DE3831568C2 - Thermo-Druckfixiersystem zum Fixieren von Tonerbildern auf Papier - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Fixierung von Toner­ bildern auf Kopierpapier mittels walzenangetriebener Einrichtungen.

Bei einem Kopiersystem wird gewöhnlich eine Vorrichtung verwendet, die eine mit einem licht­ empfindlichen Material beschichtete Trommel und eine Fixiereinrichtung enthält. Zur Herstellung einer Kopie wird auf der Trommel ein Tonerbild geformt und dann auf Papier übertragen. Das Papier mit dem Tonerbild wird dann durch die Fixiereinrichtung durchgeführt, um das Tonerbild am Papier zu fixieren.

Bei einem in Fig. 11 dargestellten herkömmlichen Kopier­ system wird ein Schriftstück auf dem Hauptkörper bzw. Gehäuse des Systems angeordnet. Eine optische Lese­ einrichtung projiziert Licht auf das Schriftstück, um dessen Inhalt zu lesen. Vom Schriftstück reflektiertes Licht beleuchtet eine Trommel 1, um auf dieser ein latentes Bild zu formen. Die Oberfläche der Trommel 1 ist durch Koronaladedrähte 2 elektrostatisch mittels Korotrons aufgeladen worden.

Eine nahe dem beleuchteten Bereich auf der Trommel 1 angeordnete Entwicklereinrichtung 3 bringt einen Toner auf das elektrostatisch aufgeladene latente Bild auf der Trom­ mel und überträgt das latente Bild in ein sichtbares Toner­ bild. Das resultierende Tonerbild wird dann auf Papier P übertragen, wenn Korotrons von der Trommel 1 durch Korona­ entladedrähte 4 zum Papier entladen werden.

Das Papier P mit dem übertragenen Tonerbild wird von der Trommel 1 abgeschält bzw. von dieser gelöst, dann mittels eines Antriebsmechanismus 5 zu einer Eintrittsführungs­ platte 6 transportiert und anschließend in einer Fixier­ einrichtung gegriffen bzw. geklemmt, was im folgenden gewöhnlich als Halten bezeichnet wird. Die Fixierein­ richtung 10 enthält eine Heizwalze 11 und eine Druckwalze 15. Die Walzen 11 und 15 bringen gleichzeitig Wärme und Druck auf das Papier P, um den Toner des Tonerbildes auf dem Papier zu schmelzen, während das Papier zwischen den Walzen 11 und 15 gegriffen wird. Das Tonerbild wird demzufolge auf Dauer am Papier fixiert. Dann wird das Papier durch Ausgabewalzen 7 vorgeschoben bzw. weiterge­ führt.

Bei herkömmlichen Kopiersystemen ist die Fixiereinrichtung gewöhnlich vom Heizwalzentyp. Eine Fixiereinrichtung vom Heizwalzentyp enthält üblicherweise eine heiße Heizwalze und eine kalte Druckwalze. Die Heiz- und Druckwalze bringen gleichzeitig Wärme und Druck auf das Papier auf, wenn das Papier zwischen den beiden Walzen geklemmt ist. Es werden häufig Wolframhalogenlampen als Wärmequelle in der Heiz­ walze verwendet.

Es ist bekannt, daß eine Fixiereinrichtung vom Heizwalzen­ typ sicherer, kostenwirksamer und im Energieverbrauch günstiger als andere Typen von Fixiereinrichtungen sind. Daher wird sie bei einem Kopiersystem am häufigsten verwendet. Eine Fixiereinrichtung vom Heiz­ walzentyp ist z. B. in den japanischen Patentoffenlegungs­ schriften 138 74/1986 und 123 77/1985 offenbart. Bei den bekannten Fixiereinrichtungen vom Heizwalzentyp wird lediglich eine der beiden Walzen in der Fixiereinrichtung angetrieben um zu bewirken, daß die andere Walze der ange­ triebenen Walze folgt. Mit anderen Worten, es wird ledig­ lich eine Walze angetrieben, um beide Walzen anzutreiben.

