EP1195661A2 - Externally heated deformable toner fixing roll - Google Patents
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- EP1195661A2 EP1195661A2 EP01123266A EP01123266A EP1195661A2 EP 1195661 A2 EP1195661 A2 EP 1195661A2 EP 01123266 A EP01123266 A EP 01123266A EP 01123266 A EP01123266 A EP 01123266A EP 1195661 A2 EP1195661 A2 EP 1195661A2
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- European Patent Office
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- toner
- roller
- layer
- fixing roller
- toner fixing
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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
- G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
Definitions
- the invention relates to fusing stations and rollers used in electrostatic Images are used, especially an externally heated toner fixing roller with a deformable structure to control run deviations and improve the Picture quality.
- electrostatographic imaging and transfer processes such as the electrostatographic rendering is a latent electrostatic image on a primary imaging element such as formed on a photoconductor surface and based on a thermoplastic toner powder developed to form a toner image.
- the toner image is then applied to a recording element, e.g. to transfer a sheet of paper and then in a fuser using heat or pressure, or both on the Fixed receiving element.
- the fixing element can be a roller, a belt or a other surface with a suitable shape for fixing the thermoplastic Toner powder on the receiving element.
- the step of fixing in a fuser with A roller usually consists of the receiving element onto which the toner is applied has been applied to pass between an employed pair of rollers in order to to create a contact area known as a fixing gap.
- a fixing gap To form the gap at least one of the rollers has a compliant or conformable layer on their surface.
- the heat is applied to the toner by at least one of the rollers transferred to the fixing nip so that the toner partially melts and settles on the Deposits the receiving element.
- the fixing element is a heated roller, then usually uses a compliant layer with a smooth surface that is connected either directly or indirectly to the roll core. Is the fixing element in Formed into a band (as described here, a band refers to one flexible endless belt that rotates around the heated roller), it usually has one smooth hardened outer surface.
- Most fixing elements are known, e.g. Simplex fixer, the toner in one Apply passage to only one side of the receiving element.
- a simplex fixer is called the roller that contacts the unfixed toner, usually toner fixing roller and is usually heated.
- the roller that touches the other side of the receiving element is the back pressure roller and is usually not heated.
- Either a roller or Both rollers can have a compliant layer on or near the surface exhibit.
- Most fuser stations have a toner fuser roller and an employee Using the backing roller, it is common for only one of the two rollers to rotate an external source. The other roller is then through Rotated friction contact.
- a duplex fuser that has two toner images includes simultaneously on each side of a receiving element through the fixing gap is performed, applied.
- duplex fuser Differentiation between toner fixing roller and counter pressure roller, since both rollers at Apply heat and pressure to perform similar functions.
- the first Form uses a deformable platen to lock the fuser gap against a hard one To form the toner fixing roller, e.g. the Docutech 135 manufactured by Xerox®.
- the second Type uses a deformable fuser roller to make a nip against a hard or to form relatively undeformable backing roll, e.g. from Heidelberg Digital LLC® made Digimaster 9110.
- a deformable toner fuser roller like the one here includes an adaptable or compliant layer that is thicker than is about 2 mm and in some cases is more than 25 mm thick.
- a hard toner fuser roller as described here typically includes a rigid cylinder that is relatively thin polymer or conformable elastomer coating, which is usually less than 1.25 mm thick.
- a deformable toner fixing roller which is in Can be used in conjunction with a hard counter-pressure roller It is easier to detach the receiving element from the heated toner fixing roller because the distorted one Shape of the deformable surface in the gap the receiving element in the direction of relatively undeformable platen roller and away from the much more deformable Toner fixing roller bends.
- toner fixing rollers usually include a cylindrical core member (which is often made of metal, e.g. aluminum), which with one or more synthetic Layers (which usually comprise polymeric materials made of elastomers) is covered.
- a cylindrical core member which is often made of metal, e.g. aluminum
- one or more synthetic Layers which usually comprise polymeric materials made of elastomers
- a toner fixing roller of this type usually includes one hollow core in which there is a heat source, usually a lamp.
- the core is surrounded by an elastomer layer, through the heat from the core to the surface is passed and the elastomer layer usually contains fillers for an improved Thermal conductivity.
- toner fixing roller Another type of toner fixing roller is known as an externally heated toner fixing roller and is caused by surface contact between the toner fixing roller and one or heated several heating rollers.
- an externally heated toner fixing roller is the Name copier called Eastman Kodak Company® Image Source 120.
- Externally heated toner fuser rolls are also in US 5,450,183 and US 4,984,027 described.
- a deformable toner fuser roller can be a compliant or conformable layer of a useful material, e.g. an essentially space-stable Elastomer (those that have a transverse elongation factor of about 0.5).
- a useful material e.g. an essentially space-stable Elastomer (those that have a transverse elongation factor of about 0.5).
- an adaptable layer can use a relatively compressible foam with a Have a transverse elongation number that is much lower than 0.5.
- An adaptable polyimide Foam layer is described in US 4,791,275. US 3,983,287 is a Lithographic printing blanket described which is an adaptable layer with a large Contains number of breakable, small bubbles with rigid walls that are mechanical can be broken to create a closed cell foam that is a has a smooth surface.
- Receiving elements dissipate most of the heat during the fixing process.
- the heat along the Can only partially pick up the fuser roller, areas with higher and low temperature along the surface of the toner fixing roller parallel to that Roll axis. Higher or lower temperatures can cause significant smearing of the toner in the fuser with rollers.
- Improved heat transfer to the surface of an externally heated Toner fixing roller of external heating rollers reduces the temperature of the external one Heating rollers as well as the hardware and the bearings that are used with the external heating rollers are connected.
- No. 6,016,409 describes a fixing module that has an electronically readable one Includes memory that is permanently connected to the fuser. This enables it Control system of the printing press the codes from the electronically readable memory read during installation to determine parameters for the operation of the module, e.g. the maximum web consumption, the tension and temperature requirements and the Obtain calibration parameters of the thermistor / thermistor.
- the thickness becomes of the deformable material on the core in the gap is reduced.
- the deformable Layer is essentially incompressible, is the average speed of the Part of the deformable layer in the fixing gap is naturally larger than that of parts the deformable layer, which are further away from the gap because of the volume flow rate of the elastomer around the roller is constant. This causes the Surface speed of the deformable roll in the nip is different than far from Gap removed.
- the deformable roller is e.g.
- Overdrive can be considered quantitative as Circumferential gear ratio, which is the ratio of Circumferential surface velocity measured at a location far from the gap will be expressed.
- An equal circumferential gear ratio corresponds to that Condition of zero overdrive.
- the gear ratio in a gap is basically an effective one Transverse elongation of the roller materials, the modules of the roller materials, the employment of the rollers and the resistance forces of the torque of the rollers are determined.
- the transverse elongation number of polymers with a high molecular weight approaches 0.5, and approaches 0 for very soft polymeric foams.
- the surface of the roller is in the nip area squeezed, causing a running deviation opposite to the overdrive, a so-called “underdrive” of the surface element with respect to the roller, i.e. the surface velocity is lower at a location far from the gap than the peripheral speed of the roller.
- a foam or sponge may comprise a felted material, such as that of State of the art is known.
- Types of foam provided with felt can e.g. manufactured are usually made by using an elastomeric, already made foam under heat is compressed uniaxially, then compressed and cooled then the pressure load is removed.
- the Lateral stretch which is rather low for soft foam types, even negative values for with Accept foam-like foams or sponges.
- a deformable roller which is an essentially space-resistant elastomer includes, by distortion / shape change with another roller in a fixing nip is shifted, this causes the deformable layer to be close to both sides of the fixing gap becomes particularly thick, i.e. Before-gap and after-gap surveys exhibit. The highest pressure in the gap is reached near the center of the gap (at the Interface of the connected surfaces and an imagined line between the Centers of the two rollers). Since one roller drives the other, it should Surface speed of the rollers at the point of maximum pressure, close the center of the gap be almost the same. As previously explained, these are Velocities in the pre-gap and post-gap surveys in general different.
- a possibly serious problem when fixing under overdrive of the rollers is the so-called "differential overdrive", which e.g. with tolerance errors when attaching of the rolls forming the nip, or with the runout of the rolls caused by the Deviations in the roll concentricity or eccentricity are caused, connected is.
- Out of roundness can have various causes, e.g. Deviations in the thickness of the layers along the roller, deviations in the dimensions of the Core element, a non-central roll axis, etc.
- the differential overdrive in locally different slip values along a fixing gap may result in that the locally acting gear ratio would otherwise increase Fluctuations or would tend to change along the gap over time which makes parts of the driven roller slower and other parts move faster than would move at the average drive speed.
- the differential Overdrive can have serious ramifications for fixation, including the Formation of significant errors in the image and the creasing of a recording element to have.
- All rollers are subject to wear, especially where the edges of the Pick-up elements touch the rollers. Because a relative movement due to Slip between the rollers which increases wear and tear are the Speed change of the surface of the deformable roller while it is in, moved through and out of a fixing nip, which they with a relatively incompressible roller forms, increase the rate of wear of the deformable roller, especially when the deformable roller is the heated fixing element, whereby it should be noted that one Toner fixing roller usually in the nip on a relatively rough and emery type Surface meets. Because the material on the deformable roller every time it goes through the fixing gap is guided, tensioned and relaxed, this tensioning can Signs of fatigue and wear, including roller failure due to cracks in the deformable material or to detachment of the material self.
- Some toner fixing rollers are constructed so that the film layer of oil is lower Viscosity is used to detach the toner and therefore the receiving element from the toner fixing roller. A relative movement in the fixing gap can Disrupt the oil film unfavorably.
- An externally heated toner fixing roller usually includes a hollow cylindrical one Core, which is often made of metal.
