EP0130452B1 - Walzenfixiervorrichtung mit einer Andruckwalze und einer von innen beheizten Fixierwalze - Google Patents

Walzenfixiervorrichtung mit einer Andruckwalze und einer von innen beheizten Fixierwalze Download PDF

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EP0130452B1
EP0130452B1 EP84106946A EP84106946A EP0130452B1 EP 0130452 B1 EP0130452 B1 EP 0130452B1 EP 84106946 A EP84106946 A EP 84106946A EP 84106946 A EP84106946 A EP 84106946A EP 0130452 B1 EP0130452 B1 EP 0130452B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
roll
coating
pressure
pressure roller
Prior art date
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Expired
Application number
EP84106946A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0130452A1 (de
Inventor
Bernd Bardutzky
Reinhard Dr. Dinges
Peter Dr. Gumm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst AG filed Critical Hoechst AG
Publication of EP0130452A1 publication Critical patent/EP0130452A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0130452B1 publication Critical patent/EP0130452B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • 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
    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/206—Structural details or chemical composition of the pressure elements and layers thereof

Definitions

  • the invention relates to a roller fixing device with a pressure roller and an internally heated fixing roller for fixing a toner image on a copy carrier, wherein the roller has a hollow, non-cylindrical roller core supported by a shaft with a coating applied to the roller core with different thicknesses over the Length of the roller.
  • an internally heated, hollow fixing roller which has a coating with a concave profile, the thickness of the coating from the center of the roller increases towards the end faces.
  • a further coating layer is not provided in this known fixing roller.
  • US-A-4 042 804 describes a pressure roller with a convex coating profile, in which the coating has the greatest thickness in the middle of the roller and decreases towards the end faces of the roller core.
  • the roller core of this pressure roller is made of full material.
  • the difference in thickness of the coating between an end face and the center of the roll is 0.5 mm, the difference between the roll core diameters in the center of the roll and on the end faces of the roll is 1 mm.
  • a further coating of this pressure roller is not provided.
  • a roller fixing station which is equipped with a pair of rotatable rollers, one of which has outwardly tapering end sections.
  • the roller consists of an outer sleeve, which is attached centrally to a shaft.
  • the main parts of the inner surface of the sleeve have stepped sections with increasing diameter at each tapered end of the sleeve.
  • plugs are mounted on parts of the shaft and axially displaceable via screw threads.
  • the main body of each plug has a smaller diameter than the surface part of the inner sleeve.
  • the plugs are rotatable on the shaft and can be moved from a retracted position in which there is play between the plugs and the sleeve of the roller to an engaged position in which end flanges of the plugs are engaged with the stepped parts of the sleeve.
  • the end portions of the sleeve are not mechanically supported by the flanges of the plugs, so that the pressure of the counter roller presses the tapered end portions of the sleeve against the plugs.
  • the degree of taper and the size of the gap between the plug and the sleeve are coordinated so that the behavior of the roller under the action of the contact pressure of a substantially cylindrical, i.e.. H. does not correspond to a rejuvenating role.
  • the roller works like an essentially cylindrical roller that has no taper.
  • the tapered configuration of the roller is flattened.
  • the use of this roll under this condition prevents the so-called smear effect on the copy in dry conditions, i.e. H. very low humidity.
  • the plugs can be adjusted by hand if the two rollers are separated from one another or by means of a motor controlled by a moisture sensor.
  • a toner image fixing device consisting of a heating and pressure roller
  • a temperature sensor measures the surface temperature of the heating roller and as a function of it.
  • the measured surface temperature the size of the pressure force of the pressure roller on the heating roller is controlled.
  • This is intended to achieve a uniform fixing quality of the toner image on a copy sheet which is transported between the two rollers, since the fixing process is influenced both by the temperature and by the contact pressure between the two rollers in such a way that, for example, the surface temperature increases as the Contact pressure is reduced and the contact pressure is increased when the surface temperature drops.
  • the relationship between these two quantities is regulated on the basis of a predetermined surface temperature / contact pressure relationship.
  • the object of the invention is to equalize the pressure characteristic of the pressure roller on the fixing roller in a fixing device of the type described in the introduction, so that when passing through copies in formats from DIN A4 to DIN A1 inclusive, the formation of folds or waves of copy materials, such as opaque or transparent papers or foils, which show different behavior when passing through the fixing device, are avoided and the pressure characteristic can be designed independently of the surface properties of the coating of the pressure roller with respect to the developer.
