DE2532253A1

DE2532253A1 - Einrichtung zum fixieren von tonerbildern

Info

Publication number: DE2532253A1
Application number: DE19752532253
Authority: DE
Inventors: Kinzi Saito; Sadao Takahashi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2532253B2; US4019054A

Description

DIPL.-ING. SCH^ABß DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte; 26 29^ 1 8, J_uff #75

Ricoh Company, Ltd.
Tokyo/Japan

Einrichtung zum Fixieren von Tonerbildern

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fixieren von Tonerbildern auf Trägermaterial, wie beispielsweise auf Aufnahme- oder Kopierblättern.

Die Wellenlänge einer Infrarot-Strahlung, welche die höchste prozentuale Absorption durch weißes Papier ergibt, ist 3/um oder höher, und eine Substanz, welche Infrarot-Strahlung mit einem Scheitelwert in einem derartigen Bereich abgibt bzw. ausstrahlt, hat eine Farbtemperatur von etwa 1 000 K. Beim elektrophotographischen Kopieren wird im allgemeinen im Hinblick auf die Anstiegsrate der thermischen

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VII/XX/ha

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Strahlung und die Größe der benutzten Heizquelle eLne Heizlampe mit einer Leistung von etwa 1 OOOW verwendet, welche eine Färbtemperatür von 2 0OO K erzeugt. Wenn derartige Heizlampen verwendet werden und ein Kopierblatt mit einer Geschwindigkeit von 8cm/sek durchläuft, kann das Kopierblatt in den Bildteilen «it dem wesentlichen Inhalt durch die Hitze verfärbt bzw. sogar angesengt werden, während die Fixierung in den Bildbereichen axt Linien unzureichend ist.

Es ist jedoch bereits vorgeschlagen worden, ein Lichtabschirmteil mit einer flachen, ebenen Aluminiumplatte vor einer Infrarotlampe anzuordnen, und ein das Bild tragendes Teil entlang des Lichtabschirmteils durchlaufen zu lassen, um ein Tonerbild durch Erwärmen mittels der Sekundärstrahlung von dem Abschirmteil zu schmelzen. Jedoch wird der Wärmewirkungsgrad einer derartigen Einrichtung nicht als besonders vorteilhaft betrachtet, da das Teil für die Sekundärstrahlung zur unmittelbaren Erwärmung des das Bild tragenden Teils zwischengeschaltet werden muß. Wenn obendrein das das Bild tragende Teil aufgrund eines Fehlers in der Fördereinrichtung zum Stillstand kommt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß infolge einer Überhitzung eines Kopierblattes ein Feuer entsteht.

Die Erfindung soll daher eine Einrichtung schaffen, mit welcher ein Tonerbild ausreichend thermisch geschmolzen wird, indem eine Primärstrahlung Ton einer Infrarot-Strahlungsquel-

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le und eine Sekundärstrahlung benutzt wird, welche durch Abschmirmen eines Teils der Primärstrahlung erhalten wird. Ferner soll mit der Erfindung eine Einrichtung zum Wärmeschmelzen geschaffen werden, bei welche^r als sekundär strahlender Körper ein Strahlungskorper mit einer sehr geringen Wärmekapazität verwendet wird, welcher so ausgelegt ist, daß er sich physikalisch wie ein schwarzer Körper für zumindest einen Teil einer angelegten Infrarot-Strahlung verhält, bei welchem ferner die Luftzufuhr dazu verwendet wird, die Umgebung zu erwärmen und bei welchem obendrein verhindert ist, daß ein Kopierblatt überhitzt wird.

Gemäß der Erfindung ist daher eine Einrichtung zum Fixieren von Tonerbildern geschaffen, bei welcher ein Strahlungsteil zwischen einer kurzwelligen Infrarot-Strahlungsquelle und einer Bewegungsbahn eines ein Tonerbild tragenden Trägerblattes angeordnet ist, um langwellige Infrarot-Strahlung zu schaffen. Das Strahlungsteil ist mit Metallfolien in der Weise versehen, daß die Folien einen Großteil der komplizierten Bahnen für die kurzwelligen von der Quelle ausgehenden Infrarotstrahlen bilden, so daß die Strahlen nach einer beliebig oft wiederholten Reflexion in Wärme umgewandelt werden. Durch die komplizierten Bahnen wird Luft in Richtung auf die Trägerbahn gesprüht bzw. verteilt, ua zusätzlich zu der Erwärmung durch langwellige Infrarot-Strahlung den Fixierungsgrad durch eine Lufterwärmung zu verbessern, und um ferner ein Verbrennen des Trägerblattes in dem Fall zu verhindern, daß es fest-

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- 4 geklemmt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.l eine Schnittansicht einer thermischen Schmelzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform;

Fig.3 eine Vorderansicht der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform;

Fig.4 eine Schnittansicht der thermischen Schmelzeinrichtung gemäß einer Abwandlung der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform; und

Fig.5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung des Strahlungskörpers.

