DE3133021C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur elektrosta­ tischen Bildaufzeichnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen besteht das elektrostatische Bildaufzeichnungsverfahren bei dem ein Bildwiedergabegerät verwendet wird, aus den Schritten: Herstellung eines elektrostatischen Latentbildes entsprechend der Originalabbildung des Originals durch eine Koronaentladung und Lichtpro­ jektion unter Verwendung eines fotoleitenden Teils auf einem Ladungsempfänger und Herstellung eines sichtbaren Bilds durch Entwicklung des latenten Bil­ des mittels eines Entwicklers, der hauptsächlich aus gefärbten, winzigen Pulverteilchen aus einem Thermo­ plast, der im allgemeinen als "Toner" bezeichnet wird, besteht.

Das sichtbare Bild auf dem Ladungsaufnehmer, also das Tonerbild, wird auf ein Übertragungsteil bzw. ein Bildempfangsmaterial durch ein elektrisches Verfahren, wie z. B. eine Koronaent­ ladung, Spannungswalze od. dgl. oder durch mechanische Mittel, z. B. Pressen oder Heizen übertragen.

Das auf diese Weise auf das Übertragungsteil über­ tragene Tonerbild wird zur Vervollständigung des Bild­ herstellungsverfahrens durch eine gewöhnliche Heiz­ vorrichtung fixiert.

Wie oben erwähnt, ist das elektrische Verfahren als eine der Maßnahmen zur Übertragung des Tonerbildes auf dem Ladungsaufnehmer zu einem Übertragungsteil o. dgl. ein­ setzbar. Dieses Verfahren leidet jedoch unter einem gerin­ gen Übertragungswirkungsgrad und neigt dazu, Störungen des übertragenen Bildes hervorzurufen, besonders wenn die Übertragung in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit vorgenommen wird. Zur Vermeidung dieses Problems ist ein Übertragungsverfahren, das nicht auf dem elektrischen Ver­ fahren beruht, entwickelt worden, wie z. B. die Übertra­ gungstechnik, bei der gepreßt wird, und die in der japa­ nischen Offenlegungsschrift 78 559/1974 und US-Patent 35 91 276 usw. geoffenbart ist.

Nach der Beschreibung der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 41 679/1971 wird beispielsweise das auf einem lichtempfindlichen Teil angeordnete Toner­ bild in einem elastischen und hitzebeständigen Zwischen­ drucktuch gehalten, um eine Übertragung zu ermöglichen, bei der nichts von dem Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil zurückbleibt, so daß eine hohe Qualität des über­ tragenen Bildes erzielt wird.

Die Übertragungstechnik, die in den oben erwähnten Veröffent­ lichungen geoffenbart ist, hat jedoch die folgenden Nach­ teile. Da die Übertragung und das fixieren des Toner­ bildes von dem Zwischenbildträger auf das Übertragungs­ teil durch die Anwendung von Wärme und Druck gleichzei­ tig vorgenommen werden, ist für das Fixieren eine große Wärmezufuhr erforderlich, die unnötigerweise einen erhöh­ ten Verbrauch von elektrischer Energie zur Folge hat. Die große Wärmezufuhr verschlechtert auch die mechanische Haltbarkeit des Zwischenbildträgers und der Walze, die für die Übertragung und das Fixieren verwendet werden.

Die gegenwärtige Forderung nach einer höheren Ge­ schwindigkeit der Bildwiedergabe erfordert eine ent­ sprechend erhöhte Geschwindigkeit des Fixierens. Um mit dieser Forderung fertigzuwerden, sind verschie­ dene Versuche unternommen worden. So ist z. B. ver­ sucht worden, die elektrische Stromzufuhr zu er­ höhen, um die Temperatur der Heizwalze zu erhöhen. In einem anderen Fall ist die Wärmequelle in die Druckwalze eingebaut, oder die Druckwalze wird durch eine externe Wärmequelle beheizt. All diese Versuche sind jedoch problematisch in Bezug auf den elek­ trischen Energieverbrauch und die Kosten.

Das oben beschriebene Problem, das die Forderung nach einer höheren Fixiergeschwindigkeit betrifft, gilt auch für ein Bildwiedergabegerät, bei dem das Tonerbild direkt auf ein Übertragungsteil übertragen wird, ohne daß ein Zwischenbildträger verwendet wird.

Ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-OS 24 50 212 bekannt. Dort wird das zugeführte Papier in einem Abstand vor dem Übertra­ gungsspalt durch einen Heizschuh im Zusammenwirken mit einer Gegendruckwalze aufgeheizt. Dadurch ergibt sich der Nachteil, daß das Anpressen und gleichzei­ tige Heizen durch den Heizschuh nicht bis zur Druck­ walze bzw. zum Übertragungsspalt durchgehend weiter­ geführt wird und somit das Papier bis zum Ein­ laufen in den Übertragungsspalt wiederum der kalten Luft ausgesetzt wird, so daß Heizenergie verloren­ geht und eine entsprechend höhere Aufheizung voraus­ zusetzen ist. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei diesem System, wo das Übertragungspapier vorher voll aufgeheizt und dann erst über einen Abstand in den Übertragungsspalt gezogen wird, zwischen dem Vorder­ ende und dem hinteren Ende des Papiers Falten gebil­ det werden, was naturgemäß die Qualität der Kopie stark beeinträchtigt.

Aus der DE-AS 18 11 893 ist ein Bildwiedergabegerät bekannt, bei der eingangsseitig eine Erhitzungsvor­ richtung in Gestalt eines Ofens vorgesehen ist, die jedoch noch verhältnismäßig weit von dem Übertra­ gungsspalt entfernt ist. Auch in diesem Fall kann also das durch den Ofen geführte Papier auf dem Weg zum Walzenspalt wieder abkühlen, was durch zwischen­ liegende Förderwalzen zusätzlich verstärkt wird. Wenn also das Papier mit einer genügenden Erwärmung im Walzenspalt ankommen soll, muß es vorher in er­ heblichem Maß überheizt worden sein, was weder für das Papier günstig ist noch eine wirtschaftliche Ausnutzung der Heizenergie ermöglicht. Auch in die­ sem Fall kann das Papier auf dem Weg zwischen dem Ofen und dem Walzenspalt noch verknittert werden bzw. Falten werfen, was dann vor der Bildübertra­ gung nicht mehr zu beheben ist.

Die DE-AS 27 06 362 schließlich beschreibt eine Wärmeschmelzfixiereinrichtung, wobei ein platten­ förmiges Wärmeerzeugungsteil verwendet ist, das je­ doch nicht unmittelbar an den Fixierwalzen angeordnet ist, so daß zwischen dem Wärmeerzeugungsteil und dem Fixierspalt wieder eine gewisse Abkühlung des Pa­ piers erfolgen kann. Auch in diesem Fall muß also zunächst höher vorgeheizt werden als später erforder­ lich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bildwiedergabege­ rät entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das mit hoher Geschwindigkeit ein Toner­ bild von dem Aufzeichnungsmaterial über den Zwischen­ bildträger auf das Bildempfangsmaterial übertragen und auf diesem sich fixieren kann, ohne daß damit ein erhöhter Energieverbrauch verbunden ist, wobei insbesondere die Entstehung von Falten in dem Bild­ empfangsmaterial vermieden wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät wird der Transport des Übertragungspapiers in den Fixierabschnitt be­ ruhigt und das Papier wird vorgeheizt, so daß es möglich ist, die Fixiergeschwindigkeit zu erhöhen, ohne daß der elektrische Energieverbrauch erhöht wird, während auf vorteilhafte Weise eine Verminde­ rung der Größe des Gerätes als Ganzes erzielt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gerätes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Bildwiedergabegerät nach der Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 2(a), 2(B), 2(c), 2(d), 2(e) und 2(f) Ansichten einer Heizplatte, wobei Fig. 2(a), 2(c) und 2(e) Schnittansichten, Fig. 2(b) und 2(d) Vorderansichten und Fig. 2(f) eine Heizplatte zeigen, das eine erhabene Kontakt­ oberfläche zum Kontakt mit der Druckwalze hat.

