DE3837554C2 - - Google Patents
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- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Fixiereinheit einer elektrofotografischen
Vorrichtung und sie bezieht sich
insbesondere auf die Antriebseinrichtung.
Eine bekannte elektrofotografische Druckvorrichtung ist in
Fig. 1 dargestellt. Während des Betriebes lädt ein Ladegerät
(12) jeden Punkt eines lichtempfindlichen Elementes (14)
auf ein gleichförmiges Potential auf. Bei der Drehung des
lichtempfindlichen Elementes (14) werden bestimmte Punkte
mit Licht (16), beispielsweise einem Laserstrahl, bestrahlt.
Diese bestrahlten Punkte des lichtempfindlichen Elementes
(14) bilden ein elektrostatisches, latentes Bild, das
anschließend in ein gedrucktes Bild entwickelt wird.
Ein Entwickler (18) führt dem Element (14) Toner zu und dieser
haftet an dem auf dem fotoempfindlichen Element (20) vorhandenen
latenten Bild. Eine Übertragungseinheit (20) überträgt
anschließend den Toner vom lichtempfindlichen Element
(14) auf Papier (22).
Sobald der Toner auf das Papier (22) übertragen wurde, tritt
dieses durch Fixierwalzen (24) hindurch und mittels Heizen
und Druckeinwirkung haftet der Toner permanent am Papier
(22). Mindestens eine der Fixierwalzen (24) enthält ein
Heizelement, so daß das Heizen erfolgen kann.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ferner den Aufbau einer Fixierwalze
(24), die ein Heizelement enthält. Eine Fixierwalze (24),
die kein Heizelement enthält, ist ähnlich aufgebaut, aber
weist das Heizelement nicht auf. Innerhalb der Fixierwalze
(24) ist eine Heizlampe (34) angeordnet, die eine
zylindrische Andruckwalze (26) beheizt und ist abnehmbar in
einem Behälter befestigt, der in jedem Ende einer
Übertragungswelle (28) angeordnet ist. Die Andruckwalze (26)
besteht typischerweise aus Aluminium mit hoher
Wärmeleitfähigkeit und hat eine Oberfläche, die mit einem
nicht-kohäsiven Harz, wie beispielsweise Teflon oder
Siliconkautschuk, beschichtet ist.
Die Fixierwalze (24) wird durch die Übertragungswelle (28)
angetrieben. Die Kraft der Übertragungswelle (28) wird durch
eine Kupplung (30) übertragen, die gemäß Fig. 2 mit dem
Ende der Übertragungswelle (28) verbunden ist. Die Kupplung
(30) enthält einen Mitnehmer (32), der in eine Mitnehmernut
(36) eingreift, die an einem Rand der Andruckwalze (26)
ausgebildet ist. Die Drehung der Übertragungswelle (28)
veranlaßt somit eine Drehung der Fixierwalze (24).
Diese Kupplungsanordnung von der Übertragungswelle (28) zur
Fixierwalze bricht jedoch typischerweise, nachdem etwa
12 000 Seiten gedruckt worden sind, wie in Fig. 6 angegeben ist.
Der Grund für diesen Bruchvorgang ist gemäß Fig. 4 das
Vorliegen eines Spaltes (L) zwischen der Kupplung (30) und
der Andruckwalze (26). Der Spalt (L) wird durch den
Unterschied in den thermischen Ausdehnungen der Kupplung
(30) und der Andruckwalze (26) und ferner durch die
Abmessungstoleranz erzeugt.
Werden ein Paar Andruckwalzen (26) unter Druck in Anlage
gebracht und durch den Mitnehmer (32) angetrieben, so übt
jede Andruckwalze (26) einen Druck auf die gegenüberliegende
Andruckwalze aus. Beim Drehen der Andruckwalzen (26) wird
die Kupplung (30) veranlaßt, innerhalb der Andruckwalze (26)
eine planetarische Bahn zurückzulegen, wie durch die
Folge der Fig. 4A-4C dargestellt ist. Insbesondere wird der
Außenumfang der Kupplung (30), d.h. am Druckpunkt (P),
in stärkster Anlage mit der Innenseite der Andruckwalze (26)
sein.
Diese Bewegung verursacht einen Abrieb durch Gleitbewegung
zwischen dem Mitnehmer (32) und der Mitnehmernut (36) und
die Erzeugung von Abriebteilchen. Somit werden sowohl der
Mitnehmer (32) als auch die Mitnehmernut (36) abgenützt und
schließlich dreht sich die Andruckwalze (26) nicht mehr.
Die gesamte Fixierwalze (24) muß dann ersetzt werden,
ungeachtet der verbleibenden Lebensdauer des auf der
Andruckwalze (26) aufgebrachten, nicht-kohäsiven Harzes.
Ferner verursacht diese Bewegung ein erhöhtes Außengeräusch,
was zu einem lauten und störenden Betrieb führt.
