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Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen
ein Fixiersystem in einer elektrofotografischen Druckmaschine und
betrifft im Besonderen ein verbessertes Fixierwalzengehäuse zur
Verwendung in einer modularen Fixiervorrichtung.
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Bei einem typischen elektrofotografischen Druckprozess
wird ein fotoleitendes Element auf ein im Wesentlichen gleichmäßiges Potenzial
geladen, um die Fläche
davon zu sensibilisieren. Der geladene Abschnitt des fotoleitenden
Elements wird mit einem Lichtbild eines Originaldokuments, das reproduziert wird,
belichtet. Das Belichten des geladenen fotoleitenden Elements leitet
selektiv die Ladungen darauf in den bestrahlten Bereichen ab. Dies
zeichnet ein elektrostatisch latentes Bild auf dem fotoleitenden Element
auf, entsprechend den in dem Originaldokument enthaltenen informationellen
Bereichen. Nachdem das elektrostatisch latente Bild auf dem fotoleitenden
Element aufgezeichnet wurde, wird das latente Bild entwickelt, indem
ein Entwicklermaterial in Kontakt damit gebracht wird. Im Allgemeinen
umfasst das Entwicklermaterial Tonerpartikel, die triboelektrisch
an Trägerkörnchen anhaften.
Die Tonerpartikel werden von den Trägerkörnchen zu dem latenten Bild
angezogen, wobei ein Tonerpulverbild auf dem fotoleitenden Element
geformt wird. Das Tonerpulverbild wird dann von dem fotoleitenden
Element auf ein Kopierblatt übertragen.
Die Tonerpartikel werden von einem Fixierer erhitzt, um das Pulverbild
dauerhaft auf dem Kopierblatt zu befestigen.
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Fixierrahmen in solchen Maschinen
müssen einer
hohen Belastung zwischen einem Fixierwalzenpaar und mancher durch
ungenaue Ausrichtung verursachten Druckbelastung widerstehen. Der
Rahmen wird außerdem
recht hohen Temperaturen ausgesetzt. Ein paar bestehende Fixierer
verwenden Vollkunststoffrahmen, und diese sind im Allgemeinen warmausgehärtete Kunststoffe.
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JP-A-62286080 offenbart eine modulate
Fixiereinheit, umfassend ein zylindrisches Fixierelement, ein zylindrisches
Druckelement in Kontakt mit dem zylindrischen Fixierelement, um
einen Nip dazwischen zu bilden, und ein Paar Plattenelemente, die
sich an entgegengesetzten Enden des zylindrischen Fixierelements
und Druckelements befinden.
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Die Vorteile der Verwendung eines
Kunststoff-Fixiergehäuses
sind:
erhöhte
Wärmeisolierung
des Fixierers von der Maschine und dem Benutzer, geringere Leistung,
sicherere CRU;
Reduzierung der Fixiererteileanzahl, viele Merkmale eingeformt;
geringere Kosten;
erhöhte
Fähigkeit
zur Beseitigung von typischen Drähten
und Drahtleitwegproblemen;
geringeres Gewicht.
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Zu den Vorteilen bei der Verwendung
eines thermoplastischen Gehäuses
gegenüber
einem warmausgehärteten
gehören:
einfacheres
Konstruieren von Einrast-Merkmalen; bessere Toleranzsteuerung über die
Formtrennfuge (Spritzguss gegenüber
Formpressen);
reduzierte Press-Taktzeiten und kein Entgraten;
sehr
viel bessere Wiedervewertbarkeit des benutzten Teils.
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Nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine
modulare Fixiereinheit ein zylindrisches Fixierelement, ein zylindrisches
Druckelement in Kontakt mit dem zylindrischen Fixierelement, um
einen Nip dazwischen zu bilden, und ein Paar Plattenelemente, die
sich an entgegengesetzten Enden des zylindrischen Fixierelements
und des Druckelements befinden, um eine räumliche Beziehung dazwischen
zu wahren, während
Lastkräfte
zum Ausgleichen von Torsionsmomenten auf den Plattenelementen ausgerichtet
werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermoplastisches Gehäuse die
Plattenelemente und das Fixierelement und das Druckelement stützt.
