DE2444435C2 - Wärmeschmelzfixiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeschmelzfixiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer in der DE-OS 22 59 213 beschriebenen Fixiereinrichtung dieser Art besteht die Gefahr, daß die elastische Oberfläche der Fixierwalze, die unter dem Druck der Andruckwalze oberflächenverformt wird, bei längerem Stillstand der Fixiereinrichtung hinsichtlich ihrer Elastizität beeinträchtigt wird. Die Größe der Verformung der Oberfläche der Fixierwalze im Bereich der Berührungsfläche zwischen Fixierwalze und Andruckwalze hängt von dem Druck ab, mit dem die Andruckwalze an der Fixierwalze gehalten wird, sowie von der Härte des elastischen Materials der Fixierwalze. Die Härte des elastischen Materials ändert sich jedoch nicht nur alterungsbedingt, sondern vor allem aufgrund der Materialverformung bei längeren Stillstand der Fixereinrichtung. Dies führt dazu, daß die Fixierqualität im Laufe der Zeit nachläßt, insbesondere streifenweise unterschiedlich ist.

In der DE-OS 14 97 216 ist eine Fixiereinrichtung beschrieben, bei der eine innenbeheizte Fixierwalze ortsfest montiert ist, während die zugehörige Andruckwalze mittels eines Druckluftsystems in Druckberührung mit der Fixierwalze gebracht wird und durch

M) Verminderung des Luftdrucks des Systems infolge ihres eigenen Gewichts und des ihrer Halteanordnung abgesenkt und damit aus der Berührung mit der Fixierwalze gebracht werden kann. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Gummibeschichtung der Andruckwalze in den Stillstandszeiten von der beheizten Fixierwalze getrennt wird, um eine thermische Zersetzung des Gummis zu vermeiden. Bei dieser bekannten Einrichtung, die mit einer Fixierwalze mit nicht elastischer Oberfläche arbeitet, besteht die Neigung, daß das Kopiermaterial mit seiner Bildseite an der Fixierwalze anhaftet, was zu Betriebsstörungen führen kann. Darüber hinaus begründet das besondere Druckluftsystem für die Bewegung der Andruckwalze einen erheblichen konstruktiven Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeschfnelzfixiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich eine gleichbleibende Druckberührung zwischen der

Fixierwalze und der Andruckwalze ergibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird also die Heizwalze in das System zur Erzeugung des Andrucks beim Fixieren mit einbezogen, was eine Vergleichmäßigung der Belastung der Oberfläche der Fixiei walze bedeutet Diese wirkt sich andererseits nicht nachteilig auf das elastische Material der Fixierwalze aus, da diese erfindungsgemäß ι ο aus ihrer Arbeitsstellung in eine Ruhestellung verbringbar ist. Einer besonderen Einrichtung zur Druckerzeugung bedarf es nicht, da der Andruck automatisch dadurch erzeugt wird, daß die Fixierwalze in den Raum zwischen der Heizwalze und der Andruckwalze eingebracht wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung die Se-tenanricht einer Fixiereinrichtung;

F i g. 2A bis 2F den Bewegungsmechanismus der Fixierwalzeder Fixiereinrichtung;

F i g. 3 eine Teilansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 in vergrößerter Darstellung;

F i g. 4 eine Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fixiereinrichtung;

F i g. 5 einen Schnitt gemäß Linie A-A 'in F i g. 4; F i g. 6 einen Schnitt gemäß Linie ß-ß'in F i g. 4;

F i g. 7 einen Schnitt gemäß Linie C-C'in F i g. 4;

F i g 8A bis 8F den Bewegungsmechanismus der Fixierwalze einer weiteren Ausführung der Fixiereinrichtung:

F i g. 9 bis 13 bevorzugte Ausführungsformen der Fixiereinrichtung.

Bei der ersten in F i g. 1 veranschaulichten Ausführungsform einer Fixiereinrichtung wird ein Kopiermaterial C. da·; ein entwickeltes Bild D trägt, dem Walzenspalt zwischen einer Fixierwalze 2 und einer Andruckwalze 3 durch eine Führungsplatte 1 zugeführt. Die Fixierwalze 2 wird vorher durch eine Heizplatte 4 erwärmt, so daß das entwickelte Bild auf dem Kopiermaterial augenblicklich durch Wärmeschmelzung bzw Wärmes'nterung fixiert wird. Das mit dem entwickelten und fixierten Bild D versehene Kopiermaterial Ctritt dann aus dem Spalt zwischen Fixierwalze 2 und Andruckwalze 3 aus und wird schließlich über eine Führungsplatte 5 ausgetragen. Das Kopiermaterial, das durch die nachgiebige Fixierwalze gegen die starre Andruckwalze 3 gepreß· wird, neigt dazu, sich zu krümmen, so daß es sich um die starre Walze herumwickeln könnte. Da das fixierte Bild auf dem Kopiermaterial d.eses jedoch gegen die nachgiebige Walze zieht, wird die dazwischen vorhandene Kraft so stark, daß ein Herumwickeln des Kopiermaterials um beide Walzen sicher verhindert wird.