Durch die US 34 71 683 ist eine Fixierwalze für eine
Fixiereinheit eines elektrofotografischen Kopiergeräts
bekannt, bei der eine zylindrische Andruckwalze an einem
Ende über eine Mitnehmernut angetrieben wird, in die ein
Mitnehmer einer Kupplungsvorrichtung eingreift. Dabei ist
die Mitnehmernut in einem die zylindrische Fixierwalze
stirnseitig abschließenden Kunststoff-Teil eingeformt, das
seinerseits im Ende der hohlen Fixierwalze durch eine
Ringmutter gegen einen Sprengring arretiert ist. Das
Drehmoment wird hiernach von dem Mitnehmer der
Kupplungseinrichtung auf die Mitnehmernut des stirnseitig
in der Fixierwalze arretierten Kunststoffteils übertragen
und von dort durch Reibungsschluß auf die Fixierwalze
selber.
Bei dieser bekannten Fixierwalze, bei der kein Abnützungs-,
sondern ein Isolationsproblem gelöst werden soll, besteht
hiernach weder das der Erfindung zugrundeliegende Problem,
noch sind dort die beanspruchten Mittel offenbart oder
nahegelegt.
Durch die nicht vorveröffentlichte DE 38 17 935 ist eine
Fixierwalze einer Fixiervorrichtung in einer
elektrofotografischen Anlage bekannt, bei der eine hohle
und an ihren Enden offene Fixierwalze dadurch angetrieben
wird, daß der Mantel der Fixierwalze eine Ausnehmung in
seiner Umfangsfläche aufweist, in die der Mitnehmer einer
Drehmomentübertragungswelle eingreift. In dieser
Druckschrift ist das Problem der Abnützung sowohl der
Seitenwände der Ausnehmung in dem Fixierwalzen-Mantel als
auch des Mitnehmers zwar angesprochen, das bei einer
gewissen Abnützung der Übertragungswelle und einer dadurch
bedingten Radial-Bewegung des Mitnehmers in der Ausnehmung
erzeugt wird. Dieses Problem wird dort jedoch mit anderen
als den beanspruchten Mitteln gelöst. In den Fig. 1 bis
4 und den zugehörigen Beschreibungsteilen der weiter unten
folgenden Figurenbeschreibung ist das Problem dargestellt,
das sowohl der DE-OS 38 17 935 als auch der vorliegenden
Erfindung zugrundeliegt.
Der Erfindung liegt hiernach die Aufgabe zugrunde, eine
Fixiereinheit einer elektrofotografischen Vorrichtung
anzugeben, in der die Antriebsverbindung zwischen
Fixierwalze und Übertragungswelle einer sehr viel
geringeren Abnutzung unterworfen ist als bei der
älteren Anmeldung.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Dabei wird durch das beanspruchte Abstandselement
eine Radialreibung zwischen dem Hohlzylinder und der
Kupplungsvorrichtung und damit die Erzeugung von Abrieb
zwischen den Stirnwänden der Ausnehmung im Hohlzylinder und
dem Mitnehmer der Kupplungsvorrichtung im wesentlichen
verhindert.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird sowohl eine
bekannte Ausführungsform als auch eine Ausführungsform der
Erfindung im einzelnen beschrieben. Dabei werden weitere
Vorteile und Einzelheiten hervortreten. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
bekannten elektrofotografischen
Druckvorrichtung;
Fig. 2 einen seitlichen Schnitt einer
bekannten Fixierwalze;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der
Antriebsanordnung der bekannten
Fixierwalze;
Fig. 4A bis 4D die Ursache für den Bruch
bekannter Fixierwalzen, unter
Verwendung einer Umdrehungsfolge
der bekannten Fixierwalzen;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung
einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform; und
Fig. 6 eine Kurve, die die Lebensdauer
sowohl einer bekannten
Fixierwalze als auch einer
erfindungsgemäßen Fixierwalze
angibt.
Fig. 5 stellt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dar,
bei welcher eine Fixierwalze (26) eine Kupplung (30), ein
Abstandselement (38) und eine Andruckwalze (26) enthält.
Ein Paar Fixierwalzen (24) bilden die Fixiereinheit, die
Toner permanent an der bedruckten Seite in einer
elektrofotografischen Vorrichtung adheriert.
Das Abstandselement (38) besteht aus einem hoch temperaturfesten
Kunststoff und ist mit einem hitzebeständigen Fett
beschichtet, zwecks Schmierung der Reibungsbewegung, die
zwischen dem Abstandselement (38) und sowohl der Kupplung
(30) als auch der Andruckwalze (26) besteht. Das
Abstandselement (30) kann auch aus einer Sintermetallegierung
oder einem anderen Werkstoff bestehen, der eine entsprechende
Härte und entsprechende Gleiteigenschaften aufweist. Ferner
hat der Kunststoff oder ein anderer Werkstoff, der zur
Herstellung des Abstandselementes (38) verwendet wird,
vorzugsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der größer als jener von Aluminium ist, jedoch können
brauchbare Ergebnisse bei Verwendung eines Werkstoffes
erhalten werden, der einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist.
