DE2550195A1

DE2550195A1 - Fixiereinheit fuer elektrophotographische kopierer

Info

Publication number: DE2550195A1
Application number: DE19752550195
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Dr Abate-Daga; Martino Ravizza
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1976-05-13
Also published as: JPS5170648A; GB1486998A; IT1024761B; US4009953A

Description

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PATENTANWÄLTE

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BERLIN-DAHLEM 33· PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22- WIDENMAYERSTRASSE 49

Ing. C. Olivetti & C, S.p.A.

BERLIN: DIPL-ING. R. MÜLLER-BÖRNER 25 846 MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H- WEY

Berlin, den 5. November 1975

Fixiereinheit für elektrostatische Kopierer

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fixiereinheit für eine elektrophotographische Kopiermaschine, in der Entwicklerpulver oder Toner, der im Muster eines Bildes auf dem Kopienblatt aufgebracht ist, aufgeschmolzen und dazu veranlaßt wird, auf dem Kopienblatt zu haften, wobei dieses nach diesem Vorgang die fertige Kopie des Originals darstellt. Im einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fixiereinheit der Art, bei der das Kopienblatt dazu veranlaßt wird, durch den engen Spalt zwischen einem Paar drehender Walzen hin—durchzulaufen, deren Oberflächen in geeigneter Weise erwärmt und die im allgemeinen als Schmelzwalzen bezeichnet werden.

Es sind bereits Fixiereinrichtungen der Art bekannt, auf die sich die Erfindung bezieht, bei denen ein im allgemeinen aus Stahl bestehendes Paar Schmelzwalzen verwendet wird, die z.B. mit Polytetrafluoräthylen oder Silicongummi beschichtet sind und die in Berührung miteinander bei ständiger Belastung drehen und zwischen denen die zu fixierende Kopie hindurchgeführt wird. Die zum Aufschmelzen des Entwicklerpulvers erforderliche Wärme

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wird im allgemeinen durch eine Infrarot-Lampe oder eine andere Heizeiriheit zugeführt, die innerhalb einer der beiden Schmelzwalzen angebracht ist, vorzugsweise in der Walze, die mit dem aufzuschmelzenden Entwicklerpulver in Berührung kommt. Die Beschichtung wird dazu verwendet, der Adhäsion des Pulvers auf den Walzen entgegenzuwirken.

Die Verwendung einer Wärmequelle innerhalb einer Walze bedeutet jedoch eine Beschränkung der Leistung der Schmelzeinheit, weil die Wärme durch die Dicke des Metalls und der Beschichtung auf dieser hindurchgeleitet werden muß, bevor sie den Toner erreicht, was folgerichtig zu langen Wartezeiten im Anlauf stadium führt, bevor die Schmelzeinheit sich in normalem Arbeitszustand befindet und der Kopierzyklus eingeleitet werden kann.

Die naheliegende Folgerung die Dicken des Metalls und der Beschichtung auf dieser zu verringern, steht dem Erfordernis einer angemessenen mechanischen Stärke der Walzen entgegen, da sie unter Druck gegeneinander in Berührung gehalten werden.

Außerdem verringert die Verringerung dieser Dicken die thermische Aufnahmefähigkeit dieser Walzen. Die hohe Wärmeabsorption durch die zwischen den Walzen hindurchlaufende Kopie führt zu einer Abnahme der Temperatur der Schmelzwalzen, und infolgedessen ist wegen der thermischen Trägheit der Stoffe eine gewisse Zeit erforderlich, bevor die Walze die normale Arbeitstemperatur unter Einwirkung der Überwachungseinrichtungen wieder erreicht, die wenn sie den Temperaturabfall feststellen.

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einen Anstieg der von der Heizeinheit gelieferten elektrischen Energie erzeugen. All dies beeinflußt direkt den Ausstoß an Kopien. Bei einer gegebenen Kopienmenge ist es daher erforderlich, daß ein konstantes Gleichgewicht besteht zwischen der Wärmemenge, die der Walze durch die Heizeinheit zugeführt wird, und der, die der Walze durch die zu fixierende Kopie entzogen wird.

