DE2912506C2

DE2912506C2 - Vorrichtung zum Druckfixieren eines Tonerbildes auf einem Trägerblatt

Info

Publication number: DE2912506C2
Application number: DE2912506A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Kumagaya Saitama Sasaki
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DK124279A; GB2018682A; GB2018682B; IT1112487B; DK156190B; DE2912506A1; US4343234A; DK156190C; IT7921425A0

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Druckfixieren eines Tonerbildes auf einem Trägerblatt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Druckfixieren von Tonerbildern Ist ein möglichst *o hoher Druck erwünscht, um den sogenannten Offset-Effekt zu vermeld: ~> bei dem der Toner nicht genügend fest am Trägerblau anhaftet und daher an den Transportwalzen hängenbleibt.

Um hohe Drücke zu erreichen, soll wenigstens eine der *5 beiden Druckwalzen einen möglichst kleinen Durchmesser haben. Bei kleinem Durchmesser neigt die betreffende Druckwalze jedoch zur Durchbiegung, so daß der Druck längs der Berührungslinie ungleichmäßig wird.

Bei der Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung, wie sie aus der DE-OS 26 07 271 bekannt ist, wird der Durchbiegung der dünneren unteren Druckwalze durch die darunter vorgesehene Stützwalze entgegengewirkt. Dadurch wird eine gleichmäßigere Druckverteilung Ober die Breite des Druckwalzenpaares erreicht. «

Bei Vorrichtungen, die nur ein Druckwalzenpaar, dagegen keine Stützwalze aufweisen, wie sie aus den DE-OS 25 16 436, 26 28 957 und 27 18 558 bekannt sind, wird eine Durchbiegung In Kauf genommen und die Druckverteilung dadurch verglelchmäßlgt, daß die Ach» M sen .der beiden Druckwalzen gegeneinander verschränkt werden. Da eine derartige Verschränkung dazu führt, daß das Trägerblatt leicht knittert, muß der Verschränkungswlnkel klein gehalten werden, was bedeutet, daß sich das eigentliche Ziel des gleichmäßigen hohen Druckes nur Im beschränkten Maße erreichen läßt.

Die genannte DE-OS 25 16 436 lehrt dabei auch die Tatsache, daß die Verschränkung zwischen den Druckwalzen zu einem Axialschub, führt, der durch entsprechende Axiallagerung der Druckwalzen aufgenommen werden muß.

In der DE-OS 17 72 898 ist ferner die Möglichkeit erwähnt, daß beim .Durchgang des Trägerblattes zwischen parallelen Druckwalzen eine gewisse Scherkraft erzeugt wird, die dazu beiträgt, den Toner mit dem Trägerblatt zu verschmelzen. Auch diese Verschmelzung wirkt dem genannten Offset-Effekt entgegen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckfixlervorrichtung zu schaffen, die bei möglichst einfachem und leichtem Aufbau in der Lage Ist, beim Fixieren sowohl den Offcet-Effekt als auch ein Knittern des Koplerpapleres zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe Ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs I angegeben. Die danach vorgesehene doppelte Verschränkung zwischen den insgesamt drei Walzen hat zur Folge, daß trotz des verhältnismäßig geringen Durchmessers der unteren Druckwalze und ihrer daraus resultierenden Neigung zur Verbiegung mit einem verhältnismäßig kleinen Verschränkungswinke! zwischen den Druckwalzen gearbeitet werden kann, da die Stützwalze der Verbiegung der unteren Druckwalze entgegenwirkt. Durch den geringen Durchmesser der unteren Druckwalze und die zusätzliche Stützwalze läßt sich der Druck zwischen dem Druckwalzenpaar ausreichend hoch machen. Auf Grund der Verschränkung ergibt sich zwischen den Druckwalzen auch eine tangential wirkende Druckkomponente, die einen erheblichen Reibedruck zur Vermeidung des Offset-Effektes erzeugt. Andererseits wird durch den kleinen Verschränkungswlnkel zwischen den Druckwalzen die Knittergefahr des Trägerblattes klein gehalten.

Ferner bedeutet ein kleiner Verschränkungswinkel zwischen den Druckwalzen, daß auch der Verschrän-' kungswlnkel zwischen der unteren Druckwalze und der Stützwalze klein sein kann, so daß die Achsen der drei Walzen insgesamt von einer parallelen Anordnung nicht erheblich abweichen und somit In einem entsprechend schmalen und daher auch leichten Lagergestell untergebracht werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung Ist Im Patentanspruch 2 angegeben.