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Eine besondere Ausführung eines
Fixierers nach dieser Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, bei denen:
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1 eine
schematische Vorderansicht einer typischen elektrofotografischen
Druckmaschine ist;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der Fixiermoduleinheit ist;
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3 eine
Seitenansicht des Fixiermoduls aus 2 ist;
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4, 5 und 6 Belastungsdiagramme sind, die die gewünschten
Lasten auf dem oberen Abschnitt der Endplatten darstellen;
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7, 8 und 9 Belastungsdiagramme sind, die die Kraftverteilung
auf dem unteren Element der Endplatten darstellen; und
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10 und 11 zusammengesetzte Belastungsdiagramme
sind, die die Kräfte
auf der gesamten Endplatteneinheit darstellen.
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Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen wird ein Originaldokument
in einer Dokumentenhandhabevorrichtung (27) auf einem Raster
Input Scanner (RIS), allgemein durch die Referenzziffer 28 angezeigt,
positioniert. Der RIS umfasst Dokumentenbeleuchtungslampen, Optik,
einen mechanischen Einleseantrieb und ein ladungsgekoppeltes Bauelement-(CCD-)Array.
Der RIS erfasst das gesamte Originaldokument und wandelt es in eine
Serie von Raster-Einlesezeilen um. Diese Information wird an ein elektronisches
Teilsystem (ESS) übermittelt,
das einen nachfolgend beschriebenen Raster Output Scanner (ROS)
steuert.
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1 stellt
schematisch eine elektrofotografische Druckmaschine dar, die im
Allgemeinen ein fotoleitendes Band (10) verwendet. Vorzugsweise
ist das fotoleitende Band (10) aus einem fotoleitenden Material
hergestellt, das auf eine Grundschicht aufgetragen ist, die wiederum
auf eine Anticurl-Rückschicht
aufgetragen ist. Das Band (10) bewegt sich in die Pfeilrichtung
(13), um aufeinanderfolgende Abschnitte sequenziell durch
die verschiedenen Verarbeitungsstationen zu bewegen, die um die
Bewegungsbahn davon angeordnet sind. Das Band (10) wird
um die Abstreifwalze (14), Spannwalze (20) und Antriebswalze
(16) mitgenommen. Wenn sich die Walze (16) dreht,
bewegt sie das Band (10) in die Pfeilrichtung (13)
vor.
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Einleitend durchläuft ein Abschnitt der fotoleitenden
Fläche
die Ladestation (A). An der Ladestation (A) lädt eine koronaerzeugende Vorrichtung,
allgemein durch die Referenzziffer 22 angezeigt, das fotoleitende
Band (10) auf ein relativ hohes, im Wesentlichen gleichförmiges Potenzial.
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An der Belichtungsstation (B) empfängt eine Steuerung
oder ein elektronisches Teilsystem (ESS), allgemein durch die Referenzziffer 29 angezeigt,
die Bildsignale, die das gewünschte
Ausgabebild darstellen, und verarbeitet diese Signale, um sie in
eine Halbton- oder Grauskala-Wiedergabe des Bildes umzuwandeln,
die zu einem modulierten Ausgabegenerator, zum Beispiel dem Raster
Output Scanner (ROS), allgemein durch die Referenzziffer 30 angezeigt, übermittelt
wird. Vorzugsweise ist das ESS (29) ein in sich geschlossener
dedizierter Kleinrechner. Die an das ESS (29) übermittelten
Bildsignale können
von einem RIS, wie oben beschrieben, oder von einem Rechner stammen,
wodurch die elektrofotografische Druckmaschine befähigt wird,
als ein entfernt befindlicher Drucker für einen oder mehrere Rechner
zu dienen. Alternativ kann der Drucker als dedizierter Drucker für einen
Hochgeschwindigkeitsrechner dienen. Die Signale von dem ESS (29)
werden entsprechend dem Halbtonbild, das von der Druckmaschine reproduziert
werden soll, zu dem ROS (30) übermittelt. Der ROS (30)
umfasst einen Laser mit drehenden Polygonspiegelblöcken. Der ROS
belichtet das fotoleitende Band, um ein elektrostatisch latentes
Bild entsprechend dem von dem ESS (29) empfangenen Halbtonbild
darauf aufzuzeichnen. Als Alternative kann der ROS (30)
eine lineare Anordnung von lichtemittierenden Dioden (LED) verwenden,
die angeordnet sind, um den geladenen Abschnitt des fotoleitenden
Bandes (10) auf einer Raster-für-Raster-Basis zu beleuchten.