  • the coating is made of silicone elastomer and is coated with a film shrink tube over the length of the pressure roller.
  • the middle zone of the film shrink tube has a constant thickness and the edge zones of the film shrink tube are beveled conically towards the end faces of the pressure roller.
  • the coating of the pressure roller expediently has a convex profile with a cylindrical outer shape and is symmetrical with respect to the center of the roller over the length of the roller.
  • the diameters of the end faces of the roller core of the pressure roller are up to 4 mm larger than the diameter in the middle of the roller core.
  • the coating of the pressure roller has a concave profile with the smallest layer thickness in the center of the roller M and with a cylindrical outer shape, the coating being formed symmetrically with respect to the center of the roller over the length of the roller.
  • the advantage is achieved that the hollow roll core has non-uniform strength over the roll length, so that the elasticity in each point is a function of the wall thickness of the roll core, the thickness of the silicone elastomer coating and the thickness of the film shrink tubing, whereby an optimal adaptation of the Pressure characteristic of the roller on the fixing roller to avoid wrinkles and bow wave formation of the copy carrier is achieved.
  • a fixing device 1 shown in Fig. 1 comprises a heating roller 10 and a pressure roller 2.
  • the upper heating roller 10 or fixing roller is in bearings 5 and 6, for example ball bearings, and the lower pressure roller 2 in bearings 23, 24, each of which is stored inside the rollers are arranged.
  • the storage within the rollers takes place approximately at a distance of 20 mm from the respective end faces of the rollers.
  • the upper heating roller 10 has a length of approximately 670 mm and usually consists of an aluminum tube with a wall thickness of 5 to 10 mm and a silicone elastomer coating with a thickness of approximately 1 to 1.2 mm.
  • the coating with silicone elastomer ends about 30 to 32 mm in front of the end faces 17, 18 of the heating roller 10.
  • the pressure roller 2 also consists of an aluminum cylinder with a wall thickness of 4 to 7 mm and a coating of silicone elastomer and a tube made of a shrink film, the maximum thickness of the silicone elastomer coating together with the thickness of the hose can be up to 5 mm. This coating extends from face to face.
  • the pressure roller 2 interacts with the heating roller 10 in order to grasp the copying material and to transport it through the gap between the two rollers.
  • the shaft section projecting from the end face 17 of the roller 10 carries a clutch 3 with a toothed wheel 26, which is driven by a toothed belt 4 or a roller chain.
  • a temperature sensor 19 for example a thermistor, NTC resistor, thermocouple or pyrometer, is arranged near the surface of the heating roller 10 opposite the center of the roller, the two connecting wires of which are connected to a controller 21, shown schematically in FIG. 1, which controls the copying program sequence .
  • a controller 21 shown schematically in FIG. 1, which controls the copying program sequence .
  • the two temperature sensors ensure that the energy supply to heating elements which are arranged inside the heating roller is interrupted when predetermined temperatures are reached at the measuring points.
  • Lead wires 7, 8 and 7 ', 8' lead from the inside of the heating roller 10 to the controller 21, which has a control circuit for actuating relays, which connects to the mains supply of the heating elements when reaching Cancel the setpoint values for the temperature.
  • the first embodiment of the pressure roller 2 shown in section in FIG. 2 preferably consists of an aluminum roller core 9, which has a coating 11 of silicone elastomer on its outside.
  • the roller core 9 is not cylindrical, its wall thickness decreases from the end faces in the direction of the center M of the pressure roller 2.
  • the diameters D 2 and D 2 'of the end faces of the roller core 9 are, for example, up to 4 mm larger than the diameter D 1 in the center M of the roller core 9.
  • the coating 11 made of silicone elastomer has a convex profile in which the layer thickness is greatest in the middle of the roll, with a cylindrical outer shape 13.
  • the coating 11 is symmetrical with respect to the center M of the roll over the length 1.
  • the maximum thickness of the coating 11 in the middle of the pressure roller 2 is approximately 3 to 10 mm.
  • the thickness of the shrink tube 14 is up to 1 mm.
  • the roller core 9 is carried by a shaft 16 of the pressure roller 2.
  • the wall thickness of the roller core 9 increases in the direction of its end faces, there is less elastic deformation than in the center of the roller M when the pressure roller 2 is pressed against the heating roller 10 in the edge zones of the pressure roller 2 because of the increasing wall thickness the contact pressure in the peripheral zones is also greater than in the central zone.