Die Einzelheiten der Betriebsweise werden weiter unten erläutert.

Die Heizwalze 4 ist hohl und im wesentlichen rohrförmig und besteht aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit, wie Messing, Aluminium, u.dgl., und weist im Inneren eine Wärmequelle 6 auf, beispielsweise einen Infrarot-Strahler o. dgl.

Die Fixierwalze inuß aus einem wärmebeständigen, nachgiebigen Material v:ie Silikonkautschuk bestehen, das eine Härte von etwa 18 bis 30° nach Shore A aufweist

Infolge der Elastizität des Materials der Fixierwalze, das die Bildseite des Kopiermaterials berührt ergibt sich eine befriedigende Trennung des Kopiermaterials von der Oberfläche der Fixierwalze. Durch die Beheizung der Fixierwalze von außen läßt sich die Bildfixierung auch schon dann sehr gut erreichen, wenn nur eine Oberflächenschicht der Fixierwalze erwärmt ist Dabei zeigt sich nur geringe thermisch bedingte Alterung des nachgiebigen Materials. Es ist günstig, ein Kautschukrnaterial o. dgl. mit geringer Wärmeleitfähigkeit und hoher adiabatischer Wirkung, also ein wärmeundurchlässiges Material, für die Fixierwalze zu verwenden. Bei einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit tritt keine oder nur eine geringe Wärmestreuung nach innen auf und der anfängliche Temperaturanstieg ist besonders günstig.

Die Oberfläche der Andruckwalze 3 besteht vorzugsweise aus einem starren Material mit einer abziehbaren Beschichtung hoher Wärmefestigkeit wie etwa Polytetrafluoräthylen, in einer Schichtdicke von 30 μΐπ. Die Oberflächentemperatur dieser starren Andruckwalze sollte normalerweise um etwa 10 bis etwa 3O⁰C niedriger sein als die der nachgiebigen Fixierwalze Der Oberflächenüberzug aus dem warmfesten, abziehbaren Material dient dazu, das Umwickeln des Kopiermaterials um die \ndruckwalze in den Fällen zu verhindern, wenn Pulver- bzw. Tonerbilder auf beiden Seiten des Kopiermaterials hergestellt werden. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur der Andruckwalze auf der allein von der Fixierwalze übertragenen Wärme gehalten wird.

Jede der Walzen kann auf geeignete Weise mit Druck beaufschlagt werden, etwa dadurch, daß die Fixierwalze zwischen die Heizwalze und die Andruckwalze mittels einer Federanordnung eingespannt wird, die auf beide Walzen wirkt. Der Druck auf die nachgiebige Fixierwalze kann jedoch auch ohne Verwendung einer Federanordnung dadurch aufgebracht werden, daß ein feststehender Spalt zwischen der ortsfesten Heizwalze und der ortsfesten Andruckwalze freibleibt, der kleiner ist als der Außendurchmesser der nachgiebigen Fixierwalze, und daß die Fixierwalze dann zwischen die beiden äußeren Walzen gedruckt wird. Für diesen Fall ergibt sich der Vorteil, daß die nachgiebige Fixierwalze einer konstant bleibenden Deformation ausgesetzt wird, unabhängig von einer Änderung der Härte ihres nachgiebigen Materials, wodurch die Kontaktzeit der Fixierwalzenoberfläche mit dem Kopiermaterial bei der Bildfixierung konstant gehalten werden kann, was besonders günstig ist. Insbesondere wird die Standzeit der nachgiebigen Fixierwalze vorteilhaft erhöht, w°nn die Achsen der drei Walzen in derselben F.bene ingtOidnet sind, ohne daß dabei die nachgiebige Fixierwalze selbst einer unnormal hohen Deformi<jrung ausgesetzt wird.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2A bis 2F erläutert, wie das Verschieben der nachgiebigen F'ixierwalze vor sich geht, wobei davon ausgegangen wird, daß die Heizwabe und die Andruckwalze jeweils ortsfest gelagert sind.

Bei der Darstellung in Fig.2A stehf die nachgiebige Fixierwalze 2 außer Kontakt mit der starren Heizwalze 4 und der Andruckwalze 3. Die Achse der Fixierwalze ist in Horizontalricht^ng zwischen den Walzen 3 und 4 verschiebbar, wobei der Antrieb der Andruckwalze 3 extern erfolgt, beispielsweise mittels Pleuel. Die nachgiebige Fixierwalze 2 wird durch den Berührungs-

kontakt mit der Andruckwalze 3 angetrieben. Andererseits läßt sich die Rotation der Heizwalze 4 durch einen Nocken 8 verhindern, der in einer Nut 7 einrastet, die auf einer Stirnseite der Walzenachse vorgesehen ist. Wird die Fixierwalze 2 in Berührung mit der Heizwalze 4 und der Andruckwalze 3 gebracht, so wird sie eingeklemmt und schiebt sich zwischen die Walzen 3 und 4. Dabei wird sie, wie Fig. 2G erkennen läßt, elastisch verformt.

