DE2743389A1

DE2743389A1 - Fixiereinrichtung mit einer heizrolle

Info

Publication number: DE2743389A1
Application number: DE19772743389
Authority: DE
Inventors: Yasuo Asahina; Ichiro Fukushima; Yuichiro Higashi; Toshiyuki Kikuchi; Ryoichi Namiki; Setsuo Soga
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1972-09-08
Filing date: 1977-09-27
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2743389C3; DE2743389B2; DE2344810A1

Description

sr

DR. BERG DIPu.-iNG. STAPF DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR 2743389

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 86. POSTFACH 860245

Anwaltsakte; 28 483

2 7. aep. 1977

Ricoh Company, Ltd. Tokyo/Japan

Fixiereinrichtung mit einer Heizrolle

Die Erfindung betrifft eine Fixiereinrichtung mit einer Heizrolle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In einem elektrophotographischen Kopiergerät oder einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät ist eine Fixiereinrichtung vorgesehen, um Bilder auf einem Blatt oder einem bildtragenden Material zu fixieren- Eine der Ausführungen einer solchen Einrichtung weist eine Fixierrolle zum Aufschmelzen mittels Wärme auf.

Bei einer solchen, herkömmlichen Fixiereinrichtung sind ein Paar Fixierrollen mit einer Kammer in jeder Rolle vorgesehen,

vii/xx/ha 809813/1055

mis») Wm; 1] % München 10. Miucrkiichn-UiIIe 4S Binten: Bayerische Vereinsbuik München 45)100 "•»"•04J Telegramme BEHCSTAPI PATENT München Hypo-Bank München M9000J624 "'"' ■ Posurheck München »5J43-KM

um ein Heizmedium aufzunehmen, welches in jeder Kammer abgedichtet ist und durch eine im Inneren der Rolle vorgesehene Heizeinrichtung in gesättigten Dampf umgewandelt wird; diese beiden Rollen werden miteinander in Anlage gebracht und ein Blatt oder Material mit einem zu fixierenden Bild darauf wird zwischen dem Rollenpaar hindurchgeführt und durch die Rollen erwärmt, so daß das Bild durch Aufschmelzen mittels Wärme fixiert ist.

Bei den vorerwähnten Fixierrollen werden die Temperaturen an der Oberfläche der jeweiligen Rolle mittels einer Temperaturfühleinrichtung, wie beispielsweise einem Thermistor gefühlt, der an der Oberfläche der entsprechenden Rollen angeordnet ist, und es wird ein erforderlicher Befehl an eine Steuereinrichtung der Heizeinrichtung gegeben, so daß die Fixiertemperatur, der jeweiligen Rollenoberflächen festgelegt ist. Diese Art Fixiereinrichtung weist jedoch die folgenden Nachteile auf: das in der Kammer der Fixierrolle abgedichtete Heizmedium liegt in einer derart geringen Menge vor, wie in Fig.1 dargestellt ist. Da nämlich eine derartig geringe Menge sich am Boden jeder Kammer befindet, kommt die obere Fläche des Heizmediums nicht mit einem Innenzylinder in Berührung, welcher die Heizeinrichtung träg^ wenn die entsprechendne Rollen stillstehen.

Wenn daher die Heizeinrichtungen angeschaltet werden, solange

809813/1055 ~ ³ -

die Rollen stillstehen, werden die entsprechenden Innenzylinder erhitzt. Die Wärme wird jedoch nicht an das Heizmedium und demgemäß auch nicht an die Oberfläche der entsprechenden Rollen,* wenn das Heizmedium nicht mit dem Innenzylinder in Berührung kommt. Infolgedessen fühlen die Temperaturfühleinrichtungen, welche an der Oberfläche der entsprechenden Rollen anliegend angeordnet sind, nicht die genaue Temperatur der von dem Innenzylinder zu übertragenden Wärme, und geben daher der Steuereinrichtung der Heizeinrichtung einen falschen Befehl, mehr Wärme anzufordern. Folglich wird nur der Innenzylinder übermäßig erhitzt, was wiederum einen sehr gefährlichen Umstand im Hinblick auf eine Beschädigung des Innenzylinders zur Folge hat. übertragen

Um die vorerwähnte Störung zu verhindern, sind üblicherweise die folgenden Einrichtungen vorgesehen worden: eine Einrichtung, bei welcher eine Fühleinrichtung, welche die Drehbewegung der Heizrolle fühlt, vorgesehen ist, wobei die Heizeinrichtung nur angeschaltet wird, wenn sich die Heizrolle dreht; oder eine Einrichtung, bei welcher eine Art Rührflügel an dem Innenzylinder angebracht sind, um das wärmeleitende Medium aufzurühren, wenn der Innenzylinder gedreht wird, wie in Fig.1 dargestellt ist.