- a compliant, adaptable Upholstery layer which may include filler particles to increase mechanical strength and / or Improving thermal conductivity is usually done on the surface of the core formed, which may preferably be coated with a primer to ensure the adhesion of the to improve compliant layer.
- the roll pad layer is usually out Silicone rubber or silicone polymers such as e.g. Poly (dimethylsiloxane) (PDMS) polymers of low surface energy, which minimize the adhesion of the toner to the roller.
- Release oils e.g. Poly (dimethylsiloxane) also on the surface of the Toner fixing roller applied to prevent toner from getting caught on the roller.
- release oils which are commonly referred to as fixing oils
- a thin barrier layer e.g. a cured polyfluorocarbon can be used on the Upholstery layer are formed to prevent this from being caused by the release oil Prevent impact.
- Electrophotography can be used to provide high quality multi-color To create toner images when the toner particles are small, i.e. a diameter of have less than about 10 microns and the receiving elements, usually Sheets of paper that are smooth.
- a common method for creating a multicolor The toner image contains the three-color mixture by subtractive color formation.
- At a Color mixtures of this type are electrostatic images on a picture one after the other Photoconductor element is formed, each representing a different color, and each image developed with a toner of a different color.
- the colors correspond one of the three subtractive primary colors (cyan, magenta and yellow) and optional Black.
- the image-wise electrostatic images for each of the colors can be sequential are formed on the photoconductor element by using filters to Create color separations according to the colors in the image.
- After the development of the Color separations can be any developed color separation image from the photoconductor transferred in register with the other color toner images to a transfer element become. All color toner images can then be opened in one step from the transfer element a receiving element are transferred where they are fixed or melted to to create a permanent multicolor image.
- an electrophotographic Apparatus can be used with a number of tandem modules, the Color separation images are formed in each of the four color modules and held in register on one Receiving element are transmitted while the receiving element through the apparatus is moved and held by a transport track.
- the contact area of a deformable toner fixing roller with the toner-bearing surface of a receiver sheet is determined by the amount of pressure that is exerted by the back pressure roller and by the properties of the deformable Material. The extent of the contact area helps determine the amount of time in which any part of the toner image contacts and is fixed by the toner fixing roller Toner fixing roller is heated.
- Filler particles can be contained in a barrier layer.
- US 5,464,698 is a Toner fixing element with a silicone rubber cushion layer and one arranged above it cured fluorocarbon polymer layer described, which a filler with a Particle mixture comprising tin oxide comprises.
- each one Particle filling element i.e. a base cushion layer with a condensation-hardened PDMS, a barrier layer that covers the base pad and a hardened fluorocarbon polymer and an outer surface layer with a additional way hardened PDMS, with the particle fillers in each layer have one or more of the following oxides: aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, Include magnesium oxide, tin oxide and zinc oxide.
- the barrier layer which is a Viton TM elastomer (available from DuPont) or a Fluorel TM elastomer (available from Minnesota Mining and Manufacturing) is a material with a relatively low level Tension value, which is usually a modulus of elasticity of less than approximately 10 MPa and therefore has an effect on the mechanical characteristics of the roller including the running deviations that can be neglected.
- the invention is accordingly based on the object of wearing an external heated toner fuser roller to reduce its useful life for Extend use in electrostatography, while keeping the Reduce run deviations when the toner fuser roller is attached to a fuser nip Back pressure roller is turned on.
- the need remains an externally heated toner fixing roller, which are not large or small Image defects due to misalignment when used with a Back pressure roller produced more.
- the present invention addresses the above disadvantages, the externally heated Have toner fixing rollers according to the prior art and creates an externally heated Toner fixing roller, which has a deformable structure with a transverse expansion factor within a predetermined frame.
- the invention creates an externally heated deformable Toner fixing roller with many layers for improved fixing of toner images in an electrostatographic apparatus.
- the individual layers of a preferred Toner fixing roller have transverse elongation numbers and elastic moduli within one predetermined frame to apply differential overdrive in a fuser reduce. Due to the reduced overdrive, the roller according to the invention is used only slowly and therefore has a long service life. In addition, the Image quality improved due to the reduced differential overdrive, and the paper wrinkles less.
- An externally heated toner fixing roller according to the invention with a Ovedrive control can be used in a simplex and duplex fuser.
- the invention provides a deformable toner fuser roller for use in a Fixing station of an electrostatographic apparatus with a deformable Toner fuser roller for use in an electrostatographic fuser Apparatus with a rigid cylindrical core element, an exchangeable, removable Sleeve element that surrounds the core element and in close but non-adhesive contact stands with the core member and wherein the toner fixing roller is set so that it can be heated by an external heat source.
- the invention relates to electrostatographic reproduction using a Fixing station and fixing elements arranged therein for thermal fixing of a non fixed toner image on a receiving element, e.g. made of paper including coated paper or plastic, e.g. Films.
- a fixing element can be a roller, a tape or other surface with a suitable shape for fixing thermoplastic toner powder on the receiving element.
- the fuser includes preferably two rollers, which are set up and form a fixing nip in which one externally heated toner fixing roller in direct contact with the unfixed toner image comes while the receiving element is frictionally moved through the gap.
- the externally heated roller is heated by a heat source, preferably with a or several heating rollers is in contact.
- the heat source can be external Radiation which is picked up by the toner fixing roller, e.g. like one of them or several lamps is generated or another suitable heat source outside the toner fuser roller.
- the receiving element can be a cut Be an arc or be a continuous path.
- the unfixed toner image can be single color toner or can be a composite image of two or more single color Include toners, e.g. Spot color or a multicolor image, e.g. black, has cyan, magenta and yellow toners.
- the unfused toner on the Receiving element is previously e.g. electrostatically from a toner image bearing element, such as. a primary imaging element or a transfer element onto the Transfer receiving element. In electrostatographic reproduction, a photoconductive electrophotographic primary imaging element or a non-photoconductive element electrographic primary imaging element can be used. Dry or liquid toners with dispersion particles can also be used.
- An inventive fixing element is an external heated deformable roller an overdrive control, a deformable structure that is one or more concentric Layers that surround a core element can include.
- Deformable toner fixing rollers which are known from the prior art usually have an undesirable Amount of overdrive on leading to premature wear and a shorter life leads and also brings with it differential overdrive, which lead to image defects.
- the overdrive-controlling structure shows a way to counter these problems roller according to the invention transverse tensile numbers and moduli of elasticity within a predetermined frame.
- a simplex toner fixing station can have several embodiments to have.
- a new one externally heated toner fixing roller which has a deformable structure with overdrive control has, in a nip against a hard counter-pressure roller.
- the warped shape of the deformable toner fixing roller helps in the embodiment Gap thereby to release the receiving element from the toner fixing roller and carry it on towards the hard counter-pressure roller while the receiving element is on the nip comes out, thus helping to prevent paper jams.
- a deformable externally heated Toner fixing roller according to the invention can also be in a fixing nip to a compliant Back pressure roller are used, which has a deformable structure with overdrive control includes, but in general the solution is not as suitable due to the increased Costs.
- a simplex fusing roller according to the invention can be used to avoid a to fix the fixed toner image on one side of a recording element that already has a previously fixed toner image on the back.
- a preferred duplex fixing station comprises a deformable externally heated first toner fixing roller, which has an elastically deformable structure Overdrive control, which is in a fixing gap to an externally heated second Toner fixing roller is employed, which has an elastically deformable structure Has overdrive control.
- the duplex fuser fixes two unfixed ones Toner images on at the same time, one on the front and one on the back of the Receiving element.
- Fig. 1 shows a cross section through a first embodiment of an inventive Toner fixing roller, indicated by reference numeral 50, and a rigid cylindrical Core element 51 with a deformable structure 52 with overdrive control that adheres is applied to the core 51.
- the core element 51 is preferably tubular and preferably comprises a metal, such as. Aluminum or other suitable metal and can be internal Reinforcing elements such as Struts and other parts include. Other materials apart from metal or metal mixtures can also be used.
- the elastic structure 52 provided with an overdrive control preferably has one Transverse elongation number of less than 0.35, particularly preferably between approximately 0.25 and 0.35 and particularly advantageously between 0.25 and 0.29. So low Obtaining transverse strain numbers is at least one layer of the elastically deformable Structure 52 is generally a foam or can be individual compressible elements such as e.g. include gas-filled bubbles embedded in the elastic mass.
- the transverse elongation of a material can easily be in one piece of macroscopic size can be measured by compressive stress along a direction of the strip-shaped Material sample is opened, e.g.
- the corresponding transverse load parallel to the x-axis is measured and the load on the x-axis divided by the voltage of the z-axis becomes.
- the loads are the same for both axes, but for foam types provided with felt e.g. is not that Case.
- a value of the transverse elongation of a composite roller can be used different layers, one of which is a foam, using this technique be measured.
- the resiliently deformable structure 52 which may include one or more layers, is preferably between about 2 mm and 25 mm thick and particularly preferred between about 4 mm and 12 mm thick
- the elastically deformable structure 52 has more than one layer, the most least rigid layer, preferably a foam or sponge layer, the one open-cell or closed-cell foam including felt Includes foams.
- the least rigid layer can also be elastomeric particles or include ground parts that have been melted or sintered into a porous mass are.
- the modulus of elasticity of an elastically deformable foam is usually high lower than that of the solid phase.
- a typical foam or sponge can be a Have modulus of elasticity that is smaller than that of the solid phase.
- the modulus of elasticity a foam (or the elastic modulus of any material including Laminates or layered materials) is based on a sample from Macroscopic size determined using a standard technique, such as Measure the Loading the sample along one direction with tension using a suitable commercial device such as an Instron tensile tester and extrapolating the Decrease the curve to zero applied voltage. It is preferred that that Modulus of elasticity of the deformable structure 52 is usually in a frame between about 0.05 to 50 MPa, preferably between about 0.1 to 10 MPa.
