabweisenden Material bestehen muß, damit von der Fixierrolle zu der Druckrolle gelangende Tonerteilchen wieder zur Fixierrolle zurück übertragen werden und von dort zur Reinigungsrolle gelangen können. Um dies zu erreichen, muß also die tonerabweisende Kraft der Oberfläche der Fixierrolle kleiner als die der Oberfläche der Druckrolle sein, was sich in der Praxis, insbesondere bei längerem Betrieb, kaum erreichen läßt.

Außerdem beruht bei der bekannten Wärmeschmelzfixiereinrichtung der Grundgedanke der Reinigung der Fixierrolle darauf, daß die auf der Oberfläche der Fixierrolle befindlichen, aufgeschmolzenen Tonerteilchen sehr rasch, praktisch schlagartig, abgekühlt werden und dadurch auf einer als Wärmesumpf dienenden Reinigungsrolle haften können, die ständig in enger, genau definierter Anlage an der Oberfläche der Fixierroüe gehalten wird. Die Reinigungsrolle muß also sehr genau justiert werden, so daß sich ein großer Herstellungs-, aber auch Wartungs- und Reparaturaufwand ergibt. Außerdem wird auch für die Reinigungsrolle ein relativ hoher Fertigungsaufwand benötigt, da die Reinigungsrolle aus mehreren Teilen besteht, die auch noch einzeln ausgewechselt werden können.

Und schließlich befindet sich die Reinigungsrolle immer unter relativ hohem Druck in Anlage an der Überfläche der Fixierrolle, so daß es im Laufe der Zeit zu starken Verschleißerscheinungen der empfindlichen Oberfläche der Fixierrolle kommt. Da die Oberfläche der Fixierrolle jedoch wiederum in Berührung mit dem Tonerbild kommt, beeinflußt eine Änderung der Eigenschaften der Oberfläche der Fixierrolle auch das Tonerbild und damit die Fixierung, so daß die Fixierung und damit die Herstellung der fertigen Kopie ungünstig beeinflußt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeschmelzfixiereinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise die sofortige, zuverlässige Entfernung der Tonerteilchen von der Oberfläche der Fixierrolle gewährleistet, ohne daß ein Reinigungselement ständig in Berührung mit der Oberfläche der Fixierrolle gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die immer in einem genau definierten Kontakt mit der Oberfläche der Fixierrolle gehaltene Druckrolle als Reinigungselement für die Fixierrolle verwendet wird, indem die Oberfläche der Druckrolle aus einem Material besteht, an dem uer Toner gut haftet; nach dem Durchlaufen des Blattmaterials werden also Tonerteilchen, die etwa noch an der tonerabweisenden Oberfläche der Fixierrolle haften, sofort auf die Oberfläche der Druckrolle übertragen. Diese Oberfläche ist so ausgelegt daß die Tonerteilchen an ihr gut haften, so daß in Verbindung mit der tonerabweisenden Oberfläche der Fixierrolle die optimale Reinigung der Fixierrolle gewährleistet wird.

Dabei steht die Oberfläche der Fixierrolle nicht mehr mit einem weiteren Element, beispielsweise einem Reinigungselement, in Berührung, wie es bei der bekannten Wärmeschmelzfixiereinrichtung der Fall war, sondern nur die immer vorgesehene und unbedingt erforderliche Druckrolle befindet sich in Anlage an der Fixierrolle, so daß die empfindliche Oberfläche der Fixierrolle keinem weiteren, zusätzlichen, ggf. nachteiligen Einfluß ausgesetzt ist.

An der Oberfläche der Druckrolle ist ein Reinigungselement in Anlage, welches das auf der Oberfläche der Druckrolle befindliche Tonerpulver entfernt, so daß die Oberfläche der Druckrolle nach dem Fixieren Aes Reinigungselementes keine Tonerteilchen mehr aufweist. Wenn die gereinigten Bereiche der Druckrolle wieder in Berührung mit der Oberfläche der Fixierrolle kommen, besteht also keine Gefahr mehr, daß erneut Tonerteilchen von der Druckrolle zurück auf die Fixierrolle übertragen werden. Die Oberfläche der Druckrolle kommt nicht in Berührung mit dem Tonerbild, so daß eine etwaige Änderung der Oberfläche keinen nachteiligen Einfluß auf die Qualität des Tonerbildes hat Dies bedeutet beispielsweise, daß das Reinigungselement mit relativ großer Kraft an der Oberfläche der Druckrolle anliegen kann, ohne daß sich eine Beeinträchtigung des Tonerbildes und des Fixiervorganges ergibt.