  • the resulting higher throughput speed in the edge zones of the roller arrangement compensates for the increased throughput speed in the middle of the roller, which occurs in part due to the cross-shrinkage of the copying material due to its moisture loss during fixing.
  • the throughput speed of the copying material over the entire length of the roller 1 then becomes approximately the same.
  • the pressure roller 2 according to FIG. 2 is particularly suitable as a copying material for transparent papers.
  • a pressure roller constructed according to FIG. 2 causes a too high throughput speed in the edge zones, so that a bow wave which is too large can result in the image being duplicated.
  • the pressure roller 2 is designed as shown in FIG. 3.
  • the roller core 9 ' is then designed such that its diameter in the roller center M is larger than the diameter of the end faces of the roller core.
  • the coating 11 'made of silicone elastomer sitting on the roller core 9' has a concave profile with a cylindrical outer shape 13.
  • the coating 11 ' is symmetrical with respect to the roller center M over the roller length 1.
  • the areas with the greatest passage speed in the nip are no longer effective at the edges when using such a pressure roller 2, but more towards the center of the roller.
  • Such a form of the pressure roller 2 is particularly advantageous for opaque paper as a copy material.
  • a shrink tube 14 made of film the preferred material is perfluoroethylene propylene.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a pressure roller 2, the roller core 9 of which is designed in the same way as the roller core 9 according to FIG. 2.
  • the diameter of the roller core 9 in the roller center M is smaller than the diameter of the end faces 15 and 15 'of the roller core.
  • the coating 11 made of silicone elastomer has the greatest thickness in the middle of the roller M and decreases towards the edges of the pressure roller 2.
  • the shrink tube 14 'seated on the coating 11 has a small amount of conical grinding in edge zones a and b, for example 0.1 to 0.3 mm, and has a constant thickness D in a central zone c.
  • This pressure roller 2 is equally suitable for different copy carriers , such as opaque, transparent papers and foils, since in comparison to the pressure roller 2 according to FIG.
  • the areas with the highest throughput speed of the copying material in the nip are no longer on the outside near the edges, but are more effective towards the center of the roller M.
  • the so-called bow wave is so low that it can no longer have a disruptive effect and thus prevents duplication of the copy image.
  • the center of the pressure roller is so flexible that, due to the reduced pressure, the middle zones do not advance towards the edge and wrinkles are avoided.
  • the profiling of the metallic roller core 9 or 9 'in the embodiments of the pressure roller 2 according to FIGS. 2 to 4 is generally much easier to accomplish than the profiling of the coating 11 or 11' made of silicone rubber, which is applied to a cylindrical roller core and which, up to approximately a format size DIN A2, brings about an equalization of the throughput speed of the copying material through the nip over the entire roll length 1.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzenfixiervorrichtung mit einer Andruckwalze und einer von innen beheizten Fixierwalze zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem Kopienträger, wobei die eine Walze einen hohlen, nicht zylindrischen, von einer Welle getragenen Walzenkern aufweist mit einer auf dem Walzenkern aufgebrachten Beschichtung mit unterschiedlicher Dicke über die Länge der Walze.
  • Aus der Literaturstelle IBM-TDB, Vol. 16, Nr. 3, August 1973, S. 896 ist eine von innen beheizte, hohle Fixierwalze bekannt, die eine Beschichtung mit einem konkaven Profil aufweist, wobei die Dicke der Beschichtung von der Mitte der Walze zu den Stirnflächen hin zunimmt. Eine weitere Beschichtungsschicht ist bei dieser bekannten Fixierwalze nicht vorgesehen. In der US-A-4 042 804 ist eine Andruckwalze mit einem konvexen Beschichtungsprofil beschrieben, bei der die Beschichtung in der Walzenmitte die größte Dicke aufweist und zu den Stirnflächen des Walzenkerns hin abnimmt. Der Walzenkern dieser Andruckwalze ist aus vollem Material gearbeitet. Die Dickendifferenz der Beschichtung zwischen einer Stirnfläche und der Walzenmitte beträgt 0,5 mm, die Differenz der Walzenkerndurchmesser in der Walzenmitte und an den Walzenstirnflächen ist also 1 mm groß. Eine weitere Beschichtung dieser Andruckwalze ist nicht vorgesehen.