- the thermal conductivity in the radial direction of the deformable structure 52 is preferably less than approximately 2.84 kg ⁇ s -3 ⁇ K -1 within the gap range.
- the elastically deformable structure 52 may also include one or more of the following: a Particle filler, a composite material or a multi-phase material including a foam.
- Roller 50 may also include a replaceable, removable sleeve member.
- the Sleeve member includes a support or reinforcement tape (not shown) that is in close proximity but is non-adhesive contact with the core member 51 and closely surrounds it, wherein the adaptable structure with overdrive control uniformly on the Reinforcement tape sticks.
- the sleeve can be made using compressed air technology according to the state Technique are attached to or removed from the core 51.
- the sleeve can also be attached or removed by cooling the core member and thus is shrunk (or heated to expand the sleeve) and the The sleeve is then pushed lengthways over the core element.
- the reinforcement tape can be stiff, but is preferably flexible.
- the reinforcing tape has preferably a modulus of elasticity in a range of approximately 100-300 GPa on and the thickness is preferably in a range of approximately 20-500 ⁇ m, in particular preferably between approximately 40-100 ⁇ m.
- the reinforcement tape which consists of an arch can be produced, e.g. by ultrasonic welding or by an adhesive, a suitable material such as e.g. Metal, an elastomer, plastic or a reinforced material such as include a reinforced silicone strap.
- the reinforcement tape is in the form of a seamless sheet or tube, the nickel or steel.
- Fig. 2 (a) shows a cross-sectional view, not on the original scale, of a second one Embodiment of a toner fixing roller according to the invention, which has the reference number 10 wearing.
- the roller 10 comprises a rigid cylindrical core element 11, which in all Features the core element 51 of the roller 50 shown in FIG. 1 is similar and a elastic structure 15 with an overdrive control that surrounds the core.
- the structure 15 comprises an elastically adaptable base cushion layer 12, which is on the core 11 is formed, and an elastically compliant toner release layer 14 attached to the adaptable base cushion layer adheres.
- An optionally thin flexible Barrier layer 13 can be inserted between layers 12 and 14 and glued to them become.
- the adaptable base cushion layer is 12 adhered to the core 11.
- the core element 11 is preferably in the form of a cylindrical tube which is made of any suitable material, e.g. Aluminum.
- the core element can have internal support elements, e.g. Struts, or other internal reinforcement structures, which are not shown.
- To the liability between the core 11 and the To promote base cushion layer 12 can be a thin primer layer (in Fig. 1 not shown) such as one from the air-dried basic agent GE 4044 (available from General Electric Company) can be used.
- the toner release layer 14 and the Base cushion layer 12 can be made of the same or different materials.
- the base cushion layer 12 can comprise a suitable temperature-stable elastomeric material and in particular more than one phase, for example a two-phase material, such as a foam or sponge layer, which can comprise an open-cell or closed-cell foam, including types of foam mixed with felt.
- the base cushion layer 12 can also comprise elastomeric particles or ground parts that have been melted or sintered into a porous mass.
- the base cushion layer 12 could also have individual compressible elements, such as, for example, a multiplicity of gas-filled balls or bubbles with a fixed wall, which lie in an elastic mass.
- the base cushion layer 12 preferably comprises an adaptable material, for example a foam, which has an elastic modulus of less than approximately 0.35, particularly preferably between approximately 0.25 and 0.35 and in the most favorable case between approximately 0.25 and 0.29.
- a base cushion layer 12 with a foam is preferably relatively stiff, that is to say has a modulus of elasticity preferably in a range between 0.05 MPa and 50 MPa and particularly preferably between approximately 0.1 MPa and 10 MPa.
- the solid phase of a base cushion layer 12 with a foam preferably comprises an open-cell or closed-cell structure with a modulus of elasticity in a range from approximately 0.5 MPa to 500 MPa and particularly preferably from approximately 1 MPa to 100 MPa.
- the solid phase of a base cushion layer 12 with a foam can be a fluoroelastomer, eg Viton (from DuPont) or Fluorel (from Minnesota Mining and Manufacturing).
- the base cushion layer 12 may include a type of rubber, such as an EPDM rubber, that of ethylene propylene diene monomers, which may further include a metal oxide dispersion particle filler, such as iron oxide.
- the base cushion layer 12 may comprise a poly (dimethylsiloxane) elastomer which contains a metal oxide dispersion particle filler, for example aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, magnesium oxide, nickel oxide, tin oxide, zinc oxide or mixtures thereof.
- the base cushion layer 12 could also contain a polyimide foam, which could also contain a filler.
- a filler which is embedded in the solid phase of a base cushion layer 12 preferably comprises particles with an average diameter between approximately 0.1 ⁇ m and 100 ⁇ m and approximately 3 to 30 volume percent of the solid phase of the base cushion layer 12 and particularly preferably comprises an average diameter between about 0.5 ⁇ m and 40 ⁇ m and about 5 to 20 volume percent of the solid phase of the base cushion layer.
- the base cushion layer 12 preferably has a thickness between approximately 0.5 mm and 25 mm and particularly preferably between 1.25 mm and 12.5 mm.
- the base cushion layer 12 preferably has a thermal conductivity in the radial direction of less than approximately 2.27 kg.s -3 .K -1 within the gap zone and more preferably in a range between approximately 0.57 to 1.70 kg.s -3 . K -1 in the radial direction within the gap zone.
- the outer compliant layer or compliant toner release layer 14 preferably has a very smooth outer surface.
- the toner release layer 14 is preferably very resistant to abrasion and can comprise a suitable elastomeric material with a preferably low surface energy, such as a silicone rubber or a fluoroelastomer.
- the toner release layer 14 may include a PDMS, preferably a cured poly (dimethylsiloxane) elastomer and silica and titanium fillers.
- a toner release layer 14 having the appropriate smoothness may include Silastic TM E RTV silicone rubber, available from Dow Corning Corporation.
- the compliant toner release layer 14 preferably has a thickness in a range of approximately 0.25 mm to 5 mm and particularly preferably in a range of approximately 1 mm to 5 mm.
- the toner release layer preferably has a thermal conductivity in a range of approximately 1.14 to 2.84 kg ⁇ s -3 ⁇ K -1 and an elastic modulus between approximately 0.05 MPa and 50 MPa, particularly preferably between approximately 0.1 and 10 MPa.
- the transverse elongation number of the toner release layer is preferably between approximately 0.45 and 0.50.
- the toner release layer is essentially non-compressible, with the transverse elongation number being between 0.48 and 0.50 (the upper limit describes a rounded number).
- the compliant toner release layer 14 further comprises a particulate filler, which may be, and is preferably zinc oxide, alumina, iron oxide, calcium oxide, magnesium oxide, nickel oxide, tin oxide, zinc oxide, copper oxide, titanium oxide, silicon oxide, graphite.
- the particle filler preferably comprises about 5 to 50 percent by volume of the toner release layer, and more preferably about 10 and 35 percent by volume.
- the filler preferably contributes to the good thermal conductivity in the toner release layer, which reduces the temperature fluctuations near the surface of the roller and thus improves the uniformity in fixing and the image quality.
- the adaptable base cushion layer 12 preferably has a modulus of elasticity which is of the same order of magnitude as the elastic modulus of the compliant Toner release layer 14.
- the optionally thin barrier layer 13 may be necessary to prevent fixing oil from penetrating to prevent the base cushion layer 12 and thus the destruction of the base cushion layer 12 to avoid.
- the barrier layer 13 preferably comprises a fluoropolymer and approximately 20 to 40 percent by volume of the dispersion particle filler.
- the fluoropolymer is preferably a random copolymer consisting of mixtures of monomer units which be formed from vinylide fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene.
- the Filler can be aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, magnesium oxide, nickel oxide, Tin oxide and a mixture of these.
- the thickness is optional predictable barrier layer is in a range of about 10 microns to 50 microns.
- Fig. 2 (b) shows a cross section of a preferred third embodiment of the Invention, which is provided with the reference numeral 60.
- the coated units 11 ', 12 ', 13' and 14 ' correspond in all respects to the dimensions, materials and physical properties of the uncoated units of Fig. 2 (a), namely Core element 11, base cushion layer 12, barrier layer 13 and toner release layer 14.
- Die Roller 60 includes a replaceable removable sleeve member 17 which is a Reinforcement tape 16 and a base cushion layer 12 ', which on the Reinforcement tape is formed, an optional barrier layer 13 ', which on the Base cushion layer adheres, and a toner release layer 14 'on top of the barrier layer is liable.
- the sleeve member 17 is preferably a tubular belt and is in close non-adhesive contact with the core element 11 'and surrounds it closely, wherein the adaptable base cushion layer 12 'is uniform on the Reinforcement tape 16 adheres.
- the reinforcement tape which consists of an arch e.g. by Ultrasonic welding or can be made by an adhesive can also be any suitable material, including metal, elastomer, plastic or a reinforced material such as a reinforced silicone strap.
- the sleeve can be based on a Conventional compressed air technology applied to the core 11 'or removed from it become.
- the reinforcing band of a sleeve not applied preferably has one inner diameter, which is slightly smaller than the outer diameter of the core, usually smaller by 300 ⁇ m, and creates a press fit.
- To apply the Compressed air technology is used to sleeve the core to the tubular sleeve expand something elastically so that it can be pushed onto the core element.
- a lubricant can either be on the outside of the Core or on the inside of the reinforcement tape.
- the lubricants include materials that have a low surface energy contact sliding surface generate, such as submicron-sized silicon dioxide, zinc stearate or other particles suitable materials.
- the reinforcement band preferably has a modulus of elasticity in a frame of approximately 100 GPa - 300 GPa, preferably a thickness in one Frames of approximately 20 ⁇ m - 500 ⁇ m, particularly preferably approximately 40 ⁇ m - 100 ⁇ m.
