DE4235668A1 - Wärmefixiereinrichtung mit einer Glättungskante am Vorwärmsattel - Google Patents

Description

Zum Thermodruckfixieren von Tonerbildern auf einem meist aus Papier bestehenden Aufzeichnungsträger werden in Druck- oder Kopiergeräten, die nach dem Prinzip der Elek­ trofotografie, Ionografie oder Magnetografie arbeiten, Wärmefixiereinrichtungen verwendet, die einen Vorwärmsat­ tel mit nachgeschalteter Fixierzone aus beheizter Fixier­ walze und Andruckwalze aufweisen.

Derartige Wärmefixiereinrichtungen sind zum Beispiel aus der US-A-4147922 oder Japan-Abstract Vol. 13 , Nr. 120, March 24, 1989 (JP-A-63-292177) bekannt.

Beim Fixieren von Tonerbildern auf Endlospapier in elek­ trofotografischen Druckeinrichtungen mit den bekannten Wärmefixiereinrichtungen sind auf dem Aufzeichnungsträger eingebügelte Falten oder Wellen beobachtet worden. Diese angebügelten Verwerfungen stören das Druckbild erheblich. Die Verwerfungen sind insbesondere beim Druckstart aus dem Standby-Betrieb aufgetreten.

Als Ursache für derartige Verwerfungen haben die Erfinder die beim Übergang vom beheizten Vorwärmsattel zum nichtbe­ heizten Bereich zwischen Vorwärmsattel und Fixierspalt auftretende Breitenreduzierung der Papierbahn festge­ stellt. Durch Wärmezufuhr über den Vorwärmsattel schrumpft der Aufzeichnungsträger durch Ausgasung, Wasserverlust und sonstige Effekte, was zu einer Breitenreduzierung führt. Beim Übergang zum nichtbeheizten Papierlaufbereich ent­ stehen durch die Breitenreduzierung der Papierbahn kleine Wellen in der Papierbahn, welche beim Durchlauf durch den Fixierwalzenspalt zu Falten gebügelt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Wärmefixierein­ richtung zum Fixieren von Tonerbildern auf einem bandför­ migen Aufzeichnungsträger in einem Druck- oder Kopiergerät so auszugestalten, daß derartige Verwerfungen des Auf­ zeichnungsträgers nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Merkmal des ersten Patentan­ spruches gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ordnet man einem in Aufzeichnungsträgerlaufrichtung einer Thermodruckfixierstation vorgelagerten Vorwärmsattel eine Glättungskante zu, über die der Aufzeichnungsträger im Fi­ xierbetrieb relativ scharfkantig umgelenkt wird, so werden evtl. Verwerfungen des Aufzeichnungsträgers vor dem Ein­ laufen in den Fixierspalt der Thermodruckfixierstation an der umschlungenen Sattelkante geglättet und somit die Faltenbildung verhindert.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, den Umschlin­ gungswinkel, der bestimmt ist durch die Änderung der Lauf­ richtung des Aufzeichnungsträgers beim Verlassen des Vor­ wärmsattels, mindestens sieben Winkelgrade oder größer zu machen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Vorwarmsattel eine gewölbte Gleitfläche auf, die einerseits dafür sorgt, daß der Aufzeichnungsträger flä­ chig auf der Gleitfläche des Vorwärmsattels aufliegt, an­ dererseits eine richtungsstabilisierende Wirkung auf die Aufzeichnungsträgerbahn ausübt.

Günstigerweise wird im Standby-Betrieb der Vorwärmsattel so abgeschwenkt, daß die Glättungskante nicht am Aufzeich­ nungsträger anliegt, um so Verformungen am Aufzeichnungs­ träger zu vermeiden.

Damit die Wärmefixiereinrichtung auch bei verschiedenen Gerätevarianten mit unterschiedlichster Druckgeschwindig­ keit einfach aufgebaut und den verschiedensten Varianten angepaßt werden kann, kann der Vorwärmsattel der Wärmefi­ xiereinrichtung aus Heizmodulen zusammengesetzt sein.

Durch die Einführung einer Glättungskante am Vorwärmsattel werden in einfacher und effektiver Weise Störungen des Druckbildes durch eingebügelte Verwerfungen des Aufzeich­ nungsträgers vermieden, deren Ursache bisher nicht festge­ stellt werden konnte.

