DE2926145A1

DE2926145A1 - Thermo:fixing roll assembly for electrophotographic copier - has cleaning roll of multilayer construction revolving against heated roll

Info

Publication number: DE2926145A1
Application number: DE19792926145
Authority: DE
Inventors: Masayuki Enomoto; Kouichi Gunji; Michio Mogi; Kazuo Okamura
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS557725A

Abstract

A roller thermal fixing device has an image-carrying sheet passing between a heated roll for melting the toner on the sheet and a counter-pressing roll. The heated roll is continuously cleaned by a cleaning roll in rubbing contact with it, the two rolls revolving in the same direction, so that their surfaces move in opposite directions. This cleaning roll consists of a supporting centre or axle, an elastic layer esp. of silicone foam and a heat-resistant felt facing which is in contact with the heated roll. Improved cleaning is achieved by comparison with previous rolls, pads or similar devices is obtained in conjunction with simple and reliable construction.

Description

Rollen-Wärmefixiervorrichtung Roller heat fixture

Die Erfindung betrifft eine Rollen-Wärmefixiervorrichtung, bei welcher ein ein Tonerbild tragender Bildträger zwischen einer Heizrolle und einer gegen diese andrückenden Druckrolle hindurchläuft, um Tonerteilchen anzuschmelzen und das Tonerbild auf dem Bild- bzw. Aufzeichnungsträger zu fixieren.The invention relates to a roller heat setting device in which an image carrier carrying a toner image between a heating roller and a counter this pressing pressure roller passes through to melt toner particles and to fix the toner image on the image or recording medium.

Bei elektrophotographischen Kopiergeräten werden verschiedenartige Bildfixiervorrichtungen verwendet. Beispielsweise umfaßt eine verbreitet verwendete sog. Rollen- bzw. Preßrollenvorrichtung zur thermischen Fixierung eine drehbare Heizrolle mit einem darin angeordneten Heizelement und eine Druckrolle, die gegen die Heizrolle andrückt und am Berührungspunkt mit praktisch derselben Umfangsgeschwindigkeit wie die Heizrolle in dieselbe Richtung wie diese läuft.Electrophotographic copying machines are becoming various Image fixing devices are used. For example, one widely used includes So-called. Roller or pressure roller device for thermal fixation a rotatable Heating roller with a heating element arranged in it and a pressure roller that opposes the heating roller presses and at the point of contact with practically the same peripheral speed how the heating roller runs in the same direction as this.

Diese Vorrichtung besitzt dabei einen hohen thermischen Wirkungsgrad und hohe Brandsicherheit. Diese Rollen-Wärmefixiervorrichtung ist jedoch insofern nachteilig, als die mit dem Tonerbild auf dem Bildträger in unmittelbare Berührung gelangende Fläche der Heizrolle möglicherweise verschmutzt sein kann, so daß Streifen und Flecken auf dem Kopiebild entstehen. Außerdem kann dabei der Bildträger bestrebt sein, sich aufgrund der sich mit der Oberfläche der Heizrolle verklebenden Kunstharzkomponenten (des Toners) um die Mantelfläche der Heizrolle herumzuwickeln. Im Bemühen, diese Nachteile zu beseitigen, wurden bereits verschiedene Reinigungs- bzw. Putzvorrichtungen für die Heizrolle vorgeschlagen. Beispielsweise wird bei einer solchen Konstruktion ein Filzkissen in ständiger Berührung mit der Heizrolle gehalten, wobei Silikonöl als eine ein Anhaften verhindernde Flüssigkeit in Form eines dünnen Films auf die Mantelfläche der Heizrolle zugeführt wird. Bei einer anderen Konstruktion wird eine feuerfeste oder wärmebeständige Bahn unter dem von einem Kissen o.dgl. Druckstück (pad) ausgeübten Druck an die Mantelfläche der Heizrolle angedrückt und synchron mit den Kopierarbeitsgängen intermittierend bewegt.This device has a high thermal efficiency and high fire safety. However, this roller heat fixing device is insofar disadvantageous than that in direct contact with the toner image on the image carrier arriving The surface of the heating roller may be dirty, causing streaks and stains arise on the copy image. In addition, the image carrier can strive to be due to the synthetic resin components sticking to the surface of the heating roller (of the toner) around the surface of the heating roller. In an effort to do this To eliminate disadvantages, various cleaning or plastering devices have already been used suggested for the heating roller. For example, in such a construction a felt pad kept in constant contact with the heating roller, using silicone oil as an anti-sticking liquid in the form of a thin film on the Jacket surface of the heating roller is fed. Another construction will use a refractory or heat-resistant sheet under the cushion or the like. Pressure piece (pad) pressure exerted on the surface of the heating roller and pressed synchronously moved intermittently with the copying operations.