Beim Einrücken der Fixierwalze 2 zwischen die beiden anderen Walzen 3 und 4 wird der Nocken 8 über einen Arm 9 aus der Nut 7 ausgerückt und damit die Drehung der Andruckwalze 3 von der Fixierwalze 2 auf die Heizwalze 4 übertragen. Die Bewegung des Anschlagarms 9 wird bei dessen Verschiebung durch die Fixierwalze 2 durch einen Positionierungsanschlag 10 beendet. Wird der Antrieb der Andruckwalze 3 unterbrochen, so wird die Fixierwalze 2 durch einen nicht gezeigten Stößel in die in Fig. 2A gezeigte Stellung zurückgezogen. Erreicht die Achse der Fixierwalze 2 ihre vordere Anschlagstellung schon vor der Ebene der Achsen der Walzen 3 und 4. wie F i g. 2D zeigt, so gelangt die Fixierwalze 2 nicht in die Zwischenstellung gemäß Fig.2C, sondern wird durch die Andruckwalze 3 während deren Drehung in Horizontalrichtung zwischen die Walzen 3 und 4 in ihre Arbeitsstellung gedrückt. Wird dann der Antrieb für die Andruckwalze 3 unterbrochen, so gelangt die Fixierwalze 2 aufgrund der elastischen Rückstellkraft selbsttätig in die Stellung 2'. Bei dieser Anordnung kann also ein für die Rückstellung der Sinterwalze 2 bestimmter Stößel entbehrt werden. Stehen andererseits die Fixierwalze 2 und die angetriebene Andruckwalze 3 in gegenseitigem Berührungskontakt, wie Fig. 2B zeigt, also nicht voneinander getrennt entsprechend Fig.2A, so kann die Fixierwalze 2 nur durch die Drehkraft der Andruckwalze 3 in die in Fig. 2C gezeigte Stellung zwischen die Walzen 3 und 4 eingerückt werden, ohne äußere Krafteinwirkung, beispielsweise mittels eines Stößels. Ist dagegen die in Fig.2F veranschaulichte Arbeitsstellung der Fixierwalze 2 vorgesehen, so wird sie gegen den Anschlagarm 9 gedruckt, wodurch ihre Stellung in besonders vorteilhafter Weise stabilisiert wird.

Wie sich aus der bisherigen Beschreibung ergibt, ist das Antriebssystem für die Fixiereinrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen sehr einfach. Da außerdem die nachgiebige Fixierwalze selbst keine Heizeinrichtung aufweist, wird die thermische Verformung und Alterung ihres elastischen Materials wesentlich herabgesetzt, so daß die Lebensdauer dieser Walze groß ist. Ebenso ist die Austauschbarkeit sehr einfach und die Herstellungskosten sind gering. Selbst wenn die Fixierwalze mit kleinem Durchmesser ausgeführt wird, bleibt die Verteilung des darauf ausgeübten Drucks gleichmäßig, da der Druck durch die Heizwalze 3 und die Andruckwalze 4 bei kleinster Biegebeanspruchung bzw. Verformung ausgeübt wird. Da die Fixierwalze 2 außerdem nur extern beheizt wird, kann die elastische Schicht für die Fixierung auf der Fixier-walze 2 dicker eo ausgeführt werden, mit der vorteilhaften Folge, daß der adiabatische Effekt dieser Walze noch erhöht wird und die gewünschte Oberflächentemperatur innerhalb sehr kurzer Zeit erreicht wird.

Es sei bemerkt, daß unter dem Begriff »Kopiermaterialf; aiic Arten von Aufzeichnungsmaterial für elektrophotographische Zwecke verstanden werden können, auf dem sich Abbildungen erzeugen lassen, etwa Bildempfangsbogen für herkömmliche Tonerbild-Übertragungssysteme, ein elektfophotogfaphisch empfindliches Papier, Wie es für herkömmliche Systeme ohne Bildübertragung Verwendung findet, Bildempfangsmaterial, wie es bei mit Ladungsbildübertragung arbeitenden Systemen verwendet wird, sowie elektrostatisches Aufzeichnungspapier, das nach Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes direkt auf einem Objekt, etwa auf Flaschen,Tuben usw. entwickelt wird.