Die Erfindung ist besonders von Vorteil in Wärmefixierein­ richtungen für nach dem elektrofotografischen Prinzip ar­ beitende Druckeinrichtungen mit Endlospapier.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Wärme­ fixiereinrichtung mit einem Vorwärmsattel aus einem Vor­ heizsattel und einem verschwenkbaren Heizsattel in einem elektrofotografischen Druckgerät,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Heizsat­ tels der Fig. 1 mit einer Glättungskante in Betriebsstel­ lung und im Standby-Betrieb.

Eine hier nicht im einzelnen dargestellte elektrofotogra­ fische Druckeinrichtung zum Betrieb mit Endlospapier ent­ hält eine bilderzeugende Einrichtung B zur Erzeugung eines Tonerbildes auf dem Endlospapier, die z. B. entsprechend der WO 91/09352 ausgebildet sein kann, sowie eine Wärme­ fixiereinrichtung W mit nachgeordneter Aufzeichnungsträ­ gerkühleinrichtung K.

Die Wärmefixiereinrichtung W ist als Thermodruckfixierein­ richtung ausgebildet. Sie enthält eine über Strahler 10 beheizte Heizwalze 11 und eine elektromotorisch an die Heizwalze 11 an- und abschwenkbare Andruckwalze 12. Die Heiz- oder Fixierwalze 11 besteht aus einem Aluminiumzy­ linder mit darauf angeordneter wärmebeständiger Beschich­ tung, die Andruckwalze 12 aus einem Aluminiumzylinder mit einer Beschichtung aus Silikon. Die Heiz- oder Fixierwalze 11 wird elektromotorisch angetrieben. Dieser ist eine Be­ ölungseinrichtung 13 zum Auftragen von Trennöl auf die Heizwalze über ein Ölantragselement 14 zugeordnet. In Auf­ zeichnungsträgertransportrichtung den Walzen 11 und 12 vorgelagert ist ein beheizter Vorwärmsattel 15 mit zugehö­ riger Unterdruckbremse 16, der dazu dient, einen als End­ lospapier ausgebildeten Aufzeichnungsträger 17 vorzuwärmen und im vorgewärmten Zustand dem eigentlichen Fixierspalt zwischen den Walzen 11 und 12 zuzuführen. Gebremst von der Unterdruckbremse 16 und angetrieben über die Walzen 11 und 12 wird der Aufzeichnungsträger 17 straff über den Vor­ wärmsattel 15 geführt. Ein auf dem Aufzeichnungsträger befindliches loses Tonerbild wird dabei auf dem Vorwärm­ sattel 15 vorgewärmt und durch Druck und Wärme zwischen den Walzen 11 und 12 fixiert.

Eine den Walzen 11 und 12 in Aufzeichnungsträgerlaufrich­ tung nachgeordnete Kühleinrichtung K sorgt für eine Küh­ lung des erwärmten Aufzeichnungsträgers 17. Hierzu enthält die Kühleinrichtung bei der dargestellten Ausführungsform eine mit Öffnungen versehene Kühlfläche 19, die von dem Aufzeichnungsträger 17 überstrichen wird, wobei über einen Luftzuführungskanal 20 zugeführte kalte Luft aus den Öff­ nungen strömt und ein kühlendes Luftpolster unter dem Auf­ zeichnungsträger entsteht. Gleichzeitig wird über ein ge­ genüberliegendes Profil 18 Luft auf die betonerte Seite des Aufzeichnungsträgers geblasen und zwar entgegen der Laufrichtung des Aufzeichnungsträgers.

Bei der beschriebenen Wärmefixiereinrichtung erfolgt die Vorwärmung des Endlospapieres 17 über einen Vorwärmsattel 15, der aus zwei hintereinander geschalteten beheizten Sätteln besteht, nämlich einem ortsfesten Vorheizsattel 21 und einem um einen Drehpunkt 22 verschwenkbaren Heizsattel 23. Vorheizsattel 21 und Heizsattel 23 bilden in Papier­ laufrichtung gesehen zwei getrennte Heizzonen. Die gesamte Vorheizstrecke hat dabei eine Länge von etwa 500 mm bis 700 mm. Der Aufzeichnungsträger 17 gleitet bei der Vor­ wärmung mit seiner tonerfreien Seite auf Gleitflächen 24 des Vorheizsattels 21 bzw. Heizsattels 23.