In Fig. 12 ist der Mechanismus einer herkömmlichen Heizwalzen­ fixiereinrichtung dargestellt. Die Fixiereinrichtung 10 enthält eine Heizwalze 11 und eine Druckwalze 15. Die Heizwalze 11 ist mit einem harten Material wie z. B. Fluor­ kunststoff oder Gummi beschichtet. Die Druckwalze 15 ist mit einem weicheren elastischen Material beschichtet. Ein ein Tonerbild tragendes Papier(blatt) P ist zwischen den beiden Walzen geklemmt. In der Heizwalze 11 sind Lampen 12 eingebaut, die die Heizwalze auf einer konstanten Tempe­ ratur von etwa 160° bis 220°C halten. Die Heizwalze 11 tritt in Kontakt mit der Tonerbildseite des Papiers P. Von der Heiz- und der Druckwalze werden gleichzeit Wärme und Druck auf das Papier aufgebracht, um das Tonerbild auf dem Papier festzuschmelzen und es auf Dauer auf dem Papier zu fixieren.

Eine Kette 14 wird mittels einer an der Welle der Heizwalze 11 angebrachten Transportzahnanordnung und einer an einer Antriebseinrichtung 13 angeordneten Transportzahnanordnung mitgeführt, um die Heizwalze ausgehend von der Antriebs­ einrichtung 13 anzutreiben. Die Druckwalze, die einen an der Welle gehaltenen Arm 16 aufweist, ist entsprechend der Position der Heizwalze 11 angeordnet. Ein Ende des Arms 16 ist schwenkbar an einem Zapfen 17 angebracht, und das an­ dere Ende ist mittels einer Feder 18 gehalten. Durch die Feder 18 ist ein vorgegebener Klemmdruck zwischen den beiden Walzen vorgesehen.

Bei der herkömmlichen Fixiereinrichtung vom Heizwalzentyp folgt die Druckwalze 15 der Drehung der Heizwalze 11 und dreht sich mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie die Heizwalze. Die herkömmliche Fixiereinrichtung arbeitet gut, wenn kleinformatige Papiere, z. B. A2- oder A4-Format verwendet werden. Das Papier knittert nicht und bildet keine Falten und das Tonerbild kann auf zufriedenstellende Weise auf dem Papier fixiert werden. Bei großformatigen Papieren wie z. B. A0- und A1-Format wirft das Papier Falten, und das Tonerbild läßt sich nicht zufriedenstellend auf dem Papier fixieren.

Diese Situation ist in der Fig. 13 grafisch veranschaulicht, wobei der Punkt, bei dem sich die Fixierkennlinie A und die Faltenbildungskennlinie B schneiden, deutlich unterhalb eines Zielwertes liegt. Zur Vermeidung einer Falten- oder Knitterbildung des Papiers bei großformatigen Papierblattern, wird bei herkömmlichen Fixiereinrichtungen häufig der Klemm- oder Greifdruck reduziert, wodurch sich aber die Fixierqualität verschlechtert.

Aus der US-A1-43 39 194 ist eine Kalt-Druckfixiereinrichtung für ein elektrofotografisches Kopiergerät bekannt, mit zwei Andruckwalzen zwischen denen der mit einem losen Tonerbild versehene Aufzeichnungsträger hindurchgeführt wird. Dabei werden die Tonerpartikel des Ein- oder Zweikomponententoners in die Materialstruktur des Aufzeichnungsträgers allein unter Druckwirkung ohne Einfluß von Warme eingepreßt. Um eine intensive Verbindung zwischen den Oberflächenfasern des Aufzeichnungsträgers und den Tonerpartikeln zu erreichen, werden die Walzen bezüglich ihrer Umfangsgeschwindigkeit so betrieben, daß auf der Oberfläche des Toner tragenden Aufzeichnungsträgers neben der Normalkomponente der Druckkraft eine leichte tangentiale Kraftkomponente erzeugt wird. Dadurch werden die Tonerpartikel praktisch in die Oberflächenstruktur eingerieben, wodurch sich eine intensivere Verbindung ergibt.