Weiterhin stellt die genaue Einstellung des Abstandes zwischen Druckrolle und Reinigungselement keine kritische Größe dar, da die Druckrolle im allgemeinen nicht verformt werden kann, beispielsweise aus Stahl besteht. Das Reinigungselement muß also nur mit so großer Kraft gegen die Oberfläche der Druckrolle gedrückt werden, daß die Tonerteilchen sicher abgestreift und mitgenommen werden. Und schließlich erfordert die Fertigung der Druckrolle und des Reinigungselementes keinen großen apparativen Aufwand, da als Druckrolle beispielsweise nur eine einfache Stahlwalze und als Reinigungselement ein üblicher Schaber bzw. Abstreifer verwendet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Grundprinzips einer Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Detail-Seitenansicht einer Wärmeschmelzfixiereinrichtung mit einer Heizwalze für die Fixierrolle, und

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform mit einer Fixierrolle aus elastischem Werkstoff und mit einer Druckrolle aus relativ starrem Werkstoff.

Wie sich aus F i g. 1 ergibt, befindet sich eine drehbar in einem Rahmen F gelagerte Fixierrolle 1 in Druckan'iage an einer Druckrolle 2. Die Rollen 1 und 2 können in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen gedreht werden. In den beiden Rollen 1 und 2 befinden sich stabförmige Heizkörper 3 bzw. 4.

Die Fixierrolle 1 besteht aus Siliconkautschuk bzw. Silicon-Gummi oder einem anderen Material, an dem der für die Entwicklung der latenten Abbildungen benötigte Toner nur schlecht haftet Die Druckwalze 2 besteht aus Metall oder einem anderen Material, an dem der Toner gut haftet Die Fixierrolle 1 hat eine gewisse Elastizität während die Druckrolle 2 starr ist

Eine mit ihrer Vorderkante in Anlage an der Druckrolle 2 gehaltene Klinge "5 dient zum Abstreifen des auf der Druckrolle 2 haftetenden Toners. Ein Blattmaterial 6, das in einem üblichen elektrophotographischen Verfahren mit einem Tonerbild 7 versehen worden ist, wird ^;n Richtung des Pfeils 8 zwischen den beiden Rollen 1 und 2 hindurch bewegt

Selbst wenn die Fixierrolle 1 aus einem Material besteht, an dem der Toner nicht gut haftet, können geringe Mengen des Toners an der Umfangsfläche der Fixierrolle haften bleiben. Da jedoch die beiden Rollen 1 und 2 nach dem Durchlaufen des Blattmaterials wieder in Anlage aneinander kommen, wird der etwa an der Fixierrolle anhaftende Toner auf die I Imfangsfiäche der Druckrolle 2 übertragen und bleibt dort haften. Die Druckrolle 2 dient also gleichzeitig auch als Reinigungselement für die Fixierrolle 1, so daß keine zusätzliche Reinigung der Fixierrolle mehr erforderlich ist.

Statt der beiden stabförmigen Heizkörper 3 und 4 im Innern der beiden Rollen 1 und 2 kann auch ein Heizkörper 11 mit einem Reflektor 12 in der Nähe der Umfangsfläche der Fixierrolle 1 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 angedeutet ist; in einer weiteren Alternative kann eine Heizwalze 13 die Umfangsfläche der Fixierrolle 1 berühren, um die Fixierrolle 1 direkt und die Druckrolle 2 indirekt zu beheizen (sh. F i g. 2).