- Fig. 2 (c) shows a cross section of a preferred fourth embodiment of the Invention, which is provided with reference numeral 70.
- the two-stroke units 11 ", 12" and 14 “correspond in dimensions, materials and physical properties the non-dashed units of Fig. 2 (a), namely each Core element 11, base cushion layer 12 and toner release layer 14.
- the roller 70 comprises a core element 11 "and an elastically deformable structure 15 'with a Overdrive control that surrounds the core.
- the elastically deformable structure 15 ' comprises a base cushion layer 12 "formed on the core member 11", one Stiffening layer 18, which is in close contact with the base cushion layer and it and a toner release layer 14 "formed on the stiffener.
- the stiffening layer 18 also serves as a barrier layer to prevent fixing oil from being used Basic cushion layer 12 "penetrates.
- the stiffening layer 18 is preferred thermally conductive, thin and flexible and has the shape of a tubular belt.
- the Stiffening layer 18 is preferably seamless.
- Layer 18 may be a suitable one Include material including polymers and reinforcing elements such as fibers or woven materials.
- Layer 18 is preferably a thin band of metal with a suitable strong metal comprising plated metals, e.g. Nickel or stainless steel.
- the layer 18 has a thickness of less than approximately 500 ⁇ m, preferably in a frame of approximately 10-200 ⁇ m and a modulus of elasticity that is greater than about 0.1 GPa, preferably in a range of about 50 to 300 GPa.
- the preferred material for layer 18 is nickel in the form of a electroformed belt, available e.g. at Stork Screens America, Inc ..
- the roller 70 can be made by forming the base cushion layer on the core member e.g. in a mold and then the core plus base cushion layer is cooled so it shrinks, e.g. through the use of dry ice, then through Sliding the stiffening layer, e.g. in the form of a seamless metallic belt the base cushion layer. After heating, e.g. to room temperature Toner release layer formed on the stiffening element, e.g. by Solvent coating and harden.
- Fig. 2 (d) shows a cross-sectional view of a preferred fifth embodiment of the Invention, which is provided with the reference numeral 80.
- the three-streaked units 11 "', 12"' and 14 "' correspond to the dimensions, materials and physical Properties of the uncoated units from FIG. 2 (a), namely core element 11, Base cushion layer 12 and toner release layer 14.
- Roller 80 includes a replaceable one and removable sleeve member 17 'comprising a reinforcement band 16', one Base cushion layer 12 "'which is formed on the reinforcing tape is one Stiffening layer 18 'which surrounds the base cushion layer 12 "' and in close contact with and a toner release layer 14 ''' 'formed on the stiffening layer 18'.
- the sleeve member 17 ' is preferably in the form of a tubular belt and is in non-adhesive contact with the core element 11 "'and closely surrounds this, the adaptable base cushion layer 12 "'evenly on the reinforcement band 16' liable.
- the stiffening layer 18 ' corresponds to the dimensions in all aspects, Materials and physical properties of layer 18 of FIG. 2 (c), and that Stiffening tape 16 'corresponds in all aspects to the dimensions, materials and physical properties of the stiffening band 16 from FIG. 2 (b).
- the roller 80 can be made by first attaching the reinforcement tape to the mandrel e.g. by using the compressed air assisted technology described above, Form the base cushion layer 12 "'on the reinforcement tape, e.g.
- thin sublayers or subbing layers may be provided between any one the adhesive or neighboring interfaces to the coating of the layers, the gluing between the layers and the shear stress at the interfaces between the To promote layers.
- FIG. 3 shows a preferred embodiment of the invention Simplex fixing station, which is provided with the reference number 100.
- An optional barrier layer (not shown) with dimensions and properties which correspond to those of the layers 13 and 13 'in FIGS. 2 (a) and (b) are similar, can be inserted between layers 22 and 23.
- Base cushion layer 22 has preferred dimensions and features that are the same like that of the adaptable layer 12 of Fig. 2.
- the Toner release layer 23 preferred dimensions and features that are the same like that of the compliant toner release layer 14 of Fig. 2.
- a simplex fixing station (not shown) is the roller 20 by a roller that replaces a structure and preferred dimensions and features which are the same as that of roller 50 of Fig. 1.
- the surface of the roller 20 is external from a heat source in the form of itself in the opposite direction, namely in the direction indicated by the arrows, rotating contacting the heat source Heating rollers 40 and 42, which have corresponding inner heating elements 41 and 43, heated.
- the heat from the external heat source could be from the Toner fixing roller in the form of radiation, such as are e.g. from one or multiple radiation sources or from any other suitable external heat source.
- a receiving sheet 110 which is not a fixed toner image 111 and the toner fixing roller 20 is shown is shown as it approaches gap 120.
- the recording sheet is based on the known mechanical means (not shown), e.g. a roller group or other means, e.g. a moving path, inserted into the gap.
- the fuser preferably has a drive roller, the other rollers due to the frictional contact with the Drive roller rotated and driven.
- the drive roller could e.g. the Toner fixing roller 20, with rollers 30, 40 and 42 being the driven rollers.
- a suitable drive source 29, e.g. are a motor and a mechanical clutch connected to the roller 20 to drive it. If the recording sheet is the Leaves fusing gap, the toner image is fixed on the recording sheet.
- a heating roller is made from any suitable thermally conductive rigid material, preferably aluminum, and can further a preferably heat-stable thin polymer coating on its surface with low surface energy, e.g. a fluoroelastomer or a Silicone rubber that is typically less than about 1.25 mm thick.
- a tubular heating roller is preferred.
- a heating element inside a tubular Heating roller can be an axially central tubular (white) glowing heating lamp, e.g. lamps 41 and 43, or include a resistance filament or other suitable interior Heat source.
- the heat source is from a feedback loop controlled, e.g. by using a thermocouple for monitoring and control the surface temperature of the toner fixing roller 20 by a programmable Power supply (not shown) is used, which is the temperature of the Lamps 41 and 43 regulated.
- the counter-pressure roller 30 comprises a core element 31 and an optionally provided surface layer 32 which surrounds the core.
- the core can be made of a suitable rigid material, eg aluminum, preferably with a cylindrical tube.
- the optional surface layer 32 is preferably less than 1.25 mm thick and preferably comprises a thermally stable, preferably low surface energy compliant or conformable material such as a silicone rubber such as PDMS or a fluoroelastomer such as Viton TM (from DuPont) or Fluorel TM (from Minnesota Mining and Manufacturing).
- layer 32 may have a relatively hard poly (tetrafluoroethylene) or other suitable polymeric coating.
- a bare core that does not include a layer 32 can also have anodized aluminum or copper, for example.
- a preferred embodiment of a duplex fixing station according to the invention is indicated by the reference symbol 200 in FIG. 4.
- a first clockwise rotating toner fuser roller, designated 20 ' preferably includes a rigid cylindrical core 21', a base cushion layer 22 'surrounding the core, and a toner release layer 23' surrounding the base cushion layer 22 'as a layer , A barrier layer (not shown) can be inserted between layers 22 'and 23'.
- a second toner fixing roller 20 "rotating in the opposite direction forms a fixing nip 220 with the first toner fixing roller 20 '.
- the second toner fixing roller has the same structure as the first toner fixing roller, ie it comprises a rigid cylindrical core 21", a base cushion layer 22 ", which the Core and a toner release layer 23 "that surrounds the base cushion layer 22".
- the second toner fixing roller 20 is similar to the first toner fixing roller 20 '. Both rollers generally have similar features to roller 20, and the prime and dashed units of FIG. 4 correspond to the similar units that are numbered in FIG. 2 with uncoated reference numerals. Nevertheless, the two toner fixing rollers 20 'and 20 "can differ in certain dimensions, for example roller diameter, layer thickness etc. and can also differ in terms of the materials and their properties.
- Each of the toner fixing rollers is heated by an external heat source, for example by contact with one or more heating rollers, indicated as 40 'and 42' for the rollers 20 'and 40 “and 42” for the roller 20 ", the corresponding heat sources being shown as internal light bulbs 41', 43 ', 41" and 43 " are.
- the heat sources for heating the heating rollers 20 'and 20 " can be external radiation received by the toner fixing rollers, such as that emanating from one or more radiation sources, or other suitable external heat sources.
- a receiving sheet 210 which is located in the fixing gap 220 On each side of the recording element there is an unfixed toner image, which is labeled 211 and 212. After the recording sheet has run through the gap, the toner images are fixed on it.
- rollers 20 'and 20 are replaced by rollers having a structure and preferred dimensions and features are the same as that of Roller 50 of FIG. 1.
- Fig. 5 shows a drawing of a toner fixing roller according to the invention, with the Reference number 90 is provided, on the outer surface of which a number of descriptive characters or specification flags that are intended to specify a parameter related to the roller.
- the outer surface can be one correspond to the outer surface of a roller 90 with a sleeve element, in which case the outer surface of the roller is the outer surface of the sleeve member.
- the Specification marks are in a small area 92 "on part of the cylindrical surface is located near one end of the roller.
- the specification indicators are particularly preferred in a small area 92 ' included, preferably near the edge or the edge (the individual Layers including roller 90 are not shown).
- roller 90 is the sleeve provided with the sleeve
- the area 92 ' is preferably at the edge of the Sleeve arranged.
- An enlarged view 92 of either the small area 92 'or 92 " shows that the specification indicators can be in the form of a barcode, such as can be seen from reference numeral 93, which e.g. is readable by a scanner.
- the Scanner can be attached in an electrophotographic apparatus so that it is a toner fixing roller according to the invention monitored, e.g. during the operation of the apparatus or during a standstill of the apparatus, or the scanner can be provided externally are during the installation of or during the maintenance of an inventive Roller.
- the specification indicators can be identified using a Specification mark detector 95 can be read, felt or determined.