Es ist weiterhin aus der DE-A1-33 23 067 eine Fixierwalzenvorrichtung mit einer Andruckwalze und einer beheizten Fixierwalze bekannt, bei der die Andruckwalze auf einem zylindrischen Kern eine Beschichtung aufweist, die über die Länge der Andruckwalze unterschiedlich dick ist.

Durch diese Walzenkonfiguration soll eine Quetschfaltenbildung, hervorgerufen durch die bei der Heißwalzenfixierung auftretende Querschrumpfung des Toner tragenden Aufzeichnungsträgers, vermieden werden. Weiterhin wird dadurch der Offset Effekt beim Fixieren reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Thermodruckfixiereinrichtung mit Walzenantrieb in einfacher Weise so auszugestalten, daß beim Fixieren keine Falten-oder Knitterbildung auch bei Verwendung unterschiedlicher Papierformate auftritt.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Fixiereinrichtung mit Heiz- und Andruckwalze wird mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen so angetrieben, daß zwischen den Walzen ein das Papier glättender Schlupf auftritt ohne daß das Tonerbild verwischt wird. Hierzu ist ein Differentialantriebsmechanismus vorgesehen. Dieser Mechanismus weist eine Einrichtung auf, die die Rotation der Heizwalze in bezug auf diejenige der Druckwalze ver­ langsamt, um die Geschwindigkeiten der beiden Walzen unter­ schiedlich auszugestalten, und sie bewirkt einen kleinen Schlupf des Papiers auf der Walze. Der Schlupf ist jedoch so gering, daß das Tonerbild noch auf zufriedenstellende Weise am Papier fixiert wird, wobei jedoch Kopieren mit hoher Qualität selbst bei großformatigen Papierbögen möglich ist.

Der Differentialantriebsmechanismus kann auch auf Fixier­ einrichtungen vom Druckwalzentyp angewendet werden, die zwei auf Raumtemperatur gehaltene kalte Druckwalzen auf­ weisen. Diese Fixiereinrichtungstypen werden gewöhnlich in Verbindung mit einem Einkomponententoner oder Kapseltoner verwendet. Wenn eine Fixiereinrichtung vom Druckwalzentyp verwendet wird, ist der Differentialantriebsmechanismus zwischen den Druckwalzen eingebaut um zu bewirken, daß die Geschwindigkeit einer mit dem Papier auf der Tonerbildseite in Kontakt tretenden Druckwalze niedriger als diejenige der anderen Druckwalze ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausfüh­ rungsbeispiele und der Zeichnung weiter erläutert, um die Erfindungsprinzipien darzulegen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fixier­ einrichtung vom Heizwalzentyp,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Papierbewegung und Umfangs­ geschwindigkeit einer Heizwalze und einer Druck­ walze in einer Fixiereinrichtung veranschaulicht,

Fig. 3 bis 5 Diagramme, die veranschaulichen, inwieweit die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten einer Heizwalze und einer Druckwalze in einer Fixiereinrichtung den Zustand von zwischen den Walzen festgeklemmtem Papier beeinträchtigen,

Fig. 6 bis 8 Seitenansichten jeweils von Fixierein­ richtungen vom Heiztyp, deren Heizwalze jeweils mit einer Verzögerungseinrichtung unterschied­ lichen Typs ausgestattet ist,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer Fixiereinrichtung, bei der eine Heizwalze und eine Druckwalze von einer gemeinsamen Antriebseinrichtung mit zwei unter­ schiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden,

Fig. 10 ein Diagramm, das die Beziehung der Fixier- und Papierfaltenbildungseigenschaften in bezug auf den Klemmdruck veranschaulicht, der von einem Diffe­ rentialantriebsmechanismus gemäß der Erfindung erzeugt wird,

Fig. 11 eine Seitenansicht einer herkömmlichen Kopier­ maschine,

Fig. 12 eine Seitenansicht einer herkömmlichen Fixier­ einrichtung und

Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung der Fixier- und Papierfaltenbildungseigenschaften in bezug auf den Klemmdruck bei der in Fig. 12 veranschaulichten herkömmlichen Fixiereinrichtung veranschaulicht.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mehr im einzelnen beschrieben, von denen Bei­ spiele in der Zeichnung veranschaulicht sind.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt die erfindungsgemäße Fixiereinrichtung eine Heizwalze 11 und eine Druckwalze 15.