Bei noch einer anderen Konstruktion wird eine Putz- oder Abstreifklinge mit der Mantelfläche der Heizrolle in Berührung gehalten, um festgeklebte und angeschmolzene Rückstände von der Rollenmantelfläche abzustreifen. Die erstgenannte Konstruktion ist allerdings unvorteilhaft, weil dabei ein komplizierter Mechanismus erforderlich ist.Yet another construction uses a cleaning or scraper blade kept in contact with the surface of the heating roller to remove stuck and fused Remove residues from the roller surface. The former construction however, it is disadvantageous because it requires a complicated mechanism is.

Bei der zweitgenannten Konstruktion wird ein Bahnvorschubmechanismus benötigt, wobei die Bahn zudem noch während einer bestimmten Zeitspanne nach Beendigung des Kopiervorgangs weiterbewegt werden muß, da anderenfalls angeschmolzene, an der Bahnoberfläche haftende und bei Abkühlung erstarrende Tonerteilchen die Mantelfläche der Heizrolle beschädigen könnten. Außerdem kann diese Bahn wegen ihrer geringen mechanischen Festigkeit leicht reißen. Die dritte der vorstehend erwähnten Konstruktionen benötigt eine Einrichtung zum Auffangen der mittels der Streichklinge abgestreiften Tonerteilchen o. dgl. Bei Verwendung eines Zweikomponenten-Toners (aus Tonerteilchen und Trägerteilchen, z.B. Eisenteilchen) können sich darüber hinaus die am Tonerbild bzw. am Kopieblatt anhaftenden Trägerteilchen auf der Oberfläche der Heizrolle absetzen und dann unter dem Einfluß der Streichklinge die Rollenmantelfläche beschädigen.The second construction uses a web feeding mechanism required, with the web also still for a certain period of time after completion the copying process must be moved, otherwise melted, to the Toner particles adhering to the web surface and solidifying on cooling the outer surface damage to the heating roller. In addition, this train can because of its low mechanical strength easily tear. The third of the constructions mentioned above requires a device to catch the stripped by means of the doctor blade Toner particles or the like. When using a two-component toner (from toner particles and carrier particles, e.g. iron particles) can also spread the carrier particles adhering to the toner image or the copy sheet on the surface the heating roller and then, under the influence of the doctor blade, the surface of the roller to damage.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Ausschaltung der den bisherigen Konstruktionen anhaftenden Mängel durch Schaffung einer verbesserten Rollen-Wärmefixiervorrichtung.The object of the invention is thus to eliminate the previous ones Defects inherent in construction by providing an improved roller heat fuser.

