DE2607271B1 - Vorrichtung zur Druckfixierung eines Farbpulverbildes auf einem Aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung eines nach einem elektrostatischen Kopierverfahren mittels eines Farbpulvers erzeugten Tonerbildes auf einem Aufzeichnungsgerät bei normaler Umgebungstemperatur in einer im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Stand der Technik

Bei elektrostatischen Kopierverfahren werden für die Fixierung des aus einem Toner bestehenden entwickelten Bildes auf einem endgültigen Aufzeichnungsträger,

z. B. Papieren unterschiedlicher Art wie Normalpapier, beschichtete Papiere mit Photohalbleiterschichten, Transparentpapiere, Papier-Offsetfolien wie auch Kunststoffolien, wie sie z. B. für Tageslicht-Projektoren verwendet werden, vorwiegend zwei Verfahren angewendet, nämlich das Aufschmelzen von Tonerpartikeln durch Einwirkung von Wärme und das Verdunsten von Trägerflüssigkeiten, in welchen der Toner suspendiert ist. Um die Verdunstung zu beschleunigen, wird die Kopie oft einem Luftstrom von normal temperierter oder erwärmter Luft ausgesetzt.

Weiterhin sind auch Verfahren bekannt, bei denen eine Anordnung von beheizten Rollen für die Fixierung angewendet wird.
Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß entweder bis zur Funktionsfähigkeit entsprechende Aufheizzeiten erforderlich sind, die von einigen Sekunden bis zu mehreren Minuten reichen. Außerdem sind für die Konstanthaltung der gewünschten Heiztemperatur im Gerät Kontroll- und Steuervorrichtungen erforderlich, welche je nach dem verwendeten Aufzeichnungsträgermaterial einstellbar sein müssen. Ebenfalls besteht die Gefahr von Überhitzung z. B. bei durch Spannungsausfall bedingten Transportstörungen, welche zur Zerstörung von Photohalbleiterschichten, vor allem bei Einsatz von Selen als Photohalbleiter, führen kann. Bei Naßentwicklungsverfahren ist nachteilig, daß die Kopien bei Austritt aus dem Gerät nicht immer trocken sind. Ebenfalls ist für die Fixierung mit Wärme meistens ein hoher Energiebedarf erforderlich, welcher über entsprechende Steuermittel gesteuert werden muß.

Bei der Verwendung von beheizten Rollen müssen

diese mit Beschichtungen versehen werden, um das Aufschmelzen von Toner auf diesen Rollen zu verhindern und störende Verschmutzung zu vermeiden.

Diese Beschichtungen haben nur eine begrenzte Lebensdauer und müssen nach einer bestimmten Zahl von Kopiervorgängen ausgewechselt werden.

In neuerer Zeit hat sich weiterhin durch die Entwicklung von geeigneten Tonern ein weiteres Fixierverfahren eingeführt, bei dem durch Erzeugung eines entsprechend hohen Druckes zwischen zwei Walzen das Tonerbild ohne Einwirkung von Wärme fixiert wird.

Um eine wischfeste Kopie zu erzielen, werden

Drücke von etwa 5 Kilopond pro Millimeter Walzenlänge und mehr angegeben, welche durch Zusammenpressen der Ober- und Unterwalze erzeugt werden und gleichmäßig über die ganze Spaltlänge wirken müssen,

ORIGINAL INSPECTED

um eine gleichmäßige Fixierung zu gewährleisten.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 23 41 530 ist eine Anordnung bekannt bei der die Ober- und Unterwalze an beiden Enden in je einem scharnierartig aufgebauten Lagerbock, der federbelastet ist, aufeinandergepreßt werden. Zusätzlich sind beide Walzen leicht gegeneinander geschränkt, so daß die Berührungslinie durch eine zusätzliche elastische Durchbiegung der beiden Walzen eine Schraubenlinie mit großer Steigung ist. Dabei stellt sich nur bei einer engtolerierten Vorspannung der Federn eine gleichmäßige Druckspannung über die Länge dieser Schraubenlinie ein. Das erforderliche Drehmoment bei einer derartigen Anordnung ist relativ hoch. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei nichtoptimaler Einstellung des Drucks an der Berührungslinie die durchlaufende Kopie zum Knittern neigt und dadurch unbrauchbar wird.