In der Heizwalze 11 ist ein Paar von Lampen 12 eingebaut, um die Walze auf konstanter Temperatur zu halten. Eine Antriebsvorrichtung 13 mit einer zwischen der Antriebs­ vorrichtung und der Heizwalze 11 mitgeführten Kette 14 liefert eine vorgegebene Umfangsgeschwindigkeit für die Walze. Auf ähnliche Weise liefert eine Antriebsvorrichtung 20 mit einer Kette 21 eine vorgegebene Umfangsgeschwindig­ keit für die Druckwalze 15. Die Welle der Walze 15 ist mit einem Arm 16 verbunden, der ein erstes von einem Zapfen 17 gehaltenes Ende und ein zweites mittels einer Feder 18 gehaltenes Ende aufweist. Die Druckwalze 15 liefert einen vorgegebenen Klemm- oder Greifdruck zwischen den Heiz- und Druckwalzen.

In Fig. 2 ist die Geschwindigkeitsbeziehung zwischen Papier und Walzen bei der erfindungsgemäßen Fixiereinrichtung an­ hand von Geschwindigkeitsparametern veranschaulicht. V_f, V_r und V_p sind als Geschwindigkeit der Heizwalze, der Druck­ walze und der Papierbewegung definiert. Ein Parameter α ist weiter festgelegt als: α = (V_p-V_f)/V_p.

Wenn die Beziehung V_r = V_p < V_f hergestellt werden könnte, würden die Walzen auf ideale Weise angetrieben. In der Praxis kann jedoch der Schlupf des Papiers auf den Walzen nicht vollständig eliminiert werden, und daher gilt die Beziehung V_r V_p.

Der Wertebereich von α wird in Beziehung zur Tonerbild­ dichte gesetzt. Die Tonerbilddichte ist definiert als Bedeckungsverhältnis des Tonerbildes über die gesamte Papierfläche. Wenn die Tonerbilddichte im Bereich zwischen 2-3% und 100% (d. h. völlig schwarz) ist, wird der Wert von α auf 0,02-0,03 festgesetzt. Wenn die Tonerbilddichte 0% (d. h. fast weiß) ist, wird der Wert von α auf 0,02- 0,01 gesetzt.

Der Wert von α würde unterschiedlich festgesetzt, wenn die Papierqualität, der Klemmdruck oder die verwendete Tech­ nologie unterschiedlich wären. In extremen Fällen wird der Wert von α auf einen beliebigen Wert innerhalb des Berei­ ches 0 < α < 1 festgesetzt, wobei α eine Infinitesimalzahl ist. In der Praxis kann bei einer Beurteilung ausgehend von der Unregelmäßigkeit des Bildes eine gute Kopie hergestellt werden, indem der Wert von α auf weniger als etwa 0,05 festgesetzt wird.

Wie oben erörtert worden ist, ist eine solche Geschwin­ digkeitsbeziehung von V_r = V_p V_f in der Fixiereinrichtung erwünscht, um Papierauffaltungen zu vermeiden. Bei der herkömmlichen Fixiereinrichtung bewegt sich das Papier P mit der Geschwindigkeit V_p, die fast gleich der Geschwin­ digkeit V_r der Druckwalze 15 ist, und die Heizwalze 11 wird synchron mit der Druckwalze 15 gedreht, was dazu führt, das V_r ≒ V_p ≒ V_f. In dieser Situation wird das Papier durch Reibung zwischen der Heizwalze 11 und der Druckwalze 15 nachteilig beeinträchtigt, wodurch der Bewegungsfrei­ heitsgrad herabgesetzt ist, der dem zwischen den Walzen geklemmten Papier gegeben wird, um eine Papierfaltenbildung zu vermeiden. Da der Klemmdruck zwischen den Walzen zu­ nimmt, wird der erwähnte Freiheitsgrad weiter herabgesetzt. Wenn die Geschwindigkeit der Papierbewegung V_p jedoch höher als diejenige der Heizwalze V_f festgesetzt wird, tritt ein Schlupf zwischen dem Papier und der Walze auf, und die Reibung zwischen dem Papier und der Walze wird herab­ gesetzt. Dies führt zu einer Vergrößerung des Freiheits­ grades, der dem Papier verliehen wird, um eine Papier­ faltenbildung zu vermeiden.