Diese Aufgabe wird bei einer Rollen-Wärmefixiervorrichtung, insbesondere für ein elektrophotographisches Kopiergerät, bestehend aus einer rotierenden Heizrolle mit einer zylindrischen Mantelfläche, die auf einer Temperatur in einem vorbestimmten Tonerschmelztemperaturbereich gehalten wird, und einer Druckrolle, die stellenweise gegen einen Abschnitt der Mantelfläche der Heizrolle andrückt und sich an der Andruckstelle in dieselbe Richtung und praktisch mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie die Heizrolle dreht, wobei ein ein Tonerbild tragender Bildträger zwischen Heiz-und Druckrolle hindurchführbar ist, um die das Tonerbild formenden Tonerteilchen kontinuierlich zu erwärmen und anzuschmelzen und das Tonerbild mittels der Wechselwirkung zwischen Heiz- und Druckrolle auf dem Bildträger zu fixieren, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Putzrolle aus einem Tragelement, einer elastischen Schicht und einem wärmebeständigen Filzmaterial, die - im Querschnitt gesehen -als mehrlagige Anordnung ausgebildet sind, so angeordnet ist, daß sie stellenweise bzw. lokal gegen die Mantelfläche der Heizrolle andrückt und sich an der Andruckstelle gegenläufig zur Heizrolle dreht. Aufgrund dieser Ausbildung wird das Anhaften und Hängenbleiben von Trägerteilchen auf der Mantelfläche der Heizrolle sicher verhindert.This object is achieved in a roller heat setting device, in particular for an electrophotographic copier consisting of a rotating heating roller with a cylindrical jacket surface, which is at a temperature in a predetermined Toner melting temperature range is maintained, and a pressure roller that in places presses against a section of the jacket surface of the heating roller and is at the pressure point in the same direction and practically at the same peripheral speed as the Heating roller rotates, with an image carrier carrying a toner image between heating and Pressure roller can be passed around the toner particles forming the toner image continuously to heat and melt and the toner image by means of the interaction between To fix the heating and pressure roller on the image carrier, solved according to the invention by that a cleaning roller made of a support element, an elastic layer and a heat-resistant Felt material, which - seen in cross section - designed as a multi-layer arrangement are arranged so that they locally or locally against the lateral surface the heating roller presses and rotates in the opposite direction to the heating roller at the pressure point. Due to this configuration, there is a tendency for carrier particles to stick and hang up safely prevented on the jacket surface of the heating roller.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Putzrolle relativ zur Heizrolle an der Austrittsseite des Bildträgers angeordnet ist, so daß sie die zusätzliche Funktion des Abstreifens des Bildträgers erfüllt, wenn dieser an der Mantelfläche der Heizrolle hängenbleibt und sich um letztere herumzuwickeln bestrebt ist.Another feature of the invention is that the cleaning roller relative to the heating roller on the exit side of the image carrier arranged so that it fulfills the additional function of stripping off the image carrier, if this gets stuck on the jacket surface of the heating roller and is around the latter strives to wrap around.

Noch ein anderes Merkmal besteht darin, daß die Oberflächen- bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Putzrolle höher ist als diejenige der Heizrolle.Yet another feature is that the surface or The peripheral speed of the cleaning roller is higher than that of the heating roller.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Rollen-Wärmefixiervorrichtung mit einer Putz rolle oder -walze gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine schematische Darstellung des Innenaufbaus einer Putzrolle oder -walze gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.The following are preferred embodiments of the invention the accompanying drawing explained in more detail. They show: FIG. 1 a schematic representation a roller heat fixing device with a plaster roll or roller according to the invention and FIG. 2 shows a schematic representation of the internal structure of a cleaning roller or roller according to a special embodiment of the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Rollen-Wärmefixiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Heizrolle 1 und eine Druckrolle 2. Die ein eingebautes Heizelement 11 enthaltende Heizrolle besitzt eine glatte Mantelfläche, die mit einer Oberflächenschicht 12 aus einem Material beschichtet ist, welches ein hohes Trennvermögen bzw. eine geringe Adhäsion gegenüber den Tonerteilchen besitzt und beispielsweise aus Tetrafluoräthylen oder dgl. besteht. Die Oberfläche der Druckrolle 2 ist andererseits ebenfalls mit einer Schicht 21 aus einem Material, wie Silikonharz o.dgl., beschichtet, welches ein hohes Trennvermögen bzw. eine geringe Adhäsion für die Tonerteilchen besitzt. Der vorstehend beschriebene Aufbau der Vorrichtung ist an sich bekannt. Die Druckrolle 2 kann dabei auch so angeordnet sein, daß sie nur während des Fixiervorgangs gegen die Heizrolle 1 angedrückt wird.The roller heat fixing device shown in FIG. 1 according to a Embodiment of the invention comprises a heating roller 1 and a pressure roller 2. Die a heating roller containing a built-in heating element 11 has a smooth outer surface, which is coated with a surface layer 12 made of a material which has a high releasing power or a low adhesion to the toner particles and, for example, of tetrafluoroethylene or the like. Consists. The surface of the pressure roller 2, on the other hand, is also provided with a layer 21 made of a material such as silicone resin or the like., Coated, which has a high separating power or low adhesion for the toner particles. The one described above construction the device is known per se. The pressure roller 2 can also be arranged in this way be that it is only pressed against the heating roller 1 during the fusing process.

