DE2454313A1

DE2454313A1 - Fixiereinrichtung fuer elektrofotografische bilder

Info

Publication number: DE2454313A1
Application number: DE19742454313
Authority: DE
Inventors: Paul Heinzer; Helmut Wulz
Original assignee: WIFO FORSCHUNGSINST AG
Current assignee: WIFO FORSCHUNGSINST AG
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1975-06-19
Also published as: DE2454313C2; FR2251848A1; US4001544A; GB1459655A; CA1042496A; JPS50114229A; FR2251848B1

Description

Patentanwälte Dipj.. -Ing. R "W;ickmawn,

Dipl.-Ing, H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A."Werckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

WIFO

WISSENSCHAFTLICHES FORSCHUNGS-INSTITUT A.G.

8045 Zürich

Binzstraße 18 " -

SCHWEIZ ' ' ■■

Fixiereinrichtung für elektrofotografische- Bilder

Die Erfindung betrifft eine Fixiereinrichtung für elektrofotografische Bilder, die aus Tonerpulver bestehen, mit einer oberen heizbaren Fixierrolle und einer mit dieser, in Wechselwirkung stehenden unteren Gegenrolle, zwischen denen die Bildträgerblätter zwecks Fixierung"'hindurjDhgeführt werden.

In bekannten Einrichtungen dieser Art haben beide Rollen starre, rohrförmige Umhüllungen, wobei die Umhüllung der Gegenrolle mit einer Gummischicht versehen ist. Die Fixierrolle ist in ihrem Innenraum mit einer Heizvorrichtung versehen, und beide Rollen werden beim Betrieb gegeneinander gedrückt, so daß die zwischen ihnen hindurchgeführten Bilder durch die kombinierte Wirkung des Drucks und der mit der Fixierrolle erzeugten Wärme fixiert werden.

Die gesamte Einrichtung muß eine ausreichend hohe Temperatur erreichen, bevor die Fixierung der Bilder eingeleitet werden kann. Da die bekannten Einrichtungen relativ schwer aufgebaut

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sind, ist eine Zeit in der Größenordnung von einigen Minuten erforderlich, um sie aufzuheizen, nachdem eine Betriebspause der zugeordneten Fotokopiermaschine, beispielsweise die Ausschaltung über Nacht, erfolgte.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß die Rollen fest zusammengedrückt werden müssen, um eine ausreichende Wärmeübertragung von der Fixierrolle auf die Bildträgerblätter zu erreichen und den Kontaktbereich durch Deformation der Gummischicht der Gegenrolle zu vergrößern. Der relativ-hohe Andruck ermöglicht keine seitliche .Bewegung der zwischen den Rollen hindurchgeführten Blätter, so daß die Gefahr der Faltenbildung in den Blättern entsteht.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung eine Fixiereinrichtung für elektrofotografische Bilder aus Tonerpulver vorgesehen, die eine obere heizbare Fixierrolle und eine untere angetriebene Gegenrolle umfaßt, zwischen denen die zu fixierenden Bildträgerblätter hindurchgeführt werden, wobei die Fixierrolle eine elastische rohrförmige Umhüllung aus Metall oder einem anderen Material hoher Wärmeleitfähigkeit hat..

Drei Ausführungsbeispiele einer Einrichtung nach der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. ί einen schematischen Vertikalschnitt I-1 nach Fig-. 2 für ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen. Längsschnitt einer Seite der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einiger Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV aus Fig . 3 für eine Seite der.Einrichtung,

Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich Fig3, jedoch für ein drittes Ausführungsbeispiel, und

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Fig. 6 den Schnitt VI-VI aus Fig. 5 für eine Seite der Einrichtung .

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Einrichtung umfaßt eine Fixierrolle 1 und eine Gegenrolle 2, die in einem Gehäuse 3 drehbar gelagert sind und durch deren Spalt das zu fixierende Material in der in Fig. 1 gezeigten Pfeilrichtung hindurchgeführt wird. Dieses Material besteht aus Blättern eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, die bildmäßig in einer elektrofotografischen Kopiermaschine belichtet und danach mit Tonerpulver entwickelt wurden.