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung 0017 092 ist eine Rollenfixierstation bekannt, die mit einem Paar drehbarer Rollen ausgerüstet ist, von denen eine nach außen sich verjüngende Endabschnitte aufweist. Die Rolle besteht aus einer äußeren Hülse, die zentral auf einer Welle befestigt ist. Die Hauptteile der Innenfläche der Hülse besitzen abgestufte Abschnitte mit ansteigendem Durchmesser an jedem sich verjüngenden Ende der Hülse. In den sich verjüngenden Endabschnitten der Hülse sind Stopfen auf Teilen der Welle gelagert und über Schraubengewinde axial verschiebbar. Der Hauptkörper jedes Stopfens besitzt einen kleineren Durchmesser als der Flächenteil der inneren Hülse. Die Stopfen sind auf der Welle drehbar und können von einer zurückgezogenen Position, in der ein Spiel zwischen den Stopfen und der Hülse der Rolle besteht, in eine Eingriffsposition verschoben werden, in der Endflansche der Stopfen mit den abgestuften Teilen der Hülse im Eingriff sind. In der zurückgezogenen Position erfolgt keine mechanische Abstützung der Endabschnitte der Hülse durch die Flansche der Stopfen, so daß der Druck der Gegenrolle die sich verjüngenden Endabschnitte der Hülse gegen die Stopfen anpreßt. Der Grad der Verjüngung und die Größe des Spalts zwischen den Stopfen und der Hülse sind so aufeinander abgestimmt, daß das Verhalten der Rolle unter der Wirkung des Anpreßdrucks einer im wesentlichen zylindrischen, d. h. sich nicht verjüngenden Rolle entspricht.
  • Die sich verjüngende Ausbildung der Rolle wird dagegen beibehalten, wenn die Endstopfen in axialer Richtung nach innen geschraubt werden. Unter der Wirkung des Anpreßdruckes ergeben sich durch eine dabei hervorgerufene konkave Andruckzone Bedingungen, unter denen eine Faltenbildung im Kopierpapier bei hohen Feuchteverhältnissen vermieden wird.
  • Werden die Endstopfen in axialer Richtung nach außen geschraubt, so arbeitet die Rolle wie eine im wesentlichen zylindrische Rolle, die keine Verjüngung besitzt. Infolge des Anpreßdruckes der Gegenrolle wird die sich verjüngende Konfiguration der Rolle abgeflacht. Der Einsatz dieser Rolle unter dieser Bedingung verhindert den sogenannten Verschmierungseffekt auf der Kopie bei trockenen Bedingungen, d. h. sehr geringer Feuchte. Die Einstellung der Stopfen kann von Hand aus vorgenommen werden, wenn die beiden Rollen voneinander getrennt sind oder mittels eines Motors, der über einen Feuchtigkeitsfühler gesteuert wird.
  • Durch die Abstützung der verjüngten Randzonen wird eine höhere Umfangsgeschwindigkeit nahe der Kante der Rolle erzeugt, so daß ein Kopierpapier, das den Spalt zwischen den zwei Rollen durchläuft, eine höhere periphere Geschwindigkeit längs den Kanten im Vergleich zu der Geschwindigkeit in der Mitte erfährt. Daraus resultiert, daß sich das Kopierpapier streckt und keine Falten selbst bei hoher Feuchtigkeit bildet. Bei sehr trockenen Bedingungen führt die höhere Randzonengeschwindigkeit zur Ausbildung einer Kopierpapierwelle in der Mitte, so daß das zu fixierende Tonerbild schon kurz vor dem Eintritt in die Fixiervorrichtung zu einem vorzeitigen Kontakt mit der Fixierrolle kommt, wodurch eine Verschmierung des Bildes verursacht werden kann.
  • Aus der US-A-4 232 959 ist eine Tonerbild-Fixiervorrichtung aus Heiz- und Druckwalze bekannt, bei der ein Temperaturfühler die Oberflächentemperatur der Heizwalze mißt und in Abhängigkeit von . der gemessenen Oberflächentemperatur die Größe der Andruckkraft der Druckwalze an die Heizwalze geregelt wird. Dadurch soll eine gleichmäßige Fixierqualität des Tonerbildes auf einem Kopierblatt, das zwischen den beiden Walzen hindurchtransportiert wird, erreicht werden, da der Fixiervorgang sowohl über die Temperatur als auch über den Anpreßdruck zwischen den beiden Walzen in der Weise beeinflußt wird, daß beispielsweise bei steigender Oberflächentemperatur der Anpreßdruck verringert und bei sinkender Oberflächentemperatur der Anpreßdruck erhöht wird. Der Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen wird dabei aufgrund einer vorgegebenen Oberflächentemperatur/Anpreßdruck-Beziehung geregelt.