Um zwischen den Sätteln und dem Aufzeichnungsträger einen guten Kontakt herzustellen und damit Temperaturdifferenzen klein zu halten, sind die Gleitflächen bzw. die Sättel ge­ wölbt ausgebildet und weisen einen Krümmungsradius auf, der bei dem dargestellten Beispiel etwa 700 mm beträgt. Durch die Wölbung der Gleitflächen 24 in Verbindung mit dem Zug durch die Walzen 11 und 12 und das Abbremsen durch die Unterdruckbremse 16 wirkt über die gesamte Sattellänge eine Kraftkomponente, die den Aufzeichnungsträger 17 an die Gleitflächen 24 drückt. Durch die gewölbten Gleitflä­ chen des Vorwärmsattels wird außerdem die Stabilität des Papierlaufs gefördert. Eine gerade laufende Papierbahn hat nur eine minimale Stabilität gegen Kräfte, welche quer zu ihrer Laufrichtung wirken. Außerdem weisen die Sättel 21 bzw. 23 quer zur Aufzeichnungsträgerlaufrichtung längliche Vertiefungen 25 auf, die sich über die gesamte Breite der Sättel erstrecken. Sie sind durch seitliche Bohrungen 26 mit einem Unterdruckkanal 27 verbunden. Der Unterdruckka­ nal verläuft unterhalb der Sättel 21 bzw. 23 und ist mit einer unterdruckerzeugenden Einrichtung, z. B. einer Pumpe verbunden. Durch den Unterdruck wird der Aufzeichnungsträ­ ger 17 (Papier) an die Gleitflächen 24 der Sättel ange­ saugt und der durch die Vorwärmung freiwerdende Wasser­ dampf abgesaugt.

Die Beheizung der Sättel 21 bzw. 23 erfolgt durch elektri­ sche Widerstandselemente in Form von auswechselbar ange­ ordneten Heizpatronen 28. Zur Aufnahme der Heizpatronen 28 weisen die Sättel durchgehende Bohrungen 29 auf.

Um die Wärmebelastung für den Aufzeichnungsträger 17 mög­ lichst gering zu halten, ist der Vorwärmsattel aus Vor­ heizsattel und Heizsattel 23 als Niedertemperatursattel mit möglichst großer Baulänge ausgebildet, so daß die Temperaturdifferenz zwischen Aufzeichnungsträger 17 und Sattel 15 möglichst gering wird. Durch die große Baulänge in Verbindung mit einer Regelung der Heizleistung der elektrischen Widerstandselemente über eine Regelanordnung ergibt sich längs des Sattels ein etwa konstanter Energie­ fluß vom Sattel 15 auf den Aufzeichnungsträger 17.

Wie eingangs im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben, ist der Heizsattel 23 des Vorwärmsattels 15 verschwenkbar im Gerät angeordnet. Zu diesem Zwecke ist - wie aus der Fig. 2 ersichtlich - der Heizsattel an seinem eingangs­ seitigen Ende über ein Lager 22 in dem Gerätegestell lös­ bar verschwenkbar gelagert. Er weist etwa mittig eine am Heizsattel drehbar gelagerte Nockenrolle 30 auf, die mit einer im Gerätegestell beweglich gelagerten Exzenter­ schnecke 31 zusammenwirkt. Angetrieben wird die Exzenter­ schnecke 31 über eine Nockenwelle 32, die mit einem hier nicht dargestellten Schrittmotor in Verbindung steht. Durch Drehen der Exzenterschnecke 31 verschwenkt der Heiz­ sattel 23 um den Drehpunkt 22. Damit kann er in Abhängig­ keit von den Betriebszuständen des Gerätes in unterschied­ liche Positionen positioniert werden, nämlich in eine dem Fixierbetrieb zugeordnete Betriebsposition (Position A; in der Fig. 2 mit ausgezogenen Linien dargestellt) mit angeschwenkter Andruckwalze 12 und in eine dem Standby-Be­ trieb zugeordnete Bereitschaftsposition (Position B; in der Fig. 2 mit unterbrochenen Linien dargestellt) mit ab­ geschwenkter Andruckwalze 12. In der Bereitschaftsposition ist der Aufzeichnungsträger 17 von der heißen Fixierwalze 11 abgeschwenkt. Er liegt jedoch weiterhin auf dem beheiz­ ten Vorwärmsattel 15 auf.