Eine weitere bekannte Anordnung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 23 53 835 verwendet ebenfalls unbeheizte Druckwalzen, von denen eine mit einem verformbaren Überzug ausgerüstet ist, durch den eine gleichmäßige Druckverteilung über die Walzenlänge erreicht werden soll. Hierbei ergibt sich der Nachteil, daß bei längeren Stillstandszeiten plastische Verformungen entstehen, die sich nicht wieder regenerieren und so keine einwandfreie Funktion gewährleisten. Bei längeren Stillstandszeiten müssen daher die Walzen entgegen dem Anpreßdruck freigestellt werden, was zu erhöhtem Aufwand führt und im Falle der Unterlassung zu Störungen führen kann.

Aufgabe

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine bei normaler Umgebungstemperatur arbeitende Fixiervorrichtung zu entwickeln, die einerseits eine möglichst gleichmäßige Druckverteilung über die gesamte Berührungslinie der Druckwalzen zuläßt und andererseits eine unterschiedliche Einstellung des Druckes in Abhängigkeit vom verwendeten, unterschiedlichen Toner und/oder Aufzeichnungsträgermaterial der Kopie zuläßt Diese Einstellung soll außerdem über lange Zeiträume konstant gehalten werden. Ebenfalls soll die erfindungsgemäße Anordnung bei unterschiedlicher Verteilung des Toners auf dem Aufzeichnungsträger gleichmäßige Ergebnisse gewährleisten. Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst

Vorteile

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun möglich genügend gleichmäßige Anpreßdrücke über die gesamte Walzenlänge mit einfachen Mitteln zu erzeugen und damit eine einwandfreie Fixierung von Toner auf unterschiedlichen Aufzeichnungsträgern zu erreichen. Dabei werden an die Zylindrizität und Rundheit der Walzen keine übermäßigen Forderungen gestellt und auch bei der Verarbeitung von Trägermaterialien unterschiedlicher Dicke und Wirkstoffe einwandfreie Ergebnisse erzielt Die Einstellung des gewünschten Andrucks der Walzen ist einfach zu erreichen. Auch wird das Knittern vermieden, indem die mittleren Andruckrollen mit etwas mehr Druck beaufschlagt werden als die äußeren. Die erfindungsgemäße Anordnung von einzeln einstellbaren Andruckrollen ergibt außerdem eine Verringerung des zu erzeugenden Druckes pro Längeneinheit bei den Walzen und damit ein geringeres Gesamtdrehmoment dieser Anordnung.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles einer Fixiervorrichtung und

Fig.3 eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung nach F i g. 2.

In F i g. 1 sind die wesentlichen Bestandteile einer Druckfixierstation zum Fixieren einer elektrofotografisch hergestellten Kopie dargestellt, deren Aufbau in der Ari eines Kalanders erfolgt. Diese Druckfixierstation ist z. B. Bestandteil eines Kopiergerätes, bei welchem beim direkten Verfahren ein Ladungsbild auf ein beschichtetes Bildempfangsmaterial, z. B. ein Papierblatt, als endgültigen Aufzeichnungsträger, übertragen wird. Beim Durchlaufen dieses Bildempfangsmaterials durch eine Entwicklungsstation, z. B. Magnetbürste, nehmen die negativ geladenen Stellen positiv geladene Tonerpartikeln auf. Die entwickelte Kopie 1 wird dann gemäß F i g. 1 über eine Leitfläche — nicht dargestellt — den Druckwalzen 3 und 5 zugeführt, von denen z. B. die Druckwalze 3 in Pfeilrichtung 7 angetrieben wird. Die Druckwalzen 3 und 5 bestehen aus Metall mit harten Oberflächen, von denen mindestens diejenige Druckwalze mit einer glatten Oberfläche versehen ist, weiche beim Durchgang des Bildempfangsmaterials 1 durch die Druckwalzen 3 und 5 mit dessen bildtragende Oberfläche in Berührung kommt Aus diesem Grunde maß diese Oberfläche feinst geschliffen oder auch hart verchromt sein. Die größere Druckwalze 3 gemäß F i g. 1 ist im Gestell 9 drehbar gelagert und über ein nicht dargestelltes Getriebe antreibbar. Die kleinere Druckwalze 5 ist in Kulissensteinen 11 drehbar gelagert, weiche in Langlöchern 13 im Gestell 9 in Richtung des Walzenspaltes verschiebbar angeordnet sind. In Längsrichtung der kleineren Druckwalze 5 sind mehrere, abgefederte Anpreßrollen 15 gleichmäßig verteilt angeordnet, die beim Durchgang des Bildempfangsmaterials 1 durch die starr ausgebildete größere Druckwalze 3 und die elastisch ausgebildete kleinere Druckwalze 5 mit der letzteren (5) in Berührung bringbar sind. Die Anpreßkraft der Anpreßrollen 15 ist einzeln justierbar, was im folgenden noch näher beschrieben wird.