Die Ausführungsform nach Fig. 3 enthält eine Fixierrolle 41 aus einem elastischen Material, an dem der Toner des Tonerbildes auf dem Blattmaterial nur schlecht haftet, sowie eine Druckwalze 42 aus einem starren Material. Die Druckwalze 42 besteht aus Aluminium oder einem anderen Metall, an dem der Toner gut haftet, und hat einen kleineren Durchmesser als die Fixierrolle 41, so daß die in Druckanlage an der Fixierrolle 41 gehaltene Druckrolle 42 im Berührungsbereich die Umfangsfläche der Fixierrolle etwas nach innen drückt und dadurch eine Vertiefung erzeugt, wenn sich die beiden Rollen in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen drehen. Die Umfangsfläche der Fixierrolle 41 wird mittels eines Heizkörpers 44 mit einem Reflektor 43 oder mittels einer Heizwalze 13 entsprechend F i g. 2 geheizt

Eine mit ihrer Vorderkante in Anlage an die

fio Umfangsfläche der Druckrolle 42 gehaltene Klinge 45 dient dazu, auf der Oberfläche der Druckrolle haftenden Toner abzustreifen.

Ein Blattmaterial 6 mit einem Tonerbild 7 wird in Richtung des Pfeils 8 zwischen die beiden Rollen 41 und 42 eingeführt. Auf der Austrittsseite des Transportweges für das Blattmaterial 6 sind an den Umfangsflächen der Rollen 41 und 42 Blattabstreifer 46 bzw. 49 vorgesehen, um das Blattmaterial zu lösen, wenn es an

einem der beiden Rollen haften sollte.

Um das Haften von Toner auf der Fixierrolle sicher zu verhindern, kann ihre Umfangsfläche mit Siliconöl benetzt oder mittels einer zusätzlichen Reinigungswalze gereinigt werden.

Bleibt an der Fixierrolle 1 eine gewisse Menge des Tonerpulvers von dem Tonerbild 7 haften, so wird der Toner zunächst selbsttätig zu der Druckrolle übertragen, da er an der Fixierrolle schlecht und an der Druckrolle gut haftet.

Auf diese Weise wird die Fixierrolle aufgrund ihrer Bewegung mit der Druckrolle ständig vom Toner gereinigt.

Wenn das Blattmaterial 6 den Spalt zwischen den Rollen 41 und 42 verläßt, wird es aufgrund der Vertiefung in der Oberfläche der Fixierrolle 41 etwas verbogen, so daß sich sein vorderer Rand entlang der gestrichelt eingezeichneten Bahn 11 bewegt und das Blattmaterial 6 sich dadurch selbsttätig von der Fixierrolle 41 löst.
Für Versuchszwecke wurde eine Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung hergestellt, bei der die aus Silicon-Gummi bestehende Fixierrolle 41 einen Durchmesser von 50 mm und eine aus Eisen bestehende Druckrolle 42 einen Durchmesser von 30 mm hatte. Die Fixierrolle 41 wurde auf 160 bis 180⁰C und die Druckrolle 42 auf 135 bis 155°C erhitzt.

Wenn das Blattmaterial 6 mit dem Tonerbild mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/sek. zwischen den Rollen 41 und 42 hindurch transportiert wird, so läßt sich eine qualitativ einwandfreie Fixierung des Tonerbildes erreichen, ohne daß Toner an der Fixierrolle 4l haften bleibt oder das Blattmaterial 6 auf einer Rolle aufgewickelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmeschmelzfixiereinrichtung zum Fixieren von auf Blattmaterial befindlichen Tonerbildern mit einer an einer Druckrolle anliegenden, beheizten Fixierrolle, deren mit dem Tonerbild in Berührung kommende Oberfläche mit einem tonerabweisenden Material versehen ist, und mit eine'n Reinigungselement, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Druckrolle (2,42) aus einem Material besteht, an dem Toner gut haftet, und daß sich das Reinigungselement (5, 45) im Druckkontakt mit der Druckrolle (2,42) befindet.

2. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle (2,42) aus Metall besteht.

3. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle (2, 42) wenigstens an ihrem Umfang aus Stahl besteht.

4. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle (2, 42) wenigstens an ihrem Umfang aus Aluminium besteht.

5. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement eine zu der Druckrolle angreifende Klinge (45) ist.

6. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement eine an der Druckrolle angreifende Reinigungsrolle ist.

7. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierrolle (41) wenigstens an ihrem Umfang elastisch verformbar ist, und daß die Druckrolle (42) eine starre Umfangsfläche hat.

8. Wärmeschmelzfixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierrolle (41) aus Silicon-Kautschuk und die Druckrolle (42) aus Stahl bestehen.