Fig.3 zeigt eine Detailansicht zur Verdeutlichung des Kontaktbereichs zwischen der Fixierwalze 2 und der Andruckwalze 3 in der Fixiereinrichtung nach Fig. 1. Die baulichen Einzelheiten und die Betriebsab· laufe in jedem Teilbereich werden nachfolgend erläutert:

Die nachgiebige Fixierwalze 2, die auf der angetriebenen Seite der Walzenanordnung steht und die durch die starre Andruckwalze 3 verformt wird, erzeugt in dem durch den Bezugshinweis a umgrenzten Bezirk eine nach innen gerichtete Zugspannung, indem die Kontaktfläche aufgrund der Reibung mit der antreibenden Andruckwalze 3 einer Zugkraft nach links ausgesetzt ist. In dem durch den Bezugshinweis b umgrenzten Bezirk dagegen tritt eine Druckspannung auf, wobei das elastische Material der Fixierwalze 2 sich auf den eingekreisten Bereich b konzentriert, so daß dort die Krümmung I/R1 zwangsläufig sehr groß wird. Als Folge davor» wird die Haftkraft zwischen dem Entwickler und dem elastischen Material der Fixierwalze 2 durch die Festigkeit des Kopiermaterials C überwunden, so daß dieses leicht abgelöst wird und dazu neigt, sich entlang der Mantelfläche der Andruckwalzt: 3 weiterzubewe gen.

Obwohl aufgrund der elastischen Verformung der Fixierwalze ein Ablösen auch dann erwartet werden kann, wenn beide Walzen 2 und 3 angetrieben werden, läßt sich eine ganz bemerkenswerte Verbesserung dadurch erreichen, daß die Fixierwalze — wie beschrieben — von der Andruckwalze angetrieben wird.

Als zweiter Vorteil dieser Walzenanordnung sei die wesentlich verbesserte Reinigungsmöglichkeit für die zuoberst angeordnete Heizwalze 4 erwähnt Wie bereits dargestellt, findet an der Kontaktfliiche zwischen der nachgiebigen Fixierwalze 2 und der oberen Heizwalze 4 die gleiche Verformung statt wie zwischen der unteren Andruckwalze 3 und der Fixierwalze 2 Außerdem besteht immer ein gewisser Schlupf zwischen den einander berührenden Walzen, selbst wenn die Anzahl der Umläufe dieser beiden oberen und der unteren Walze gleich sind, wenn man ein einzelnes Flächenelement der unter Druckkontakt stehenden Fläche zwischen den Walzen in Betracht zieht Gleichzeitig wird der Temperaturpegel in der Walzenanordnung abnehmen und zwar in der Folge Temperatur der Heizwalze δ Temperatur der Fixierwalze 2 fe Temperatur der Andruckwalze 3. Ersichtlicherweise ist die Temperatur der Heizwalze 4 am höchsten, wobei der Entwickler die Eigenschaft hat am ehesten an dieser Walze 4 anzuschmelzen. Deshalb gewährleistet die Walze 4 einen beachtlichen Reinigungseffekt durch den Schlupfeffekt Mit anderen Worten, da der Entwickler, der auf den Walzen 2 und 3 als Verunreinigung zurückbleibt sich sofort auf der Oberfläche der Walze 4 ansammelt ist sichergestellt daß die Oberflächen der Walzen 2 und 3 ihre Funktion bei der Bildfixierung sehr befriedigend erfüllen. Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß ein Schlupfeffekt nur in einem solchen Ausmaß auftreten darf, daß die Auflösung, Schärfe usw.

des reproduzierten Bilds nicht beeinträchtigt werden.

Als dritter Vorteil der beschriebenen Walzenanord* nung sei angeführt, daß ein gleichmäßiger Vorschub des Kopiermaterials gewährleistet ist. Da die nachgiebige Fixierwalze 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als die obere und untere starre Walze 3 bzw. 4 und unter Druckberührung zwischen diesen beiden Walzen angpordnet ist, wird der Druck in Axialrichtung der War/n 2 auf die Druckbeführiingsfläche gleichmäßig verteilt, unabhängig davon, wie klein der Durchmesser der Walze 2 gewählt wird. Selbst wenn ein dünnes Kopiermaterial, etwa ein Aufzeichnungspapier, zwischen den Walzen 2 und 3 hindurchläuft, wird sich die Andruckkraft gleichmäßig verteilen, mit der vorteilhaften Folge, daß keine Rillen, Umbiegungen oder Knicke auftreten. Die einzelnen Bogen werden daher nach ihrem Durchgang durch die Fixiereinrichlung automatisch sehr regelmäßig auf den dafür bestimmten Tisch ausgetragen. Dies ist insbesondere für automatische kopiervorrlchtungen von Bedeutung, die für die Herstellung einer Vielzahl von Kopien bestimmt und eingerichtet sind.

Nachfolgend wird eine Fixiereinrichtung unter Bezug auf die F i g. 4 bis 7 erläutert:

Der äußere Rahmen der elektrophotographischen Fixiereinrichtung dieser Bauart weist eine erste Seitenplatte 12 und eine zweite Seitenplatte 13 auf, die auf einer Schiene 11 befestigt sind, die gleitfähig auf einem nicht gezeigten Schienenfuß befestigt ist, um die Fixiereinrichtung zu halten, die ihrerseits am Hauptkörper eines elektrophotographischen Kopiergeräts befestigt ist.