Die Anordnung der Druckfixiervorrichtung nach F i g. 2 entspricht im wesentlichen der der F i g. 1 mit dem Unterschied, daß die größere Druckwalze 17 mit der das Bild tragende Oberfläche des Bildempfangsmaterials 19 zusammenwirkt Dieses hat den Vorteil, daß die Druckwalze, die mit dem auf der Kopie befindlichen Toner in Kontakt kommt, leichter und besser zu reinigen ist. Die kleinere Druckwalze 21 und die Anpreßrollen 23 sind hierbei unterhalb der größeren Druckwalze 17 angeordnet. Die kleinere Druckwalze 21 ist wieder mittels Kulissensteine 25 im Gestell 27 verschiebbar gelagert

Jede Anpreßrolle 23 ist auf einem Arm 29 eines zweiarmigen sattelförmig ausgebildeten Schwenkhebels 33 drehbar (35) gelagert dessen anderer Arm 31 einen senkrecht zu der Schwenkrichtung des Schwenkhebels 33 abgebogenen Sattel 37 mit einer Durchgangsbohrung 39 für eine Spannschraube 41 aufweist. Der Sattel 37 kann auch durch ein von den Schwenkhebeln 33 getrenntes Teil gebildet werden, um so eine Linienberührung der Anpreßrolle 23 an der Druckrolle 21 zu

erreichen. Zwischen dem Kopf 43 dieser Spannschraube 41 und dem Sattel 37 des Schwenkhebels 33 ist eine Druckfeder 45 angeordnet. Die Spannschraube 41 ist in ein festes, nicht verschiebbares Teil 47 im Gestell 27 einstellbar gelagert. Durch Verdrehen der Spannschraube 41 kann die Vorspannung jeder Druckfeder 45 und damit die Anpreßkraft der beiden Druckwalzen 17, 21 beim Durchgang des Werkstückes 19 derart genau eingestellt werden, daß eine gleichmäßige und gute Tonerfixierung erzielt wird. Die Druckfeder 45 besteht z. B. aus einer Schraubenfeder. Sie kann selbstverständlich auch aus Tellerfedern oder anderen Federn bestehen. Selbst bei Unrundheiten der Druckwalzen 17, 21 oder bei einem unrunden Lauf dieser Druckwalzen 17, 21 ist noch ein gutes Druckfixierbild zu erzielen, da die elastisch ausgebildete kleine Druckwalze 21 genau zu der starren und größeren Druckwalze 17 eingestellt werden kann. Die gesamt aufzubringende Kraft, um eine gleichmäßige Druckfixierung zu erzielen, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber den bekannten Druckfixiervorrichtungen wesentlich geringer. Eine Möglichkeit, den Andruck in Ruhelage auf Null zu reduzieren und im Leerlauf mit einem minimalen Andruck zu arbeiten ist in Fig.3 dargestellt. Diese Anordnung gestattet es, im Moment des Eintretens der Kopie Drehmomentspitzen zu reduzieren. Der Walzenspalt 49 gemäß F i g. 3 zwischen den Druckwalzen 17,21 kann sehr exakt eingeteilt werden, wobei dieser Walzenspalt um einige '/ioo mm kleiner eingeteilt ist als die Dicke des Trägermaterials beträgt. Die federbeaufschlagten Schwenkhebel 33 liegen in der Ausgangsstellung nämlich an je einem einstellbaren Anschlag 51 an, welcher aus einer in ein festes, nicht verschiebbares Teil, z. B. Gestell 27, eingeschraubten Schraube 53 besteht. Die Einstellung dieser Schraube 53 ist durch eine Konterschraube 55 arretierbar. Die kleinere Druckwalze 21 kann bei Bedarf durch ein Gewicht oder auch

to durch Wirkung einer schwachen Feder auf den Anpreßrollen 23 derart aufliegen, daß ein kleiner Luftspalt zwischen den Druckwalzen 17, 21 entsteht. Durch diesen Luftspalt 49 wird einerseits der Papiereinlauf erleichtert und andererseits werden die Leerlaufge-