Ein von einer Bildübertragungsstation zugeführter Tonerbildträger 3 wird zwischen der Heizrolle 1 und der gegen diese andrückenden Druckrolle 2 hindurchgeleitet, wobei das Tonerbild durch das Heizelement 11 erwärmt und mit der zugeordneten Oberfläche des Bildträgers verschmolzen wird.A toner image carrier supplied from an image transfer station 3 is passed between the heating roller 1 and the pressure roller 2 pressing against it, wherein the toner image is heated by the heating element 11 and with the associated surface of the image carrier is fused.

Erfindungsgemäßist an derAustrittsseite des Bildträgers 3 eine Reinigungs- oder Putzrolle 4 so relativ zur Heizrolle 1 angeordnet, daß sie mit Druck an einem benachbarten Abschnitt der Heizrolle 1 anliegt.According to the invention, on the exit side of the image carrier 3, a cleaning or cleaning roller 4 so arranged relative to the heating roller 1 that they are with pressure on one adjacent section of the heating roller 1 is applied.

Im folgenden ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Putzrolle 4 näher erläutert.The structure of the cleaning roller 4 according to the invention is detailed below explained.

Die Putzrolle 4 enthält ein Tragelement 41 aus metallischem Werkstoff, wobei dieses Tragelement 41 von einem porösen, elastischen Isoliermaterial 42, wie Silikonschaum o.dgl., umschlossen ist. Die Außenumfangsschicht der Putzrolle 4 wird durch ein feuerfestes oder wärmebeständiges Filzmaterial 43 gebildet. Das poröse, elastische Isoliermaterial 42 nimmt bei der Berührung mit der Heizrolle 1 den Druck auf, so daß die Heizrollen-Mantelfläche vor Beschädigung geschützt ist. Zu diesem Zweck besitzt dieses Isoliermaterial 42 einen ausreichend großen Weichheitsgrad. Genauer gesagt: das Wärmeisoliermaterial 42 sollte bei Messung auf einer Schaum- bzw.The cleaning roller 4 contains a support element 41 made of metallic material, this support element 41 of a porous, elastic insulating material 42, such as Silicone foam or the like. Is enclosed. The outer peripheral layer of the cleaning roller 4 is formed by a fire-resistant or heat-resistant felt material 43. The porous, elastic insulating material 42 takes the pressure on contact with the heating roller 1 so that the heating roller jacket surface is protected from damage. To this Purpose, this insulating material 42 has a sufficiently large degree of softness. More precisely: the thermal insulation material 42 should be measured on a foam respectively.

