DE2419351A1

DE2419351A1 - Regelschaltung fuer eine schmelzfixiereinrichtung

Info

Publication number: DE2419351A1
Application number: DE2419351A
Authority: DE
Inventors: Edward Charles Braband; Donald John Quant
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2419351B2; FR2236219B1; JPS5724546B2; JPS5039554A; FR2236219A1; US3833790A; CA1044307A; GB1475161A; DE2419351C3; NL7405292A

Description

Xerox Square, Rochester, N.Y. 14603, USA

Regelschaltung¹für eine Schmelzfixi e re inr ichtung

Die Erfindungbezieht sich auf eine Regelschaltung zum Einhalten einer im wesentlichen konstanten Temperatur an der Berührungsfläche zwischen einer ersten und einer zweiten Wärme und Druck ausübenden Rolle einer Schmelzfixiereinrichtung zum Fixieren von Pulverbildern auf Kopierblättern.

Eine bevorzugte Art des Schmelzfixierens eines Pulverbilds auf einer Unterlage besteht darin, das Pulverbild in direkte Berührung mit einer warmen Oberfläche, wie z.B. mit einer erwärmten Rolle, zu bringen. Die Rollenoberfläche kann z.B. trocken sein, d.h. es wird keine Ablösungsflussigkeit auf die Oberfläche der Rolle gebracht, wie dieses z.B. in den US-PS 3 4-98 596 und 3 666 247 beschrieben ist. Andererseits kann die Rollenoberfläche mit einem Ablösemittel, wie z-B. Silikonöl beschichtet sein, wie dieses in den US-PS 3 268 und 3 256 002 beschrieben ist. Mit Wärme und Druck arbeitende

409884/1273

Schmelzfixiereinrichtungen sind für Kopiergeräte hoher Geschwindigkeit und großen Ausstoßes gut geeignet. Es wurde jedoch festgestellt, daß höhere Temperaturen und Energieverluste bei verschiedenen Betriebsbedingungen auftreten, die durch Änderungen der Umweltbedingungen, unterschiedliche Kopiermengen und/oder Kopiergeschwindigkeiten,unterschiedliche Blattgewichte u.dgl. bedingt sind. Infolge dieser höheren Temperaturen neigen die Blätter dazu., zu zerknittern oder an der Rollenoberfläche anzuhaften, was sowohl für die Handhabung der Blätter als auch den Verschleiß von Abstreiffingern auf der Rollenoberfläche infolge zu großer Papierkräfte unerwünscht ist.

Bei den bisher bekannten Schmelzfixiereinrichtungen wurde lediglich eine einzige Überwachungseinrichtung benutzt, um die Temperatur an oder nahe der Berührungsfläche bzw. dem Schlitz zwischen, den Rollen zu erfassen, wie dieses z.B. in den US-Ps 3 688 082 und 3 313 91-3 sowie der GB-PS 1 3^6 616 beschrieben ist. Obwohl diese Überwachungseinrichtung teilweise befriedigt, hat sie jedoch auch verschiedene Nachteile, die bereits oben angegeben wurden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Regelschaltung für eine Schmelzfixiereinrichtung zu schaffen, mit der auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen die Temperatur an der Berührungsfläche zwischen den beiden Rollen bzw. dem Blatt im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Bei einer Regelschaltung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen die Temperatur der ersten Rollenoberfläche erfassenden ersten Temperaturfühler, durch einen die Temperatur der zweiten Rollenoberfläche erfassenden zweiten Temperaturfühler und durch eine

409884/1273

mit dem ersten und zweiten Temperaturfühler verbundene Schaltung, mit der elektrische Signale in Abhängigkeit der Oberflächentemperaturen der beiden Rollen an eine Heizeinrichtung gebbar ist, um bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen eine im wesentlichen konstante Temperatur an der Berührungsfläche aufrecht zu erhalten.