Die zuerst erwähnte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Fühleinrichtung nicht zuverlässig arbeitet und die Ein-

8098.13/1065 " ⁴ "

richtung insgesamt teuer ist, während der Mechanismus der zweiten, erwähnten Einrichtung kompliziert ist. Infolgedessen sind Untersuchungen notwendig geworden, um die vorerwähnten Schwierigkeiten bei mit Heizeinrichtungen versehenen Fixierrollen zu beseitigen.

Die Erfindung soll daher eine Fixiereinrichtung mit einer Heizrolle schaffen, welche einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweist und zu keiner übermäßigen Erwärmung der mit einer Heizrolle versehenen Fixiereinrichtung führt, so daß ein sicheres und dauerhaftes Fixieren von Bildern durchgeführt werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Fixierrolle gemäß der Erfindung ist die Menge eines Heizmediums, das mit geringem Druck in der Vakuumkammer der Heizrolle aufgenommen, so gewählt, daß das Heizmedium mit der unteren Umfangsfläche eines Innenzylinders mit einer Heizeinrichtung in Berührung kommt. Infolgedessen wird gemäß der Erfindung, selbst wenn der Innenzylinder erwärmt wird, obwohl die Rolle nicht gedreht wird, Wärme über das Heizmedium ständig von dem Innenzylinder an den Außenzylinder übertragen wird, und die Rolle dadurch gleichmäßig erwärmt. Infolgedessen ist die Gefahr, daß nur der Innenzylinder übermäßig erwärmt wird, ohne daß er mit dem Heizmedium in Kontakt kommt, beseitigt. Hieraus folgt dann auch, daß die Steuerung der Fixiertemperatur mit Hilfe einer Temperaturfühleinrichtung

809813/1065 - 5 -

sicher und zuverlässig vorgenommen werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform der Fixierrolle gemäß der Erfindung ist ein Zwischenzylinder mit einer Anzahl öffnungen an dem Innenzylinder angebracht. Zuvor wird die Menge des Heizmediums so verringert, daß das Heizmedium im Unterschied zu der ersten Ausführungsform nicht unmittelbar mit dem Innenzylinder, sondern nur mit dem Zwischenzylinder in Kontakt kommt. Infolgedessen wird die Wärme durch den Zwischenzylinder und auch durch Strahlung von dem Innen- an den Außenzylinder übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform ist ein direktes Aufheizen des Heizmediums durch den eine hohe Temperatur aufweisenden Innenzylinder vermieden. Infolgedessen ist, da das verwendete Heizmedium in geringer Menge vorliegt, der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung erhöht. Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung sind, um eine wirksamere, direkte Erwärmung des Heizmediums und damit eine Verschlechterung des Heizmediums aufgrund einer derartigen direkten Erwärmung zu verhindern, wärmebeständige Dochte bzw. Verbindungen zwischen dem Innenzylinder und dem Zwischenzylinder vorgesehen.

Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist anstelle des Zwischenzylinders ein Wärmeübertragungsring verwendet. Dieser Wärmeübertragungsring umgibt den Innenzylinder lose, d.h. in einem gewissen Abstand und ist von dem Innenzylinder aus aufgehängt. Bei dieser Ausführungsform kommt das

809813/1055 _ ₆ _

Heizmedium nicht in Kontakt mit dem Innenzylinder, sondern nur mit dem unteren Ende des Wärmeübertragungsringes. Dieser Ring hat gegenüber dem vorerwähnten Zwischenzylinder auch noch andere Vorteile.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine Anzahl wärmeleitender Teile in der Vakuumkammer zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder angeordnet. Diese wärmeleitenden Teile sind auch wirksam, um ein unmittelbares Erwärmen des Heizmediums durch den Innenzylinder zu verhindern und um auch eine ständige und gleichförmige Verdampfung des Heizmediums wie bei den vorerwähnten Ausführungsformen zu fördern.