Ein AusfOhrungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Flg. 1 eine Ansicht einer Druckfixiervorrichtung von oben,

Flg. 2 eine Seltenansicht der Vorrichtung nach Flg. 1, und

Flg. 3 einen Vertikalschnitt längs der Linie A-A' nach KIg. 2.

Gemäß der Zeichnung Ist eine obere Druckwalze 1 über ein Nadellager 7 in über eine Grundplatte 5 verbundenen Lagerstellen 4 drehbar gelagert und mit einer Antriebswelle 6 versehen. Eine untere Druckwalze 2 Ist über ein Nadellager 8 und ein Lager 10 In Lagerböcken 11 drehbar gelagert, die in Ausnehmungen der Lagerstelle 4 vertikal verschiebbar sind. Die Achse 2' der unteren Druckwalze 2 Ist gegenüber der Achse Γ der oberen Druckwalze 1 um einen kleinen Winkel ar (Flg. 1) verschränkt. Eine Stützwalze 3 Ist über Nadellager 9 In Lagerböcken 12 drehbar gelagert, die ähnlich wie bei der unteren Druckwalze 2 In den seitlichen Lagerstellen 4 vertikal verschiebbar angeordnet sind. Die Achse der Stützwalze 3 Ist gegenüber der Achse 2' der unteren Druckwalze 2 verschränkt. Unter den die Stützwalze 3 lagernden Lagerböcken 12 sind Blattfedern 13 angeord-

net, die über Federschuhe 14 und Druckschrauben 15 vorgespannt sind. Die von den Blattfedern 13 ausgeübte Druckkraft kann durch die Schrauben 15 eingestellt werden. Die Blattfedern 13 drücken gegen die Lagerböcke 12, so daß die Stützwalze 3 gegen die untere Druckwalze 2 und diese gegen die obere DrucKwalze 1 gedrückt v.ird.

Eine Kompensation der Durchbiegung der unteren Druckwalze 2, die durch ein zwischen dem Waizenpaar durchlaufendes Trägerblatt bewirkt wird, ist durch die Verschränkung der Stützwalze 3 gegenüber der unteren Druckwalze 2 sichergestellt. Dabei ist die Verschränkungsrichtung der Stützwalze 3 entgegengesetzt zu derjenigen der unteren Druckwalze 2 bezüglich der oberen Druckwalze 1. Der Verschränkungswinkel zwischen der Stützwalze 3 und der oberen Druckwalze 1 ist In Fig. 1 mit β bezeichnet- Da der Verschränkungswinkel zwischen der Stützwalze 3 und der unteren Druckwalze 2 somit gleich α+ β ist, kann der Winkel β verhältnismäßig klein sein. Diese Tatsache ist im Hinblick auf einen einfacheren Haltemechanismus für die Stützwalze 3 vorteilhart.

Auch der Verschränkungswinkel α zwischen der oberen Druckwalze 1 und der unteren Druckwalze 2 ist klein. Daher ist ähnlich wie bei herkömmlichen Vorrichtungen mit parallelen Walzen der auf das Trägerblatt ausgeübte Druck im wesentlichen senkrecht zur Fläche des Trägerblattes gerichtet. Dennoch wirkt dieser Druck nicht nur vertikal, sondern wegen der Verschränkung auch horizontal. Diese horizontale Druckkomponente erzeugt einen Reibedruck auf das Trägerblatt und vermeidet daher den Offset-Effekt, bei dem Toner an der Oberfläche von Papiertransportwalzen haftenbleibt. Der Verschränkungswinkel α muß Innerhalb eines geeigneten Bereichs gewählt werden. Ist er zu groß, knittert das Papier, ist er zu klein, wird der Offset-Effekt nicht mehr ausreichend vermindert.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung haben die Walzen folgende Abmessungen:

Durchmesser
(mm)

Länge
(mm)

Obere Druckwalze	34	280
Untere Druckwalze	22	280
Stützwalze	34	280

Die drei Walzen 1, 2 und 3 werden als runde Stahlstäbe hergestellt, die zur Erzielung einer Oberflächenhärte von über HRD 60 abgeschreckt und hartverchromt werden.