Mit Hilfe der neuen Regelschaltung kann die Temperatur an dem Aufschmelzschlitz zwischen den beiden Rollen ausreichend hoch gehalten werden, um Kopien hoher Qualität zu erhalten, andererseits jedoch auch ausreichend niedrig gehalten werden, um ein Ablegen optimal zu vermeiden. Auch das Knittern der Kopierblätter, auf denen bereits Bilder fixiert wurden, kann so gering wie möglich gehalten werden. Außerdem wird mit der erfindungsgemäßen Regelschaltung die der Heizeinrichtung zugeführte Energie so gering wie möglich gehalten. Auch der Verschleiß der Abstreiffinger, die zum Abstreifen der Kopierblätter von den Rollenoberflächen benutzt werden, wird so klein wie möglich gehalten. Bei der erfindungsgemäßen Regelschaltung wird dieses dadurch erreicht, daß die Temperaturfühler die Oberflächentemperaturen jeder der beiden Rollen erfassen und Signale an eine Steuerschaltung geben, die diese Signale in einem parallelen Widerstandsnetzwerk so zusammenfaßt, daß ein Ausgangssignal an eine mindestens einer der Rollen zugeordnete Heizeinrichtung gegeben wird, um eine im wesentlichen konstante Temperatur an der Berührungsfläche unabhängig von den jeweils herrschenden Umweltbedingungen, der Kopiermenge und/oder Kopiergeschwindigkeit und der Blattstärke aufrecht zu erhalten.

Weitere, die besondere Ausgestaltung der neuen Regelschaltung betreffenden Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

409884/1273

2413351

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 schematisch eine elektrofotografische Kopiermaschine, die eine mit der erfindungsgemäßen Regelschaltung versehene Schmelzfixier ein richtung aufweist,

Pig. 2 eine grafische Darstellung der Aufschmelztemperaturen und ihrer Wirkungen auf das Ablegen und die Aufschmelzqualität ,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der neuen Regelschaltung, und

Fig. 4 einen Stromlaufplan der neuen Regelschaltung.

In Fig. 1 ist eine Schmelzfixiereinrichtung mit der neuen Regelschaltung in Verbindung mit einer automatischen elektrofotografischen Kopiermaschine dargestellt. Die Kopiermaschine weist eine elektrofotografische Bildplatte 10 in Form einer Bildtrommel auf. Die Bildplatte hat eine fotoleitfähige Schicht auf einer elektrisch leitenden Trägerschicht, die in einem Rahmen in Pfeilrichtung drehbar gelagert ist. Durch die Drehung wird die Bildplatte nacheinander an einer Reihe von elektrofotografischen Behandlungsstationen vorbeigeführt. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden die einzelnen elektrofotografischen Behandlungsstationen in Bewegungsrichtung der Bildplatte kurz erläutert. An einer Aufladestation A wird der fotoleitfähigen Schicht eine gleichmäßige elektrostatische Ladung erteilt. An einer Belichtungsstation B wird ein Lichtbild des zu kopierenden Originals auf die fotoleitfähige Schicht projiziert, um die

409884/1273

Ladung in den belichteten Bereichen abzubauen und damit ein Ladungsbild des zu kopierenden Originals zu erzeugen. An einer Entwicklungsstation C wird ein elektrofotografisches Entwicklungsmaterial, das Tonerteilchen enthält, die eine gegenüber dem Ladungsbild entgegengesetzt gerichtete elektrostatische Ladung tragen, über das Ladungsbild kaskadiert, um ein dem zu kopierenden Original entsprechendes Pulverbild zu erzeugen. An einer Übertragungsstation D wird das Pulverbild elektrostatisch von der Bildplatte an ein Übertragungsmaterial oder eine Trägerfläche übertragen. An einer Reinigungs- und Entladestation E wird die Bildplattenfläche zum Entfernen verbliebener Tonerteilchen abgewischt und die Bildplatte mit ej^ner relativ hellen Lichtquelle belichtet, um eine im wesentlichen vollständige Entladung der fotoleitfähigen Schicht zu bewirken. An einer Schmelzfixierstation F wird das Pulverbild dauernd auf das Trägermaterial aufgebracht, um eine Kopie hoher Qualität bei minimalem Ablegen mit Hilfe der neuen Regelschaltung zu erreichen, wie dieses später noch im einzelnen erläutert wird.

Bei der in Fig. 2 gezeigten grafischen Darstellung ist die Rollentemperatur zum Aufschmelzen auf der horizontalen Achse und der Druck sowie die Temperatur der Andruckrolle auf einer vertikalen Achse aufgetragen. Es ist zu erkennen, daß bei einer Temperatur in der Größenordnung von über 185 °C für die Aufschmelzrolle und von über 120 ⁰C für die Trag- oder Andruckrolle es schwierig ist, ein Ablegen auf die Rollen zu verhindern. Auch bei niedrigen Temperaturen, z.B. bei einer Aufschmelztemperatur unterhalb von 185 C und einer Temperatur der Trag- oder Andruckrolle unterhalb von 85°C ist es schwierig, Schmelzfixierungen hoher Qualität zu erhalten. Die rechteckige Fläche H gibt den Bereich an, in dem die Temperatur der Aufschmelzrolle ge-