Gemäß der Erfindung ist somit eine Fixiereinrichtung mit einer Heizrolle geschaffen, welche einen Innenzylinder mit einer Heizeinrichtung, einen Außenzylinder und eine Vakuumkammer aufweist, welche zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder ausgebildet ist und welche ein flüssiges Heizmedium bei niedrigem Druck enthält. Insbesondere bestehen die Verbesserungen, um ein übermäßiges Erwärmen des Innenzylinders zu verhindern darin, daß das Heizmedium in der Kammer angeordnet ist, damit es dadurch mit dem unteren Teil des Innenzylinders zumindest dann in Kontakt kommt, wenn der Außenzylinder stillsteht, oder daß an dem Innenzylinder ein Teil angebracht ist, das dazu dient, das Heizmedium umzurühren oder an den Innenzylinder zu bringen _un(j J_{11n so} mittelbar über das Heizmedium Wärme von dem

809813/1055 - 7 -

Innenzylinder an den Außenzylinder zu übertragen, so daß eine schnelle Verdampfung des Heizmediums und damit ein sicheres und gleichmäßiges Fixieren von Bildern durchgeführt werden.

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

Fig.1 eine schematische Schnittansicht einer Aus

führungsform einer herkömmlichen Fixiereinrichtung mit einem Paar Heizrollen;

Fig.2 eine schematische Seitenansicht einer Rolle

eines Heizrollenpaares, welches in einer Ausführungsform der Fixiereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet ist;

Fig.3 eine schematische Schnittansicht einer der

Heizrollen, die bei einer weiteren Ausführungsform der Fixiereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet sind;

Fig.4 eine schematische Seitenansicht einer der Heizrollen, die in einer weiteren Ausführungsform der Fixiereinrichtung der Erindung verwendet sind;

8ΟΘ8 1 3/1065 - β -

Fig.5 eine schematische Seitenansicht einer der Heizrollen, die in noch einer weiteren Ausführungsform der Fixiereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet sind;

Fig.6 eine schematische Seitenansicht einer der Heizrollen, die in einer anderen Ausführungsform der Fixiereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet sind;

Fig.7 eine teilweise perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Fig.6;

Fig.8 eine Kurvendarstellung, in welcher gezeigt ist,

in welcher Weise die Ausführungsform der Fig.6 im Vergleich zu der Ausführungsform der Fig.2 im Hinblick auf eine Wärmeübertragung wirksam ist; und

Fig.9 einen Teil einer perspektivischen Darstellung

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Im Hinblick auf die Offenbarung der Erfindung wird wegen ihrer Deutlichkeit und Klarheit ausdrücklich auf die Zeichnungen bezug genommen.

In Fig.2 ist eine schematische Seitenansicht einer Rolle

809813/1055 - ⁹ "

eines Heizrollenpaares dargestellt, das in einer Ausführungsform der Fixiereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet ist. In Fig.2 ist ein Außenzylinder 1 eine wärmeleitende Rolle, deren äußere Umfangsflache mit einem Material mit einer ausgezeichneten Oberflächenschmierung, wie Silikonkautschuk belegt ist. Im Inneren des Außenzylinders 1 ist ein Innenzylinder 3 angeordnet, der in seinem Inneren eine Heizeinrichtung 2 mit einem Material mit einem hohen elektrischen Widerstandswert, beispielsweise eine Infrarotheizeinrichtung mit einem Nichromdraht, aufweist. Der Innenzylinder 3 und der Außenzylinder 1 sind an ihren Enden starr miteinander verbunden und drehbar durch eine nicht dargestellte Seitenplatte gehaltert.

Zwischen dem Außenzylinder 1 und dem Innenzylinder 3 ist eine Vakuumkammer 4 ausgebildet, welche auf niedrigem Druck gehalten ist. Die Vakuumkammer 4 enthält ein Heizmedium 5, das eine Flüssigkeit mit einem verhältnismäßig hohen Dampfdruck, wie beispielsweise Wasser und Alkohol, aufweist. Die Menge des Heizmediums 5 ist so gewählt, daß sie mit der unteren ümfangsflache des Innenzylinders, wie inFig.2 dargestellt, in Berührung kommt, wenn die Heizrolle nicht gedreht wird, und daß dadurch die Temperatur der Außenfläche der Rolle eine vorbestimmte Fixiertemperatur erreicht. Ferner ist eine Temperaturfühleinrichtung 6, wie beispielsweise ein Thermistor, an einer entsprechenden Stelle am Außenzylinder angeordnet und mit einer nicht dargestellten Wärmesteuereinrichtung der Heizeinrichtung

- 10 -

809813/1055

elektrisch verbunden.