In Fig. 1, die ein Bildwiedergabegerät nach der Er­ findung schematisch zeigt, ist mit dem Bezugszeichen 1 ein auf der Trommeloberfläche angeordneter La­ dungsaufnehmer bezeichnet, wogegen mit dem Bezugs­ zeichen 2 ein Bildformabschnitt bezeichnet ist, der gewöhnlich durch eine Koronaerzeugervorrichtung und eine Belichtungsvorrichtung gebildet wird. Mit dem Bezugszeichen 3 ist ein Entwicklerabschnitt bezeich­ net, während mit dem Bezugszeichen 4 einReinigungs­ abschnitt bezeichnet ist. Ein Abschnitt zur Ent­ fernung der elektrischen Ladung ist mit dem Bezugs­ zeichen 5 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine Druckwalze zum Übertragen eines auf dem La­ dungsaufnehmer 1 angeordneten Tonerbildes auf einen Zwischenbildträger bezeichnet, mit 7 ist eine Heiz­ walze bezeichnet, mit 8 eine Druckwalze, mit 9 eine Antriebswalze und mit 10 ein bandförmiger Zwischen­ bildträger, der um die Walzen 6, 7 und 9 geschlungen ist.

Der Zwischenbildträger 10 hat einen Doppelschichten­ aufbau, bestehend aus einer oberen Schicht, die das Tonerbild tragen soll, und einer unteren Schicht, die unter der oberen Schicht angeordnet ist. Die obere Schicht ist aus einem hitzbeständigen Gummi, wie z. b. Silikonkautschuk, Fluorkautschuk usw. her­ gestellt, während die untere Schicht aus einem Film aus synthetischem Harz, das eine hohe Hitzebeständig­ keit und eine geringe Schrumpfung aufweist, wie z. B. Polyimid, Polyamid, Polimidamid, Polysulfon o. dgl., oder aus einem metallischen Film, wie z. B. Edelstahl, Nickel o. dgl. hergestellt ist. Eine Klebeschicht kann zwischen der oberen und der unteren Schicht ggf. zwischengeschaltet werden. Die obere Schicht und die untere Schicht des bandförmigen Zwischenbildträgers haben Dicken im Bereich zwischen 20 und 150µ, vor­ zugsweise 50µ. Das Tonerbild auf dem Zwischenbild­ träger 10 wird durch die von der Heizwalze 7 ent­ wickelte Wärme und dem von der Druckwalze 8 aufge­ brachten Druck auf ein Bildempfangsmaterial, wie z. B. ein Übertragungspapier P, übertragen und dort fi­ xiert. Der auf dem Ladungsaufnehmer 1 verbleibende Toner wird durch den Reinigungsabschnitt 4 entfernt, während die Restladung auf dem Ladungsaufnehmer 1 durch den Ladungsvernichtungsabschnitt 5 vernichtet wird, um den Ladungsaufnehmer 1 für den nachfolgen­ den Vorgang zu regenerieren.

Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine Heizplatte bezeich­ net, das ein plattenförmiges Teil mit einer platten­ förmigen Heizvorrichtung, oder selbst eine platten­ förmige Heizvorrichtung sein kann.

Die Heizplatte 12 muß an einer Stelle angeordnet sein, die für den Kontakt mit dem Übertragungspapier P geeignet ist, das in das Druckübertragungs- und Fixiersystem eingeführt wird, das durch die Heiz­ walze 7 und die Druckwalze 8 gebildet wird, um das Übertragungspapier P entsprechend vorzuwärmen. Da die Heizplatte 12 außerdem auch als Führung für das Übertragungspapier P dient, ist es an der Zuführungs­ seite der Heizwalze 7 und der Druckwalze 8 derart angeordnet, daß es mit seinem einen Ende die Druck­ walze 8 berührt. Die Übertragungs- und Fixierge­ schwindigkeit kann weiter dadurch erhöht werden, daß auch die Druckwalze 8 beheizt werden kann.

Die Heizplatte 12 besitzt eine bogenförmige Kontur, um die Fläche der Berührung mit der Druckwalze 8 zu erhöhen. Die Wärmeerzeugungsrate wird so gesteuert, daß an dem Berührungsbereich eine Temperatur von 150 bis 180°C entsteht. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel wird die Heizplatte 12 mittels einer Feder 12 a gegen die Druckwalze gedrückt. Diese Ausführung ist jedoch nicht die einzige, denn die Heizplatte 12 kann durch die Schwerkraft ohne die Verwendung einer Feder gedrückt werden.

