DE2556066C2

DE2556066C2 - Heizplatten Fixiervorrichtung

Info

Publication number: DE2556066C2
Application number: DE2556066A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Tokyo Ohtani; Hisashi Yokohama Kanagawa Sakamaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1982-04-29
Also published as: JPS5169633A; DE2556066A1; US4075456A

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizplatten-Fixiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE-OS 2155 248 bekannten Heizplatten-Fixiervorrichtung dieser Art wird naßentwickeltes Bildempfangsmaterial zur Fixierung über eine einen metallischen Plattenkörper aufweisende Heizplatte geführt, auf deren Führungsoberfläche eine oxidationshemmende Schicht aufgebracht ist und die von der Plattenkörperrückseite her mit einem aus mehreren quer zur Bildempfangsmaterial-Transportrichtung angeordneten Heizstäben bestehenden Widerstandsheizelement beheizt. Die bekannte Heizplatten-Fixiervorrichtung besitzt aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus allerdings relativ schlechtes Temperatursprechverhalten bei Inbetriebnahme des Kopiergeräts, da der erste Fixiervorgang erst nach Einreichen einer konstanten Führungsoberflächentemperalur erfolgen kann, wo/u nicht nur das Widerstandsheizelement selbst, sondern auch der gesamte Plattenkörper einschließlich der oxidationshemmenden Schicht auf entsprechende Temperaturen aufgeheizt werden müssen. Das Aufheizzeitintervall, das für den Kopierbetrieb ein unerwünschtes Wartezeitintervall vor dem eigentlichen Kopierbelriebbeginn bedeutet, wird noch zusatz^ lieh durch die zwischen dem stromdurchflossenen Widerslandsheizelement einerseits und deri Berühr rungsbereichen des Widerstandsheizelements mit dem elektrisch leitenden metallischen Plattenkörper an· dererseits vorhandene Isolierschicht noch weiter vergrößert, die einen relativ hohen Anteil am gssamten zwischen der Führungsoberfläche und dem Widerstandsheizelement vorhandenen Wärmewiderstand hat Aufgrand des relativ hohen Gesamtwärmewiderstands ist zudem auch der Leistungsverbrauch der bekannten Fixiervorrichtung ziemlich hoch.

Aus der DE-OS 23 25 347 ist eine Heizplatten-Fixiervorrichtung für ein mit Naßentwickler arbeitendes Kopiergerät bekannt, bei der die Heizplatte durch einen mit Hilfe einer elastischen Druckplatte rückseitig angedrückten Plattenheizer beheizt wird. Die Federvorrichtung weist aufgrund dieses Aufbaus einerseits einen recht hohen Raumbedarf, der durch die für die elastische Druckplatte erforderliche Halterungsvorrichtung noch zusätzlich erhöht ist, und andererseits relativ schlechtes Temperaturansprechvernalten bei Inbetriebnahme des Kopiergeräts sowie hohen Leistungsverbrauch auf, da nicht nur der Plattenheizer, sondern auch die Heizplatte und zumindest teilweise die elastische Druckplatte erhitzt werden müssen.

Aus der DE-OS 23 43 380 ist eine Fixiervorrichtung für ein mit pulverförmigem Entwickler arbeitendes Kopiergerät bekannt, die eine Mehrzahl von innerhalb einer im Betriebszustand geschlossenen Abdeckung angeordnete Heizfäden aufweist, die ihrerseits spiralförmig um entsprechende Trägerelemente derart geführt sind, daß sie überwiegend parallel und im Abstand zur Ebene des Transportwegs des Bildempfangsmaterials verlaufen, so daß das Entwicklerpulverbild im wesentlichen durch Wärmestrahlung fixiert wird. Diese Fixiervorrichtung ist für die Fixierung naßentwickelter Bilder nicht geeignet, da die Luft in der im Betrieb nahezu vollständig abgeschlossenen Fixiervorrichtung sehr rasch mit Wasserdampf gesättigt wäre, so daß der Trocknungsprozeß des Bildempfangsmatmals nicht vollständig abgeschlossen werden könnte.

