DE3817935A1 - Fixiervorrichtung in einer elektrophotographischen anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung in einer elektrophotographischen Anlage und insbesondere Wärme­ fixierrollen, die in einer Fixiervorrichtung in einer solchen elektrophotographischen Anlage verwendet werden.

Fig. 1 ist eine Ansicht einer typischen üblichen elektro­ photographischen Anlage, beispielsweise einer elektro­ photographischen Kopiermaschine od.dgl. In einer solchen Maschine wird eine lichtempfindliche Trommel 2, deren Oberfläche durch eine Aufladeeinrichtung 1 gleichmäßig elektrisch aufgeladen ist, mit Licht 3, beispielsweise mit Laserlicht od.dgl. belichtet, so daß an ihr ein elektrostatisches latentes Bild gebildet wird. Dem la­ tenten Bild wird Toner von einer Entwicklungsvorrichtung zugeführt, um dadurch das latente Bild zu entwickeln. Das Tonerbild wird mittels einer Übertragungsvorrichtung 5 auf Papier 6 übertragen, auf dem Papier 6 durch eine Heizplatte 7 vorerhitzt und vollständig fixiert, während das Papier 6 zwischen zwei Wärme- und Druckfixierrollen 8 erhitzt bleibt, die wenigstens eine Heizrolle umfassen. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist in der Mitte wenigstens einer der Fixierrollen 8 eine Heizlampe 11 abnehmbar angebracht. Die erhitzte Fixierrolle 8 ist aus Aluminium-Walzenmaterial gebildet, beispielsweise aus dem Material A 5052 od. dgl., welches gute Wärmeleitfähigkeit hat und dessen Fläche mit einem nichthaftenden Harz über­ zogen ist, beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen od.dgl. Die Fixierrolle 8 wird durch Übertragungswellen 9 über Antriebskeile 10 angetrieben, die an den gegenüber­ liegenden Enden der Rolle 8 vorgesehen sind und die aus gehärtetem Kohlenstoffstahl od.dgl. gebildet sind, der eine Härte von HRC30 bis 50 hat. Als Ergebnis werden die beiden Fixierrollen 8 erhitzt und gegeneinandergedrückt, um das Tonerbild auf dem Bild 6 zu fixieren.

Wenn bei einer solchen Ausführung Keilbahnen 13 in den gegenüberliegenden Endteilen der Fixierrollen 8 gebildet sind und während einer langen Zeit Antriebskraft über die Antriebskeile 10 erhalten, tritt oftmals beträcht­ liche Abnutzung als Folge von Erhitzung und Ermüdung auf, nachdem eine gewisse Anzahl von Papierblättern kopiert ist. Nachstehend wird die Zerstörung der Keilbahnen der Fixierrolle unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. In der Fixierrolle 8, die sich unter Druck und Wärme dreht, wird zwischen der Fixierrolle 8 und der Übertragungs­ welle 9 ein Spalt 14 erzeugt in Übereinstimmung mit dem Unterschied der Wärmeausdehnung und der Abmessungs­ toleranz. Wenn die beiden Fixierrollen 8, die gegenein­ andergedrückt sind, von den Übertragungswellen 8 über die Antriebskeile 10 angetrieben werden, wird die Über­ tragungswelle 9 einer Fixierrolle 8 in Richtung gegen die andere Fixierrolle 8 gedrückt mittels einer nicht dargestellten Vorspanneinrichtung, beispielsweise einer Feder, die einen Teil vorspannt, der die Übertragungs­ welle 9 drehbar abstützt. Demgemäß erfahren die An­ triebskeile 10 eine Art Präzession mit radialem Gleiten relativ zu den Keilbahnen in aufeinanderfolgenden Schritten A, B, C und D, wie es in der Zeichnung dar­ gestellt ist. Allgemein ist es ausreichend, lediglich die Druckfestigkeit zu betrachten, da die Keilbahnen 13 in einem gewöhnlichen Kraftübertragungssystem durch den Berührungsdruck der Keile zerstört werden. Bei den oben­ genannten Fixierrollen 8, die sich drehen, während sie in Richtung gegeneinander vorgespannt sind und einer Wärmeübertragung unterworfen sind, werden jedoch nicht nur die Keilbahnen oftmals durch planaren Druck oder Flächendruck zerstört, sondern es ist gefunden worden, daß die Keile eine "Präzession" relativ zu den Keil­ bahnen erfahren, so daß die Zerstörung als Folge von Gleitabrieb ein Hauptfaktor der Zerstörung ist. In dem Fall, in welchem die Keilbahnen durch Gleitabrieb zer­ stört werden, ergeben sich die nachstehenden Probleme.