Die Fixiereinrichtung weist ein Paar der vorerwähnten Heizrollen auf, die durch ein Band verbunden sind, welches sich dreht und dabei an der unteren Fläche der Rolle anliegt.

Wenn in der Fixiereinrichtung gemäß der Erfindung die in dem Innenzylinder 3 angeordnete Heizeinrichtung 2 angeschaltet wird und Wärme erzeugt, wird der Innenzylinder 3 erwärmt, und folglich wird auch das Heizmedium 5 erwärmt, wodurch das Heizmedium 5 in der Kammer 4 seine Sättigungstemperatur erreicht und stark verdampft, wodurch die Kammer 4 allmählich mit dem Dampf des Heizmediums gefüllt wird. Obwohl das Heizmedium gesättigter Dampf ist, wird Wärme an den Außenzylinder 1 übertragen. Folglich wird die Oberflächentemperatur des Zylinders 1 erhöht. Die Oberflächentemperatur des Zylinders 1 wird dann durch die Temperaturfühleinrichtung 6 gefühlt, und aufgrund dieses Fühlens wird ein Befehl an das Steuerteil der Heizeinrichtung übertragen. Auf diese Weise steuert das Steurteil die Heizeinrichtung, so daß dadurch die Oberflächentemperatur des Zylinders 1 immer konstant auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.

Von den Erfindern der vorliegenden Erfindung wurden die folgenden Versuche durchgeführt: zuerst wurde eine Heizeinrichtung im Inneren einer herkömmlichen Heizrolle angeordnet, welche

- 11 -

609813/1065

- VK-

eine geringe Menge des Heizmediums enthielt. Sobald die Rolle zum Stillstand gebracht wurde, wurde die Heizeinrichtung angeschaltet. Hierbei hat sich herausgestellt, daß nur der Innenzylinder erwärmt wurde,und daß sich die Oberflächentemperatur des Außenzylinders kaum änderte. Zweitens wurde eine Heizeinrichtung mit 500W im Inneren der in Fig.2 dargestellten Heizrolle gemäß der Erfindung angeordnet, und es wurde die Oberflächentemperatur des Außenzylinders zu dem Zeitpunkt gemessen, an welchem die Rolle stillgesetzt wurde. Die Ergebnisse zeigten, daß die Oberflächentemperatur des Außenzylinders bei der Erfindung etwa die gleiche war wie die bei der herkömmlichen Heizrolle, wenn diese gedreht wurde. Jedoch war die Temperatur der oberen Fläche der Rolle annähernd 1 bis 5°C höher als die der unteren Fläche der Rolle. Hierdurch ist zuverlässig aufgezeigt, daß der gesättigte Dampf des Heizmediums ausreichend Wärme übertrug. Schließlich wurde die Oberflächentemperatur des Außenzylinders gemessen, solange die Heizrolle gedreht wurde. Dieselben Ergebnisse wie bei den vorstehend angeführten Versuchen wurden bezüglich der Temperaturkenndaten und einer gleichmäßigen Temperaturverteilung erhalten. Infolgedessen hat sich aus diesen Untersuchungen ergeben, daß diese Methode im Hinblick auf eine sichere und zuverlässig arbeitende Fixierrolle äußerst wirksam war.

Die vorerwähnte Temperaturfühleinrichtung 6 kann an der Oberfläche des Außenzylinders in dem Bereich angebracht werden, wel-

- 12 -

809813/1056

eher der inneren Fläche des Außenzylinders entspricht, wo sich das wärmefördernde Material befindet.

In Fig.3 ist, um zu verhindern, daß der Innenzylinder 3 übermäßig erwärmt wird, ohne daß er mit einem flüssigen Heizmedium 15 in Berührung kommt, ein Zwischenzylinder 7 in einer abgedichteten Vakuumkammer 4 angeordnet, die zwischen dem Innenzylinder 3 und dem Außenzylinder 1 ausgebildet ist; hierbei ist der Zwischenzylinder 7 über eine Anzahl Tragarme 8 an dem Innenzylinder 3 befestigt. Das in der abgedichteten Vakuumkammer 4 enthaltene, flüssige Heizmedium ist in einer so geringen Menge vorhanden, daß die untere Umfangsflache des Innenzylinders 3 nicht unmittelbar mit der Oberläche des flüssigen Heizmediums 15 in Berührung kommt. Andererseits ist die untere Umfangsfläche des Zwischenzylinders 7 immer in das flüssige Heizmedium 15 eingetaucht. Der Zwischenzylinder ist in Form eines Teils mit öffnungen ausgeführt, wie beispielsweise einer gelochten Metallplatte und/oder einem Drahtnetz. Dadurch, daß der Zwischenzylinder 7 an dem Innenzylinder 3 angebracht ist, wird durch Strahlung und über die Tragarme 8 Wärme von dem Innenzylinder 3 an den Zwischenzylinder 7 und damit an das flüssige Heizmedium 15 übertragen. Infolgedessen wird, auch solange die Rolle 10 stillsteht, die Temperatur des Heizmediums 15 erhöht, so daß es verdampft. Solange eine entsprechende Dampfmenge des flüssigen Heizmediums 15 in der Vakuumkammer 4 vorhanden ist, befinden sich sowohl der Innenzylinder 3 als auch der