  • Bei den bekannten Fixiervorrichtungen wird entweder eine sich in den Endabschnitten nach außen verjüngende Rolle eingesetzt, die sich unter dem Anpreßdruck einer weiteren Rolle verformt, um so ein günstiges Andruckprofil über die Rollenlänge zur Vermeidung von Faltenbildung zu erhalten oder es wird der Anpreßdruck zwischen Fixier- und Druckwalze entsprechend der jeweiligen gemessenen Temperatur so geregelt, daß eine vorgegebene Druck/Temperatur-Beziehung eingehalten wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Fixiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art die Andruckcharakteristik der Andruckwalze an die Fixierwalze so zu vergleichmäßigen, daß beim Durchlauf von Kopien in Formaten von DIN A4 bis einschließlich DIN A1 eine Bildung von Falten oder Wellen von Kopiermaterialien, wie opake oder transparente Papiere oder Folien, die beim Durchlauf durch die Fixiervorrichtung unterschiedliches Verhalten zeigen, vermieden wird und die Andruckcharakteristik unabhängig von den Oberflächeneigenschaften der Beschichtung der Andruckwalze in bezug auf den Entwickler ausgelegt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beschichtung aus Silikonelastomer ist und über die Länge der Andruckwalze mit einem Folienschrumpfschlauch überzogen ist.
  • In Ausbildung der Erfindung weist die Mittelzone des Folienschrumpfschlauches gleichbleibende Dicke auf und sind die Randzonen des Folienschrumpfschlauches zu den Stirnflächen der Andruckwalze hin konisch abgeschrägt. Die Beschichtung der Andruckwalze besitzt zweckmäßigerweise ein konvexes Profil mit zylindrischer äußerer Form und ist symmetrisch in Bezug auf die Walzenmitte über die Walzenlänge ausgebildet. So sind beispielsweise die Durchmesser der Stirnflächen des Walzenkerns der Andruckwalze bis zu 4 mm größer als der Durchmesser in der Mitte des Walzenkerns.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Beschichtung der Andruckwalze ein konkaves Profil mit geringster Schichtdicke in der Walzenmitte M und mit zylindrischer äußerer Form, wobei die Beschichtung symmetrisch in Bezug auf die Walzenmitte über die Walzenlänge ausgebildet ist.
  • Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß der hohle Walzenkern über die Walzenlänge nicht gleichmäßige Festigkeit besitzt, so daß die Elastizität in jedem Punkt eine Funktion der Wandstärke des Walzenkerns, der Dicke der Silikonelastomerbeschichtung und der Dicke des Folienschrumpfschlauches ist, wodurch eine optimale Anpassung der Andruckcharakteristik der Walze an die Fixierwalze zur Vermeidung von Falten und Bugwellenbildung der Kopierträger erreicht wird.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
  • Es zeigen :
    • Figur 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Fixiervorrichtung nach der Erfindung,
    • Figur 2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Andruckwalze der Fixiervorrichtung nach Fig. 1,
    • Figur 3 eine zweite Ausführungsform einer Andruckwalze der Fixiervorrichtung nach Fig. 1, und
    • Figur 4 eine dritte Ausführungsform einer Andruckwalze der Fixiervorrichtung nach Fig. 1.
  • Eine in Fig. 1 dargestellte Fixiervorrichtung 1 umfaßt eine Heizwalze 10 und eine Andruckwalze 2. Die obere Heizwalze 10 bzw. Fixierwalze ist in Lagern 5 und 6, beispielsweise Kugellagern, und die untere Andruckwalze 2 in Lagern 23, 24 gelagert, die jeweils im Inneren der Walzen angeordnet sind. Die Lagerung innerhalb der Walzen erfolgt dabei etwa in einem Abstand von 20 mm von den jeweiligen Stirnflächen der Walzen. Die obere Heizwalze 10 besitzt etwa eine Länge von 670 mm und besteht üblicherweise aus einem Aluminiumrohr mit einer Wandstärke von 5 bis 10 mm sowie einer Silikonelastomerbeschichtung mit einer Dicke von etwa 1 bis 1,2 mm. Die Beschichtung mit Silikonelastomer endet etwa 30 bis 32 mm vor den Stirnflächen 17, 18 der Heizwalze 10. Die Andruckwalze 2 besteht gleichfalls aus einem Aluminiumzylinder mit einer Wandstärke von 4 bis 7 mm und einer Beschichtung aus Silikonelastomer und einem Schlauch aus einer Schrumpffolie, wobei die maximale Dicke der Silikonelastomerbeschichtung zusammen mit der Dicke des Schlauches bis zu 5 mm betragen kann. Diese Beschichtung erstreckt sich von Stirnfläche zu Stirnfläche.