In Fig.l ist eine Heizlampe 1 dargestellt, welche Infrarot-Strahlung abgibt und welche auf der Innenseite eines ref Ie ktierenden Spiegels 2 angeordnet ist. Ein Aufnahme- bzw. Kopierblatt 4, welches zu fixierende Tonerbilder 3 trägt, wird in einer durch einen Pfeil 5 angezeigten Ric htung so befördert, daß es an bzw. unter der Lampe 1 durchläuft. Ein Sekundär-

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Strahlungskörper 6, welcher ein Metallblech aufweist, ist zwischen der Lampe 1 und dem Blatt 4 oder quer zu der Öffnung des reflektierenden Spiegels 2 angeordnet. Über der halben Länge des mit a bezeichneten Bereichs, welcher an der Einlaßseite liegt, geht der Strahlungskörper 6 durch bzw. ist nicht unterbrochen, während er in dem übrigen Bereich b, welcher näher an der Austragseite des Kopierblattes 4 liegt,mit einer Anzahl Fenster oder Ausnehmungen 7 versehen ist. Jedes der Fenster bzw. jede der Ausnehmungen kann einen sich quer zu dem Kopierblatt 4 erstreckenden Schlitz oder eine Anzahl kleiner Öffnungen aufweisen. Die Innenfläche des Strahlungskörpers 6 ist einschließlich des mit Fenstern oder Ausnehmungen versehenen Bereichs mit einer schwarzen Farbe galvanisch überzogen oder auf andere Weise geschwärzt, um eine gute Absorption einer Infrarot-Strahlung zu erreichen. Hierbei ist die Anordnung so ausgebildet, daß der Strahlungskörper eine Temperatur in der Größenordnung von etwa 500 C erreicht, so daß eine Fixierung eines Tonerbildes mit der langwelligen von dem Strahlungskörper 6 abgegebenen Infrarot-Strahlung allein zu einer im allgemeinen nicht ausreichenden Fixierung führt, selbst wenn in Abhängigkeit von der Fläche der Bildteile die Fixiergrade bzw. -abstufungen unterschiedlich bzw. differentiel herabgesetzt bzw. vermindert sind.

UiB das Tonerbild 3 auf dem Blatt 4 zu fixieren, muß die Temperatur des Blattes 4 auf einen bestimmten Wert erhöht werden. Hierzu wird das Blatt 4, welches ein größeres Absorptionsvermögen für die langwellige Infrarot-Strahlung hat, durch den

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Strahlungskörper 6 in dem ersten Bereich a vorerwärmt, und
während es den zweiten Bereich b durchläuft, wird das Tonerbild 3 durch die kurzwellige Infrarot-Strahlung von der Lampe 1 wirksamer erwärmt, welche von den Fenstern oder Ausnehmungen durchgelassen wird, so daß auf diese Weise der Fixiervorgang vollständig durchgeführt wird.

In dem zweiten Bereich b sollte 1/10 bis 7/10 des Materials
des Strahlungskörpers 6 zur Ausbildung der Fenster oder Ausnehmungen 7 entfernt sein. Vorzugsweise nehmen die Fenster
oder Ausnehmungen 7 ein Verhältnis von 2/10 bis ^/10 der Fläche des Strahlungskörpers 6 für den direkten Durchgang der
Wärmestrahlung ein, wodurch unabhängig von der Form und Anordnung der verschiedenen Bildbereiche ein einwandfreies Fixieren gewährleistet ist.

In Fig.2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher eine Infrarot-Strahlungsquelle 11, bei spielsweise eine bekannte Infrarotlampe, im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors 12 angeordnet ist, welcher im Querschnitt ein parabolisches Profi!), aufweist, die Quelle 11 umgibt und an seinen unteren Ende offen ist. Der Reflektor
weist eine hochglanzpolierte Innenfläche auf, um die von der Quelle 11 abgegebene Infrarot-Strahlung zu der Offnungsebene hin gleichföreig abzugeben.