Der Zustand, in dem sich das Papier befindet, wenn es zwischen den Walzen in der Fixiereinrichtung geklemmt ist, hängt davon ab, ob lediglich eine ober beide der zwei Walzen angetrieben sind, wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt ist. Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 wird lediglich die Heizwalze angetrieben und die Druckwalze folgt ihr, d. h. läuft mit. Beide Walzen drehen sich mit derselben Umfangs­ geschwindigkeit. Gemäß Fig. 4 ist die Druckwalze angetrie­ ben und die Heizwalze folgt bzw. läuft mit. Wiederum drehen sich beide Walzen mit derselben Umfangsgeschwindigkeit. Bei der Anordnung von Fig. 5 werden beide Walzen mit zwei un­ terschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben.

Eine in Fig. 5 dargestellte Klemmkraft c ist am größten, wenn beide Walzen angetrieben sind. Eine in Fig. 4 darge­ stellte Kraft b ist kleiner, wenn lediglich die Druckwalze angetrieben ist, und eine in Fig. 3 dargestellte Kraft a ist am kleinsten, wenn lediglich die Heizwalze angetrieben ist. Wenn das Tonerbild an großformatigen Papieren fixiert werden soll, wird eine Kraftbeziehung a < b < c einge­ stellt, um eine Stabilisierung von der Zeit an zu gestat­ ten, wenn eine axiale Klemmung des Papiers begonnen wird, bis wenn es beginnt, auf die Klemmwirkung zu reagieren.

Der differentielle Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung ist geeignet, den Fixierzustand optimal auszugestalten, um eine Papierfaltenbildung für großformatige Papierbögen zu vermeiden. In Fig. 1 und 6 bis 9 sind verschiedene diffe­ rentiell angetriebene Mechanismen dargestellt, die diesen optimalen Fixierzustand erfüllen.

In Fig. 6 bis 8 ist eine Druckwalze 15 veranschaulicht, die durch eine Antriebsvorrichtung 20 mit einer mit der Walze mitgeführten Kette 21 angetrieben wird. Eine Heizwalze 11 wird dazu gebracht, der Druckwalze 15 zu folgen. Zur Ein­ stellung der Umfangsgeschwindigkeit der Heizwalze 11 auf einen kleineren Wert als denjenigen der Druckwalze sind Verzögerungseinrichtungen 30, 35 und 40 in entsprechenden Antriebsvorrichtungen in Fig. 6 bis 8 für die Heizwalze 11 eingebaut.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wird eine Kette 33 mit einer an der Welle der Heizwalze 11 angebrachten Zahnanordnung mitgeführt. Die Heizwalze 11 ist mit einer Scheibenver­ zögerungseinrichtung 30 verbunden, die aus einer Scheibe 31 und einem Wulst- bzw. Klotzelement 32 besteht. Ein differentiell angetriebener Mechanismus bzw. Differen­ tialantriebsmechanismus ist geformt, während die Verzöge­ rungseinrichtung 30 die Rotation der Heizwalze 11 mit einem Widerstand R beaufschlagt, um die Umfangsgeschwindigkeit der Heizwalze niedriger als diejenige der Druckwalze zu machen und auf diese Weise die Umfangsgeschwindigkeit der beiden Walzen auf unterschiedliche Werte zu bringen. Die bei diesem Beispiel verwendete Verzögerungseinrichtung ist nicht auf Einrichtungen vom Scheibentyp beschränkt. Es können statt dessen andere Verzögerungseinrichtungen mecha­ nischer Bauart verwendet werden.