  • Die Andruckwalze 2 wirkt mit der Heizwalze 10 zusammen, um das Kopiermaterial zu erfassen und durch den Spalt zwischen den beiden Walzen hindurchzutransportieren.
  • Der von der Stirnfläche 17 der Walze 10 vorspringende Wellenabschnitt trägt eine Kupplung 3 mit einem Zahnrad 26, das von einem Zahnriemen 4, bzw. einer Rollenkette, angetrieben wird.
  • Nahe der Oberfläche der Heizwalze 10 ist gegenüber der Mitte der Walze ein Temperaturfühler 19, beispielsweise ein Thermistor, NTC-Widerstand, Thermoelement oder Pyrometer angeordnet, dessen beide Anschlußdrähte mit einer in Fig. 1 schematisch angedeuteten Steuerung 21, die den Kopierprogrammablauf steuert, verbunden sind. Nahe der Oberfläche und der einen Stirnfläche 17 der Heizwalze 10 befindet sich ein weiterer Temperaturfühler 20, nämlich ein Thermistor, NTC-Widerstand, Thermoelement oder Pyrometer, das mit seinen beiden Anschlußdrähten mit der Steuerung 21 in Verbindung steht. Die beiden Temperaturfühler stellen sicher, daß die Energiezufuhr zu Heizelementen, die im Inneren der Heizwalze angeordnet sind, bei Erreichen von vorgegebenen Temperaturen an den Meßstellen unterbrochen wird. Anschlußdrähte 7, 8 bzw. 7', 8' führen aus dem Inneren der Heizwalze 10 zu der Steuerung 21, die eine Steuerschaltung zur Betätigung von Relais aufweist, welche die Verbindung zur der Netzversorgung der Heizelemente bei Erreichen von vorgegebenen Sollwerten der Temperatur aufheben.
  • Wird bei bekannten Fixiervorrichtungen eine möglichst gleichförmige Temperatur über die Länge der Fixierwalze und ein möglichst gleichmäßiger Anpreßdruck zwischen der Fixierwalze und der Andruckwalze eingestellt, so treten im allgemeinen unerwünschte Faltenbildungen in der Mitte der Kopie auf, die, wie genaue Untersuchungen ergaben, dadurch entstehen, daß im Zusammenhang mit der Querschrumpfung des Kopiermaterials durch die Fixierwärme die Durchtrittsgeschwindigkeit im Walzenspalt in der Mitte der Walzenanordnung größer als an den Rändern ist. Es werden dann die Randzonen zur Mitte des Kopiermaterials zusammengeschoben und es bildet sich eine Längswelle aus, die beim Durchtritt durch den Walzenspalt zu einer Quetschfalte zusammengepreßt wird. Die Faltenbildung tritt überwiegend im mittleren Bereich der zweiten Hälfte einer DIN A1- bzw. DIN A2-Kopie aus Transparentpapier auf.
  • Ein weiteres Problem bei den herkömmlichen Fixiervorrichtungen, mit denen großformatige Kopien hergestellt werden sollen, ergibt sich aus der Duplizierung des Kopienbildes durch einen Doppelabdruck, bei dem ein zweites Bild nur wenige Zehntel Millimeter gegenüber dem ersten Bild versetzt in der zweiten Hälfte einer DIN A1- bzw. DIN A2-Kopie, vorwiegend bei Opakpapier, auftritt. Eine mögliche Erklärung für diese Erscheinung ist darin zu sehen, daß sich beim Durchlauf in der Mitte des Kopiermaterials eine quer zur Prozeßrichtung verlaufende sogenannte Bugwelle ausbildet, wobei es zu einer vorzeitigen Berührung des Tonerbildes auf der Bugwelle mit der Heizwalze kommt, wodurch ein sogenannter Kaltoffseteffekt auftritt, der das zweite, gegenüber dem ersten Bild versetzte Bild verursacht.