- 13 -

809813/1055

Außenzylinder 1 auf erhöhter Temperatur, so daß eine übermäßige Erwärmung nur des Innenzylinders 3 und der Heizeinrichtung 2 vermieden ist. Da das flüssige Heizmedium 15 durch den Zwischenzylinder 7 erwärmt wird, braucht der Innenzylinder 3 im Unterschied zu der herkömmlichen Heizrolle nicht in das Heizmedium einzutauchen. Folglich kann der Abstand zwischen dem Innenzylinder 3 und der Heizeinrichtung 2 verringert werden,und die Temperatur des Innenzylinders 3 kann dadurch schneller erhöht werden. Auch die zu verwendende Menge Heizmedium kann verringert und doch schneller und wirksamer verdampft werden. Mit anderen Worten, da die Heizeinrichtung im wesentlichen näher bei dem flüssigen Heizmedium 15 angeordnet ist, wird die Temperatur der Rolle 10 gleichmäßig erhöht, auch solange die Rolle 10 stillsteht. Auf diese Weise kann ein übermäßiges Erwärmen der Rolle, ohne daß ein ausreichender Kontakt mit dem Heizmedium besteht^oder eine Beschädigung der Rolle aufgrund einer derartigen Erwärmung vermieden werden.

In Fig.4 ist eine weitere Ausführungsform der Heizrolle gemäß der Erfindung dargestellt. Hierbei sind Dochte 9 zwischen dem Innenzylinder 3 und dem Zwischenzylinder 7 vorgesehen. Die Dochte 9 sind aus einer wärmebeständigen Faser, wie beispielsweise Glasfaser, Stahlwolle und keramischer Wolle bzw. keramischem Material, und sie ziehen das flüssige Heizmedium 15 an bzw. saugen es auf und versorgen die ümfangsflache des Innenzylinders 3 mit dem Heizmedium und bilden dadurch einen dünnen Film aus dem

- 14 -

809813/1055

flüssigen Heizmedium an dem Innenzylinder mit dem Ergebnis, daß die Verdampfung des Heizmediums weiter gefördert wird und ein übermäßiges Erwärmen der Rolle,ohne daß sie in ausreichender Weise mit dem Heizmedium in Kontakt steht, vermieden ist, solange die Rolle stillsteht. Ferner kommt, wenn die Rolle gedreht wird, das flüssige Heizmedium nicht in unmittelbaren Kontakt mit dem erwärmten Innenzylinder, sondern nachdem es mit den Dochen in Kontakt gebracht worden ist, kommt es auch mit dem Innenzylinder in Kontakt und wird dann durch den Innenzylinder erwärmt. Infolgedessen ist eine Minderung und Verschlechterung des flüssigen Heizmediums vorteilhaft gemindert und herabgesetzt.

Wenn der Raum zwischen dem Innenzylinder 3 und dem Zwischenzylinder 7 mit dem Dochtmaterial 9 gefüllt ist, kann eine Wärmeübertragung über den Dampf des flüssigen Heizmediums verhindert bzw. zunindest stark beeinträchtigt werden. Da jedoch der Raum zwischen dem Zwischenzylinder 7 und dem Außenzylinder 1 ausreichend groß ist, wird das Wärmeübertragungsverhalten des Heizmediums nicht beeinträchtigt. Da ferner das flüssige Heizmedium 15 nicht plötzlich auf den eine hohe Temperatur aufweisenden Innenzylinder 3 gebracht wird, wenn die Rolle 11 gedreht wird, ist auch eine Minderung oder Verschlechterung des flüssigen Heizmediums 15 aufgrund einer Pyrolyse oder thermischen Zersetzung verhindert.