Die Rollen 1, 2 sind hohl und enthalten in ihrem Inneren jeweils eine Heizvorrichtung 4 bzw. 5, diese Vorrichtungen werden von einer nicht dargestellten Quelle mit elektrischer Energie versorgt und erzeugen die zur Fixierung der Bilder erforderliche Warme. In vielen Fällen reicht es aus, nur in der Fixierrolle eine Heizvorrichtung vorzusehen.

Die Gegenrolle 2,hat zwei hohle Lagerachsen 6, von denen nur eine dargestellt ist. Diese Lagerachsen sind durch die rohrförmige Hülse 7 der Gegenrolle 2 miteinander verbunden. Jede Lagerachse 6 besteht aus einem rohrförmigen Teil 8, der in einer Seitenwand 10 des Gehäuses 3 gelagert ist, und einem Flansch 9, der an seinem Umfang an der Hülse 7 befestigt ist. Der rohrförmige Teil 8 einer Lagerachse steht von dem Gehäuse 3 ab und wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor getrieben.

Die Fixierrolle 1 hat gleichfalls zwei hohle Lagerachsen 11, von denen nur eine dargestellt ist* und eine elastische Metallhülse 12, die eine Stärke von 60 bis 70/Uhaben kann. Jede Lagerachse besteht aus einem äußeren Teil 13, der an der Seitenwand 10 anliegt, und einem rohrförmigen Lagerzapfen 14, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Hülse

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ist. Beide Achsenteile sind miteinander verbunden, der Zapfen 14 ist innerhalb des Endes der Hülse 12 angeordnet und liegt über dem entsprechenden Endteil der Hülse 7 der Gegenrolle

2,

Jede Lagerachse 11 wird durch zwei Andruckrollen 16, 17, die an Vorsprüngen 18, 19 der zugeordneten Seitenwand. 10 gelagert sind, in Kontakt mit .der Hülse 12 gedrückt. Jede Seite der elastischen Hülse 12 wird entsprechend gegenüber der zylindrischen Form in die in Fig. 1 gezeigte Form deformiert, so daß sie die Lagerachsc 11 nur 'in den Kontaktbereichen der Hülse 12 mit der Gegenrolle 2 und mit den Rollen 16, 17 berührt und bei 20, 21 und 22 in den Bereichen zwischen diesen drei Kontaktzonen hochgewölbt wird. Die Hülse 12 und die Lagerachsen 11 erhalten somit einen Reibungsantrieb durch die Gegenrolle 2. Da die elastische rohrförmige Hülse 12 der Fixierrolle 1 über ihrer gesamten Länge an der starren Hülse 7 der Gegenrolle 2 ruht, erfolgt auch die Verzerrung der Hülse 12 über ihre gesamte Länge.

Der Berührungsbereich zwischen den Hülsen 12 und 7 erstreckt sich über einen Winkelbereich <λ, und die zu fixierenden Bilder bleiben in Kontakt mit der heißen, elastischen Hülse 12 der Fixierrolle für eine Zei^-ü^^edurch die Drehgeschwindigkeit der Rollen 1, 2 und den Winkelet bestimmt ist.

Der Winkel ex. kann geändert werden, indem die Position der Rollen 16 und 17 relativ zu dem Umfang der Lagerachse 11 verrändert wird, indem der Durchmesser der Hülse 12 der Fixierrolle geändert wird, indem der Durchmesser der Gegenrolle 2 geändert wird oder indem diese Einstellmöglichkeiten kombiniert werden. Ein Anstieg des Winkels cL vergrößert die Geschwindigkeit, mit der die zu fixierenden Bilder durch die Einrichtung geführt v/erden können.

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Die zur Aufheizung der Fixiereinrichtung auf die Betriebstemperatur erforderliche Zeit ist sehr kurz und beträgt wenige Sekunden, da die leichte Fixierrolle 1 die zur Fixierung von Tonerbildern erforderliche Temperatur schnell annehmen kann.