Bei der Vorwärmung des Aufzeichnungsträgers 17, sei er nun aus Papier oder papierähnlichem Material oder z. B. aus Kunststoff, besteht das Problem, daß durch die Ausgasung des Aufzeichnungsträgermateriales oder durch andere Ef­ fekte wie Wasserverlust etc. der Aufzeichnungsträger schrumpft, was zu einer gewissen Breitenreduzierung führt. Damit treten beim Übergang in den nicht beheizten Papier­ laufbereich kleine Wellen oder Verwerfungen auf.

Dieser Effekt ist insbesondere im Standby-Betrieb zu be­ obachten, bei dem bei kontinuierlich beheiztem Heizsattel der unbewegte Aufzeichnungsträger sehr lange der Wärme des Heizsattels ausgesetzt ist. Wird dann bei einer erneuten Aufnahme des Druckbetriebes der Sattel durch Anschwenken in Betriebslage gebracht und der vor geheizte Aufzeich­ nungsträger im Fixierspalt zwischen Fixierwalze und An­ druckwalze zugeführt, werden die entstandenen Verwerfungen beim Durchlauf durch den Fixierspalt durch Druck und Wärme in den Aufzeichnungsträger eingebügelt, was das Druckbild empfindlich stört.

Um dies zu verhindern weist der Heizsattel 23 an seinem dem Fixierspalt zugeordneten Ende eine Glättungskante 33 auf, die als relativ scharfkantige Verrundung der Gleit­ fläche 24 ausgebildet ist. Umschlingt die Aufzeichnungs­ trägerbahn diese am Vorwärmsattelauslaufbereich angeordne­ te Heizsattelkante (Glättungskante 33) beim Verlassen des Heizsattels 23 in einem möglichst großen Winkel, so werden diese Verwerfungen des Aufzeichnungsträgers vor dem Ein­ laufen in den Fixierspalt über die umschlungene Sattelkan­ te 33 geglättet.

Die Heizsattelkante bzw. Glättungskante 33 sollte dabei möglichst nahe am Fixierspalt positioniert sein. Als vor­ teilhaft hat sich ein Umlenkwinkel von mindestens sieben Winkelgraden oder größer herausgestellt, wobei der Glät­ tungseffekt im beschränkten Umfange auch schon bei 5° oder 6° Umlenkwinkel auftritt. Als Umlenkwinkel 34 wird der Winkel bezeichnet, um die sich die Laufrichtung des Auf­ zeichnungsträgers 17 beim Verlassen der Gleitfläche 24 des Heizsattels 23 ändert. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 mit einer gewölbten Gleitfläche des Heizsattels 23 ist dies der Winkel zwischen der Gleitflächenrichtung (tangen­ tial) im Bereich der Glättungskante 33 und der Zulauf­ richtung des Aufzeichnungsträgers zum Fixierspalt zwischen Glättungskante 33 und Fixierspalt.

Damit sich die Glättungskante 33 in Bereitschaftsstellung (Standby-Betrieb) nicht in den Aufzeichnungsträger 17 ein­ prägt, wird der Heizsattel 23 im Standby-Betrieb soweit abgeschwenkt, daß der Aufzeichnungsträger 17 nicht auf der Glättungskante 33 aufliegt bzw. von dieser umschlungen wird.

Dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Wärmefixiereinrichtung besteht der Vorwärmsattel 15 aus einem ortsfesten Vorheizsattel 21 und einem verschwenkbar angeordneten Heizsattel 23. Eine derartige Unterteilung ist auch deshalb sinnvoll, weil so über den Heizsattel 23 nur eine geringe Sattelmasse verschwenkt werden muß. Die Unterteilung eröffnet außerdem die Möglichkeit, den Vor­ wärmsattel 15 aus Heizzonenmodulen zusammenzusetzen, z. B. aus einem ortsfesten Heizzonenmodul "Vorheizsattel" und einem verschwenkbaren Modul "Heizsattel" oder aber bei­ spielsweise aus einem den Heizsattel bildenden Modul und mehreren den Vorwärmsattel bildenden Modulen, die zusam­ mengesetzt dann den Vorwärmsattel 15 bilden. Auf diese Weise können Vorwärmsättel für verschiedene Gerätevarian­ ten mit z. B. unterschiedlicher Druckgeschwindigkeit in einfacher Weise aufgebaut werden. Ist z. B. die Druckge­ schwindigkeit und damit die Aufzeichnungsträgerlaufge­ schwindigkeit einer Gerätevariante reduziert, reduziert sich auch die benötigte Vorwärmsattellänge. Gegebenenfalls kann damit das Modul "Vorheizsattel" vollständig entfallen und es ist nur ein verschwenkbares Heizsattelmodul als Vorwärmsattel notwendig. Andererseits läßt sich so bei ei­ ner Erhöhung der Druckgeschwindigkeit die Vorwärmsattel­ länge durch Hinzufügen von weiteren Heizzonenmodulen ver­ längern.