Gemäß Fig. 5 ist das Abstandselement mit einer Öffnung
(40) ausgebildet, in die ein Mitnehmer (32) paßt. Obgleich
aus einem Kunststoffteil hergestellt, enthält das
Abstandselement (38) eine Außenwand (44), die einen
direkten Kontakt zwischen der Stirnseite (46) der Kupplung
(30) und der Stirnseite (50) der Andruckwalze (26) verhindert,
und ferner einen inneren Abschnitt (42), der einen direkten
Kontakt zwischen dem Innenabschnitt (48) der Kupplung (30)
und dem Innenumfang der Andruckwalze (26) verhindert.
Schließlich ist die Mitnehmernut (36) mit einem
abriebbeständigen Werkstoff (52) ausgekleidet, wie
beispielsweise Eisen.
Bei diesem Aufbau verschlechtern sich der Mitnehmer (32) und
die Mitnehmernut (36) nicht wie bei der bekannten Fixierwalze,
da die planetarische Bewegung in hohem Maße verringert
ist, wie in Verbindung mit Fig. 4 erläutert wurde.
Fig. 6 stellt in einer Kurve den Abriebverlust (ε) als
Funktion der Anzahl der Seiten dar, die mit einer bekannten
Fixierwalze und mit der erfindungsgemäßen Fixierwalze
gedruckt wurden. Erreicht der Abriebverlust (ε) einen
Grenzwert (ε₀), so ist der Ersatz der Fixierwalze erforderlich.
Wie dargestellt, hat die erfindungsgemäße Fixierwalze eine
vierfach längere Lebensdauer als eine bekannte Fixierwalze.
Das Abstandselement (38) wurde vorausgehend unter Bezugnahme
auf die Seite der Fixierwalze (24) beschrieben, an welcher
die Antriebskraft von der Antriebswelle (28) über die
Kupplung (30) und die Andruckwalze (26) übertragen wurde.
Jedoch kann das Abstandselement (38) auch zwischen einer
Kupplung verwendet werden, die keinen Mitnehmer aufweist,
und einer Andruckwalze, die keine Mitnehmernut enthält.
Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform beschrieben, jedoch ist sie
nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern
umfaßt verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen und diese werden im Rahmen der anliegenden
Ansprüche von der Erfindung mitumfaßt.
Claims (7)
1. Fixiereinheit einer elektrofotografischen Vorrichtung
mit
- a) zwei drehbaren, gegeneinandergedrückten Fixierwalzen (24), zwischen denen ein Aufzeichnungsträger hindurchgeführt wird, wobei ein Tonerbild auf diesem Aufzeichnungsträger fixiert wird, wobei eine der beiden Fixierwalzen (24) einen den Aufzeichnungsträger berührenden Hohlzylinder (26) umfaßt, der auf einer Stirnseite (50) mit einer schlitzförmigen, parallel zu dessen Längsachse verlaufenden Ausnehmung (36) versehen ist,
- b) einer koaxial zum Hohlzylinder (26) angeordneten, zylinderförmigen Kupplung (30), auf der ein parallel zu deren Zylinderachse verlaufender Vorsprung (32) angeordnet ist, der in die Ausnehmung (36) eingreift und eine Drehbewegung der Kupplung (30) auf den Hohlzylinder (26) überträgt, und
- c) einem koaxial zum Hohlzylinder (26) zwischen diesem und der Kupplung (30) angeordneten, zylinderförmigen Abstandselement (38) aus abriebbeständigem Material, das eine Öffnung (40) für den Vorsprung (32) aufweist und einen Ring (42) umfaßt, der zwischen dem inneren Zylindermantel des Hohlzylinders (26) und dem äußeren Zylindermantel der Kupplung (30) liegt und die Reibung zwischen dem Hohlzylinder (26) und der Kupplung (30) verringert.
2. Fixiereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (42) einen außenliegenden Flansch (44) hat.
3. Fixiereinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (38)
aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff besteht.
4. Fixiereinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (38)
einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der größer ist
als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Hohlzylinders
(26).
5. Fixiereinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Abstandselement (38) und der Kupplung (36), sowie
zwischen dem Abstandselement (38) und des Hohlzylinders (26)
ein hitzebeständiges Schmiermittel aufgebracht ist.
6. Fixiereinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5, gekennzeichnet durch einen abriebfesten
Werkstoff, der die Ausnehmung (36) auskleidet.
7. Fixiereinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abriebfeste
Werkstoff Eisen ist.
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D2 | Grant after examination | ||
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