Schwamm-Härteprüfmaschine einen Härtegrad von weniger als 25 und vorzugsweise zwischen 20 und 25 besitzen. Als wärmebeständiges Filzmaterial 43 kann ein handelsübliches Gespinst- bzw. Vliestuch (Handelsbezeichnung "Nomex") oder ein Vlies aus Tetrafluoräthylen verwendet werden. Vorzugsweise besitzt das wärmebeständige Filzmaterial 43 eine Aufnahme-bzw. Abborptionsfähigkeit für an der Mantelfläche der Heizrolle 1 hängengebliebene Toner- oder Trägerteilchen. Die Lage aus dem wärmebeständigen Filzmaterial 43 kann etwa 1,5 mm dick sein.Sponge hardness testing machine a degree of hardness of less than 25 and preferably between 20 and 25. As the heat-resistant felt material 43, a commercially available one can be used Spun or fleece cloth (trade name "Nomex") or a fleece made of tetrafluoroethylene be used. Preferably owns the heat-resistant felt material 43 a recording or. Absorption capacity for on the jacket surface of the heating roller 1 stuck toner or carrier particles. The location from the heat-resistant Felt material 43 can be about 1.5 mm thick.

Die Putzrolle 4 befindet sich an der Austrittsseite des Bildträgers mit einer Eindrucktiefe von 0,1 bis 0,5 mm in Berührung mit der Heizrolle 1, wobei sie - wie durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet - entgegengesetzt zur Heizrolle 1 umläuft. Vorzugsweise wird die Putzrolle 4 synchron mit der Drehung der Heizrolle 1 angetrieben.The cleaning roller 4 is located on the exit side of the image carrier with an impression depth of 0.1 to 0.5 mm in contact with the heating roller 1, wherein they - as indicated by the arrows in Fig. 1 - opposite to the heating roller 1 is running. The cleaning roller 4 is preferably synchronized with the rotation of the heating roller 1 driven.

Rückstände, wie Toner- oder Trägerteilchen, die sich beim Fixiervorgang auf der Mantelfläche der Heizrolle 1 absetzen, werden durch die Filzmaterial-Umfangsschicht 43 der Putzrolle 4 abgetragen, wobei der größte Teil dieser Rückstände vom Filzmaterial 43 absorbiert wird. Durch diese Reinigung der Mantelfläche 12 der Heizrolle 1 durch die Putzrolle 4 wird eine Verunreinigung des Kopiebilds sicher vermieden. Da die Putz rolle 4 an der Austrittsseite des Bildträgers 3 angeordnet ist und sich entgegengesetzt zur Heizrolle 1 dreht, wird die Trennung des Bildträgers 3 von der Heizrolle 1 begünstigt. Weiterhin dient die Putzrolle 4 auh als Führung zur Einleitung des Bildträgers in einen Austragabschnitt.Residues such as toner or carrier particles that accumulate during the fusing process settle on the outer surface of the heating roller 1, are through the felt material peripheral layer 43 removed from the cleaning roller 4, most of these residues from the felt material 43 is absorbed. By this cleaning of the jacket surface 12 of the heating roller 1 through the cleaning roller 4, contamination of the copy image is reliably avoided. Since the Plaster roll 4 is arranged on the exit side of the image carrier 3 and is opposite rotates to the heating roller 1, the separation of the image carrier 3 from the heating roller 1 is promoted. Furthermore, the cleaning roller 4 also serves as a guide for introducing the image carrier into a discharge section.

Wenn die Oberflächenbeschichtung 12 der Heizrolle 1 insbesondere aus Tetrafluoräthylen besteht, wird die Mantelfläche der Heizrolle 1 aufgrund der Putzwirkung der Putz rolle 4 in hohem Maße geglättet und poliert, wodurch das Trennvermögen der Heizrolle 1 gegenüber dem Bildträger beträchtlich erhöht wird. Die unerwünschte Möglichkeit für ein Herumwickeln des Bildträgers um die Heizrolle 1 wird dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Aufgrund der zur Heizrolle 1 gegenläufigen Drehung der Putz rolle 4 werden weiterhin an der Mantelfläche der Heizrolle 1 haftende Träger- oder Tonerteilchen durch die Putzrolle 4 abgestreift.When the surface coating 12 of the heating roller 1 in particular Tetrafluoroethylene consists, the outer surface of the heating roller 1 is due to the cleaning effect the plaster roll 4 smoothed and polished to a high degree, thereby increasing the separability the heating roller 1 is considerably increased compared to the image carrier. The unwanted one This makes it possible for the image carrier to be wrapped around the heating roller 1 reduced to a minimum. Due to the opposite rotation to the heating roller 1 the cleaning roller 4 will continue to be adhering to the surface of the heating roller 1 carrier or toner particles stripped by the cleaning roller 4.

Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, ist die Erfindung keineswegs auf die offenbarten Einzelheiten beschränkt, da dem Fachmann innerhalb des Erfindungsrahmens selbstverständlich verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich sind. Wenn die Putzrolle beispielsweise nur die ihr eigene Reinigungsfunktion zu übernehmen braucht, kann sie relativ zur Heizrolle nicht an der Austrittsseite, sondern an der Einlaufseite des Bildträgers angeordnet sein. Wenn die Putzrolle jedoch, wie vorher beschrieben, an der Austrittsseite des Bildträgers angeordnet ist, kann sie neben der vorgesehenen Reinigungsfunktion auch noch eine Trenn-bzw. Abstreiffunktion und Führungsfunktion für den Bildträger übernehmen, so daß folglich erfindungsgemäß beide Funktionen der Putzvorrichtung und der Trennvorrichtung der bisher bekannten Fixiervorrichtungen durch eine einzige Putzrolle erfüllt werden. Eine weitere Verbesserung der Trennfunktion für den Bildträger wird dann erreicht, wenn die Putzrolle mit höherer Umfangsgeschwindigkeit umläuft als die Heizrolle. Die Werkstoffe für die Putzrolle können selbstverständlich unter zahlreich verschiedenen Materialien zweckmäßig gewählt -werden.Although only a presently preferred embodiment of the above Invention illustrated and described, the invention is by no means limited to the disclosed details are limited as those skilled in the art within the scope of the invention Of course, various modifications and changes are possible. If the Cleaning role, for example, only needs to take on its own cleaning function, relative to the heating roller, it cannot be on the outlet side, but on the inlet side be arranged of the image carrier. However, if the cleaning roller, as previously described, is arranged on the exit side of the image carrier, it can be next to the intended Cleaning function also has a separation or. Stripping function and guiding function take over for the image carrier, so that consequently both functions according to the invention the cleaning device and the separating device of the previously known fixing devices can be fulfilled by a single cleaning roller. Another improvement in the separation function for the image carrier is achieved when the cleaning roller with higher peripheral speed rotates as the heating roller. The materials for the cleaning roller can of course can be appropriately chosen from among numerous different materials.

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Claims

Roller heat fixing device Patent claims Roller heat fixing device, in particular for an electrophotographic copier consisting of a rotating Heating roller with a cylindrical outer surface that is at one temperature in one predetermined toner melting temperature range is maintained, and a pressure roller, which in places presses against a section of the jacket surface of the heating roller and at the pressure point in the same direction and practically at the same peripheral speed how the heating roller rotates1 with an image carrier carrying a toner image between and a pressure roller can be passed around the toner particles forming the toner image to continuously heat and melt and the toner image by means of the interaction to be fixed between the heating and pressure rollers on the image carrier, characterized in that that a cleaning roller (4) made of a support element <41), an elastic layer (42) and a heat-resistant felt material (43), the - in cross section seen - are designed as a multilayer arrangement, is arranged so that they in places or locally against the jacket surface (12) of the heating roller (1) and rotates in the opposite direction to the heating roller (1) at the pressure point.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cleaning roller (4) arranged relative to the heating roller (1) on the exit side of the image carrier (3) so that it fulfills the additional function of stripping off the image carrier, if this gets stuck on the jacket surface of the heating roller and is around the latter strives to wrap around.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the surface or peripheral speed of the cleaning roller (4) is higher than that the heating roller (1).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that; that the elastic layer (42) of the cleaning roller (4) made of a silicone foam is.