Die Heizwalze 14 besteht aus einem metallischen Material guter Wärmeleitfähigkeit, etwa aus Aluminium, Messing o. dgl. Sie ist innen hohl und nimmt eine Heizquelle 15 auf. die beispielsweise aus einem Infrarot-Widerstandsheizelement etc. bestehen kann. Die Innenwandfläche ist z. B. mit einem schwarzen Anstrich oder einer schwarzen Plattierung beschichtet, um die Wärmeabsorptionsfähigkeit zu verbessern. Die Wandstärke der Heizwalze sollte vorzugsweise nur so groß sein, wie es aus mechanischen Gründen erforderlich ist, um die Zeit zu verkürzen, bis die Oberflächentemperatur dieser Walze einen bestimmten gewünschten Temperaturpegel erreicht. Um Temperaturschwankungen zu vermeiden, ist es ratsam, einen dünnen Oberzug eines wärmebeständigen, wärmeundurchlässigen Materials vorzusehen, der beispielsweise aus Polytetrafluorethylen bestehen kann.

Die erste und die zweite Seitenplatte 12, 13 sind mit weiteren verschiebbaren Platten 17 und 18 versehen, die in Auf- und Abwärtsrichtung verschiebbar auf einer Halteschraube 16 gelagert sind, die in jeder dieser Seitenplatten befestigt ist. Die Heizwalze 14 ist in Axialrichtung jeweils in einem Lager 20 und einem Lagergehäuse 19 drehbar gelagert, das in der verschiebbaren Platte 17 bzw. 18 sitzt. Um Ermüdungserscheinungen bei dem Lager 20 aufgrund der von der HeizwaJze 4 ausgehenden Wärmebelastung auszuschließen, ist es empfehlenswert, eine warmfeste Büchse 21, beispielsweise aus Phenolharz, zwischen dem Lager und der Heizwalze 14 vorzusehen. Die erwähnten verschiebbaren Platten 17 und 18 werden durch eine Druckfeder 23, die in einem Federgehäuse 22 untergebracht ist, das an der Seitenplatte 13 befestigt ist mit einem in der Zeichnung nach unten gerichteten Druck beaufschlagt und mit der Halteschraube 16 als Drehgelenk nach unten gedrückt.

Als Material für die Andruckwalze 24 kommen Metalle hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium und Messing, in Frage. Die Oberfläche dieser Andruckwalze ist mit einer Schicht aus beispielsweise Polytetrafluoriithylen versehen, auf das kein wärmeschmelzbare entwickeltes Bild übertragen werden kann. Die Andruckwalze 24 ist in einer in den beiden Seitenplatten 12 und 13 befestigten Lageranordnung 25 frei drehbar gelagert. Da die Andruckwalze 24 ebenfalls einer beträchtlichen Wärmebelastung von der Fixierwalze 27 ausgesetzt ist, empfiehlt es sich auch hier, eine wärmeundurchlässige Büchse 26 aus einem warmfesten Material, etwa Phenolharz, zwischen der Andruckwalze 24 und dem Lager 25 vorzusehen, um irgendwelche möglichen Schäden oder Ermüdungserscheinungen von dem Lager fernzuhalten.

Da die Bildfixierung durch die Fixierwalze 27 in direktem Kontakt mit dem entwickelten Bild auf dem Kopiermaterial erfolgt, ist es zweckmäßig, diese Rolle mit einer Schicht aus einem material wie 1. B. Silikonkautschuk zu versehen, das neben der geforderten Elastizität gute Trenneigenschaften in bezug auf das Kopiermaterial und das entwickelte Bild aufweist, so daß ein Übertragen des Bilds auf die Walzenoberfläche verhindert wird. Zwischen der ersten und der zweiten Seitenplatte 12 und 13 erstreckt sich eine starr gelagerte Achse 28, die eine Gleitplatte 30 trägt, die mittels einer Rolle 29 verschiebbar ist. Die Gleitplatte 30 weist ein Lager 31 auf, das die Fixierwalze 27 frei drehbar abstützt. Durch diesen konstruktiven Aufbau kann die Fixierwalze 27 zwischen der Arbeitsstellung, in der sie durch den Druckkontakt zwischen der Andruckwalze 24 und der Heizwalze 14 elastisch deformiert wird, und der Ruhestellung bewegt werden, in der sie außer Druckberührung mit den beiden anderen Walzen steht. Da die Fixierwalze 27 bei dieser Walzenanordnung ebenfalls einer relativ starken Wärmebelastung von der Heizwalze ausgesetzt ist. ist es notwendig, auch in diesem Fall eine warmfesle adiabatische Büchse 32 zwischen dem Lager 31 und der Fixierwalze 27 vorzusehen. Das mit dem Tonerbild T versehe"» Kopiermaterial wird unter hoher Quetschkraft zwischen die Fixierwalze 27 und die Andruckwalze 24 gefördert und beim Durchgang einer Wärmefixierung unterworfen, wobei das Bild auf dem Kopiermaterial fixiert wird.