Eine andere naheliegende Möglichkeit bestünde darin, die Heizlampe außerhalb der Schmelzwalze anzubringen, und für Erwärmung durch direkte Bestrahlung zu sorgen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine Beschichtung wie Silicongummi innerhalb kurzer Zeit durch die Bestrahlung, die gewöhnlich eine Depolymerisation erzeugt, beeinträchtigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es- daher, eine elektrostatische Kopien-Fixiereiriheifc ittit Schmelzwalzen zu schaffen, die nicht die vorerwähnten Nachteile hat und daher in der Lage ist, den Kopienausstoß zu erhöhen und die Vorheizzeit bei Anlaufen oder Anschalten der Maschine zu verkürzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einheit zum Fixieren des Entwicklerpulvers auf dem Kopienblatt in einer elektrophotographischen Kopierermaschine vorgesehen, bei der das Kopienblatt mit dem zu entwickelnden Pulverbild durch den engen Spalt zwischen einem Paar Walzen hindurchgeführt wird, von denen mindestens eine eine äußere Beschichtung trägt, die dem Anhaften des Pulvers auf ihr entgegenwirken kann und die auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um

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das Verschmelzen des Entwicklerpulvers mit dem Blatt zu verursachen, wobei erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß ein oder mehrere Heizwalzen gegen die Außenfläche der beheizten Walze zur Erwärmung der Beschichtung drücken.

Diese neue Einheit soll also erfindungsgemäß ausgezeichnet sein durch eine oder mehrere Heizwalzen, die zur Erwärmung der Beschichtung mit der äußeren Oberfläche der beheizten Walze zusammenwirken.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer ersten Ausfuhrungsform der Fixiereinheit entsprechend der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Fixiereinheit entsprechend der Erfindung;

Fig. 3 eine axometrische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Fixiereinheit entsprechend der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 umfaßt die Fixiereinheit ein Gehäuse 2 mit einem Einlaßspalt 3, einem Auslaßspalt 4 und einem mit Isoliermaterial 6 gefüllten Hohlraum zwischen einer oberen Wand 7 und einer Außenschale 8. Innerhalb des Gehäuses 2 sind zwei Schmelzwalzen 11 und 12 auf Achsen 13 bzw. 14 festgekeilt.

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Die Achse 13 ist drehbar in den Seitenwänden 9, IO des Gehäuses 2 gelagert. Die Achse 14 wird von Lagern 15 getragen, die frei in den Seitenwänden 9, 10 gebildeten Spalten 16 gleiten und durch Federn 17 beeinflußt sind, um die Walze in Druckberührung mit der Walze 11 zu halten.

Ein in Fig. 1 nicht dargestellter Motor versetzt die Achse und damit die Walze 11 in an sich bekannter Weise in Drehbewegung. Die Walze 12 wird von der Walze 11 angetrieben. Die Walzen 11 und 12 bestehen aus einem zylindrischen Metallkern 23, der außen mit einer Schicht 24 aus Silicongummi beschichtet ist.

Eine Walze 30ist in geeigneten, aber in Fig. 1 nicht dargestellten Schlitzen in den Seitenwänden 9, 10 des Gehäuses 2 drehbar gelagert. Die Walze 30 besteht aus einem Messingrohr oder einem Rohr aus anderem metallischen Stoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit, innerhalb dessen eine Heizeinheit fest in bezug auf das Gehäuse 2 angebracht ist, z.B. eine Infrarot-Halogenlampe 33.

Die Walze 30 wird durch die Antriebs-Schmelzwalze 11 angetrieben. Zwei Walzen 35 und 36 sind drehbar auf Blöcken 35a bzw. 36a gelagert^ die in Schlitzen 40 und 41 in den Seitenwänden 9, gleiten können und durch Federn 38 und 39 in einer solchen Weise beeinflußt sind, daß die Walzen 35 und 36 gegen die Walze 30 drücken. Die Walzen 35 und 36 werden durch die Schmelzwalze 11 über die Walze 30 angetrieben, und ihre Aufgabe liegt darin, die Walze 30 in Druckberührung mit der Walze 11 zu halten.