Die Öffnung des Reflektors ist Mit eines Strahlungskörper 13

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(weitgehend) abgedeckt, welcher eine ganze Reihe in der Art von Blenden oder Vorhängen angeordneten (V-förmigen) Metallplatten aufweist, um auf diese Weise einen die Strahlung abschmirmenden Raum zu schaffen. Der Strahlungskörper 13 kann aus dünnen Blechen aus nichtrostendem Stahl oder Kupfer hergestellt sein, welche ein geringes Wärmeaufnahmevermögen haben. Vorzugsweise weist der Strahlungskörper 13 Blechmaterialien mit einem geringen Wärmeaufnahmevermögen und einer guten Temperatur- und Säurebeständigkeit auf, wie beispielsweise Nickelbleche oder Kupferbleche, welche mit Nickel oder Silber überzogen sind. Auf diese Weise wird ein Strahlungskörper 13 geschaffen, welcher schnell erwärmt und aufgeheizt werden kann. Obwohl ein Teil der dem Strahlungskörper 13 zugeführten Infrarot-Strahlung nach einer begrenzten Reflexion aufgrund dessen Ausbildung durchgelassen werden kann, verhält sich der Strahlungskörper für den verbleibenden, größeren Teil der Infrarot-Strahlung aufgrund der sich unbegrenzt wiederholenden Reflexion der eingeführten Strahlung ähnlich wie ein schwarzer Körper, so daß auf diese Weise eine Hohlraumstrahlung bzw. eine Strahlung des schwarzen Körpers erreicht ist. Insbesondere die obere Fläche des Strahlungskörpers 13 absorbiert wirksam die kurzwellige Infrarot-Strahlung, welche gleichförmig auf sie auftrifft, während sie die langwellige Infrarot-Strahlung zu dem (zu fixierenden) Bild hin wirksam abstrahlt, welches an dessen unteren Fläche durchläuft, so daß auf diese Weise eine wirksame Sekundärstrahlung zustande kommt.

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Eine Öffnung bzw. ein Einlaß Ik, welche(r) mit der Außenluft in Verbindung steht, ist an der Oberseite des Reflektors 12 vorgesehen, und ein Ventilator 15 saugt die Außenluft durch die Öffnung l4 an und führt sie dem Innenraum des Reflektors 12 zu« wobei die Luft durch den Strahlungskörper 13 sehr stark umgelenkt wird und von dessen unterer Fläche bwz. von dessen Unterseite nach unten abgegeben bzw. verteilt wird. Dieser Luftstrom kühlt die Quelle 11 ab, wodurch deren Überhitzung verhindert ist, und die von der Unterseite des Strahlungskörpers. 13 abgegebene, heiße Luft kommt mit den (zu fixierenden) Bildbereichen in Berührung, wodurch diese dann erwärmt werden; auf diese Weise ist der Wirkungsgrad beim Fixieren zusätzlich zu der Erwärmung der Bildbereiche durch die Sekundärstrahlung durch eine Lufterwärmung verbessert. Obendrein verhindert der abgegebene Luftstrom ein Verbrennen des das Bild tragenden Blattes, da für den Fall, daß es festklemmt, die Wärme von diesem verteilt bzw. ab- und weitergeleitet wird. Der Luftstrom dient auch dazu, giftige und/oder brennbare Gase zu verteilen bzw. auszubreiten, welche während der Erwärmung des Bildes entwickelt werden können, so daß auf diese Weise lebensgefährliche Folgen vermieden sind.

Die erfindungsgeaäße thermische Schmelzeinrichtung kann in ähnlicher Weise wie bei einem herkömmlichen Gerät zum Fixieren verwendet werden, indem ein das Bild tragendes Teil 17, beispielsweise photoleitfähiges Papier, auf einer Fördereinrichtung l6, wie beispielsweise einem Band angeordnet wird«.

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welches in einem bestimmten Abstand entlang der Unterseite des Strahlungskorpers 13 in der durch einen Pfeil a angegebenen Richtung bewegt wird, wie allgemein in Fig.3 dargestellt ist; hierdurch kann Toner, welcher das Bild bildet, auf dem Teil 17 während dessen Bewegung thermisch geschmolzen werden.