- a Specification mark detector 95 can be read, felt or determined.
- the analog or digital output the specification flag detector 95 to the logic control unit (LCU) sent in an electrostatographic apparatus with a toner fixing roller according to the invention is installed, or it can be processed externally e.g. in a portable computer during installation or maintenance of a or the toner fixing roller of the present invention, or any other suitable one Data processing device / processor are processed.
- the Specification marks can be optical, magnetic or by radio frequencies to be read.
- the specification indicators can appropriate markings, including symbols and common words and can be provided with a color code.
- the specification indicators can also be read visually or evaluated with the eye.
- a color coded Specification marks on a roller can have a relatively large colored area include, which otherwise has no markings or other features that easily with could be evaluated to a predetermined property of the eye display color-coded roller.
- a heat-related change in Specification marks can be used to determine the lifespan of a monitor toner fixing roller according to the invention.
- One color one Specification indicator of a color-coded toner fixing roller according to the invention could e.g. selected to be a slow wear or a heat related slow change due to heat, e.g. one in the making to achieve applied paint, fading or other heat-related Color change as a yardstick for the past lifespan or for the remaining life of the roller could be used.
- Such Color changes can also be monitored with the eye.
- the Color change measured using a reflected light beam e.g. by using a densitometer or spectrometer or other suitable means for Measuring the intensity or color of the light from the specification marks, the reflected optical information passed to an LCU or other computer becomes.
- a specification label can also be used to identify the Measure the rate of wear of a fixation wall according to the invention, e.g. through the Using part of the specification flags with a predetermined one Wear rate.
- the rate of wear of a specification label can also be optical be measured, e.g. by monitoring the optical density of the reflection of a part the specification marks that may be subject to wear, or by other appropriate measures. Suitable materials for the specification marks are e.g.
- the specification indicators can be arranged on a sticker that is on the outer surface of the roller is glued on.
- the Specification marks are also available as an increased area, created by stamping or by otherwise deforming a small area on the outside of the Roller; the deformations can be felt mechanically or otherwise using a Specification tag detector 95 in the form of a contacting probe or by means of other mechanical means can be determined or read.
- Different types of information can be encoded in the specification flags or be recorded.
- the outer diameter of a roller are recorded so that the parameters for the gap width accordingly can be adjusted.
- the temperature frame and the pressure in the fixing gap at Operations can be recorded in the specification flags.
- the Date of manufacture of the roller can be used for diagnostic purposes in the Specification marks are recorded so that the end of the life of the Roller could be estimated for timely replacement.
- Specific information for each roller in terms of its life, e.g. measured by their date of manufacture can also be recorded in the specification indicator.
- Toner fixing roller 90 which may comprise a roller equipped with a sleeve, Specification marks on the outer surfaces of rollers 10, 50, 60, 70 and 80 intended.
- a sleeved roller it may be useful to use a To provide a specification feature on an inner surface of a sleeve element, or on the surface of the core element. If a specification indicator is on the Core element is provided, it may also be useful to have an opening in the To create a sleeve element so that the specification mark can be determined, if the sleeve element is arranged in the operating position on the core element.
- Toner fixing roller according to paragraph 8 wherein the elastic modulus of the compliant The toner release layer is in a range between 0.05 MPa and 50 MPa.
- Toner fixing roller according to paragraph 8 the thickness of the compliant Toner release layer in a frame of between 0.25 mm and 5 mm.
- the thickness of the compliant Toner release layer is in a frame of 0.25 mm to 1 mm.
- Toner fixing roller according to paragraph 16 wherein the solid phase in the form of a open-cell or closed-cell structure an elastic modulus in a frame of 0.5 MPa and 500 MPa.
- roller according to paragraph 25 the solid phase being in the form of an open cell or closed cell structure a modulus of elasticity in a frame of 1 MPa and 100 MPa.
- the thickness of the adaptable base cushion layer is between 0.5 mm and 25 mm.
- the thickness of the adaptable Base cushion layer is between 1.25 mm and 12.5 mm.
- roller according to paragraph 8 the modulus of elasticity being the adaptable Base cushion layer in the same order of magnitude as the elastic modulus of the compliant toner release layer.
- the toner fuser roller of paragraph 13 wherein the thin barrier layer is a fluoroelastomer plus 20 to 40 volume percent of a particulate filler, which Fluoroelastomer is preferably any copolymer made from blends of Monomer units included among vinylidene, fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoroethylene are selected, and the filler is aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, Has magnesium oxide, nickel oxide, tin oxide and mixtures of these substances.
- a particulate filler which Fluoroelastomer is preferably any copolymer made from blends of Monomer units included among vinylidene, fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoroethylene are selected, and the filler is aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, Has magnesium oxide, nickel oxide, tin oxide and mixtures of these substances.
- the toner fuser roller of paragraph 39, wherein the barrier layer has a thickness in one Includes frames from 10 to 50 microns.
- the hard platen roller is a rigid cylindrical tube optionally coated with an elastomer which is less than 1.25 mm thick and comprises a fluoroelastomer or a silicone rubber.
- the toner fixing method of paragraph 46 wherein the hard platen roller is a rigid cylindrical tube optionally coated with an elastomer which is less than 1.25 mm thick and comprises a fluoroelastomer or a silicone rubber.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Fixierstationen und -walzen, die bei der elektrostatischen Bebilderung benutzt werden, insbesondere eine extern beheizte Tonerfixierwalze mit einer verformbaren Struktur zum Kontrollieren von Laufabweichungen und zum Verbessern der Bildqualität.The invention relates to fusing stations and rollers used in electrostatic Images are used, especially an externally heated toner fixing roller with a deformable structure to control run deviations and improve the Picture quality.
Bei elektrostatografischen Bebilderungs- und Übertragungsprozessen wie z.B. der elektrostatografischen Wiedergabe wird ein latentes elektrostatisches Bild auf einem primären bilderzeugenden Element wie z.B. einer Fotoleiteroberfläche gebildet und anhand eines thermoplastischen Tonerpuders entwickelt, um ein Tonerbild zu erzeugen. Das Tonerbild wird anschließend auf ein Aufnahmeelement, z.B. einen Papierbogen übertragen und dann in einer Fixierstation anhand von Wärme oder Druck oder beidem auf dem Aufnahmeelement fixiert. Das Fixierelement kann eine Walze sein, ein Riemen oder eine andere Oberfläche mit einer geeigneten Form zum Fixieren des thermoplastischen Tonerpuders auf dem Aufnahmeelement. Der Schritt des Fixieren in einer Fixierstation mit einer Walze besteht üblicherweise darin, das Aufnahmeelement, auf das der Toner aufgebracht worden ist, zwischen einem angestellten Walzenpaar hindurchzuführen, um einen Kontaktbereich, der als Fixierspalt bekannt ist, zu schaffen. Um den Spalt zu bilden, weist mindestens eine der Walzen eine nachgiebige oder anpassungsfähige Schicht auf ihrer Oberfläche auf. Die Wärme wird von mindestens einer der Walzen auf den Toner in dem Fixierspalt übertragen, so dass der Toner teilweise schmilzt und sich auf dem Aufnahmeelement absetzt. Wenn das Fixierelement eine beheizte Walze ist, wird üblicherweise eine nachgiebige Schicht mit einer glatten Oberfläche verwendet, die entweder direkt oder indirekt mit dem Walzenkern verbunden ist. Ist das Fixierelement in Form eines Bands ausgebildet (wie hier beschrieben ist bezieht sich ein Band auf einen flexibles endloses Band, das die beheizte Walze umläuft), weist es üblicherweise eine glatte gehärtete äußere Oberfläche auf.In electrostatographic imaging and transfer processes such as the electrostatographic rendering is a latent electrostatic image on a primary imaging element such as formed on a photoconductor surface and based on a thermoplastic toner powder developed to form a toner image. The The toner image is then applied to a recording element, e.g. to transfer a sheet of paper and then in a fuser using heat or pressure, or both on the Fixed receiving element. The fixing element can be a roller, a belt or a other surface with a suitable shape for fixing the thermoplastic Toner powder on the receiving element. The step of fixing in a fuser with A roller usually consists of the receiving element onto which the toner is applied has been applied to pass between an employed pair of rollers in order to to create a contact area known as a fixing gap. To form the gap at least one of the rollers has a compliant or conformable layer on their surface. The heat is applied to the toner by at least one of the rollers transferred to the fixing nip so that the toner partially melts and settles on the Deposits the receiving element. If the fixing element is a heated roller, then usually uses a compliant layer with a smooth surface that is connected either directly or indirectly to the roll core. Is the fixing element in Formed into a band (as described here, a band refers to one flexible endless belt that rotates around the heated roller), it usually has one smooth hardened outer surface.
Die meisten Fixierelemente sind bekannt, wie z.B. Simplexfixierer, die Toner in einem Durchgang nur auf eine Seite des Aufnahmeelements aufbringen. In einem Simplexfixierer heißt die Walze, die den nicht fixierten Toner berührt, üblicherweise Tonerfixierwalze und ist normalerweise beheizt. Die Walze, die die andere Seite des Aufnahmeelements berührt, ist die Gegendruckwalze und ist üblicherweise nicht beheizt. Entweder eine Walze oder beide Walzen können eine nachgiebige Schicht auf der oder in der Nähe der Oberfläche aufweisen. In den meisten Fixierstationen, die eine Tonerfixierwalze und eine angestellte Gegendruckwalze verwenden, ist es üblich, dass nur eine der beiden Walzen drehbar von einer externen Quelle angetrieben wird. Die andere Walze wird dann durch Reibungskontakt mitgedreht.Most fixing elements are known, e.g. Simplex fixer, the toner in one Apply passage to only one side of the receiving element. In a simplex fixer is called the roller that contacts the unfixed toner, usually toner fixing roller and is usually heated. The roller that touches the other side of the receiving element is the back pressure roller and is usually not heated. Either a roller or Both rollers can have a compliant layer on or near the surface exhibit. Most fuser stations have a toner fuser roller and an employee Using the backing roller, it is common for only one of the two rollers to rotate an external source. The other roller is then through Rotated friction contact.