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Eine Walze 41b ist auf Blöcken 41a drehbar gelagert, die in Schlitzen 45 in den Seitenwänden 9 und 10 gleiten können und wirkt ebenfalls mit der Antriebswalze 11 zusammen. Die Walze 41b ist,um gegen die Walze 11 zu drücken, durch Federn 46 beeinflußt, die auf die Blöcke 41a einwirken. Die Walze 41b hat die Aufgabe von der Walze 11 das Entwicklerpulver abzuwischen, das an der Beschichtung 24 der Walze 11 während des Aufschmelzens des Pulvers auf das Kopienblatt haften bleibt. Ein Abstreifer 53 ist nahe der Walze 11 in Richtung zum Auslaßspalt 4 hin befestigt und hat die Aufgabe, das Ablösen des Kopienblattes von der Walze 11 zu erleichtern, nachdem es durch das Schmelzwalzenpaar 11 und 12 hindurchgelaufen ist.

Zwei Führungsplatten 60 und 61 sind innerhalb des Gehäuses 2 angebracht, um das Kopienblatt vom Einlaßspalt 3 zum Schmelzwalzenpaar 11 und 12 zu führen und von diesen zum Auslaßspalt 4.

Das zu fixierende Kopienblatt läuft durch den Spalt 3 in die Fixiereinheit ein, wird von der Führungsplatte 6O geführt, um zwischen den heißen Schmelzwalzen 11 und 12 hindurchzulaufen, wobei die das Pulverbild tragende Seite zur Walze 11 hin gerichtet ist, wo das Entwicklerpulver geschmolzen und unter Druck auf das Kopienblatt dazu veranlaßt wird, auf diesem anzuhaften. Dann wird es entlang der strichpunktierten Linie in Fig. 1 zum Auslaßspalt 4 geführt. Die zum Aufheizen der Walzen 11 und 12 erforderliche Wärme wird mittels der Messingwalze 30 \ind der in ihrem Inneren enthaltenen Halogenlampe 33 den äußeren Silicongummi-Oberflächen dieser Walzen unmittelbar zugeführt.

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Die mechanische Beanspruchung, der die Messingwalze 30
ausgesetzt ist, ist sehr gering im Vergleich zu der , der die Schmelzwalzen 11 und 12 ausgesetzt sind, wobei letztere auf das Kopienblatt einen Druck ausüben müssen, der ausreicht, um das geschmolzene Pulver auf dem Papier haften zu lassen. Dies erlaubt nur einen begrenzten Durchmesser und eine begrenzte Dicke des Messingrohres 30. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird für Schmelzwalzen mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Dicke des Silicongummis von 2 mm ein Rohr mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von 1 mm für die Walze 30 verwendet, wobei sich eine sehr niedrige thermale Trägheit ergibt und daher nur sehr kurze Zeiten für die Übertragung der Wärme von der Halogenlampe durch die Dicke des Messings hindurch zu den Schmelzwalzen erforderlich sind.

Mit dem in Fig. 1 dargestellten Gerät wurde festgestellt, daß die Heizmenge der Schmelzwalzen 11 und 12 innerhalb
weiter Grenzen nicht durch die Masse der Walzen 11 und beeinträchtigt wird, sondern daß sie im wesentlichen mit den Abmessungen der Walze 30 verbunden ist und ansteigt, wenn diese kleiner werden.

Mit den obigen Abmessungen und bei einer Oberflächentemperatur der Schmelzwalzen 11 und 12 in der Größenordnung von 130° bis 170°C sowie bei Konstanthaltung
durch einen thermostatischen An-Aus-Regler, der auf die
von der Lampe ausgestrahlte Energie einwirkt, wurden
folgende Daten gefunden:

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- Temperatur der Walze 30 ist 30° höher als die der Schmelzwalzen während des Betriebes der Einheit;

- Vorheizzeit beim Einschalten der Einheit bei einer Kopienbreite von 364 mm beträgt 60 bis 70 Sekunden;

- Durch die Lampe verbrauchte Energie beträgt 1500 W bei 220 V während des VorheizZeitraums, 600 bis 700 W während des Betriebs der Maschine bei einem Vorschub von 170 mm/sec.

Aus diesen Daten kann entnommen werden, daß der Zeitraum des Vorheizens der Einheit viel kürzer ist als bei dem der eingangs erwähnten üblichen Fixiereinheiten, der charakteristischerweise bei 3 bis 5 Minuten liegt, obwohl die maximale, durch die Lampe ausgestrahlte Energiemenge im gleichen Größenbereich, nämlich bei 1500 W liegt.