Bei der Anordnung von Fig. 7 wird eine Flüssigkeitsbremsen- oder Verzögerungseinrichtung 35 statt der Verzögerungsein­ richtung vom mechanischen Typ verwendet. Die Verzöge­ rungseinrichtung 35 umfaßt ein Gehäuse 36, in dessen Innerem Öl 38 enthalten ist, und einen Rotor 37 mit von diesem vorstehenden Rippen oder Blechen, und es wird der viskose Strömungswiderstand eines Fluids ausgenutzt. Die Welle des Rotors 37, der eine mit der Welle der Druckwalze mitgeführte Kette 33 besitzt, dreht den Rotor 37 im Inneren des Gehäuses 36, wenn die Heizwalze 11 durch die Druckwalze 15 angetrieben wird. Das Öl verleiht dem Rotor 37 bei Rota­ tion einen vorgegebenen Drehmomentwiderstand R, und auf diese Weise wird die Umfangsgeschwindigkeit der Heizwalze 11 herabgesetzt. Das im Gehäuse 36 enthaltene Öl muß stabil sein, um beim Durchschütteln bzw. Rühren eine vorgegebene Viskosität bzw. einen vorgegebenen Widerstand beizube­ halten.

Es wird nun auf Fig. 8 Bezug genommen. Eine Brems- oder Verzögerungseinrichtung 40 vom elektrischen Typ umfaßt einen Verzögerungsmotor 41, der eine gegenseitige Ver­ riegelung bzw. Sperrung mit der Heizwalze vornimmt und dieser einen Widerstand R verleiht. Wenn die Heizwalze gedreht wird, wirkt der Verzögerungsmotor 41 als Dynamo, wobei durch einen veränderlichen oder Regelwiderstand 42 eine sich verteilende Kraft erzeugt wird.

Bei sämtlichen obenstehend beschriebenen Verzögerungs­ einrichtungen, bei denen der Differentialantriebsmecha­ nismus von einer mechanischen Einrichtung Gebrauch macht, bei der die Bremshülse gegen eine Scheibe gedrückt wird, einer Fluiddichtesteuereinrichtung und einer Einrichtung zur Steuerung des elektrischen Widerstandes, wird der sich synchron mit der Druckwalze drehenden Heizwalze ein vor­ gegebener Widerstand R aufgeprägt. Die Umfangsgeschwindig­ keit der Heizwalze wird soweit verändert, daß der Wert des Parameters a unterhalb von 0,05 eingestellt wird, um eine Papierfaltenbildung für die Herstellung von Kopien mit hoher Qualität zu vermeiden.

Die Differentialantriebsmechanismen können auch die Antriebsvorrichtung und die Verzögerungseinrichtung enthalten, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Gemäß Fig. 9 umfaßt die Antriebsvorrichtung 50 Zahnanordnungen 51 und 53, die an der Welle angebracht sind und eine unter­ schiedliche Zahnzahl aufweisen um zu bewirken, daß die Walzen von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung mit un­ terschiedlichen Geschwindkeiten gedreht werden. Die Zahn­ anordnungen 51 und 53 treiben über eine Kette 52, eine Kette 53 und Mitlaufzahnanordnungen 55 die Druckwalze 15 und die Heizwalze 11 an.

Gemäß der Darstellung von Fig. 9 sind die Umfangsgeschwin­ digkeiten der Walzen auf zwei unterschiedliche Werte ent­ sprechend der Zahnzahl und/oder dem Durchmesser der Zahn­ anordnungen der Antriebsvorrichtung und der Walzen fest­ gesetzt, um einen Differentialantriebsmechanismus zu bil­ den. Der Differentialantriebsmechanismus dieses Typs be­ nötigt keine Feineinstellungen und kann mit allgemeinen Bauteilen hergestellt und auf leichte Weise instandgehalten werden.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, liegt bei Verwendung des erfindungsgemäßen Differentialantriebsmechanismus der Punkt, bei dem sich die Fixier- und Faltenbildungskenn­ linien A und B schneiden, deutlich oberhalb eines Ziel­ wertes, so daß ein weiter Bereich von Klemmdrücken C bei optimalen Fixiereigenschaften verwendet werden kann. Selbst wenn der Klemmdruck relativ hoch ist, bildet das Papier daher keine Falten und das Tonerbild wird auf zufrieden­ stellende Weise auf dem Papier fixiert.