Da die Heizwalze 14 und die Druckfeder 23 bei zwischen der Andruckwalze 24 und der Heizwalze 14 eingesetzter Fixierwalze 27 nach unten gedrückt wird, erfährt die Fixierwalze 27 durch den dabei ausgeübten hohen Druck die erwähnte elastische Verformung. Eine andere Möglichkeit, die Fixierwalze mit Druck zu beaufschlagen, kann bei ortsfester Lagerung der Heizwalze 14 in den Seitenplatten 12 und 13 erfolgen, wobei die Fixierwalze durch die zum Einbringen zwischen die beiden anderen Walzen erforderliche elastische Verformung einen hohen Druck ausübt ohne daß dabei die Druckfeder 23 benötigt wird. Unabhängig von Schwankungen der Härte des für die Fixierwalze 27 verwendeten Kautschuks ergibt sich in diesem Fall der Effekt daß der Wert der Verformung des Kautschuks konstant bleibt Ebenso ergibt sich vorteilhafterweise, daß dabei die Kontaktzeit des Kopiermaterials mit der Fixierwalze für die erforderliche Bildfixierung konstant gehalten werden kann. Die Wärmezufuhr zur Fixierwalze 27 erfolgt gewöhnlich durch die Wärmequelle 15' im Inneren der Heizwalze 14. Natürlich ist es auch möglich, eine Hilfs-Heizquelle 33' im Inneren der Andruckwalze

24 vorzusehen. Das als Heizquelle 15' vorgesehene Widerstandsheizelement ist über einen ortsfesten Kontakt 34 an eine Stromquelle angeschlossen, so daß keine Kontaktgabe zur Innenfläche der Andruckwalze 24 möglich ist. Zur Überwachung der dem Widerstandselement zuzuführenden elektrischen Leistung ist ein Thermistor 35 vorgesehen, der in direktem Kontakt oder in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Heizwalze 14 so angeordnet ist, daß ein befriedigender Wärmeaustausch besteht. Um die Ausdehnung und Kontraktion der Heizwalze 14 und der starren Walze 24 in Längsrichtung ausgleichen zu können, sind Maßnahmen getroffen, die eine Längung der Walze in Längsrichtung bei hoher Heiztemperatur ermöglichen. Zu diesem Zweck ist ein ausreichender Abstand »wischen dem Ende der Walzen und der jeweils gegenüberstehenden Seitenplatte vorgesehen, während die Kontraktion der Walzen bei verminderter Temperatur durch eine Druckfeder 36 augeglichen wird, die irgendwelche seitlichen Verschiebungen absorbiert.

Im folgenden wird die Antriebseinrichtung der beschriebenen Fixiereinrichtung erläutert:

Die Antriebsquelle für die gesamte Fixiereinrichtung besteht aus einer Getriebeanordnung 37, die an einen nicht gezeigten Antrieb angeschlossen ist. Die Getriebeanordnung 37 ist so ausgelegt, daß die Andruckwalze 14 bei Zufuhr von Kopiermaterial zur Fixiereinrichtung dieses Material mit einer Geschwindigkeit fördert, die gleich der linearen Geschwindigkeit dieses Kopiermaterials ist. In diesem Zeitabschnitt wird eine auf einer drehbaren Welle 38 sitzende Nockenscheibe 39 mit relativ geringer Geschwindigkeit in bezug auf die Andruckwalze 24 gedreht.

Wird der Antrieb der Fixiereinrichtung eingeschaltet, lo beginnt die Nockenscheibe 39 zusammen mit der Fixierwalze 27 zu drehen, wobei letztere unter der Wirkung der Nockenscheibe 39 oder durch andere lußere Kräfte von der in Fig. 8A dargestellten Ruhestellung in die in F i g. 8B gezeigte Stellung gelangt, in der sie die Heizwalze 14 berührt.