409884/1273

halten werden muß, wenn das Ablegen so klein wie möglich und die Aufschmelzqualität möglichst hoch sein soll. Während des Betriebs des Kopiergerätes steigt die Temperatur der Andruckrolle an, bis ein Ablegen auftritt. Der Bereich I zeigt die Parameter für die Betriebsweise der neuen Regelschaltung. Bei der Herstellung von Kopien mit dem Kopiergerät steigt die Temperatur der Andruckrolle an. Dieses bewirkt ein Abfallen der Temperatur der Aufschmelzrolle. Das Abfallen der Temperatur der Aufschmelzrolle stabilisiert aber die Temperatur der Andruckrolle. Diese Betriebsweise stellt sicher, daß die Temperatur in dem Schlitz sich immer innerhalb des sogenannten Aufschmelzfensters befindet, d.h. größer als die minimale und kleiner als die Temperatur bei dem Ablegen auftritt, ist, unabhängig von sich ändernden Umweltbedingungen, der Kopiermenge und/oder Kopiergeschwindigkeit und der Blattbeschaffenheit.

Mit Hilfe der neuen Regelschaltung wird eine konstante Temperatur in dem Schlitz oder dem Berührungsbogen aufrecht erhalten, um ein minimales Ablegen bei der gleichzeitigen Erzeugung qualitativ hoher Kopien zu bewirken. Wie am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, wird die Temperatur an der Oberfläche der Aufschmelzrolle mit Hilfe eines Temperaturfühlers 201 und die Temperatur an der Oberfläche der Trag- oder Andrückrolle mit Hilfe eines Temperaturfühlers 205 erfaßt. Über eine Leitung 210 vom Temperaturfühler 201 und eine Leitung 211 vom Temperaturfühler 205 werden die Ausgangssignale der beiden Temperaturfühler in einem Verknüpfungsnetzwerk 215 zusammengefaßt. Vorzugsweise ist das Verknüpfungsnetzwerk 215 eine Parallelschaltung, so daß ein Ausgangssignal auf einer Leitung 220 als Ergebnis der Verknüpfung der Temperaturen der Aufschmelz- und der Andruckrolle abnehmbar ist. Dieses Ausgangssignal ist gewöhnlich die Summe der reziproken Werte der beiden von den Temperaturfühlern 201 und 205 gemessenen

409884/1273

Temperaturen. Die Ausgangsleitung 220 führt an eine Steuerschaltung 222, die auf einer Leitung 230 ein Ausgangssignal in Form eines bestimmten Einschalt-Ausschalt-Signals abgibt, das an eine oder mehrere Heizeinrichtungen 235 gegeben wird, die Wärme an den Schlitz der Aufschmelzrolle geben. Diese Einschalt-Ausschalt-Signale können an jede geeignete elektrische Heizeinrichtung, wie z.B. eine Lampe od.dgl. gegeben werden. Es wurde festgestellt, daß die Temperatur der Andruckrolle ausreichend hoch ist, damit diese als Rückkopplung für die Steuerung der Temperatur des Schlitzes wird, so daß ein größerer Temperaturbereich für die Heizeinrichtung benutzt werden kann, die der Aufschmelzrolle zugeordnet ist, was am besten aus dem in Fig. 2 gezeigten Bereich I zu erkennen ist. Als typisches Beispiel kann die Temperatur der Aufschmelzrolle im Bereich von 190 °C bis 157 ⁰G liegen, wenn die Temperatur der Andruckrolle im Bereich von 65 ⁰C bis 142 C liegt.

Die Arbeitsweise der neuen Regelschaltung ist am besten in Verbindung mit Fig. 4· zu verstehen. Diese Schaltung ist so ausgelegt, daß von einem Operationsverstärker 250 ein großes Ausgangssignal abgegeben wird, wenn die zusammengefaßten Widerstände der Temperaturfühler 201 und 205 größer als ein vorbestimmter Einstellwert sind. Wenn die zusammengefaßten Widerstände unter diesen voreingesteilten Wert fallen, gibt der Operationsverstärker 250 ein Ausgangssignal niedrigen Pegels ab, das die Heizeinrichtungen 235 abschaltet. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß die Temperatur um den Einstellpunkt herum gesteuert wird, wobei Wärme zugeführt wird, wenn der Widerstand ansteigt und ein Abkühlen ermöglicht wird, wenn der Widerstand abfällt. Bei der Ruhestellung der Kopiermaschine, bei der beide Temperaturfühler 201 und 205 kalt sind oder die zusammengefaßten Widerstände der Temperaturfühler größer