Die Fixiereinrichtung, bei der von einem Differentialan­ triebsmechanismus Gebrauch gemacht wird, ergibt auch für kleinformatige Papierbögen, z. B. vom A4-Format, gute Fixiereigenschaften ebenso wie für großformatige Papier­ bögen, z. B. vom A0- oder A2-Format.

Bei jedem veranschaulichten Beispiel der Erfindung besteht der Differentialantriebsmechanismus im wesentlichen aus einer Antriebsdruckwalze und einer Heizwalze, die der Druckwalze folgt bzw. mit ihr mitläuft. Die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit, mit der die Heizwalze gedreht wird, ist niedriger als diejenige der Druckwalze eingestellt. Somit wird bewirkt, daß die Heizwalze auf der Papieroberfläche rutscht bzw. gleitet. Dies wiederum bewirkt, daß die Ge­ schwindigkeiten der Heizwalze und der Papierbewegung unter­ schiedlich sind, so daß der Reibungskoeffizient zwischen dem Papier und den Walzen herabgesetzt ist und der dem zwischen den Walzen gehaltenen Papier verliehene Frei­ heitsgrad vergrößert ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Heiz- und Druckwalzen mit unterschiedlichen Ge­ schwindigkeiten angetrieben werden, wird auch ein Schlupf zwischen dem Papier und der Heizwalze erzeugt, um eine Papierfaltenbildung zu vermeiden. Bei beiden Ausführungs­ beispielen ist der Differentialantriebsmechanismus in der Lage, die Größe der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Walzen festzusetzen und zu steuern.

Die erfindungsgemäße Fixiereinrichtung mit dem Differen­ tialantriebsmechanismus kann wirtschaftlicher und vom Energieverbrauch her wirksamer hergestellt werden als die herkömmliche Fixiereinrichtung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Differentialantriebs­ mechanismen beschränkt. Es können Differentialantriebs­ mechanismen mit außerordentlich unterschiedlichem Aufbau konzipiert werden, um eine unterschiedliche Geschwindigkeit zwischen den Walzen vorzusehen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Fixiereinrichtung vom Heizwalzentyp. Die Erfindung ist nicht auf Fixiereinrichtungen vom Heizwalzen­ typ beschränkt, sondern kann vielmehr auf eine Fixier­ einrichtung vom Druckwalzentyp angewendet werden, bei der in vertikaler Richtung mit Abstand angeordnete Druckwalzen das Tonerbild auf dem Papier durch Druckanwendung fixieren.

Eine solche Fixiereinrichtung vom Druckwalzentyp wird dazu verwendet, ein aus einem Einkomponententoner oder Kapsel­ toner bestehendes Bild zu fixieren. Bei diesem Typ von Fixiereinrichtungen ist die Geschwindkeit einer einen Kontakt auf der Tonerbildseite des Papiers bewirkenden Druckwalze auf einen niedrigeren Wert als diejenige der anderen Druckwalze eingestellt. Bei diesem Typ von Fixier­ einrichtungen können ebenfalls gute Fixiereigenschaften erhalten werden. Bei der Fixiereinrichtung vom Druckwalzen­ typ können sämtliche Differentialantriebsmechanismen eben­ falls verwendet werden, die obenstehend im Zusammenhang mit Fixiereinrichtungen vom Heizwalzentyp erörtert wurden.

Bei der erfindungsgemäßen Fixiereinrichtung wird zwischen dem Papier und den Walzen ein Schlupf erzeugt, wenn der Klemmdruck auf einen Wert erhöht wird, bei dem die Fixier­ einrichtungen für großformatige Papiere bzw. Papierbögen gute Fixiereigenschaften aufweisen. Die Größe des Schlupfes kann so eingestellt werden, daß das Bild durch den Schlupf nicht beeinträchtigt wird. Der dem zwischen den beiden Walzen gehaltenen Papier verliehene Bewegungsfreiheitsgrad kann vergrößert werden. Der Zustand des Papiers kann durch die Elastizität des Papiers selbst modifiziert werden, be­ vor das Papier Falten bildet. Daher kann ein Tonerbild gut bis zu einem großen Papierformat wie z. B. A0-Format, fixiert werden.