Die Heizwalze 14 kann sich zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht drehen, da sie durch einen auf einen Zapfen 40 aufgepaßten Block 42 und einen Arm 41, wie dargestellt, oder durch eine andere Sperreinrichtung, ttwa ein Klinkenrad, am Drehen gehindert ist. Damit gelangt die Fixierwalze 27 durch die Keilwirkung in Verbindung mit der Gleitplatte 30 in weiteren Kontakt mit der Heizwalze 14 und rollt dabei auf der Oberfläche der Heizwalze 14 als Rotationszentrum ab. Im Verlauf dieses Abrollvorgangs spannt die Gleitplatte 30 eine Druckfeder 44 in einem Federblock 43 vor, die in Gegenrichtung zum Vorrücken der Fixierwalze 27 wirkt Gelangt die Fixierwalze 27 an einen Punkt in der Nähe der Ebene der Achsen von Heizwalze 14 und Andruckwalze 24, so stößt ein auf der Gleitplatte 30 befestigter Block 45 den Arm 41 an, so daß die Anschläge 40 und 42 frei kommen und die Drehung aller Walzen beginnt Die Stellung der Fixierwalze 27 in diesem Augenblick ist durch die Positionierung des Blocks 43 bestimmt, der gemäß den in den F i g. 8D bis 8F dargestellten Weisen eingestellt werden kann. Die Position der Fixierwalze 27 kann entweder, wie F i g. 8D erkennen läßt, so sein, daß ihre Achse in ein und derselben Ebene mit den Achsen der Heizwalze 14 und der Andruckwalze 24 steht Weiter kann, wie F > g. 8E erkennen läßt, ihre Position so sein, daß die Walzenmitte vor der Ebene der Achsen der Walzen 14 \isd 24, d. h. gemäß F i g. 8E iinks der Ebene, zu stehen kommt Und schließlich kann die Position der Fixierwalze 27 so sein, daß die Walzenachse hinter der Ebene der beiden Walzen 14 und 24 steht, d. h. gemäß F i g, 8F rechts der Ebene.

Der Vorteil der in Fig. 8E gezeigten Stellung ist der, daß die Fixierwalze 27 aufgrund der elastischen Verformungskraft gegen den Block 43 gedrückt wird. Diese Stellung ist also sehr stabil. Nach Abschalten des Antriebs wird die Fixierwalze 27 in ihre Freigabeposition gemäß Fig.8A zurückgestoßen, und zwar durch externe Krafteinwirkung, etwa durch die Feder 44, die in der zuvor erläuterten Weise vorgespannt wurde.

Der Vorteil der in F i g. 8F gezeigten Stellung ist der, daß die Fixierwalze 27 bei Stillstand der Andruckwalze 24 aufgrund ihrer eigenen elastischen Rückstellkraft ohne Unterstützung durch äußere Kräfte, etwa durch die Feder 44, in die Ruhestellung zurückkehrt.

Bei der Fixiereinrichtung nach Fig.9 sind zwfii Grundbaueinheiten aus jeweils einer Andruckwalze 58, einer Fixierwalze 59 aus z. B. Silikonkautschuk sowie einer Heizwalze 61 mit einer Heizquelle 6Γ vorgesehen. Zusätzlich kann die Andruckwalze 58 eine Heizquelle 61" aufweisen. Die Bezugszeichen Cund Tbezeichnen das Kopiermaterial mit dem entwickelten Bild. Die Fixierwalzen 59 sind unter Druckberührung an den Andruckwalzen 58 drehbar.

Die beiden in Fig.9 gezeigten Grundbaueinheiten sind als Blöcke hintereinander angeordnet. Die Fixierwalzen 59 weisen, wie in Fig. 9A gezeigt ist, verjüngte Abschnitte 59' auf, die gegenüber den verjüngten Abschnitten 59' der benachbarten Fixierwalze versetzt angeordnet sind, so daß jedem verjüngten Abschnitt 59' der einen Fixierwalze ein nichtverjüngter Abschnitt der anderen Fixierwalze zugeordnet ist. Auf diese Weise ist die gesamte Bildfläche durch die nichtverjüngten Walzenabschnitte überlappt abgedeckt. Hierdurch wird das zu fixierende Bild in keiner Weise beeinträchtigt. In den durch die verjüngten Abschnitte 59' der beiden Fixierwalzen 59 gegebenen Freiräumen sind Führungselemente 60 montiert, die verhindern, daß das Kopiermaterial von den Fixierwalzen nicht ordnungsgemäß abgelöst wird und an deren Oberflächen kleben bleibt.

Hinsichtlich der Befestigungsposition der Führungselemente 60 in den verjüngten Abschnitten der Fixierwalzen sei bemerkt, daß diese Elemente vorzugsweise so nahe als möglich an die jeweiligen Enden dieser Walzenabschnitte herangerückt werden sollten, um eine gute Trennwirkung zu erreichen. Dies ist in den F i g. 9A

so und 9B verdeutlicht Die Positionen dieser Führungselemente sind in Fig.9A durch den Bezugshinweis b angegeben. Die Trennwirkung vermindert sich andererseits, wenn die Befestigungsposition für die Führungselemente vom Endbereich der verjüngten Walzenabschnitte abrückt, was etwa durch den Bezugshinweis a in F i g. 9A verdeutlicht ist Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß bei in der Position b stehenden Führungselementen das Kopiermaterial an einer Ablösesteile H von der Walze getrennt wird (siehe F i g. 9B), während sich in der Position a der Führungselemente 60 die Ablöseposition für das Kopiermaterial bis in den Bereich der Stelle //'verschiebt, der hinter der Stelle H Hegt Diese verlängerte Kontaktzeit des Kopiermaterials beeinträchtigt die Trennbarkeit des Kopiermaterials von der Fixierwalze.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform werden zwei mit verjüngten Abschnitten versehene Fixierwalzen 59, 59" zwischen die obere Heizwalze 61