Eine weitere weniger bekannte Ausführungsform einer Fixierstation mit Walzen, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist eine Duplexfixierstation, die zwei Tonerbilder umfasst, die gleichzeitig auf jede Seite eines Aufnahmeelements, das durch den Fixierspalt geführt wird, aufgebracht werden. In dieser Art Duplexfixierstation gibt es keine richtige Unterscheidung zwischen Tonerfixierwalze und Gegendruckwalze, da beide Walzen beim Anwenden von Wärme und Druck ähnliche Funktionen ausführen.Another less known embodiment of a fuser with rollers that are made from known in the art is a duplex fuser that has two toner images includes simultaneously on each side of a receiving element through the fixing gap is performed, applied. There is no real one in this type of duplex fuser Differentiation between toner fixing roller and counter pressure roller, since both rollers at Apply heat and pressure to perform similar functions.
Zwei Grundarten von beheizten Simplexfixierstationen mit Walzen sind bekannt. Die erste Form verwendet eine verformbare Gegendruckwalze, um den Fixierspalt gegen eine harte Tonerfixierwalze zu bilden, wie z.B. die von Xerox® hergestellte Docutech 135. Der zweite Typ verwendet eine verformbare Tonerfixierwalze, um einen Spalt gegen eine harte oder relativ unverformbare Gegendruckwalze zu bilden, z.B. die von der Heidelberg Digital LLC® hergestellte Digimaster 9110. Eine verformbare Tonerfixierwalze wie sie hier beschrieben ist umfasst eine anpassungsfähige oder eine nachgiebige Schicht, die dicker als ca. 2 mm ist und in einigen Fällen mehr als 25 mm dick ist. Eine harte Tonerfixierwalze wie sie hier beschrieben ist umfasst üblicherweise einen starren Zylinder, der eine relativ dünne Polymer- oder anpassungsfähige Elastomerbeschichtung, die üblicherweise weniger als 1,25 mm dick ist, aufweist. Bei einer verformbaren Tonerfixierwalze, die in Verbindung mit einer harten Gegendruckwalze verwendet wird, lässt sich das Aufnahmeelement leichter von der beheizten Tonerfixierwalze ablösen, weil die verzerrte Form der verformbaren Oberfläche in dem Spalt das Aufnahmeelement in Richtung der relativ unverformbaren Gegendruckwalze und weg von der viel mehr verformbaren Tonerfixierwalze biegt.Two basic types of heated simplex fusing stations with rollers are known. The first Form uses a deformable platen to lock the fuser gap against a hard one To form the toner fixing roller, e.g. the Docutech 135 manufactured by Xerox®. The second Type uses a deformable fuser roller to make a nip against a hard or to form relatively undeformable backing roll, e.g. from Heidelberg Digital LLC® made Digimaster 9110. A deformable toner fuser roller like the one here includes an adaptable or compliant layer that is thicker than is about 2 mm and in some cases is more than 25 mm thick. A hard toner fuser roller as described here typically includes a rigid cylinder that is relatively thin polymer or conformable elastomer coating, which is usually less than 1.25 mm thick. In the case of a deformable toner fixing roller which is in Can be used in conjunction with a hard counter-pressure roller It is easier to detach the receiving element from the heated toner fixing roller because the distorted one Shape of the deformable surface in the gap the receiving element in the direction of relatively undeformable platen roller and away from the much more deformable Toner fixing roller bends.
Handelsübliche Tonerfixierwalzen umfassen üblicherweise ein zylindrisches Kernelement (das oft aus Metall, z.B. Aluminium ist), welches mit einer oder mehreren synthetischen Schichten (die üblicherweise polymerische Materialien aus Elastomeren umfassen) überzogen ist.Commercial toner fixing rollers usually include a cylindrical core member (which is often made of metal, e.g. aluminum), which with one or more synthetic Layers (which usually comprise polymeric materials made of elastomers) is covered.
Die handelsüblichste Art von Tonerfixierwalze ist eine, in intern beheizt wird, was bedeutet, dass eine Wärmequelle in der Walze vorgesehen ist, um die Wärme zu erzeugen, die zum Fixieren nötig ist. Eine Tonerfixierwalze dieser Art umfasst normalerweise einen hohlen Kern, in dem sich eine Wärmequelle befindet, üblicherweise eine Lampe. Der Kern ist mit einer Elastomerschicht umgeben, durch die Wärme von dem Kern zur Oberfläche geleitet wird und die Elastomerschicht enthält üblicherweise Füllstoffe für eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit.The most common type of toner fuser roller is one that is heated internally in what means that a heat source is provided in the roller to generate the heat which is necessary for fixing. A toner fixing roller of this type usually includes one hollow core in which there is a heat source, usually a lamp. The core is surrounded by an elastomer layer, through the heat from the core to the surface is passed and the elastomer layer usually contains fillers for an improved Thermal conductivity.
Eine weitere Art von Tonerfixierwalze ist als extern beheizte Tonerfixierwalze bekannt
und wird durch Oberflächenkontakt zwischen der Tonerfixierwalze und einer oder
mehreren Heizwalzen beheizt. Als Beispiel einer extern beheizten Tonerfixierwalze ist der
Kopierer mit dem Namen Image Source 120 von Eastman Kodak Company® zu nennen.
Extern beheizte Tonerfixierwalzen sind auch in der US 5,450,183 und der US 4,984,027
beschrieben.Another type of toner fixing roller is known as an externally heated toner fixing roller
and is caused by surface contact between the toner fixing roller and one or
heated several heating rollers. As an example of an externally heated toner fixing roller is the
Name copier called Eastman Kodak Company®
Ein verformbare Tonerfixierwalze kann eine nachgiebige oder anpassungsfähige Schicht eines brauchbaren Materials umfassen, z.B. ein im Wesentlichen raumbeständiges Elastomer (solche, die eine Querdehnzahl von ungefähr 0,5 aufweisen). Als Alternative kann eine anpassungsfähige Schicht einen relativ kompressiblen Schaum mit einer Querdehnzahl, die viel niedriger als 0,5 ist, aufweisen. Eine anpassungsfähige polyimide Schaumschicht ist in der US 4,791,275 beschrieben. In der US 3,983,287 ist ein Lithografiedrucktuch beschrieben, das eine anpassungsfähige Schicht mit einer großen Anzahl von brechbaren, kleinen Blasen mit steifen Wänden enthält, die mechanisch zerbrochen werden können, um einen geschlossenzelligen Schaum zu schaffen, der eine glatte Oberfläche aufweist.A deformable toner fuser roller can be a compliant or conformable layer of a useful material, e.g. an essentially space-stable Elastomer (those that have a transverse elongation factor of about 0.5). As alternative an adaptable layer can use a relatively compressible foam with a Have a transverse elongation number that is much lower than 0.5. An adaptable polyimide Foam layer is described in US 4,791,275. US 3,983,287 is a Lithographic printing blanket described which is an adaptable layer with a large Contains number of breakable, small bubbles with rigid walls that are mechanical can be broken to create a closed cell foam that is a has a smooth surface.
Aufnahmeelemente führen die meiste Wärme während des Fixiervorgangs ab. Da Aufnahmeelemente, die schmaler als die Tonerfixierwalze sind, die Wärme entlang der Tonerfixierwalze nur teilweise aufnehmen können, entstehen Bereiche mit höherer und niedriger Temperatur entlang der Oberfläche der Tonerfixierwalze parallel zu der Walzenachse. Höhere oder niedrigere Temperaturen können ein erhebliches Verschmieren des Toners in der Fixiervorrichtung mit Walzen hervorrufen.Receiving elements dissipate most of the heat during the fixing process. There Receiving elements, which are narrower than the toner fixing roller, the heat along the Can only partially pick up the fuser roller, areas with higher and low temperature along the surface of the toner fixing roller parallel to that Roll axis. Higher or lower temperatures can cause significant smearing of the toner in the fuser with rollers.
Eine verbesserte Wärmeübertragung auf die Oberfläche einer extern beheizten Tonerfixierwalze von externen Heizwalzen reduziert die Temperatur der externen Heizwalzen sowie die der Hardware und der Lager, die mit den externen Heizwalzen verbunden sind.Improved heat transfer to the surface of an externally heated Toner fixing roller of external heating rollers reduces the temperature of the external one Heating rollers as well as the hardware and the bearings that are used with the external heating rollers are connected.
In der US 6,016,409 ist ein Fixiermodul beschrieben, das einen elektronisch lesbaren Speicher umfasst, der ständig mit dem Fixiermodul verbunden ist. Dies ermöglicht es dem Steuerungssystem der Druckmaschine die Codes vom elektronisch lesbaren Speicher während der Installation zu lesen, um Parameter für den Betrieb des Moduls wie z.B. den maximalen Bahnverbrauch, die Spannung und Temperaturerfordernisse und die Kalibrierungsparameter des Heißleiters/Thermistors zu erhalten.No. 6,016,409 describes a fixing module that has an electronically readable one Includes memory that is permanently connected to the fuser. This enables it Control system of the printing press the codes from the electronically readable memory read during installation to determine parameters for the operation of the module, e.g. the maximum web consumption, the tension and temperature requirements and the Obtain calibration parameters of the thermistor / thermistor.