  • Die zuvor beschriebenen Erscheinungen werden durch Unterschiede der Durchtrittsgeschwindigkeit der Kopiermaterialien im Fixierwalzenspalt zwischen der Mitte und den Rändern infolge elastischer Verformungen der Walzen und ihrer Beschichtungen einerseits und unterschiedlich hoher Querschrumpfungen des Kopiermaterials andererseits bewirkt. Bei hoher Querschrumpfung werden die Randzonen des Kopiermaterials in Richtung Mitte des Kopiermaterials geschoben, und es bildet sich daraufhin in der Mitte eine Längswelle im Kopiermaterial aus, die zu der unerwünschten Faltenbildung, wie voranstehend erläutert wurde, führt. Um dieser zu begegnen, ist es erforderlich, die Durchlaufgeschwindigkeit in der Mitte der Walzenanordnung zu vergrößern, um dem zur Mitte gerichteten seitlichen Zusammenschieben des Kopiermaterials entgegenzuwirken. Dies geschieht durch die Ausbildung der Andruckwalze 2, wie sie anschließend anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert wird.
  • Die in Fig. 2 im Schnitt dargestellte erste Ausführungsform der Andruckwalze 2 besteht bevorzugt aus einem Aluminium-Walzenkern 9, der eine Beschichtung 11 aus Silikonelastomer auf seiner Außenseite trägt. Der Walzenkern 9 ist nicht zylindrisch ausgebildet, seine Wandstärke nimmt von den Stirnflächen in Richtung der Mitte M der Andruckwalze 2 ab. Die Durchmesser D2 und D2' der Stirnflächen des Walzenkerns 9 sind beispielsweise bis zu 4 mm größer als der Durchmesser D1 in der Mitte M des Walzenkerns 9.
  • Die Beschichtung 11 aus Silikonelastomer besitzt ein konvexes Profil, bei dem die Schichtdicke in Walzenmitte am größten ist, mit zylindrischer äußerer Form 13. Die Beschichtung 11 ist symmetrisch in bezug auf die Walzenmitte M über die Walzenlänge 1 ausgebildet. Auf die Beschichtung 11 ist ein Schrumpfschlauch 14 aus Folienmaterial aufgeschrumpft, der bevorzugt aus Perfluorethylenpropylen besteht. Die maximale Dicke der Beschichtung 11 in der Mitte der Andruckwalze 2 beträgt etwa 3 bis 10 mm. Die Dicke des Schrumpfschlauchs 14 beträgt bis zu 1 mm.
  • Wie in Fig. 1 angedeutet ist, wird der Walzenkern 9 von einer Welle 16 der Andruckwalze 2 getragen.
  • Da die Wandstärke des Walzenkerns 9 in Richtung seiner Stirnflächen zunimmt, ergibt sich beim Anliegen bzw. Anpressen der Andruckwalze 2 an die Heizwalze 10 in den Randzonen der Andruckwalze 2 wegen der zunehmenden Wandstärke des Walzenkerns 9 eine geringere elastische Verformung als in der Walzenmitte M, wodurch auch der Anpreßdruck in den Randzonen größer als in der Mittelzone ist. Die dadurch bedingte höhere Durchlaufgeschwindigkeit in den Randzonen der Walzenanordnung gleicht die erhöhte Durchlaufgeschwindigkeit in der Walzenmitte aus, die zum Teil durch das Querschrumpfen des Kopiermaterials infolge seines Feuchtigkeitsvertustes beim Fixieren auftritt. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Kopiermaterials über die gesamte Walzenlänge 1 wird dann annähernd gleichgroß. Die Andruckwalze 2 nach Fig. 2 ist insbesondere für transparente Papiere als Kopiermaterial geeignet.