'S rausche und der Verschleiß erheblich reduziert. Dieser Luftspalt darf aber nur so groß sein, daß immer noch eine gute Druckfixierung möglich ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, sehr gleichmäßige Anpreßkräfte mit einfachen

*> Mitteln über die gesamte Walzenlänge und damit Kopien von einwandfreier Wischfestigkeit zu erzeugen. Außerdem wird die Ausbildung von vollen Flächen bei z. B. mittels Magnetbürsten entwickelter Ladungsbilder noch durch eine Kalanderwirkung verbessert.

Die für die Funktion der Druckwalzen erforderliche Reinigungsvorrichtung für die Walzen sowie die Abstreifer für den sicheren Durchlauf der Kopie durch die Vorrichtung sind nicht dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Druckfixierung eines Farbpulverbildes auf einem Aufzeichnungsträger bei Umgebungstemperatur mit zwei unbeheizten, drehbar in einem Gestell gelagerten Druckwalzen, von denen die eine gegenüber der anderen einen kleinen Durchmesser hat, wobei die kleinere Druckwalze in Richtung des Walzenspaltes verschiebbar und durch Federkraft gegen die andere Walze preßbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß achsparallel zu und in Längsrichtung der kleineren Druckwalze (5, 21) eine Mehrzahl von in Richtung des Walzenspaltes angefederten Anpreßrollen (15, 23) gleichmäßig verteilt so angeordnet sind, daß sie als Folge des Durchgangs eines Aufzeichnungsträgers (1,19) zwischen der starr gelagerten größeren Druckwalze (3,17) und der verschiebbar gelagerten kleineren Druckwalze (5, 21) und der verschiebbar gelagerten kleineren Druckwalze (5, 21) mit der letzteren (5,21) in Berührung bringbar sind, und daß die dabei zu erzielende Preßkraft der Anpreßrollen (15,23) einzeln justierbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anpreßrolle (15, 23) auf dem einen Arm (29) je eines zweiarmigen, sattelförmig ausgebildeten Schwenkhebels (33) drehbar gelagert ist, dessen anderer Arm (31) mit einer Feder (45) in Wirkverbindung steht, und daß die Vorspannung der Feder (45) mittels einer in ein festes, nicht verschiebbares Teil (47) eingeschraubten Spannschraube (41) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Arm (31) einen senkrecht zu der Schwenkrichtung des Schwenkhebels (33) abgebogenen Sattel (37) mit einer Durchgangsbohrung (39) für die Spannschraube (41) aufweist, und daß zwischen dem Kopf (43) der Spannschraube (41) und dem Sattel (37) des Schwenkhebels (33) eine Druckfeder (45) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Druckwalzen (17, 21) Metallwalzen mit harten Oberflächen sind, von denen mindestens die eine Druckwalze (17) mit einer glatten Oberfläche versehen ist, welche beim Durchgang des Trägermaterials (19) zwischen den Druckwalzen (17, 21) mit dessen bildtragende Oberfläche in Berührung kommt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare gelagerte kleinere Druckwalze (21) unterhalb der größeren Druckwalze (17) angeordnet ist und im Ausgangszustand durch ihr Eigengewicht auf den Anpreßrollen (23) derart aufliegt, daß ein gegenüber der Dicke des Aufzeichnungsträgers kleiner Luftspalt zwischen den Druckwalzen (17,21) vorhanden ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Feder (45) beaufschlagten Schwenkhebel (33) mit den Anpreßrollen (23) in der Ausgangsstellung an je einem einstellbaren Anschlag (51) anliegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschlag (51) eine in ein gehäusefestes Teil (27) eingeschraubte Schraube aufweist

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn

zeichnet, daß der Anschlag eine Kurvenscheibe ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Arm (29, 31) der Sattelhebel (33) elastisch ausgebildet ist.