Bezugszeichenliste

10 Strahler
11 Heizwalze, Fixierwalze
12 Andruckwalze
13 Beölungseinrichtung
14 Antragselement
15 Vorwärmsattel
16 Unterdruckbremse
17 Aufzeichnungsträger
18 Kühleinrichtung
19 Kühlfläche
20 Luftzuführungskanal
21 Vorheizsattel
22 Drehpunkt, Lager
23 Heizsattel
24 Gleitfläche
25 längliche Vertiefung, Schlitzöffnung
26 Bohrung
27 Unterdruckkanal
28 Heizpatrone, Heizelement
29 Bohrung für Heizpatrone
30 Nockenrolle
31 Exzenterschnecke
32 Nockenwelle
33 Glättungskante
34 Umlenkwinkel, Umschlingungswinkel
B bilderzeugende Einrichtung
W Wärmefixiereinrichtung
K Aufzeichnungsträger, Kühleinrichtung

Claims (6)

1. Wärmefixiereinrichtung zum Fixieren von Tonerbildern auf einem bandförmigen Aufzeichnungsträger (17) in einem Druck- oder Kopiergerät mit

• - einer Thermodruckfixiereinrichtung (11, 12) zum Thermo­ druckfixieren der Tonerbilder auf dem Aufzeichnungsträ­ ger (17) in einem Fixierspalt und
• - einem in Aufzeichnungsträgerlaufrichtung der Thermo­ druckfixiereinrichtung (11, 12) vorgelagerten Vorwärm­ sattel (15) mit einer den Aufzeichnungsträger (17) auf­ nehmenden, beheizten Gleitfläche (24), die an einem dem Fixierspalt zugewandten Ende eine Glättungskante (33) aufweist, über die der Aufzeichnungsträger aus einer durch die Gleitfläche (24) im Bereich der Glättungs­ kante (33) bestimmten Laufrichtung in eine Zulaufrich­ tung zum Fixierspalt umgelenkt wird, wobei der Umlenk­ winkel (34) derart bemessen ist, daß ein Glättungsef­ fekt auf den Aufzeichnungsträger (17) ausgeübt wird.

2. Wärmefixiereinrichtung nach Anspruch 1 mit einem Umlenkwinkel (34) von mindestens 7° Winkelgraden.

3. Wärmefixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit

• - einem Vorwärmsattel (15) mit gewölbter Gleitfläche (24), wobei die Gleitfläche (24) einen Wölbungsradius aufweist, der derart bemessen ist, daß der Aufzeich­ nungsträger im Fixierbetrieb über die gesamte Gleit­ flächenlänge auf der Gleitfläche aufliegt.

4. Wärmefixiereinrichtung mit

• - einer im Fixierspalt angeordneten beheizten Fixierwalze (11) und einem Vorwärmsattel (15), der in Aufzeich­ nungsträgerlaufrichtung vor dem Fixierspalt derart ver­ schwenkbar angeordnet ist, daß in einem einem Fixierbe­ trieb zugeordneten Betriebszustand (Position A) der Aufzeichnungsträger (17) dem Fixierspalt über die Glät­ tungskante (33) zugeführt und in einem dem Bereit­ schaftsbetrieb zugeordneten Betriebszustand (Position B) von der Fixierwalze (11) abgehoben wird, derart, daß keine Umlenkung über die Glättungskante (33) erfolgt.

5. Wärmefixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit

• - einem Vorwärmsattel (13) der aus Heizzonenmodulen (21, 23) zusammengesetzt ist, die jeweils eine den Aufzeich­ nungsträger (17) aufnehmenden Gleitfläche (24) aufwei­ sen, die über Heizelemente (28) gleichmäßig beheizt wird, wobei das dem Fixierspalt nächstgelegene Heizzo­ nenmodul (23) eine Glättungskante (33) aufweist.

6. Wärmefixiereinrichtung nach Anspruch 5 mit

• - Heizzonenmodulen, die als ortsfest einbaubare Vorheiz­ module (21) oder als verschwenkbar einbaubare Heizmodu­ le (23) ausgebildet sind.