Durch die Elastizität der Hülse 12 kann die starre Hülse 7 der Gegenrolle 2 relativ dünn sein. Die Gegenrollc 2 muß daher nicht schwer sein, so daß sie keine wesentliche Verzögerung bei Aufnahme des Fixierbetriebs nach einem Stillstand der zugeordneten Kopiermaschine verursacht.

Wenn die Gegenrolle 2 nicht heizbar ist, so kann ihre Hülse 7 aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.

Ein -weiterer Vorteil besteht darin, daß der auf die Bildträgerblätter ausgeübte Druck bei der Durchführung durch die Rollen 1. Lind 2 gering ist, so daß keine Faltenbildung zu befürchten ist. Falls erwünscht, kann die Hülse 7 der Gegenrolle 2 elastisch sein, jedoch sollen ihre beiden Lagerachsen 6 dann synchron angetrieben werden.

Zumindest eine der Rollen 1 und 2 kann eine nichthaftende Oberflächenschicht aus einem Fluorkohlenwasserstoff, aus Silikonkautschuk oder Silikonöl haben, um die Ablösung der Bildträgerblätter von den Rollen nach der Fixierung zu erleichtern. ...-.-

Die Dicke der Hülsen der Rollen 1 und 2 soll ausreichen! sein, um eine genügende Festigkeit zu bieten, jedoch nicht so groß, daß die Wärmeübertragung durch die Hülse hindurch behindert wird. Wenn die Hülsen aus einem der Metalle Kupfer, Nickel, Kobalt oder Chrom oder Legierungen dieser Metalle bestehen, so kann ihre Dicke zwischen 20 und ZOOlo, vorzugsweise zwischen 50 und 100^ liegen.

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Ein oder mehrere Wärmefühler können zur Steuerung der Aufheizung der Einrichtung und ihrer Betriebstemperatur vorgesehen sein.

Die Rollen 1 und 2 können während langer Stillstandszeiten ohne Deformation miteinander in Kontakt bleiben. Dies ist bei den bekannten Einrichtungen, die mit Gummi beschichtete Rollen enthalten, nicht möglich. Hier müssen die Rollen bei einer langen Stillstandsperiode voneinander getrennt werden.

Die deformierbare Hülse 12 der dargestellten Einrichtung übt einen gleichmäßigen Druck auf die Bildträgerblätter aus, und ihre Deformation erleichtert die Ablösung der Blätter.

Eine Einsparung an Energie kann erreicht werden, indem die Lagerachsen der heizbaren Rollen aus wärmeisolierendem Material gefertigt werden.

Die Gegenrolle 2 des in Fig. 3 und k gezeigten Ausführungsbeispiels ist ähnlich der in Fig. 1 und 2 gezeigten, jedoch hat der rohrförmige Teil 8 ihrer Lagerachse 6 ein Zahnrad 23, das durch einen nicht dargestellten Motor und eine Antriebskette gedreht wird. Die Lagerachsen 11 der Fixierrolle 1 sind jedoch unterschiedlich konstruiert. Jede Lagerachse besteht aus einem rohrförmigen Teil 24, der mit einem Flansch versehen ist, welcher an einer Lagerhülse 26 in der Seitenwand 10 des Gehäuses 3 liegt und in einen Teil des Endes der elastischen Hülse 12 hinein verläuft, der über das Ende der Gegenrolle 2 hinausragt.

Um eine synchrone Drehung der Rollen 1 und 2 zu erreichen, tragen die rohrförmigen Teile 8 und 24 der Lagerachsen an einer Seite der Einrichtung ineinander greifende Zahnräder 27 und 28, und der Flansch 25 der hier angeordneten Lagerachse trägt ein Zahnrad 29, dessen Zähne in nicht dargestellte Perforationen der elastischen Hülse 12 eingreifen.

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Die Andruckrollen 31 und 32 verlaufen in diesem Falle über die gesamte Länge der Fixierrolle 1.

Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die angetriebene Gegenrolle 2 ähnlich den in den anderen Ausführungsbeispielen gezeigten Rollen. Die Flansche 9 ihrer Lagerachsen 6 haben Zähne 33, die in diesem Falle durch die Enden von Stiften 44 gebildet sind, welche unter gleichmäßigen Umfangsabständen zwischen Scheiben 45 angeordnet sind, die den Flansch bilden. Die Zähne greifen in Perforationen 34 der elastischen Hülse 12 der Fixierrolle ein, um eine synchrone Drehung der Rollen 1 und 2 zu erzielen.

Die Fixierrolle 1 besteht nur aus der Hülse 12 und hat keine Lagerachsen. Die Andruckrollen 35 und 36 sind innerhalb der Hülse 12 auf den beiden entgegengesetzten Seiten.ihrer Kontaktzone mit der Hülse 7 angeordnet und deformieren sie, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Jede Andruckrolle hat eine rohrförmige Hülse 38, in deren Enden Umfangsnuten eingearbeitet sind, die den Zainen 33 angepaßt sind. Ferner sind Lagerachsen 39 vorgesehen, die in Lagerhülsen 40 drehbar sind. Diese sind mit radialem Spiel in Öffnungen der Seitenwände 10 des Gehäuses angeordnet, jedoch gegen eine Drehung gesichert. Federn 41 umgeben die Lagerhülsen 40 und 42, in denen die Lagerachsen der Gegonrolle 2 gelagert sind. Sie drücken die Andruckrollen 35 und 36 und die Hülse 12 gegen die Gegenrolle 2.

Um die Wärmeverluste minimal zu halten, tragen die Flansche 9 der Lagerachsen der Gegenrolle 2 auf ihren Innenflächen Reflektoren 43, die die von der Heizvorrichtung 5 abgestrahlte Wärme in Richtung zur Hülse 7 reflektieren.

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Claims

Patentansprüche

\aJFixiereinrichtimg für elektrofotografische Tonerbilder mit einer oberen heizbaren Fixierrollc und einer unteren angetriebenen Gegenrolle, zwischen denen Bildträgerblätter hindruch führbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierrolle mit einer elastischen rohrförmigen Hülse aus Metall oder einem anderen Material hoher Wärmeleitfähigkeit verschen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierrolle hohle Lagcrachsen aufweist, die mit Lagerzapfen versehen sind, welche in die Enden der Hülse eingepaßt sind und die Gegenrollc überlappend angeordnet sind, wobei ihr Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Hülse ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerachsen Außenteile außerhalb der Lagerzapfen aufweisen, an denen die Endkanten der Hülse anliegen.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Andruckrollen vorgesehen sind, die die Enden der Hülse der Fixierrolle gegen ihre Lagerachsen drücken.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckrollen außerhalb der Fixierrolle paarweise an den beiden Rollenenden angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckrollen außerhalb der Fixierrollc angeordnet sind und über deren gesamte Länge verlaufen.

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.O₁.
7. Einrichtlang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zv/ei Andruckrollen innerhalb der Fixierrolle auf den beiden Seiten der Kontaktzone ihrer Hülse mit der Gegenrolle angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegonrolle eine starre rohrförmige Hülse und hohle, an ihren Enden angeordnete Lagerachsen aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrolle mit einer inneren Heizvorrichtung ausgerüstet ist. _:
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, üaß zur synchronen Drehung der Fixierrolle und der Gegenrolle die hohle Hülse der Fixierrolle mit Perforationen versehen ist, in die die Zähne eines durch die Gegenrolle ange-

' triebenen Elements eingreifen.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Fixierrolle hohle Lagerachsen tragen, von denen eine mit der Gegenrolle über an ihr vorgesehene Zähne gekoppelt ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrolle an ihren Enden mit Lagerachsen versehen ist, die Zähne tragen.
13. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckrollen mit radialem Spiel gelagert" sind und daß eine Feder vorgesehen ist, die die Andruckrollen mit der Hülse der Fixierrolle in Kontakt drücken.

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14. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrollc an ihren Enden Lagerachsen aufweist, die . Reflektoren an ihren inneren Enden tragen, welche die von der inneren Heizvorrichtung abgestrahlte Wärme auf ihre Hülse reflektieren.

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