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Nachdem das elektrostatisch latente
Bild auf der fotoleitenden Fläche
(12) aufgezeichnet wurde, bewegt das Band (10)
das latente Bild vor zu einer Entwicklungsstation (C), wo Toner
in Form von flüssigen
oder trockenen Partikeln elektrostatisch unter Verwendung von üblicherweise
bekannten Techniken zu dem latenten Bild angezogen werden. Das latente Bild
zieht Tonerpartikel von den Trägerkörnchen an, ein
Tonerpulverbild darauf formend. Wenn aufeinanderfolgende elektrostatisch
latente Bilder entwickelt werden, werden Tonerpartikel von dem Entwicklermaterial
aufgebraucht. Eine Tonerpartikel-Ausgabevorrichtung, allgemein durch
die Referenzziffer 44 angezeigt, gibt Tonerpartikel in
das Entwicklergehäuse
(46) der Entwicklereinheit (38) aus.
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Mit weiterem Bezug auf 1 bewegt sich, nachdem das
elektrostatisch latente Bild entwickelt wurde, das auf dem Band
(10) befindliche Tonerpulverbild zu der Übertragungsstation
(D). Ein Druckblatt (48) wird durch eine Blattzuführvorrichtung
(50) zu der Übertragungsstation
(D) vorbewegt. Vorzugsweise umfasst die Blattzuführvorrichtung (50)
eine Anstoßwalze
(51), die das oberste Blatt des Stapels (54) zu
dem Nip (55), der von der Zuführwalze (52) und der
Verzögerungswalze
(53) gebildet wird, zuführt.
Die Zuführwalze
(52) dreht sich, um das Blatt von dem Stapel (54)
in den vertikalen Transport (56) vorzubewegen. Der vertikale
Transport (56) leitet das sich vorbewegende Blatt (48)
aus Trägermaterial
in den lagegenau platzierenden Transport (120) der Erfindung
hierin, nachfolgend ausführlich
beschrieben, an der Bildübetragungsstation
(D) vorbei, um ein Bild von dem Fotorezeptor-Band (10)
in einer zeitlich gesteuerten Folge zu empfangen, so dass das darauf geformte
Tonerpulverbild das sich vorbewegende Blatt (48) an der Übertragungsstation
(D) kontaktiert. Die Übertragungsstation
(D) umfasst eine koronaerzeugende Vorrichtung (58), die
Ionen auf die Rückseite
des Blatts (48) sprüht.
Dies zieht das Tonerpulverbild von der fotoleitenden Fläche (12)
auf das Blatt (48). Das Blatt wird dann von dem Fotorezeptor durch
die koronaerzeugende Vorrichtung (59) abgelöst, die
gegensätzlich
geladene Ionen auf die Rückseite
des Blattes (48) sprüht,
um bei dem Entfernen des Blattes von dem Fotorezeptor zu helfen.
Nach dem Übertragen
bewegt sich das Blatt (48) weiter in die Pfeilrichtung
(60) durch Bandtransport (62), der das Blatt (48)
zu der Fixierstation (F) der Erfindung hierin, nachfolgend ausführlich beschrieben,
vorbewegt.
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Die Fixierstation (F) umfasst eine
Fixiereinheit, allgemein durch die Referenzziffer 70 angezeigt, die
das übertragene
Tonerpulverbild dauerhaft an dem Kopierblatt befestigt. Vorzugsweise
umfasst die Fixiereinheit (70) eine erhitzte Fixierwalze
(72) und eine Druckwalze (74), wobei das Pulverbild
auf dem Kopierblatt die Fixierwalze (72) kontaktiert. Die Druckwalze
wird gegen die Fixierwalze belastet, um den erforderlichen Druck
zum Befestigen des Tonerpulverbilds an dem Kopierblatt bereitzustellen.