Da die Zerstörung der Keilbahnen relativ rasch fort­ schreitet im Vergleich mit der Zerstörung oder Abnutzung in einem gewöhnlichen Übertragungssystem, muß die teuere Fixierrolle, die mit Polytetrafluoräthylen präzise über­ zogen ist, ersetzt werden, obwohl der wärmeleitende Vorspannteil der Fixierrolle eigentlich nicht ausge­ wechselt zu werden braucht.

Die Keilbahnen werden dann unsynchronisiert als Folge ihrer Verschlechterung. Demgemäß wird insbesondere in einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden elektro­ photographischen Maschine eine Zeitverzögerung hervorge­ rufen zwischen dem Zeitpunkt der Papierzuführung mittels des Papierzuführ-Zugorgans und dem Zeitpunkt des Förderns des Papiers mittels der Fixierrollen. Als Ergebnis wird schlechtes Kopieren nicht nur durch Verschiebung bei der Übertragung in der Übertragungsvorrichtung, sondern auch durch Verschiebung bei der Drehung zwischen der oberen und der unteren Fixierrolle in der Fixiervorrichtung hervorgerufen.

Weiterhin wird Geräusch erzeugt zwischen den Keilbahnen und dem Antriebsteil als Folge der Zerstörung der Keil­ bahnen.

Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Nachteile des Standes der Technik zu be­ seitigen.

Es ist ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung, Fixierrollen zu schaffen, die eine längere Lebensdauer haben, so daß stabile Übertragung von Antriebskraft in einer elektrophotographischen Maschine gewährleistet ist, welche die Fixierrollen benutzt, die gedreht werden, während sie gegeneinander vorgespannt werden, und die einer Wärmeübertragung unterworfen sind.

Die vorgenannten Zwecke sowie andere Zwecke der Erfindung werden erreicht durch eine Fixiervorrichtung in einem elektrophotographischen System, in welchem zwei Fixier­ rollen verwendet werden, von denen wenigstens eine durch eine Übertragungswelle angetrieben wird, die Antriebs­ keile aufweist. Gemäß der Erfindung sind gegenüber den An­ triebskeilen abriebbeständige Materialien in den Keilbah­ nen der Fixierrolle vorgesehen, so daß Zerstörung der Keil­ bahnen und Präzession der Keile verhindert werden, um dadurch die Lebensdauer der Fixierrolle in großem Ausmaß zu verlängern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer üblichen elektrophotographischen Anlage.

Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht einer üblichen Fixierrolle.

Fig. 3 ist eine schaubildliche Ansicht eines Antriebs­ teiles.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, anhand von welcher das Fortschreiten des Abriebes an den Keilbahnen einer Fixierrolle dargestellt ist, die sowohl Wär­ me als auch Druck unterworfen ist.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 ist eine Draufsicht der Ausführung gemäß Fig. 5.

Fig. 7 ist eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, in welcher die Lebensdauer einer Fixierrolle gemäß der Erfindung dargestellt ist.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsform der Er­ findung dargestellt, bei welcher abriebbeständige Mate­ rialien 15 in den Seiten der Keilbahnen 13 an gegenüber­ liegenden Enden der Fixierrolle 8 eingebettet sind. Ge­ mäß Fig. 7 sind U-förmige abriebbeständige Materialien 16, die zwei Seitenohren oder Seitenlappen haben, aus einer 0,5 mm dicken Platte aus rostfreiem Stahl gebildet, beispielsweise aus Stahl SUS305cp (Japanese Industrial Standard) od.dgl., wobei der Stahl hohe Dauerstands­ festigkeit gegen Gleitabrieb und hohe Steifigkeit hat. Die abriebbeständigen Materialien 16 sind in den Keil­ bahnen 13 der Fixierrollen 8 befestigt. Es können Dicken bis zu 1,0 mm angewendet werden. Durch die abriebbestän­ digen Materialien 16 wird der Punktberührungsdruck der Antriebskeile 10 über einem gewissen Bereich in Flächen­ druck umgewandelt. Gleichzeitig wird der Gleitreibungs­ widerstand zwischen den Antriebskeilen 10 und den Keil­ bahnen 13 durch die abriebbeständigen Materialien 16 in großem Ausmaß verringert. Fig. 8 ist eine graphische Darstellung des Ausmaßes des Abriebes der Keilbahnen über der Zeit, und sie zeigt einen Vergleich zwischen einer Fixierrolle gemäß der Erfindung und einer üblichen Fixier­ rolle. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß die Zeit, inner­ halb welcher der Grenzwert ε ₀ des zulässigen Abriebes der Keilbahnen erreicht ist, bei einer Fixierrolle gemäß der Erfindung gegenüber der üblichen Fixierrolle um einen Faktor von 2 bis 3 verlängert ist.

Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform rostfreier Stahl für die abriebbeständigen Materialien verwendet wird, ist die Erfindung auch anwendbar in dem Fall, in welchem die abriebbeständigen Materialien aus anderen Materialien gebildet sind, beispielsweise aus anderen Arten von Stahl und Metall, aus verschiedenen Arten von technischem Kunststoff od.dgl., solange das Material zweckentsprechende Härte und Gleitcharakteristiken hat. Die abriebbeständigen Materialien können in den Keilbah­ nen vorgesehen werden unter Verwendung einer Preßein­ richtung und unter Ausnutzung der Elastizität der abrieb­ beständigen Materialien, oder sie können auch durch andere Mittel angeordnet werden, beispielsweise durch Klebmittel, Befestigungselemente, Schrauben od.dgl. Weiterhin können die abriebbeständigen Materialien in den Keilbahnen unter Verwendung eines Auftragsverfah­ rens oder Überzugsverfahrens gebildet werden, unter Ver­ wendung eines gewissen zweckentsprechenden Materials.

Gemäß der Erfindung sind abriebbeständige Materialien in den Keilbahnen der Fixierrollen vorgesehen, um Zer­ störung der Keilbahnen der Fixierrollen zu verhindern, um dadurch die vorgenannten Probleme im wesentlichen vollständig zu lösen hinsichtlich schlechten Kopierens in der Übertragungsvorrichtung und in der Fixiervor­ richtung als Folge der Zerstörung oder Verformung der Keilbahnen, insbesondere in einer mit hoher Geschwindig­ keit arbeitenden elektrophotographischen Kopieranlage. Weiterhin wird die Lebensdauer der teueren Fixierrolle in großem Ausmaß verlängert, so daß es möglich ist, die Wartungskosten bemerkenswert zu verringern. Außerdem hat die vorliegende Erfindung in der Praxis einen ausgezeichneten Effekt dahingehend, daß die Erzeugung von Geräusch als Folge von Zerstörung oder Verformung der Keilbahnen beseitigt werden kann.

Zur Erfindung gehört auch eine Ausführung, bei welcher die Keilbahnen 13 in Paaren an jedem der gegenüberlie­ genden Enden einer betreffenden Fixierrolle 8 an Positionen vorgesehen sind derart, daß jedes Paar ein­ ander diametral gegenüberliegt mit Bezug auf die Achse der Fixierrolle 8, wobei abriebbeständige Materialien 15, 16 in jeder der Keilbahnen 13 angeordnet sind.

Claims (7)

1. Fixiervorrichtung in einer elektrophotographischen Anlage, umfassend zwei drehbare Fixierrollen (8), die in Richtung gegen­ einander vorgespannt sind, und von denen wenigstens eine eine innere Heizeinrichtung aufweist für Wärme­ fixierung eines Tonerbildes auf einem zwischen den Rollen hindurchgehenden Träger, Antriebswellen (9), von denen eine mit den gegenüber­ liegenden Enden wenigstens einer der Fixierrollen (8) im Eingriff steht, Keilbahnen (13), die in den gegenüberliegenden Enden der wenigstens einen Fixierrolle (8) gebildet sind, und Antriebskeile (10), die an der Antriebswelle (9) ge­ bildet sind, für Eingriff mit entsprechenden Keilbahnen (13), dadurch gekennzeichnet, daß abriebbeständige Materialien (15; 16) in den Keil­ bahnen (13) zwischen der wenigstens einen Fixierrolle (8) und den Antriebskeilen (10) vorgesehen sind, um den Berührungsdruck und den Gleitwiderstand zu ver­ ringern.

2. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes abriebbeständige Material (15; 16) aus einem Metallmaterial gebildet ist.

3. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes abriebbeständige Material (15; 16) aus einer Platte aus rostfreiem Stahl gebildet ist.

4. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes abriebbestän­ dige Material (15; 16) aus einer Platte aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,5 bis 1,3 mm gebildet ist.

5. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der abriebbeständi­ gen Materialien (16) U-Gestalt hat mit zwei Ansatzen oder Ohren an seinen Seiten zum Einpassen in einen Schlitz in der Fixierrolle (8).

6. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Keilbahnen (13) in Paaren an jedem der gegenüberliegenden Enden der wenigstens einen Fixierrolle (8) an Positionen derart angeordnet sind, daß jedes Paar mit Bezug auf die Achse der Fixierrolle (8) einander diametral gegenüberliegt, und daß abriebbeständige Materialien in jeder der Keilbah­ nen vorgesehen sind.

7. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der abriebbeständigen Materialien aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.