- 15 -

809813/105S

In Fig.5 weist die Heizrolle 12 folgende Teile auf: einen wärmeleitenden Innenzylinder 3 mit einer in diesem untergebrachten Heizeinrichtung 2 aus einem (elektrisch) hochohmigen Material, wie einem Nichromdraht; einen wärmeleitenden Außenzylinder 1, welcher durch ein nicht dargestelltes Teil an den jeweiligen Enden der beidne Zylinder starr mit dem Innenzylinder 3 verbunden ist; ein flüssiges Heizmedium 15, welches bei niedrigem Druck in der Vakuumkammer 4 zwischen dem Innenylinder 3 und dem Außenzylinder 1 enthalten ist; einen Wärmeübertragungsring 14, welcher den Innenzylinder 3 umgibt und welcher von dem Innenzylinder in der Weise abgehängt ist, daß ein Ende an einem Teil der Oberfläche des Innenzylinders 3 anliegt und das andere Ende in das flüssige Heizmedium 15 eingetaucht ist, und welcher so breit wie der Innenzylinder ist. Es kann auch eine nicht dargestellte Induktionsheizeinrichtung vorgesehen sein, welche den Innenring 3 unmittelbar heizt, um dadurch das flüssige Heizmedium 15 zu erwärmen.

Der Ring 14 ist aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise aus einer Metallplatte hergestellt. Seine Dicke sowie sein Durchmesser kann entsprechend den Temperaturkenndaten der Rolle festgelegt werden.

Wenn in dieser Ausführungsform die Heizeinrichtung 2 angeschaltet wird, wird der Innenzylinder 3 erwämrt, und es wird Wärme über den Wärmeübertragungsring von dem Innenzylinder 3 an das

- 16 -

809813/1055

to

flüssige Heizmedium 15 übertragen, entweder wenn die Rolle 12 stillgesetzt ist oder wenn sie gedreht wird, mit dem Ergebnis, daß die Temperatur des flüssigen Heizmediums 15 erhöht wird. Das flüssige Heizmedium 15 wird stark verdampft, wenn die Temperatur des flüssigen Heizmediums seinen Siedepunkt erreicht. Durch diesen Dampf wird dann die Oberflächentemperatur des äußeren Zylinders auf einer vorbestimmten Fixiertemperatur gehalten. Infolgedessen kann der Wärmeübertragungsring zusammen mit dem Innenzylinder 3 gedreht werden,wenn die Rolle 12 gedreht wird, wodurch das flüssige Heizmedium 15 an die Oberfläche des Innenzylinders 3 gebracht wird, so daß eine Verdampfung des flüssigen Heizmediums dadurch weiter gefördert wird.

Der Wärmeübertragungsring 14 muß nicht notwendigerweise so breit wie der Innenzylinder 3 sein; er kann auch in Abschnitte unterteilt sein. Auch kann der Wärmeübertragungsring 14 mit einer größeren Anzahl öffnungen versehen sein, um den Fluß des flüssigen Heizmediums 15 in die Vakuumkammer der Rolle zu erleichtern. Ferner können statt des Rings Spiralen, Doppelringe oder Doppelzylinder verwendet werden. Wenn eine Doppelspirale verwendet wird, wird vorzugsweise die jeweilige Wickelrichtung der äußeren und der inneren Spirale umgekehrt, um dadurch eine gute Umwälzung des flüssigen Heizmediums im Inneren der Vakuumkammer zu erhalten.

In Fig.6 weist eine Heizrolle 13 folgende Teile auf: einen In-

- 17 -

809 813/1055

nenzylinder 22 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit mit einer in ihm untergebrachten Heizeinrichtung 23; einen wärmeleitenden Außenzylinder 21, welcher mit dem Innenzylinder 22 an den entsprechenden Enden der beiden Zylinder mittels eines nicht dargestellten Teils fest verbunden ist; ein flüssiges Heizmedium 24, welches bei einem niedrigen Druck in der abgedichteten Vakuumkammer zwischen dem Innenzylinder 22 und dem Außenzylinder 21 enthalten ist; und wärmeleitende Teile 25 ., deren jeweilige Enden mit der einen Seite an einer Anzahl Stellen an der äußeren Umfangsflache des Innenzylinders angebracht sind und an der anderen Seite an der Innenfläche des Außenzylinders 21 anliegen. Die wärmeleitenden Teile 25 sind aus einem Material mit hohem Wärmeleitvermögen hergestellt, wie beispielsweise einer Metallplatte, und sie sind mit einer Anzahl öffnungen 25a (siehe Fig.7) versehen. Die öffnungen 25a sind ausgebildet, um den Fluß des flüssigen Heizmediums durch die öffnungen in die Vakuumkammer zu erleichtern, solange die Rolle gedreht wird.