Die Verwendung einer einzigen Heizwalze 30 stellt keine notwendige Beschränkung dar. Eine selbstverständliche Abänderung liegt darin, eine Mehrzahl von Heizwalzen 30 zu verwenden, die jeweils mit einer eigenen in ihrem Inneren angebrachten Heizeinheit 33 versehen sind, und mit Walzen 35 und 36, die mit jeder Heizwalze zusammenwirken, um sie in Druckberührung wenigstens mit der Antriebs-Schmelzwalze 11 zu halten, damit diese Walze auf ihrer äußeren Oberfläche aufgeheizt wird.

Fig. 2 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Fixiereinheit entsprechend dieser Abwandlung mit Verwendung von zwei Heizwalzen. Eine solche Abänderung ermöglicht es , die Vorheizzeit beim Einschalten oder Anlaufen der Fixiereinheit noch weiter zu verringern.

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Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung der Einheit nach Fig. 1. Diese Abwandlung besteht darin, daß statt einer einzigen Heizwalze 30, die die Schmelzwalze 11 über ihre gesamte Länge berührt, eine Mehrzahl von Segmenten 3O¹ (wobei in Fig. 3 eine Anzahl von drei Segmenten dargestellt ist) ein und derselben Walze 30 verwendet werden, die jeweils mit ihrer eigenen Heizeinheit 33' versehen sind, die unabhängig voneinander betrieben werden kann und jeweils die Schmelzwalze über einen gesonderten Teil ihrer Länge berührt, so daß es möglich ist, nur diejenigen Heizeinheiten 33' zu betreiben, die erforderlich sind, um eine Länge der Schmelzwalze zu heizen, die der Breite des Kopienblattformats entspricht, die jeweils verwendet wird, wodurch folglich Energie eingespart wird.

Es ist offensichtlich, daß geeignete Einrichtungen bekannter Bauart, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, zur Temperaturkontrolle der Schmelzwalzen in der vorbeschriebenen Einrichtung verwendet werden können,ebenso wie es auch möglich ist, eine an sich bekannte Einrichtung vorzusehen, die die beiden Schmelzwalzen 11 und 12 automatisch voneinander entfernt, falls aufgrund irgendwelcher Mangel in dem Kopierer dieser angehalten werden muß, um eine Beschädigung des Silicongummis zu vermeiden, und eine Entfernung des Kopienblattes zu erleichtern, das möglicherweise in der Maschine verblieben ist.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

Einheit zum Fixieren des Entwicklerpulvers auf dem Kopienblatt in einer elektrophotographischen Kopiermaschine, bei der das ein Bild in Entwicklerpulver tragende Kopienblatt durch den Spalt zwischen einem Paar Walzen hindurchgeführt wird, von denen mindestens eine eine äußere Beschichtung trägt, die dem Anhaften des Pulvers auf ihr entgegenwirken kann und die auf eine ausreichende Temperatur aufgeheizt wird, um das Verschmelzen des Entwicklerpulvers mit dem Blatt zu verursachen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Heizwalzen (30) vorhanden sind, die zur Erwärmung der Beschichtung (24) mit der äußeren Oberfläche der beheizten Walze (11) zusammenwirken.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede der Heizwalzen (30) ein Rohr aus einem Stoff aufweist, der ein guter Wärmeleiter ist, und eine Heizeinheit (33) in seinem Inneren trägt.
3. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jeder der Heizwalzen (30) ein Rohr aus einem Stoff aufweist, das ein guter Wärmeleiter ist und eine Mehrzahl von axialen Segmenten (30¹) hat, die jeweils in sich ihre eigene Heizeinheit (33¹) haben, die wahlweise betrieben werden können, um nur den Umfang der beheizten Walze (11) zu erwärmen, der mit der Umfangsfläche der Heizwalze zusammenwirkt, der dem oder jedem erwärmten Segment entspricht.

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4. Einheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die oder jede der Heizeinheiten (33) eine Infrarotlampe (33) aufweist.
5. Einheit nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede der Heizwalzen (30) mit der beheizten Walze durch Drehung in tangentialer Berührung mit der beheizten Walze (11) zusammenwirken, wobei Einrichtungen (35,36) vorgesehen sind, um die oder jede der Heizwalzen gegen die beheizte Walze zu beeinflussen.
6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Beeinflussen aus einem Satz Walzen (35,36) besteht, die federnd am Gestell der Maschine drehbar gelagert sind und in Berührung mit der Heizwalze (30) drehen.

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