Wenn eine verformbare Walze verzogen wird, um einen Spalt zu bilden, wird die Dicke des verformbaren Materials auf dem Kern in dem Spalt verringert. Wenn die verformbare Schicht im Wesentlichen inkompressibel ist, ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des Teils der verformbaren Schicht in dem Fixierspalt von Natur aus größer als der von Teilen der verformbaren Schicht, die weiter von dem Spalt entfernt sind, da die Volumenfließrate des Elastomers um die Walze konstant ist. Dies führt dazu, dass die Oberflächengeschwindigkeit der verformbaren Walze in dem Spalt anders ist als weit vom Spalt entfernt. Die verformbare Walze ist z.B. eine Antriebswalze, die eine relativ formfeste Gegendruckwalze reibend antreibt, wobei die Gegendruckwalze sich schneller dreht als bei einer formfesten Tonerfixierwalze, ein Phänomen, das unter dem Namen "Overdrive" bekannt ist. Overdrive kann als quantitativ als Umfangsübersetzungsverhältnis, das als Verhältnis der Umfangsoberflächengeschwindigkeit an einer weit vom Spalt entfernten Stelle gemessen wird ausgedrückt werden. Ein gleiches Umfangsübersetzungsverhältnis entspricht der Bedingung von Null Overdrive.When a deformable roller is warped to form a nip, the thickness becomes of the deformable material on the core in the gap is reduced. If the deformable Layer is essentially incompressible, is the average speed of the Part of the deformable layer in the fixing gap is naturally larger than that of parts the deformable layer, which are further away from the gap because of the volume flow rate of the elastomer around the roller is constant. This causes the Surface speed of the deformable roll in the nip is different than far from Gap removed. The deformable roller is e.g. a drive roller that is a relative form-fitting counter-pressure roller rubbing, whereby the counter-pressure roller moves faster rotates than with a dimensionally stable toner fixing roller, a phenomenon that is called "Overdrive" is known. Overdrive can be considered quantitative as Circumferential gear ratio, which is the ratio of Circumferential surface velocity measured at a location far from the gap will be expressed. An equal circumferential gear ratio corresponds to that Condition of zero overdrive.
Das Übersetzungsverhältnis in einem Spalt wird im Prinzip durch eine wirksame Querdehnzahl der Walzenmaterialien, der Module der Walzenmaterialien, der Anstellung der Walzen und die Widerstandskräfte des Drehmoments der Walzen bestimmt. Die Querdehnzahl von Polymeren mit einem hohen Molekulargewicht nähert sich 0,5 an, und nähert sich bei sehr weichen polymerischen Schaumstoffen 0 an. In theoretischen Modellrechnungen von K.D. Stack mit dem Titel: "Nichtlineares endliches Elementenmodell von Axialvariationen in Spalt mit Anwendung bei konischen Walzen", [Doktorarbeit an der Universität von Rochester, Rochester, N.Y. (1995)] wurde gezeigt, dass bei speziellen Fällen einer starren zylindrischen Walze, die mit einer Schicht aus verformbaren Material, die ein nicht verformbares sich bewegendes Flächenelement wiederstandslos reibend antreibt, wobei das verformbare Material eine Querdehnzahl von ungefähr 0,3 aufweisen sollte, damit keine Overdrive vorliegt, die in Betracht gezogen werden muss, d.h. ein Übersetzungsverhältnis, das im Wesentlichen einheitlich ist. Für Querdehnzahlen, die größer als ungefähr 0,3 sind, ist die Oberfläche der Walze (die durch den Spalt verzogen wird) in dem Spaltbereich gespannt, wodurch ein Overdrive des Flächenelements mit Hinsicht auf die Walze entsteht. Für Querdehnzahlen, die schmaler als ungefähr 0,3 sind, ist die Oberfläche der Walze in dem Spaltbereich zusammengedrückt, wodurch eine dem Overdrive entgegengesetzte Laufabweichung, einem sogenannten "Underdrive" des Flächenelements mit Hinsicht auf die Walze entsteht, d.h. die Oberflächengeschwindigkeit ist an einer Stelle weit entfernt von dem Spalt kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit der Walze.The gear ratio in a gap is basically an effective one Transverse elongation of the roller materials, the modules of the roller materials, the employment of the rollers and the resistance forces of the torque of the rollers are determined. The The transverse elongation number of polymers with a high molecular weight approaches 0.5, and approaches 0 for very soft polymeric foams. In theoretical Model calculations by K.D. Stack entitled: "Nonlinear finite Element model of axial variations in the gap with use in conical rolls ", [Doctoral thesis at the University of Rochester, Rochester, N.Y. (1995)] was shown that in special cases a rigid cylindrical roller with a layer of deformable material, which is a non-deformable moving surface element drives frictionlessly, the deformable material has a transverse expansion factor of should be about 0.3 so that there is no overdrive being considered must be, i.e. a gear ratio that is essentially uniform. For Cross-elongation numbers that are greater than about 0.3 is the surface of the roll (that is through the gap is distorted) stretched in the gap area, whereby an overdrive of the Surface element with respect to the roller is created. For transverse expansion numbers that are narrower than about 0.3, the surface of the roller is in the nip area squeezed, causing a running deviation opposite to the overdrive, a so-called "underdrive" of the surface element with respect to the roller, i.e. the surface velocity is lower at a location far from the gap than the peripheral speed of the roller.
Ein Schaum oder Schwamm kann ein mit Filz versehenes Material umfassen, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Mit Filz versehene Schaumarten können z.B. hergestellt werden, indem ein elastomerer, bereits hergestellter Schaum unter Wärme üblicherweise einachsig zusammengedrückt wird, dann gekühlt zusammengedrückt wird und anschließend die Druckbelastung entfernt wird. Mit Filz versetzte Schaumarten haben anisotrope mechanische Eigenschaften, so dass das Elastizitätsmodul und die Querdehnzahl in verschiedenen Richtungen verschieden sein können. So sind z.B. sowohl das Elastizitätsmodul als auch die Querdehnzahl eines mit Filz versetzten Schaummaterials bei einachsigem Zusammendrücken entlang der Druckrichtung, die in einer Ebene rechtwinklig zu der Druckrichtung liegt, verschieden. Darüber hinaus kann die Querdehnzahl, die bei weichen Schaumarten eher niedrig ist, sogar negative Werte bei mit Filz versetzten Schaumarten oder Schwämmen annehmen.A foam or sponge may comprise a felted material, such as that of State of the art is known. Types of foam provided with felt can e.g. manufactured are usually made by using an elastomeric, already made foam under heat is compressed uniaxially, then compressed and cooled then the pressure load is removed. Have foam types mixed with felt anisotropic mechanical properties, so that the modulus of elasticity and the Cross-elongation number can be different in different directions. For example, either the modulus of elasticity as well as the transverse elongation of a foam material mixed with felt with uniaxial compression along the printing direction, which is in one plane is perpendicular to the printing direction. In addition, the Lateral stretch, which is rather low for soft foam types, even negative values for with Accept foam-like foams or sponges.
Wenn eine verformbare Walze, die ein im Wesentliches raumbeständiges Elastomer umfasst, durch Verzerrung/Formänderung mit einer anderen Walze in einem Fixierspalt verschoben wird, führt dies dazu, dass die verformbare Schicht in der Nähe beider Seiten des Fixierspalts besonders dick wird, d.h. Vor-Spalt- und Nach-Spalt-Erhebungen aufweisen. Der höchste Druck in dem Spalt wird in der Nähe der Spaltmitte erreicht (an der Schnittstelle der verbundenen Oberflächen und einer vorgestellten Linie zwischen den Mittelpunkten der beiden Walzen). Da eine Walze die andere antreibt, sollte die Oberflächengeschwindigkeit der Walzen an dem Punkt des maximalen Drucks, in der Nähe des Mittelpunkts des Spalts fast gleich sein. Wie vorher bereits erläutert, sind die Geschwindigkeiten im dem Vor-Spalt- und dem Nach-Spalt-Erhebungen im allgemeinen verschieden. Angesichts dieser Tatsachen ist es verständlich, dass es im Kontaktbereich des Spalts Stellen gibt, an denen die Oberflächengeschwindigkeit verschieden ist, d.h. wo Schlupf auftritt. Dieser Schlupf, der im Wesentlichen etwas hinter und ein etwas vor dem Ausgang des Spalts auftreten kann, führt zur Abnutzung der Walze, was gleichzeitig eine kürzere Gebrauchsdauer der Walze bedeutet.If a deformable roller, which is an essentially space-resistant elastomer includes, by distortion / shape change with another roller in a fixing nip is shifted, this causes the deformable layer to be close to both sides of the fixing gap becomes particularly thick, i.e. Before-gap and after-gap surveys exhibit. The highest pressure in the gap is reached near the center of the gap (at the Interface of the connected surfaces and an imagined line between the Centers of the two rollers). Since one roller drives the other, it should Surface speed of the rollers at the point of maximum pressure, close the center of the gap be almost the same. As previously explained, these are Velocities in the pre-gap and post-gap surveys in general different. In view of these facts, it is understandable that it is in the contact area of the There are gaps where the surface speed is different, i.e. Where Slip occurs. This slip, which is essentially something behind and a bit in front of it Output of the nip can occur, which leads to wear of the roller, which is also a means shorter service life of the roller.