Wenn bei dieser Ausführungsform die Heizeinrichtung 23 angeschaltet wird, während die Rolle gedreht wird, wird der Innenzylinder 22 erwärmt und es wird Wärme von dem Innenzylinder 22 über die wärmeleitenden Teile 25 an das flüssige Heizmedium 24 übertragen. Da gleichzeitig das flüssige Heizmedium durch die wärmeleitenden Teile 25 aufgerührt und an die Oberfläche des Innenzylinders gebracht wird, wird dadurch die Verdampfung des flüssigen Heizmediums 25 gefördert und die öberflächentempera-

- 18 809813/1055

tür des Außenzylinders wird durch das verdampfte Heizmedium auf einer vorbestimmten Fixiertemperatur gehalten.

Wenn darüber hinaus der Innenzylinder 22 durch die Heizeinrichtung 23 erwärmt wird, solange die Rolle stillsteht, wird Wärme von dem Innenzylinder 22 über die wärmeleitenden Teile 25 an das Flüssigkeitsmedium 24 übertragen, so daß eine Verdampfung des flüssigen Heizmediums gefördert wird. Gleichzeitig wird Wärme an den Außenzylinder 21 übertragen, welcher an den wärmeleitenden Teilen 25 anliegt. Hieraus folgt, daß unabhängig von der Drehbewegung der Rolle Wärme von dem Innenzylinder 22 an den Außenzylinder 21 übertragen wird.

Als Material für die wärmeleitenden Teile 25 kann gemäß der Erfindung ein elastisches Material verwendet werden, da die Enden jedes der wärmeleitenden Teile entlang der Innenfläche des Außenzylinders entlanggleiten. Natürlich ist die Form und die Anzahl der öffnungen 25a entsprechend den Kenndaten der Fixierrolle festgelegt.

Von den Erfindern sind Änderungen der jeweiligen Oberflächentemperaturen der in Fig.2 dargestellten Heizrolle und der vor-

beschriebenen Rolle untersucht worden, wobei die jeweiligen Rollen stillgesetzt waren. In Fig.8 sind die Ergebnisse dieser Untersuchung wiedergegeben. Die in Fig.8 dargestellten Kurven wurden dadurch erhalten, daß die Oberflächentemperatur der je-

- 19 -

809813/1055

weiligen Außenzylinder in 5 Minuten (bzw. in Abständen von 5 Minuten) gemessen wurden, nachdem eine Heizleistung von 300W an die Heizeinrichtung 2 der Fig.2 und die Heizeinrichtung 23 der Fig.6 angelegt wurde. In den Kurven ist mit A die Heizrolle in Fig.6 mit dem flüssigen Heizmedium und mit B die Heizrolle in Fig.6 ohne das flüssige Heizmedium bezeichnet. Mit C ist die Heizrolle in Fig.2 und mit D die Temperatur der jeweiligen Innenzylinder bezeichnet. Wie aus diesen Kurven ersehen werden kann, ist der Unterschied zwischen den Oberflächentemperaturen A und B des Außenzylinders und denen des Innenzylinders der Heizrolle in Fig.6 erheblich kleiner als der Unterschied zwischen der Oberflächentemperatur des Außenzylinders und der des Innenzylinders der Heizrolle in Fig.2. Dies bedeutet, daß die Wärmeübertragung der Heizrolle der Fig.6 wirksamer ist als die der Heizrolle der Fig.2.

In der Ausführungsform der Fig.6 sind die Enden der wärmeübertragenden Teile auf einer Seite nicht notwendigerweise an dem Innenzylinder angebracht, sondern, wie in Fig.9 dargestellt ist, kann, wenn die Enden auf einer Seite an dem Innenzylinder und auf der anderen Seite an der Innenfläche des Außenzylinders anliegen, jedes der wärmeleitenden Teile eines neben dem anderen durch ein verbindendes Halteteil 30 befestigt sein, welches zwischen den beiden Zylindern angeordnet ist und welches durch ein nicht dargestelltes Teil gehalten wird, durch das die beiden Zylinder an ihren beiden Seiten fest miteinander verbunden

- 20 -

809813/1055

sind. Ferner kann jedes der wärmeleitenden Teile 25 mit öffnungen 30a einer entsprechenden Form versehen sein, so daß der
Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von dem Innenzylinder zu dem Außenzylinder erhöht ist. In diesem Fall kann ein entsprechendes wärmeisolierendes Teil, wie beispielsweise Stahlwolle oder Glasfaser, zwischen dem Innenzylinder und dem verbindenden
Tragteil 30 angeordnet werden, so daß der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung noch mehr erhöht werden kann.