Aus der US-PS 32 68 351 ist eine Walzen-Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Entwicklerpulverbilds auf einem Bildempfangsmaterial bekannt, die zwei miteinander einen Preßspalt bildende innenbeheizte Walzen aufweist, zwischen denen das zu fixierende trockene Bildempfangsmaterial hindurchtransportiert wird. Zum Fixieren von naßentwickelten Bildern ist diese Vorrichtung nicht geeignet, da die Fixierung und Trocknung des Bildempfangsmaterials in dem kurzen Zeitintervall des Durchlaufens des Preßspalts zwischen den beiden Walzen abgeschlossen sein müßte, wobei sich u. a. sehr rasch große Mengen von Wasserdampf bilden würden, die sich zum Teil auf bereits durch den Preßspalt hindurchtransportierten Abschnitten des Bildempfangsmaterials absetzen und dabei nicht nur die Kopiequalität beeinträchtigen, sondern auch Probleme z. B. hinsichtlich des Verschmutzens des weiteren Transportwegs des feuchten Bildempfangsmaterials oder des Verklebens mehrerer Bildempfangsmaterialblätter im Ausgabefach begründen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizplatten-Fixiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I zu schaffen, die sich nach Einschalten des elektrofotografischen Kopiergeräts sehr rasch auf die Arbeitstemperatur aufheizt und mit der sich bei geringem Leistungsverbrauch eine sehr gleichmäßige Fixierung erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmaien gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Heiz·· plällen'FixiervorrichlUng ist eine äußerst gleichrnäßige Fixierung sichergestellt, da das Bildempfangsmaterial beim Durchlaufen der Fixiervorrichtung stets schräg zur

Orientierungsrichtung des Widerstandsheizelements geführt wird, wobei sich aber die Orientierungsrichtung des Widerstandsheizelements in — in Transportrichtung des Bildempfangsmaterials gesehen — aufeinanderfolgenden Abschnitten der Fixiervorrichtung verändert, so daß gewissermaßen eine Kompensationswirkung auftritt und ein sich Werfen oder Welligwerden des Bildempfangsmaterials somit vermieden wird. Weiterhin läßt sich nahezu die gesamte von dem Widestandsheizelement entwickelte Wärmemenge auf das Bildempfangsmaterial übertragen, so daß die erFmdungsgemäße Fixiervorrichtung nicht nur sehr verlustarm und wirtschaftlich arbeitet, sondern sich auch nach Einschalten des Kopiergeräts sehr rasch auf ihre Betriebstemperatur aufheizt Zudem läßt sich die |5 Fixiervorrichtung äußerst kompakt aufbauen, was dem allgemeinen Erfordernis der Verringerung des Raumbedarfs des Kopiergeräts entgegenkommt

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch ein Kopiergerät mit einem Ausführungsbeispiel eier Heizplatten-Fixiervorrichtung.

Fig. 2A und 2B schematisch Qiierschnittansichten zweier Ausführungsbeispiele der Heizplatte der Fixiervorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestellte so Heizplatte,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Heizplatten-Fixiervorrichtung,

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des in Fig.* dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 schematisch einen Querschnitt durch ein Kopiergerät, das mit der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Fixiervorrichtung ausgestattet ist und

Fig. 7 eine Schaltung zur Konstanthaltung der Arbeitstemppratur der Fixiervorrichtung.

Bei dem in Fi g. 1 schematisch dargestellten Kopiergerät mit Naßentwicklung wird auf einer fotoempfindlichen Trommel D durch Laden, bildweises Belichten und Entwickeln ein Tonerbild erzeugt, das anschließend auf ein unter entsprechender zeitlicher Steuerung von einem Behälter zugeführtes und üb τ Führungen Z\ und Zl an einem Punkt A in Kontakt mit der fotoempfindlichen Trommel D gebrachtes Bildempfangsmaterial P unter Einwirkung eines Entladers C übertragen wird. Das d'."-ch die Entwicklerflüssigkeit befeuchtete, das Tonerbild tragende Bildempfangsmaterial P wird mit Hilfe einer Trennrolle B von der Trommeloberfläche abgezogen und über eine Führung C einer Heizplatte 4 der Heizplatten-Fixiervorrichtung zugeführt. Die Heizplatte 4 wird mit Hilfe einer in Fig. 7 dargestellten Regelschaltung auf der für die vollständige Fixierung und Trocknung des Bildempfangsmaterials erforderlichen Arbeitstemperatur von ungefähr 200 C gehalten. Mit Hilfe eines nicht dargestellten Gebläsemotors oder dgl. wird eine Luftströmung BL erzeugt Und über einen Windkanal W auf die Heizplatte 4 gerichtet, um das Biidempfangsma' terial in möglichst engem Kontakt mit dieser zu halten. Das Bildempfangsmaterial P wird nach vollständiger Fixierung über Ausgaberollen 5, 5' nach außen abgegeben. Zur Unterstützung der Luftströmung wird ein Gebläse /-"verwendet