  • Bei Durchlauf von Opakpapier verursacht eine gemäß Fig. 2 aufgebaute Andruckwalze eine zu große Durchlaufgeschwindigkeit in den Randzonen, so daß es zu einer zu großen Bugwelle mit der Folge einer Duplizierung des Bildes kommen kann. Um dieser Erscheinung abzuhelfen, wird die Andruckwalze 2 gemäß der Darstellung nach Fig. 3 gestaltet. Der Walzenkern 9' ist dann so ausgebildet, daß sein Durchmesser in der Walzenmitte M größer als die Durchmesser der Stirnflächen des Walzenkerns sind. Die auf dem Walzenkern 9' aufsitzende Beschichtung 11' aus Silikonelastomer besitzt ein konkaves Profil mit zylindrischer äußerer Form 13. Die Beschichtung 11' ist in Bezug auf die Walzenmitte M symmetrisch über die Walzenlänge 1 ausgebildet. Die Bereiche mit der größten Durchtrittsgeschwindigkeit im Walzenspalt sind bei Verwendung einer derartigen Andruckwalze 2 nicht mehr ganz außen an den Rändern, sondern mehr zur Walzenmitte hin wirksam. Eine derartige Form der Andruckwalze 2 ist besonders vorteilhaft für Opakpapiere als Kopiermaterial. Auf die Beschichtung 11' ist gleichfalls, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2, ein Schrumpfschlauch 14 aus Folie, bevorzugtes Material ist Perfluorethylenpropylen, aufgeschrumpft.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Andruckwalze 2, deren Walzenkern 9 in derselben Weise wie der Walzenkern 9 nach Fig. 2 ausgebildet ist. Der Durchmesser des Walzenkerns 9 in der Walzenmitte M ist kleiner als der Durchmesser der Stirnflächen 15 und 15' des Walzenkerns. Die Beschichtung 11 aus Silikonelastomer besitzt in der Walzenmitte M die größte Dicke und nimmt gegen die Ränder der Andruckwalze 2 hin ab. Der auf der Beschichtung 11 aufsitzende Schrumpfschlauch 14' ist in Randzonen a und b konisch in geringem Maße angeschliffen, beispielsweise 0,1 bis 0,3 mm, und besitzt in einer Mittelzone c eine gleichbleibende Dicke D. Diese Andruckwalze 2 ist gleichermaßen für unterschiedliche Kopienträger, wie Opak-, Transparentpapiere und Folien geeignet, da im Vergleich zu der Andruckwalze 2 nach Fig. 2 die Bereiche mit der größten Durchlaufgeschwindigkeit des Kopiermaterials im Walzenspalt nicht mehr ganz außen nahe den Rändern liegen, sondern mehr zur Walzenmitte M hin wirksam sind. Damit wird bei opakem Papier die sogenannte Bugwelle so gering, daß sie sich nicht mehr störend auswirken kann und somit eine Duplizierung des Kopienbildes verhindert wird. Auf der anderen Seite ist die Mitte der Andruckwalze so nachgiebig, daß wegen des verringerten Andrucks kein Vorlauf der mittleren Zonen gegenüber dem Rand erfolgt und somit die Faltenbildung vermieden wird.
  • Die Profilierung des metallischen Walzenkerns 9 bzw. 9' bei den Ausführungsformen der Andruckwalze 2 nach den Fig. 2 bis 4 ist im allgemeinen wesentlich einfacher zu bewerkstelligen als die Profilierung der Beschichtung 11 bzw. 11' aus Silikongummi, die auf einem zylindrischen Walzenkern aufgebracht ist und die bis zu etwa einer Formatgröße DIN A2 eine Vergleichmäßigung der Durchlaufgeschwindigkeit des Kopiermaterials durch den Walzenspalt über die gesamte Walzenlänge 1 mit sich bringt.

Claims (5)

1. Walzenfixiervorrichtung mit einer Andruckwalze und einer von innen beheizten Fixierwalze zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem Kopierträger, wobei die eine Walze einen hohlen, nicht zylindrischen, von einer Welle getragenen Walzenkern aufweist mit einer auf dem Walzenkern aufgebrachten Beschichtung mit unterschiedlicher Dicke über die Länge der Walze, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (11 ; 11') aus Silikonelastomer ist und über die Länge der Andruckwalze mit einem Folienschrumpfschlauch (14 ; 14') überzogen ist.
2. Walzenfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelzone (c) des Folienschrumpfschlauches (14') gleichbleibende Dicke (D) aufweist und daß die Randzonen (a, b) des Folienschrumpfschlauches zu den Stirnflächen (15, 15') der Andruckwalze (2) hin konisch abgeschrägt sind.
3. Walzenfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (1) der Andruckwalze (2) ein konvexes Profil mit zylindrischer äußerer Form (13) besitzt, und daß die Beschichtung symmetrisch in Bezug auf die Walzenmitte (M) über die Walzenlänge (1) ausgebildet ist.
4. Walzenfixiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser (D2, D2') der Stirnflächen des Walzenkerns (9) der Andruckwalze (2) bis zu 4 mm größer als der Durchmesser (D1) in der Mitte des Walzenkerns (9) sind.
5. Walzenfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (11') der Andruckwalze (2) ein konkaves Profil mit zylindrischer äußerer Form (13) besitzt, und daß die Beschichtung symmetrisch in bezug auf die Walzenmitte (M) über die Walzenlänge (1) ausgebildet ist.
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