Obwohl in den vorbeschriebenen Ausführungsformen eine einzige Infrarot-Strahlungsquelle verwendet worden ist, kann, wenn es gefordert wird, auch eine Anzahl derartiger Quellen verwendet werden und vorgesehen sein. Wenn ein Paar Infrarotlampen verwendet wird, kann es so angeordnet sein, daß der Brennpunkt des Reflektors in der Mitte zwischen ihnen liegt, wie in Fig.k dargestellt ist. Auch die Anordnung bzw. Ausführung des Strahlungskorpers 13 ist nicht auf die Form der dargestellten Blenden oder Vorhänge beschränkt, sondern es kann irgendeine Anordnung und Ausführungsform, welche die Hohlraumstrahlung bzw. die Strahlung eines schwarzen Körpers schaffen kann, verwendet werden, um ein entsprechendes Ergebnis zu erzielen. Beispielsweise kann der Körper balgförmig ausgebildet sein, wie in Fig.5 dargestellt ist.

Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung lassen sich somit folgende Vorteile erreichen: Aufgrund eines besseren thermischen Wirkungsgrades und eines besseren Wirkungsgrades beim Fixieren, kann die Größe der Wärmequelle verkleinert werden, und folglich ist ein kompakter, gedrängter Aufbau möglich. Der schnelle Temperaturanstieg erleichtert die Steuerung. Ferner

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ist die Gefahr, daß sich das Blatt entzündet, vermieden, und obendrein ist dadurch die Lebensdauer des Heizelements verbessert. Darüber hinaus ist eine Luftverschmutzung in der Umgebung der Einrichtung vermieden. Ferner ist aufgrund seines einfachen Aufbaus der Strahlungskorper preiswert herstellbar, und die Einrichtung ist nicht auf eine Verwendung bei der Elektrophotographie beschränkt, sondern ist allgemein als Heizeinrichtung anwendbar.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

(l) Einrichtung zum Fixieren TOn Tonerbildern, gekennzeichnet durch eine Infrarotquelle (Ii 11) zum Abgeben von kurzwelligen Infrarot-Strahlen} durch eine Fördereinrichtung (l6) zum Transportieren eines Trägerblattes (4), das ein Tonerbild (3) auf der einen Seite trägt, auf einer vorbestimmten Bahn mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, wobei die das Tonerbild tragende Seite zu der Strahlungsquelle (1; 11) hin zeigt; durch ein Strahlungsteil (6; 13)« das zwischen der Strahlungsquelle (l; 11) und der Bahn angeordnet ist, um die kurzwelligen Infrarot-Strahlen von der Heizquelle (l; 11) aufzunehmen und um langwellige Infrarot-Strahlen in Richtung auf die Förderbahn abzustrahlen; und durch eine Einrichtung (2; 12) zum Übertragen bzw. Weiterleiten der Wärmeenergie von der Strahlungsquelle (l; 11) an die das Tonerbild (3) tragende Oberfläche entlang dessen Bewegungsbahn in einer anderen Form als in Form der langwelligen Infrarot-Strahlen, um dadurch das Fixieren des Tonerbilde (3) zu verbessern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (2) eine Anzahl in dem Strahlungsteil (6) ausgebildeter Öffnungen (7) aufweist, um die kurzwelligen Infrarot-Strahlen von der Quelle (l) unmittelbar in Richtung zu der Förderbahn hin durchzulassen.

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3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsteil in Förderrichtung entlang der Bahn hintereinander einen weiter vorne und einen weiteren weiter hinten liegenden Teil aufweist, und daß die Öffnungen(7) in dem weiter hinten liegenden Teil ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsteil (13) Metallfolien aufweist, die so ausgeführt sind, daß sie eine Anzahl komplizierter Bahnen für die kurzwelligen Infrarot-Strahlen von der Quelle (11) bilden, so daß die in die komplizierten Bahnen eingeführten Infrarot-Strahlen nach beliebiger Reflexion in Wärme umgewandelt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kompliziert ausgebildeten Bahnen Ein- und Auslässe aufweisen, durch welche eine Verbindung zwischen der Seite, auf welcher sich die Strahlungsquelle (11) befindet, und der Seite der Förderbahn hergestellt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen Reflektor (12), der die Strahlungsquelle (ll) und das Strahlungsteil (13) umschließt und eine auf die Förderbahn weisende Öffnung ilk) aufweist, und durch eine Einrichtung (15), um Luft in den Innenraum des Reflektors (12) zuführen, so daß die Luft über die kompliziert ausgebildeten Bahnen in Richtung auf die Förderbahn hin verteilt und ausgestoßen wird. - 13 -

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe der kompliziert ausgebildeten Bahnen so ausgerichtet sind, daß die Luft sie in derselben Richtung verläßt, welche der Bewegungsrichtung des Blattes (k) entlang der Bahn entspricht.

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