Bei diesem Bildwiedergabegerät ist die Oberfläche der Druckwalze 8 aus einem Gummimaterial mit einem hohen Wärmewiderstand und einer geringen Oberflächen­ energie, wie z. B. Silikonkautschuk, hergestellt. Die Druckwalze 8 kann mit oder ohne Heizung versehen sein. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bildwieder­ gabegerät wird zwischen der Heizplatte und dem Über­ tragungspapier eine große Kontaktfläche bewahrt, um die Zeit der Berührung zu verlängern, so daß das Übertragungspapier wirksam aufgeheizt wird.

Tatsächlich kann das Übertragungspapier ausreichend erwärmt werden, selbst wenn die Oberflächentemperatur der Heizplatte auf unter 200°C abgesenkt wird, so daß eine ausreichende Übertragungs- und Fixierwirkung erzielt wird, ohne daß ein Fixierversagen auftritt, selbst wenn das Übertragungspapier mit hoher Ge­ schwindigkeit transportiert wird.

Der Reibungskoeffizient zwischen der Heizplatte und dem Übertragungspapier ist kleiner als der Reibungs­ koeffizient zwischen dem Übertragungspapier und der Druckwalze, so daß das Übertragungspapier als Ein­ heit mit der äußeren Randfläche der Druckwalze be­ wegt wird. Demzufolge wird das vordere Ende des Über­ tragungspapieres als Einheit mit der Druckwalze 8 in den Übertragungs- und Fixierabschnitt A geführt. Dadurch wird das Übertragungspapier gleichmäßig ge­ führt und das Problem der Entstehung von Falten in dem Übertragungspapier wird vermieden.

Um die Erscheinung des Versetzens von Toner, der an der Druckwalze haftet, von dieser auf die Heizplatte, die diese berührt, zu vermeiden, ist die Oberfläche der Heizplatte, die die Druckwalze berührt, mit PTFE behandelt.

Fig. 2(a) bis 2(f) zeigen verschiedene Formen der Heizplatte, die in dem Bildwiedergabegerät nach der Erfindung verwendbar ist.

Im einzelnen hat die Heizplatte 20, die in Fig. 2(a) dargestellt ist, ein plattenförmiges Unterteil 21, auf dem eine plattenförmige Heizvorrichtung 22 ange­ ordnet ist.

Jedes Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit kann für das Unterteil 21 verwendet werden. Wie später noch erwähnt werden wird, kann auch eine be­ kannte tafelförmige Heizvorrichtung, wie z. B. eine Platte mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), Drahtheizung, Folienheizung usw. als die platten­ förmige Heizvorrichtung 22 verwendet werden.

Fig. 2(b) zeigt eine Vorderansicht des plattenförmigen Wärmeerzeugerteils 20, das die oben erwähnte PTC- Platte beinhaltet, während Fig. 2(c) eine schematische Schnittansicht desselben zeigt.

Bei der Ausführungsform von Fig. 2(b) besitzt die Heizplatte 20 ein plattenförmiges Unterteil 30, auf dem eine PTC-Vorrichtung 31, die durch elektrische Drähte 32 verbunden ist, angeordnet ist. Bei dem Bei­ spiel von Fig. 2(c) besitzt die Heizplatte 30 eine Platte 34, die aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Aluminium, hergestellt ist und auf der ein hitzebeständiger Isolierfilm 33 aufgebracht ist. Die PTC-Vorrichtung 31 beinhaltet Elektroden 31 (A) und 31 (B), und das PTC-Element 31 (C) ist zwischen ihnen angeordnet. Diese PTC-Vor­ richtung ist auf den wärmebeständigen Isolierfilm 33 aufgebracht und mit einer weiteren Schicht aus einem hitzbeständigen Isolierfilm 35 beschichtet. Der hitzebeständige Isolierfilm 35 ist vorgesehen, um das Entweichen von Wärme durch Wärmeleitung zu verhindern und kann vorzugsweise aus einem Silikon­ harzfilm, Fluorharzfilm, wie z. B. PTFE, Polyimidfilm, Polyimidamidfilm o. dgl. hergestellt sein. Das PTC- Element 31 (C) hat vorzugsweise eine geringe Dicke und sollte einen hohen Wärmeerzeugungswirkungsgrad haben. Die Form des PTC-Elements kann kreisförmig oder rechtwinklig sein. PTC-Elemente, die eine Ober­ flächentemperatur von 150°C erzeugen können, sind sehr geeignet.