Die Fixierwalze wird innen durch eine Quarzlampe (nicht gezeigt)
erhitzt. Trennmittel, das in einem Vor ratsbehälter (nicht gezeigt) gelagert
wird, wird zu einer Dosierwalze (nicht gezeigt) gepumpt. Eine Trimmlamelle
(nicht gezeigt) trimmt das überschüssige Trennmittel
ab. Das Trennmittel gelangt weiter zu einer Geberwalze (nicht gezeigt)
und dann zu der Fixierwalze (72). Oder alternativ wird
Trennmittel in einem vorgeweichten Gewebe (nicht gezeigt) gelagert
und auf die Fixierwalze (72) aufgetragen, indem das Gewebe
gegen die Fixierwalze (72) gedrückt wird und das Gewebe bei
langsamer Geschwindigkeit vorbewegt wird.
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Das Blatt durchläuft dann den Fixierer (70), wo
das Bild dauerhaft an dem Blatt fixiert oder festgebrannt wird.
Nach Durchlaufen des Fixierers (70) ermöglicht ein Tor (80)
dem Blatt sich entweder direkt über
die Ausgabe (84) zu einem Endbearbeiter oder einer Stapeleinrichtung
zu bewegen oder lenkt das Blatt in die Duplexbahn (100)
um, speziell hier zuerst in den Einzelblattumkehrer (82).
Das heißt,
ist das Blatt entweder ein einseitiges Blatt oder ein fertiggestelltes
doppelseitiges Blatt, auf dem sowohl das Bild von Seite eins als
auch von Seite zwei geformt ist, wird das Blatt über das Tor (80) direkt
zu der Ausgabe (84) gefördert.
Wenn jedoch das Blatt doppelseitig kopiert wird und dann nur mit
einem Bild von Seite eins bedruckt ist, wird das Tor (80)
positioniert, um dieses Blatt in den Umkehrer (82) und
in die Duplex-Schleifenbahn (100) umzulenken, wo dieses
Blatt umgekehrt und dann in den Beschleunigungsnip (102)
und die Bandtransporte (110) zugeführt wird, um erneut zurück durch
die Übertragungsstation
(D) und den Fixierer (70) zum Empfangen und dauerhaften
Fixieren des Bildes von Seite zwei auf der Rückseite dieses doppelseitigen
Blatts zirkuliert zu werden, bevor es über die Austrittsbahn (84)
austritt.
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Nachdem das Druckblatt von der fotoleitenden
Fläche
(12) des Bands (10) getrennt wurde, werden der
verbliebene Toner/Entwickler und Papierfaserpartikel, die an der
fotoleitenden Fläche
(12) anhaften, an der Reinigungsstation (E) davon entfernt. Die
Reinigungsstation (E) umfasst eine drehbar angebrachte faserige
Bürste
in Kontakt mit der fotoleitenden Fläche (12), um Papierfasern
zu stören
und zu entfernen, und eine Reinigungslamelle zum Entfernen der nichtübertragenen
Tonerpartikel. Die Lamelle kann, je nach Anwendung, entweder mit
einer Wischer- oder einer Abstreichposition gestaltet sein. Im Anschluss
an das Reinigen flutet eine Entladungslampe (nicht gezeigt) die
fotoleitende Fläche
(12) mit Licht, um darauf verbliebene restliche elektrostatische
Ladung abzuleiten, bevor das Laden davon für den nächsten nachfolgenden Abbildungszyklus
erfolgt.
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Die verschiedenen Maschinenfunktionen werden
von der Steuerung (29) geregelt. Die Steuerung ist vorzugsweise
ein programmierbarer Mikroprozessor, der alle der hierin zuvor beschriebenen Maschinenfunktionen
steuert. Die Steuerung stellt eine Vergleichszählung der Kopierblätter, die
Anzahl der Dokumente, die erneut zirkuliert werden, die von dem
Bediener gewählte
Anzahl der Kopierblätter, Laufzeiten,
Staubehebungen usw. bereit. Die Steuerung aller der hier bisher
beschriebenen exemplarischen Systeme kann durch herkömmliche
Steuerschaltereingaben von den Druckmaschinenkonsolen erzielt werden,
die von dem Bediener gewählt
wurden. Herkömmliche
Blattbahnsensoren oder -schalter können verwendet werden, um die
Position des Dokuments und der Kopierblätter zu verfolgen.