Gemäß der Darstellung in den F i g. 2A und 2B weist die Heizplatte 4 einen Plattenkörper 1 aus wärmebeständigem Isoliermaterial, ein auf der führungsseitigen Oberfläche des Plattenkörpers 1 angeordnetes Wide;-standsheizelement 2 sowie eine den Plattenkörper 1 einschließlich des Widerstandsheizelements 2 überziehende dünne oxidationshemmende Schicht 3 auf, deren Stärke ungefähr 30 μίτι beträgt und die zur Vermeidung einer Oxidation der Heizplatte dient Die oxidationshemmende Schicht 3 besitzt vorzugsweise niedrige Oberfläuhenenergie und kann mit einem dünnen Film eines hitzebeständigen Materials mit geringer Oberflächenspannung beschichtet sein, um eine Verunreinigung der oxidationshemmenden Schicht 3 durch Ablagerung von Entwickler oder dgl zu verhindern. Die oxidationshemmende Schicht 3 besitzt einen niedrigen Reibungskoeffizienten, um die Reibung zwischen dem Bildempfangsmaterial P und der Heizplatte 4 möglichst gering zu halten. Es hat sich gezeigt, daß bei einer mit wärmebeständigem Silizium (kein geradverkettetes Siloxan) mit einer Stärke von ungefähr 200 nm beschichteten dünnen oxidationshenunenden Schicht 3 weder eine Ablagerung von Entwickler noch eine Oxidation oder Degeneration des Widerstandsheizelements 2 — auch nicht nach 500 Betriebsstund^n — auftritt. Bei dem in Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel der Hei/platte 4 ist das Widerstandsheizelement 2 direkt auf den Plattenkörper 1 aufgesetzt während bei dem in Fig. 2B gezeigten Ausführungsbeispiel das Widerstandsheizelement 2 in die führungsseitige Oberfläche des Plattenkörpers 1 unter bündigem Abschluß mit dieser eingesetzt ist

In Fig.3 ist die Heizplatte 4 schematisch in Draufsicht dargestellt Das Widerstandsheizelement 2 ist in der gezeigten Weise in Form eines Fischgrätmusters ausgeführt, dessen Spitzen quer zu der durch einen Pfeil angedeuteten Transportrichtung des Bildempfangsmaterials P orientiert sind. Da alle Abschnitte des Widerstandsheizelements 2 schräg zur Transportrichtung des Bildempfangsmaterials P verlaufen, tritt weder eine ungleichmäßige Fixierung noch ein Welligwerden des Bildempfangsmateriais oder dgl. während der Fixierung auf. Die Heizplatte 4 kann als stumpf V-förmig abgewinkelte flache Platte oder als Platte mit in anderer Weise gekrümmten Oberflächen .-ausgeführt sein.

Bei den in den Fig.4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen der Heizplatten-Fixiervorrichtung sind zwei identisch aufgebaute Heizplatten 4 einander bezüglich des Transportwegs des Bildempfangsmaterials P gegenüberliegend angeordnet, wodurch sich eine noch weiter erhöh;e Fixierwirkung erzielen läßt, da über d>e Führungen G in die Fixiervorrichtung eingeführtes Bildempfangsmaterial P nunmehr sowohl von ooen als auch von unten erwärmt wird. Sind die dem Bildrmpfangsmaterial-Transportweg zugewandten Oberflächen der Heizplatten noch zusätzlich mit einem adiabatischem Material beschichtet, so läßt sich ein noch schnellerer Temperaturanstieg bei geringer nach außen abgegebener Ver'ustwärme erzielen, so daß der elektrische I.eistungsverbrauch der Fixiervorrichtung noch weiter verringert ist. Bei dem in F1 g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die obere Heizplatte 4 Schlitze auf, über die der Luftstrom BL für einen verbesserten Kontakt zwischen dem Bildempfangsmaterial P und der unteren Heizplatte 4 in die Fixiervorrichtung einleitbaf ist. Die Wirkung des Luftstroms BL kann durch seitliche Absaueuns oder

Zunutzemachung natürlicher Konvektion weiter erhöht werden.

In Fig.6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrofotografischen Kopiergeräts gezeigt, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten nur dahingehend unterscheidet, daß die verwendete Heizplatiefi-FixieT-vorrichtung entsprechend den in den Fig.4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen zwei einander gegenüberliegende Heizplatten aufweist.

Die Konstanthaltung der Arbeitstemperatur der Heizplatten-Fixiervorrichtung erfolgt mit Hilfe der in Fig. 8 dargestellten Steuerschaltung. Mittels eines auf der Führungsoberfläche der Heizplatte(n) angeordneten, als Thermistor 8 ausgeführten temperaturempfindlichen Elements wird die HeizplaUen-Oberflächentemperatur über den temperaturabhängigen Widerstandswert des Thermistors 8 ermittelt. Die in eine Spannungsänderung umgesetzte Änderung des Widerstandswerts wird verstärkt und zur Steuerung der Stromversorgung des