Claims (8)

1. Thermo-Druckfixiersystem zum Fixieren von Tonerbildern auf Papier (P) mit

• - einer ersten, drehbar angeordneten, beheizten Walze (11), die eine die Tonerbilder kontaktierende Umfangsfläche aufweist,
• - einer zweiten, drehbar angeordneten Walze (15), die eine das Papier auf der den Tonerbildern abgewandten Seite kontaktie­ rende und gegen die erste beheizte Walze (11) drückende Umfangsfläche aufweist, und
• - einer die Walzen (11, 15) mit unterschiedlichen Umfangsge­ schwindigkeiten antreibende Einrichtung (13), wobei die Dif­ ferenz der Umfangsgeschwindigkeiten zur Minimierung der Pa­ pierfaltenbildung derart bemessen wird, daß zwischen der er­ sten beheizten Walze und dem Papier (P) ein Schlupf auftritt, ohne daß dabei die Tonerbilder verwischt werden.

2. Thermo-Druckfixiersystem nach Anspruch 1, wobei die die Wal­ zen (11, 15) antreibende Einrichtung (13) Mittel (30,. 35, 40, 50) umfaßt, um die erste Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, die geringer als die der zweiten Walze (15) ist.

3. Thermo-Druckfixiersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die die Walzen (11, 15) antreibende Einrichtung (50) eine erste und zweite Antriebswalze jeweils mit Zahnanordnungen (51, 53) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen, eine die An­ triebswalzen mitnehmende Antriebskette (52) und eine gemeinsame Einrichtung zum Antreiben der Walzen enthält, derart, daß diese sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen.

4. Thermo-Druckfixiersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Drehen der ersten Walze (11) eine Ver­ zögerungseinrichtung umfaßt, um der Rotation der ersten Walze einen Widerstand aufzuprägen.

5. Thermo-Druckfixiersystem nach Anspruch 4, wobei die Einrich­ tung zum Drehen der ersten Walze (11) eine mechanische Bremsein­ richtung (32) zur Verlangsamung der Drehbewegung der ersten Walze durch Reibung umfaßt.

6. Thermo-Druckfixiersystem nach Anspruch 4, wobei die Einrich­ tung (35) zum Aufprägen eines Widerstandes auf die erste Walze (11) eine Fluidsteuereinrichtung (36, 37, 38) zur Verlangsamung der Drehbewegung der ersten Walze umfaßt.

7. Thermo-Druckfixiersystem nach Anspruch 4, wobei die Einrich­ tung (40) zum Aufprägen eines Widerstandes auf die erste Walze (11) einen elektrischen Generator (41) umfaßt, von dem einer der sich bewegenden Teile mit der ersten Walze (11) verbunden ist, um auf diese erste Walze elektrisch einen Widerstand auszuüben.

8. Verfahren zum Thermo-Druckfixieren eines Tonerbildes auf Pa­ pier mit folgenden Merkmalen:

• - Gegeneinanderdrücken von ersten und zweiten drehbar angeordne­ ten Walzen (11, 15), um das Papier (P) zwischen den Umfangs­ flächen der Walzen (11, 15) mit einem vorbestimmten Druck und unter gleichzeitiger Erwärmung zu transportieren, derart, daß die Tonerbildseite des Papiers (P) physikalisch in Eingriff mit der ersten Walze (11) ist,
• - Drehen der ersten Walze (11) in eine Drehrichtung mit einer ersten Umfangsgeschwindigkeit,
• - Drehen der zweiten Walze (15) in der entgegengesetzten Dreh­ richtung mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit, die höher ist als die erste Umfangsgeschwindigkeit, und die so bemessen ist, daß zur Minimierung der Papierfaltenbiidung ein Schlupf zwischen der ersten Walze (11) und dem Tonerbild entsteht, ohne daß dabei das Tonerbild verwischt wird.