Fig. 2(d) zeigt schematisch eine weitere Form der Heizplatte. In dieser Figur ist mit dem Bezugszeichen 40 ein plattenförmiges Teil bezeichnet, während mit dem Bezugszeichen 41 eine Drahtheizung bezeichnet ist. Wie in Fig. 2(e) zu sehen ist, ist die Heizung 41 mit hitzebeständigen Isolierfilmen 43 und 44 be­ schichtet. In dieser Fig. 2(e) ist mit dem Bezugs­ zeichen 42 ein plattenförmiges Unterteil mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bezeichnet, auf das eine Drahtheizung aufgeklebt ist, die zwischen die hitzebeständigen Isolierfilme 43 und 44, die aus einem Material, wie z. B. Silikonharz, PTFE, Polyamid, Polyimidamid hergestellt sind, zwischengeschaltet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Heizplatte 20, die in Fig. 2(f) gezeigt ist, ist die Seite der Heizplatte 20 für die Berührung mit der Druckwalze 18 in der Drehrichtung der Druckwalze gewölbt, um den Reibungswiderstand zwischen dem plattenförmigen Unterteil 21 und der Druckwalze 18 zu vermindern.

Somit kann die Heizplatte jede gewünschte Form haben, die geeignet ist, um das Ziel der Erfindung zu er­ reichen.

In dem Fall, bei dem irgendein Trägerteil verwendet wird, um die Heizplatte in Kontakt mit dem Übertra­ gungspapier oder der Druckwalze zu bringen, wird empfohlen, einen hitzebeständigen Isolierfilm, z. B. zwischen das plattenförmige Wärmeerzeugerteil und das Trägerteil zu legen, um einen Wärmeverlust in Folge Wärmeleitung zu vermeiden.

Claims (6)

1. Gerät zur elektrostatischen Bildaufzeichnung

• - mit einem Aufzeichnungsträger (1) für ein Toner­ bild,
• - mit einem Zwischenbildträger (10),
• - mit einer ersten Übertragungseinrichtung (1, 6, 10) zum Übertragen des Tonerbilds vom Auf­ zeichnungsträger auf den Zwischenbildträger,
• - mit einer zweiten Übertragungseinrichtung (7, 8) zum Übertragen des Tonerbilds von dem Zwi­ schenbildträger auf ein Bildempfangsmaterial (P), welche eine Auftragswalze (7) und eine Andruckwalze (8 ), die zwischen sich einen Über­ tragungsspalt bilden, sowie eine einlaufseitig des Übertragungsspalts angeordnete Heizeinrich­ tung (12) für das Bildempfangsmaterial auf­ weist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Heizeinrichtung in Form einer Heiz­ platte (12, 20) an der Umfangsfläche der Andruck­ walze (8) der zweiten Übertragungseinrichtung (7, 8) so angeordnet ist, daß zumindest ein Teil der Heizplatte (12, 20) in Druckkontakt mit der Andruckswalze (8) steht, und
• - daß das Bildempfangsmaterial (P) beim Einlauf in die zweite Übertragungseinrichtung (7, 8) zwischen der Andruckwalze (8) und der Heiz­ platte (12, 20) zum Übertragungsspalt geführt wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient zwischen der Heizplatte (12, 20) und dem Bildempfangs­ material kleiner ist als der Reibungskoeffizient zwischen dem Bildempfangsmaterial (P) und der Andruckwalze (8).

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizplatte (12, 20) aus einem plattenförmigen Trägerteil (21, 30, 40) und einer darauf angebrachten Heizung (22, 31, 41 ) besteht.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (22) eine tafelförmige Heiz­ vorrichtung ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die tafelförmige Heizvorrichtung eine Platte (31) mit einem positiven Temperatur­ koeffizienten (PTC), eine Drahtheizung (41) oder eine Folienheizung ist.