Bei den Lagerstellen 4 handelt es sich um Gußaluminiumteile einer Breite von 65 mm, einer Höhe von 107 mm und einer Dicke von 12 mm. Bei diesen Abmessungen hat sich gezeigt, daß die für das Fixieren von Toner auf j üblichem Kopierpapier nötige Gesamtdruckkraft 3630N beträgt, was einem Liniendruck von 142 N/cm entspricht. Dieser Druck beträgt nur 4596 des bei einem herkömmlichen Gerät mit parallelen Walzen erforderlichen Druckes. Das hier beschriebene Gerät wiegt etwa 69 N

in oder 45% eines solchen herkömmlichen Geräts, sein Raumbedarf beträgt 60* des herkömmlichen Geräts.

Die Werte für die Verschränkungswinkel sollten bei den obigen Bedingungen vorzugsweise bei etwa et= 30' und etwa β = 1 °30' liegen.

Bei einem Gerät mit einem Durchmesser der oberen Druckwalze 1 und der Stützwalze 3 zwischen 30 und 40 mm. und einem Durchmesser der unteren Druckwalze 2 zwischen 20 und 30 mm sollte der Verschränkungswinkel α zwischen 10' und Γ30' liegen. Ein Verschrän-

2t) kungswinkel α über I°30' kann zu Fali'.ii Im Kopierpapier führen, während ein Winkel unter iüVüe Wirkung einer Verhinderung des Offset-Effektes vermindert. Wird der Verschränkungswinkel α in dem obigen Bereich gewählt, so wirken zwischen den beiden Druckwalzen 1 und 2 derartige Druck- und Reibekräfte, daß der Toner auf das durchlaufende Trägerblatt gepreßt und gleichzeitig eine Drehkraft zur Verstärkung der Tonerhaftung erzielt wird.
Der Verschränkungswinkel β zwischen der Stützwalze

so 3 und der oberen Druckwalze 1 richtet sich insbesondere nach Durchmesser und Länge der Walze und nach dem Verschränkungswinkel a.

Wird die In Flg. 2 gezeigte Antriebswelle 6 durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmechanismus in Pfeilrichtung gedreht, so drehen sich die drei Walzen in Richtung der In Fig. 3 gezeigten Pfeile. Infolge ihrer Verschränkung werden die Walzen dabei mit Axialschubkräften in Richtung der In Flg. 2 gezeigten Plbile beaufschlagt. Bei der oberen Druckwalze 1 und der Stützwalze 3 reicht die mechanische Festigkeit der zugehörigen Nadellager 7 und 9 wegen der verhältnismäßig großen Durchmesser aus, um diesen Axialschubkräfterv standzuhalten. Dies ist jedoch bei der untereu Druckwalze 2 wegen des kleineren Durchmessers des Nadellagers 8 nicht mehr der Fall. Deshalb ist das mit der Axialschubkraft beaufschlagte Achsende der unteren Druckwalze 2 zusätzlich mit dem In Fig. 2 gezeigten Axiallager 10 versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

15 : \ : .'■. Patentansprüchen

1. Vorrichtung zum Druckfixieren eines Tonerbildes auf einem Trägerblatt, mit einem drehbar gelager- ten Druckwalzenpaar aus einer oberen Druckwalze (1) und einer unteren Druckwalze (2), die einen kleineren Durchmesser hat als die obere Druckwalze (I), sowie mit einer unter der unteren Druckwalze (2) angeordneten Stützwalze (3), wobei die drei Walzen (1... 3) unter Federbelastung gegeneinander verschiebbar gelagert sind, gekennzeichnet durch die Kombi- " nation folgender Merkmale:

(a) die Achse der unteren Druckwalze (2) Ist gegenüber der Achse der oberen Druckwalze (1) um 10' bis l°30' verschränkt;

(b) die Achse der Stützwalze (3) Ist gegenüber der Achse der unteren Druckwalze (2) In einer Richtung -verschränkt, die zur Verschränkungsrichtang der unteren Druckwalze (2> gegenSber der oberen Druckwalze (1) entgegengesetzt Ist;

(c) die Stützwalze (3) hat einen größeren Durchmesser als die untere Druckwalze (2); und

(d) die untere Druckwalze (2) Ist in einem Axiallager (10) gelagert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in seitlichen Lagergestellen (4) angeordnete und an Lagerbocken (12) der Stützwalze (3) angreifende Blattfedern (13) die die Stützwalze (3) und die untere Druckwalze \2) in Richtung der oberen Druckwalze (1) vorspannen.

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