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Als Nächstes wendet man sich 2 und 3 zu, einer Explosionsdarstellung und
einer Seitenansicht des Fixiermoduls der vorliegenden Erfindung. Die
Fixierwalze (72) und die Druckwalze (74) sind
in dem Fixiergehäuse
(170) durch Stahlendplatten (172, 173)
angebracht. Eine Blattführung
(179) leitet ein Blatt mit einem unfixierten Bild darauf
in den Fixiernip. Ein Mechanismus (181) zum Beseitigen
von Staus, der einen Griff (183) umfasst, ist mit der Fixierwalze
(72) verbunden, um die Walze, falls erforderlich, manuell
zu drehen. Jede Endplatte (172, 173) hat einen
unteren Abschnitt (174, 175), der unter Verwendung
eines Gelenkzapfens (276, 277) und einer Öffnung an
einem Ende und einer Lastfeder (278, 279) und
Lastschrauben (280, 281) an dem entgegengesetzten
Ende an einem oberen Abschnitt (176, 177) befestigt
ist.
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Wendet man sich als Nächstes 4 bis 11 zu, besteht die Lösung zum Minimieren des Nettoverdrehmoments
auf den Stahlendplatten, was das thermoplastische Leichtbaugehäuse ermöglicht,
darin, alle drei Belastungsvektoren dazu zu bringen, auf dieselbe
Linie zu fallen. Die Vektoren von Interesse sind: die Lastarmgelenkzapfen-Gegenwirkung
(302), die Fixierwalzenlager- oder Druckwalzenwellen-Gegenwirkung
(304) und die Lastfeder-Eingangskraft (306).
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Mit weiterem Bezug auf 4 bis 11, in denen Belastungsdiagramme für jedes
der Bauteile der Endplatten (172, 173) dargestellt
werden, sollte sich der Gelenkzapfen an einer Seite der Stahlplatte,
die das Fixierwalzenlager oder die Druckwalzenwelle hält, befinden
und die Lastfederbefestigung sollte sich an der entgegengesetzten
Seite befinden. Eine gerade Linie (300) sollte durch alle
drei Punkte, den Gelenkzapfen, die Lastfeder und die Mittellinie
des Rahmenkontakts mit dem Fixierwalzenlager oder der Druckwalzenwelle,
führen.
Auf diese Weise verursacht der Abstand parallel zu der Walzenachse
oder „Versetzung", von der Mittellinie
des Rahmenkontakts mit dem Fixierwalzenlager oder der Druckwalzenwelle
zu dem Schnittpunkt des Lastarm-Gelenkzapfen-Schnittpunkts oder
dem Lastfederkraft-Anwendungspunkt, äußere Momente um das Paar Endplatten
(172, 173).
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Das Gestalten der Platten auf diese
Weise minimiert das Moment außen
auf das Plattenpaar, das erforderlich ist, um diese vertikal zu
halten, maximiert jedoch das Moment bei dem Versuch jede Platte
zu verdrehen. Daher müssen
die Platten im Vergleich zu früheren
Konstruktionen verstärkt
werden, aber die Querelemente zwischen den Platten werden sehr leicht
belastet. In gleicher Weise sollte jede Anstrengung unternommen
werden, um den Versatz, und damit das Verdrehmoment, des Gelenkzapfens und
Federlast-Anwendungspunkts zu minimieren, während gleichzeitig eine kosteneffektive
einfache Konstruktion gewahrt bleibt. Diese Minimierungsanstrengung
darf nicht die Anforderung verletzen, dass alle Vektoren auf dieselbe
Linie fallen sollen.
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Die Querelemente müssen Schubkräften widerstehen.
Auf der Grundlage von Messungen an einem vorsätzlich geneigten Fixierer beträgt der Schub etwa
10% der Nip-Normalkraft. Die Querelemente müssen außerdem die Endplatten um die
Fixierwalzen-Mittellinie verdreht ausgerichtet halten. Es gibt praktisch
keine anderen äußeren Kräfte, die
agieren, um die Platten aus der Ausrichtung zu bewegen, abgesehen
von Schwerkraft oder verdrehten Befestigungsmerkmalen, daher kann
das Querelement ein relativ kostengünstiges Leichtbau-Kunststoffgehäuse sein.
Dem Eingangs-Antriebsreaktionsmoment sollte in einer der Platten
widerstanden werden, wie dem Führen
der Welle des Antriebsrades durch ein Loch in einer der Platten.
Andernfalls könnten
Antriebsreaktionskräfte
ein Ende im Bezug auf das andere anheben oder verdrehen.