ciTiuniä 2 licrsngCZGgCfr. LiCgi

Heizplatte angebrachten Thermistors 8 derart, daß der Differenzverstärker Q 1 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel abgibt. Dadurch wird die am Unijunction-Transistor Q 2 auftretende Schwingung beendet und dementsprechend der Gate-Elektrode des Triacs Q 3 kein Eingängssignal mehr zugeführt. Damit schaltet der Triac Q 3 ab, so daß die Aufheizung des Widerstandsheizelements 2 beendet ist. Mit dieser Zweipunktregelung läßt sich die Oberflächentempefatür der Heizplatte konstant halten.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung der Heizplatte 4 beschrieben. Das Widerstandsheizelement 2 kann aus leitendem Material mit einem für die gewünschte Arbeitstemperatur geeigneten Widerstandswert gebildet sein, das entsprechend geätzt oder gepreßt ist, oder aufgedruckt sein. Beispielsweise kann eine Metallfolie mit entsprechendem Widersland oder ein durch Verdampfen eines Metalloxids oder einer Metallverbindung erzeugter dünner Film verwendet

~ .^.-.p^inp v/obs: die Dicke, Brsile, Fläche, ^uerEchnilt

der Temperaturfühlstelle ermittelte Temperatur unterhalb der erforderlichen Arbeitstemperatur, so befindet sich eine aus einem variablen Widerstand Vr, Festwiderständen R2, R 3. R 4 und dem Thermistor 8 gebildete Brückenschaltung nicht im Abgleichzustand, so daß zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 eines Differenzverstärkers Q1 eine Potentialdifferenz auftritt, wodurch der am Ausgangsanschluß 6 des Differenzverstärkers Q\ abgegebene Pegel hohen Wert annimmt. Damit wird ein Kondensator C über einen Festwidersland R 7 aufgeladen, wobei über einen Unijunction-Transistor Q 2, den Festwiderstand R 7 und den Kondensator C ein Schwingungssignal erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Unijunction-Transistors ζ>2 wird über einen Impulstransformator PT der Gate-Elektrode eines Triacs ζ)3 zugeführt. Der Triac Q3 wird entsprechend eingeschaltet, so daß das Widerstandsheizelement 2 mit Strom gespeist wird. Übersteigt die Temperatur der Heizplatte 4 die Arbeitstemperatur, so sinkt der Widerstand des an der und dgl. entsprechend der erforderlichen Leistung, d. h. der zu erzielenden Arbeitstemperatur, gewählt sind. Der im Ausführungsbeispiel verwendete Plattenkörper 1 bestand aus glasfaserverstärktem wärmehärtendem Siliconharz, das für dauerhaften Einsatz bis zu 350°C geeignet ist, während das Widerstandsheizelement aus einer 50 μίτι starken Folie aus SUS-27 bestand. Zwischen den Plattenkörper und das Widerstandsheizelemei S wurde hitzebeständiger Klebstoff eingebracht, woraufhin für ein bis drei Minuten eine Erwärmung auf rund 100° bis 12O⁰C erfolgte. Anschließend wurde der Plattenkörper einschließlich des Widerstandsheizelements für drei Minuten auf 195"C in geeignet geformten Metallformen erhitzt und einem Formdruck von 185 kg/cm² ausgesetzt. Danach erfolgte eine Nachhärtung von 250⁰C während eines Zeitraums von zwei Stunden. Anschließend wurde das Widerstandsheizelement entsprechend geätzt und mit Zuleitungsdrähten verlötet.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizplatten-Fixiervorrichtung für ein elektrofotographisches Kopiergerät mit Naßentwicklung, mit einer im Transportweg eines Bildempfangsmaterials angeordneten Heizplatte aus einem wärmebeständigen Plattenkörper, einem an diesem angebrachten Widerstandsheizelement und einer die Führungsoberfläche der Heizplatte bildenden oxidationshemmenden Schicht, sowie mit einer Transporteinrichtung zum Führen des Bildempfangsmaterials über die Heizplatte, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsheizelement (2) aus einem langgestreckten drahtartigen Element besteht, das in Form eines Fischgrätmusters derart gefaltet angeordnet ist, daß das Fischgrätmuster (F i g. 3) mit seinen Spitzen quer zur Transportrichtung des Bildempfangsmaterials (P) orientiert ist, daß der wärmebeständige Plattenkörper (1) aus Isoliermaterial besteht und daß das Widerstandsheizelement (2) auf der fühn-ngsseitigen Oberfläche des Plattenkörpers (1) angebracht oder in diese bündig eingebettet ist und von der oxidationshemmenden Schicht (3) bedeckt ist.

2. Heizplatten-Fixiervorrichtungnach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidationsnemmende Schicht (3) einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt.

3. Heizplatten-Fixiervorrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite identisch ausgeführte Heizplatte (4) auf der der ersten Heizplatte gegenüberliegenden Seite des Transportwegs des Bildempfangsmaterials (P) angeordnet ist.