Patentansprüche

- 21 -809813/1Ö55

e e r s e i \ e

Claims

Patentansprüche

( 1 .fixiereinrichtung mit einer Heizrolle, mit einem Innenzylinder mit einer in diesem vorgesehenen Heizeinrichtung, mit einem Außenzylinder, welcher an seinen Enden fest mit dem Innenzylinder verbunden ist, mit einer Vakuumkammer, welche zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder ausgebildet ist, und welche ein Heizmedium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche des Innenzylinders (3) mit dem Heizmedium (5) zumindest dann in Berührung kommt, wenn die Fixierrolle stillsteht.
2. Fixiereinrichtung mit einer Heizrolle, mit einem Innenzylinder mit einer in diesem vorgesehenen Heizeinrichtung, mit einem Außenzylinder, welcher an den jeweiligen Enden mit dem Innenzylinder fest verbunden ist, und mit einer Vakuumkammer, welche zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder ausgebildet ist und ein Heizmedium enthält, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeleitende Einrichtung (7; 14; 25) zwischen dem Innenzylinder (3; 22) und dem Außenzylinder (1; 21) angeordnet ist, und daß der untere Teil der wärmeleitenden Einrichtung (7; 14;25) in das Heizmedium (15; 24) zumindest dann eingetaucht ist, wenn der Außenzylinder (1; 21) stillsteht.

809813/1066 -22-
3. Fixiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Einrichtung (7; 14; 25) das Heizmedium (15; 24) aufrührt, wenn der Außenzylinder (1; 21) gedreht wird.
4. Fixiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Einrichtung ein Zwischenzylinder (7) ist, der an dem Innenzylinder (3) durch eine Anzahl wärmeleitender Tragarme (8) angebracht ist.
5. Fixiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Einrichtung zumindest einen Ring (14) aufweist, welcher den Innenzylinder

(3) lose bedeckt und von dem Innenzylinder (3) abgehängt ist.
6. Fixiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Einrichtung Spiralen aufweist, welche den Innenzylinder (3) lose bedecken und von diesem (3) abgehängt sind.
7. Fixiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Einrichtung eine Anzahl Rippen (25) aufweist, deren Enden an einer Seite an der Außenfläche des InnenZylinders (22) angebracht sind, und deren andere Enden an der Innenfläche des Außenzylinders (21) anliegen, und daß die Rippen (25) mit Öffnungen (25a)

809813/1055 " ²³ "

versehen sind, um ein Durchfließen des Heizmediums (24)zu ermöglichen.
8. Fixiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Einrichtung eine Anzahl Rippen (25) aufweist, welche von einem sie verbindenden Tragteil (30) gehalten sind, und deren Enden sowohl an der Außenfläche des Innenzylinders (22) als auch an der Innenfläche des Außenzylinders (21) anliegen, und daß die Rippen (25) mit öffnungen (25a) versehen sind, um ein Hindurchtreten des Heizmediums (24) zu ermöglichen.
9. Fixiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenzylinder (7) konzentrisch zu dem Außenzylinder (1) angeordnet ist.
10. Fixiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenzylinder öffnungen aufweist, damit das Heizmedium (15) durch diese hindurchfließen kann.
11. Fixiereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wärmebeständige Dochte (9) zwischen dem Innenzylinder (3) und dem Zwischenzylinder (7) vorgesehen sind.
12. Fixiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Trageinrichtung (30) Zy-

809813/1055 ~²⁴~

form hat und öffnungen (30a) aufweist, um ein Hindurchtreten des Heizmediums (24) zu ermöglichen.
13. Fixiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeisolierendes Material, das aus der Gruppe Stahlwolle und Glasfaser ausgewählt ist, zwischen dem Innenzylinder (3) und dem verbindendes Tragteil (30) vorgesehen ist.
14. Fixiereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dochte (9) aus Material hergestellt sind, das aus der Gruppe Glasfaser, Stahlwolle oder keramische Wolle bzw. Material ausgewählt ist.

809813/1055