und üie untere Andruckwalze 58 gepreßt und in einem Zustand fixiert, in dem sich die Mantelflächen der Fixierwalzen 59,59" nicht berühren. Der sich aus diesem Aufbau ergebende Vorteil ist in F i g. 12 veranschaulicht und liegt darin, daß die Fixierwalzen 59, 59" !eicht in ihre Arbeitsstellung in Druckberührung mit den beiden Walzen 58 und 61 gebracht werden können, was mit in feststehende Wände 62 eingeschraubten Bolzen 63,63" bewirkt wird. Durch Herausschrauben der Bolzen 63, 63" rücken die Fixierwalzen von den beiden Walzen 58 und 61 ab und gelangen in ihre Ruhestellung.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 11 werden zwt \ Paare aus je einer Andruckwalze 58 bzw. 58" und einer Fixierwalze 59 bzw. 59" einer gemeinsamen Heizwalze 61 zugeordnet. Alle Andruck- und Fixierwalzen sind mit verjüngten Abschnitten ausgebildet, die die Anordnung entsprechender Führungselemente 60 erlauben, so daß es zugleich unmöglich wird, daß das Kopiermaterial an den Andruckwalzen kleben bleibe. Fig. 13 zeigt den Mechanismus zum Einbringen der Fixierwalzen in ihre Arbeitsstellung, der dem des Ausführungsbeispiels gemäß F ig. 12ähnelt

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Wärmeschmelzfixiereinrichtung für wärmeschmelzbare Tonerbilder mit einer Fixierwalze mit elastischer Oberfläche, einer Andruckwalze und einer die Fixierwalze berührenden Heizwalze, bei der in einer Arbeitsstellung die Achsen der Walzen parallel zueinander liegen und der Achsenabstand zwischen der Fixierwalze und der Andruckwalze kleiner ist als die Summe der Radien der Fixier- und der Andruckwalze, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsenabstand zwischen der Heizwalze (4; 14; 61) und der Fixierwalze (2; 27; 59) kleiner ist als die Summe der Radien dieser beiden Walzen, und daß die Fixierwalze durch Ausrücken aus der Arbeitsstellung in eine Ruhestellung verbringbar ist, in der die vorstehenden Beziehungen für die Achsenabstände nicht gelten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d?ß die Achsen der Andruckwalze (3; 58) »nd der Hcizwalze (4; 61) ortsfest angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß die Heizwalze (14) angefedert gelagert ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Fixierwalze (2; 27; 59) in deren Arbeitsstellung in der Ebene der Achsen der Andruckwalze (3; 24; 58) und der Heizwalze (4; 14; 61) oder aus dieser Ebene versetzt auf der Seite der Ruhestellung oder auf der der Ruhestellung gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem jer Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze »der die Heizwalze antreibbar i :.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (3) «der die Heizwalze antreibbar und die jeweils endere Walze mit einer Anschlageinrichtung (7, 8) turn Sperren ihrer Drehung versehen ist, und daß eine Entriegelungseinrichtung (9) vorgesehen ist, die die Sperrwirkung der Anschlageinrichtung aufheb!. Wenn die Fixierwalze (2) bei ihrer Bewegung aus der Ruhestellung mit Hilfe der antreibbaren Walze ihre Arbeitsstellung erreicht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierwalze (2) in ihrer Ruhestellung mit der antreibbaren Walze in Berührung steht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federeinrichtung 144) vorgesehen ist. unter deren Wirkung die Fixierwalze (27; aus ihrer Arbeitsstellung in ihre Ruhestellung bewegbar ist, und die bei der Bew-egung der Fixierwalze aus ihrer Ruhestellung in Ihre Arbeitsstellung gespannt wird.

9 Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fixierwalze (2; 27) kleiner als der Durchmesser der Andruckwalze (3; 24) ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fixierwalze (2; 27; 59) kleiner als der Durchmesser derHeizwalze(4jl4;61)ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fixiefwalzen (59, 59") in Durchlaufrichtung des Blattmaterial? derart hintereinander angeordnet sind, daß in der Arbeitsstellung die eine Fixierwalze (59) vor und die

andere Fixierwalze (59") hinter der Ebene liegt, die durch die Achsen der Andruckwalze (58) und der Heizwalze (61) bestimmt ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fixierwalzen (59, 59") in Durchlaufrichtung des Blattmaterials hintereinander angeordnet sind und jeder Fixierwalze eine gesonderte Andruckwalze (58 bzw. 58") zugeordnet ist

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fixierwalzen (59, 59") verjüngte Abschnitte (59') aufweist, in deren Bereich Führungselemente (60) für das Blattmaterial vorgesehen sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Fixierwalzen (59, 59") derart gegeneinander versetzte verjüngte Abschnitte (59') aufweisen, daß jeder verjüngte Abschnitt durch einen nicht verjüngten Abschnitt kompensiert ist.