409884/1273

—o-

als der eingestellte Wert sind, ist das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 250 groß, wodurch die Heizeinrichtungen eingeschaltet werden. Da die Andruckrolle immer noch kalt ist, hat ihr Temperaturfühler 205 einen sehr großen Widerstand und damit eine vernachlässigbare Wirkung auf den Einstellpunkt. Die Heizeinrichtungen schwanken daher weiter um ihren Einschaltpunkt, wenn das vom Temperaturfühler 201 der Aufschmelzrolle abgegebene Signal um den Einstellpunkt schwankt.

Werden Kopien hergestellt, so gelangt die Andruckrolle in Berührung mit der Aufschmelzrolle, um damit den Schlitz zum Aufschmelzen herzustellen. Die Andrückrolle beginnt daher sich aufzuheizen, wodurch der Widerstand des Temperaturfühlers 205 abnimmt. Da die zusammengefaßten Widerstandswerte gegenüber dem gemeinsamen Einstellpunkt gesteuert werden, zwingt ein abnehmender Widerstandswert des Temperaturfühlers 205 den Widerstandswert des Temperaturfühlers 201 zum Ansteigen, um dadurch den Gesamtwiderstandswert konstant zu halten. Ein Ansteigen des Widerstandswertes des Temperaturfühlers 201 bedingt dagegen ein Abfallen der Temperatur der Aufschmelzrolle. Da die Heizeinrichtungen innerhalb der Aufschmelzrolle angeordnet sind, wird ein Gleichgewichtszustand erreicht, wenn die Temperatur der Aufschmelzrolle und die Temperatur der Andruckrolle stabil werden, wodurch eine konstante Temperatur in dem Schlitz erreicht wird.

Es wurde festgestellt, daß eine in dem Aufschmelzschlitz aufrechterhaltene konstante Temperatur fixierte Kopien hoher Qualität sicherstellt, ohne daß ein unerwünschtes Ablegen auf die Oberfläche der Aufschmelzrolle stattfindet. Außerdem wird durch diese Regelschaltung mit geschlossener

409884/1273

Schleife Energie zur Wärmeerzeugung in dem Aufschmelzschlitz gespart. Durch die konstante Temperatur in dem Aufschmelzschlitz wird außerdem erreicht, daß das Papier nicht knittert und fixierte Kopien hoher Qualität bei verschiedenen Kopiermengen und Betriebsbedingungen beibehalten werden.

Obgleich die Erfindung nur anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert wurde, sind selbstverständlich verschiedene Änderungen sowohl der Regelschaltung als auch der Betriebsweise denkbar, ohne daß dadurch das Erfindungsprinzip verlassen wird.

409884/1273

Claims

Patentansprüche

(Iy Regel Schaltung zum Einhalten einer im wesentlichen konstanten Temperatur an der Berührungsfläche zwischen einer ersten und einer zweiten Wärme und Druck ausübenden Rolle einer Schmelzfixiereinrichtung zum Fixieren von Pulverbildern auf Kopierblättern, gekennzeichnet durch einen die Temperatur der ersten Rollenoberfläche erfassenden ersten Temperaturfühler (201), durch einen die Temperatur der zweiten RoJLenober fläche erfassenden zweiten Temperaturfühler (205) und durch eine mit dem ersten und zweiten Temperaturfühler verbundene Schaltung (215,222), mit der elektrische Signale in Abhängigkeit der Oberflächentemperaturen der beiden Rollen an eine Heizeinrichtung (235) gebbar' ist, um bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen eine im wesentlichen konstante Temperatur an der Berührungsfläche aufrechtzuerhalten.

2- Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtung (235) innerhalb mindestens einer der Rollen angeordnet ist.

3· Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (215,222) eine Einstelleinrichtung"ζμΓ Steuerung der' an, der Berührungsfläche gewünschten konstanten Temperatur aufweist.

4-. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (215,222) ein paralleles Widerstandsnetzwerk aufweist.

409884/1273

5· Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß durch das Värmeverhalten der Rollen und die elektrische Schaltung sich eine geschlossene Regelschleife ergibt.

409884/1273