Ein möglicherweise schwerwiegendes Problem beim Fixieren unter Overdrive der Walzen ist der sogenannte "differentielle Overdrive", der z.B. mit Toleranzfehlern beim Anbringen der Walzen, die den Spalt bilden, oder mit der Unrundheit der Walzen, der durch die Abweichungen bei der Walzenkonzentrizität oder Exzentrizität verursacht werden, verbunden ist. Die Unrundheit kann verschiedene Ursachen haben, z.B. Abweichungen in der Dicke der Schichten entlang der Walze, Abweichungen in den Abmessungen des Kernelements, eine nicht mittige Walzenachse usw. Es ist offensichtlich, dass der differentielle Overdrive in örtlich verschiedenen Schlupfwerten entlang eines Fixierspalts resultieren kann, insofern als das lokal wirkende Übersetzungsverhältnis sonst zu Schwankungen oder mit der Zeit zu Veränderungen entlang des Spalts neigen würde, wodurch Teile der angetriebenen Walze sich langsamer und andere Teile sich schneller als mit der Durchschnittsantriebsgeschwindigkeit bewegen würden. Der differentielle Overdrive kann schwerwiegende Konsequenzen für das Fixieren, einschließlich der Bildung von erheblichen Fehlern im Bild und des Verknittern eines Aufnahmeelements haben.A possibly serious problem when fixing under overdrive of the rollers is the so-called "differential overdrive", which e.g. with tolerance errors when attaching of the rolls forming the nip, or with the runout of the rolls caused by the Deviations in the roll concentricity or eccentricity are caused, connected is. Out of roundness can have various causes, e.g. Deviations in the thickness of the layers along the roller, deviations in the dimensions of the Core element, a non-central roll axis, etc. It is obvious that the differential overdrive in locally different slip values along a fixing gap may result in that the locally acting gear ratio would otherwise increase Fluctuations or would tend to change along the gap over time which makes parts of the driven roller slower and other parts move faster than would move at the average drive speed. The differential Overdrive can have serious ramifications for fixation, including the Formation of significant errors in the image and the creasing of a recording element to have.
Alle Walzen unterliegen der Abnutzung, insbesondere dort, wo die Kanten der Aufnahmeelemente die Walzen berühren. Da eine relative Bewegung aufgrund von Schlupf zwischen den Walzen die Abnutzung noch steigert, sind die Geschwindigkeitswechsel der Oberfläche der verformbaren Walze, während sie sich in, durch und aus einem Fixierspalt bewegt, den sie mit einer relativ inkompressiblen Walze bildet, erhöhen die Abnutzungsrate der verformbaren Walze noch, insbesondere wenn die verformbare Walze das erhitzte Fixierelement ist, wobei zu beachten ist, das eine Tonerfixierwalze üblicherweise im Spalt auf eine relativ raue und schmirgelartige Oberfläche trifft. Da das Material auf der verformbaren Walze jedes mal, wenn es durch den Fixierspalt geführt wird, gespannt und entspannt wird, kann dieses Spannen zu Ermüdungs- und Abnutzungserscheinungen führen, einschließlich eines Ausfalls der Walze aufgrund von Rissen in dem verformbaren Material oder zu einem Ablösen des Materials selbst.All rollers are subject to wear, especially where the edges of the Pick-up elements touch the rollers. Because a relative movement due to Slip between the rollers which increases wear and tear are the Speed change of the surface of the deformable roller while it is in, moved through and out of a fixing nip, which they with a relatively incompressible roller forms, increase the rate of wear of the deformable roller, especially when the deformable roller is the heated fixing element, whereby it should be noted that one Toner fixing roller usually in the nip on a relatively rough and emery type Surface meets. Because the material on the deformable roller every time it goes through the fixing gap is guided, tensioned and relaxed, this tensioning can Signs of fatigue and wear, including roller failure due to cracks in the deformable material or to detachment of the material self.
Um eine hohe Bildqualität bei elektrofotografischen Kopierern/Druckern zu erhalten, müssen Bilddefekte minimiert werden. Eine Art von Fehlern wird durch Verschmieren der Bildpunkte oder anderer Bildmerkmale kleinen Maßstabs in dem Fixierspalt hervorgerufen. Relative Bewegungen, die mit dem Overdrive in Zusammenhang stehen und an manchen Stellen Schlupf zwischen den Walzen in einem Fixierspalt hervorrufen, können dazu führen, dass weich gemachte Tonerpartikel parallel zu der Bewegungsrichtung verschmieren, was die Bildpunkten verlängern kann.To maintain high image quality with electrophotographic copiers / printers, image defects must be minimized. One type of error is caused by smearing the Pixels or other image features of small scale caused in the fixing gap. Relative movements related to overdrive and some Doing so can cause slippage between the rollers in a fusing nip cause softened toner particles parallel to the direction of movement smear, which can lengthen the pixels.
Einige Tonerfixierwalzen sind so aufgebaut, dass die Filmschicht aus Öl von niedriger Viskosität verwendet wird, um das Ablösen des Toners und damit des Aufnahmeelements von der Tonerfixierwalze zu ermöglichen. Eine relative Bewegung in dem Fixierspalt kann den Ölfilm auf unvorteilhafte Weise unterbrechen.Some toner fixing rollers are constructed so that the film layer of oil is lower Viscosity is used to detach the toner and therefore the receiving element from the toner fixing roller. A relative movement in the fixing gap can Disrupt the oil film unfavorably.
Eine extern beheizte Tonerfixierwalze umfasst üblicherweise einen hohlen zylindrischen Kern, der oftmals aus Metall gebildet ist. Eine nachgiebige, anpassungsfähige Polsterschicht, die Füllerpartikel umfassen kann, um die mechanische Stärke und/oder Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, wird üblicherweise auf der Oberfläche des Kerns gebildet, der vorzugsweise mit einem Primer überzogen sein kann, um die Haftung der nachgiebigen Schicht zu verbessern. Die Walzenpolsterschicht ist normalerweise aus Silikongummi oder Silikonpolymeren wie z.B. Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) Polymeren von niedriger Oberflächenenergie, die die Haftung des Toners auf der Walze minimieren.An externally heated toner fixing roller usually includes a hollow cylindrical one Core, which is often made of metal. A compliant, adaptable Upholstery layer, which may include filler particles to increase mechanical strength and / or Improving thermal conductivity is usually done on the surface of the core formed, which may preferably be coated with a primer to ensure the adhesion of the to improve compliant layer. The roll pad layer is usually out Silicone rubber or silicone polymers such as e.g. Poly (dimethylsiloxane) (PDMS) polymers of low surface energy, which minimize the adhesion of the toner to the roller.
Oft werden Ablöseöle, z.B. Poly(dimethylsiloxan) auch auf die Oberfläche der Tonerfixierwalze aufgebracht, um zu verhindern, dass Toner auf der Walze hängen bleibt. Diese Ablöseöle (die üblicherweise als Fixieröle bezeichnet werden) können bei wiederholter Verwendung in der nachgiebigen Schicht mit dem PDMS zusammenwirken, was mit der Zeit zu einem Anschwellen, Weichwerden und Abnutzen der Walze führt. Eine dünne Sperrschicht, z.B. ein ausgehärtetes Polyfluorokarbon kann auf der Polsterschicht gebildet werden, um diese vom Ablöseöl verursachten negativen Auswirkungen zu verhindern.Release oils, e.g. Poly (dimethylsiloxane) also on the surface of the Toner fixing roller applied to prevent toner from getting caught on the roller. These release oils (which are commonly referred to as fixing oils) can be used with repeated use in the flexible layer interact with the PDMS, which over time causes the roller to swell, soften and wear. A thin barrier layer, e.g. a cured polyfluorocarbon can be used on the Upholstery layer are formed to prevent this from being caused by the release oil Prevent impact.
Die Elektrofotografie kann dazu verwendet werden, eine hohe Qualität bei mehrfarbigen Tonerbildern zu schaffen, wenn die Tonerpartikel klein sind, d.h. einen Durchmesser von weniger als ungefähr 10 µm aufweisen und die Aufnahmeelemente, üblicherweise Papierblätter, glatt sind. Ein übliches Verfahren zum Erzeugen eines mehrfarbigen Tonerbilds beinhaltet die Dreifarbenmischung durch subtraktive Farbbildung. Bei einer Farbmischung dieser Art werden bildweise nacheinander elektrostatische Bilder auf einem Fotoleiterelement gebildet, wobei jedes eine andere Farbe wiedergibt, und jedes Bild wird mit einem Toner einer anderen Farbe entwickelt. Üblicherweise entsprechen die Farben jeweils einer der drei subtraktiven Primärfarben (Zyan, Magenta und Gelb) und wahlweise Schwarz. Die bildweisen elektrostatischen Bilder für jede der Farben kann nacheinander auf dem Fotoleiterelement gebildet werden, indem Filter verwendet werden, um Farbauszüge entsprechend der Farben in dem Bild zu erzeugen. Nach der Entwicklung der Farbauszüge kann jedes entwickelte Farbauszugsbild von dem Fotoleitelement registerhaltig mit den anderen Farbtonerbildern auf ein Übergabeelement übertragen werden. Alle Farbtonerbilder können dann in einem Schritt von dem Übergabeelement auf ein Aufnahmeelement übertragen werden, wo sie fixiert oder eingeschmolzen werden, um ein permanentes Vielfarbenbild zu schaffen. Alternativ dazu kann ein elektrofotografischer Apparat mit einer Reihe von Tandemmodulen verwendet werden, wobei die Farbauszugsbilder in jedem der vier Farbmodule gebildet werden und registerhaltig auf ein Aufnahmeelement übertragen werden, während das Aufnahmeelement durch den Apparat bewegt wird und von einer Transportbahn gehalten wird.Electrophotography can be used to provide high quality multi-color To create toner images when the toner particles are small, i.e. a diameter of have less than about 10 microns and the receiving elements, usually Sheets of paper that are smooth. A common method for creating a multicolor The toner image contains the three-color mixture by subtractive color formation. At a Color mixtures of this type are electrostatic images on a picture one after the other Photoconductor element is formed, each representing a different color, and each image developed with a toner of a different color. Usually the colors correspond one of the three subtractive primary colors (cyan, magenta and yellow) and optional Black. The image-wise electrostatic images for each of the colors can be sequential are formed on the photoconductor element by using filters to Create color separations according to the colors in the image. After the development of the Color separations can be any developed color separation image from the photoconductor transferred in register with the other color toner images to a transfer element become. All color toner images can then be opened in one step from the transfer element a receiving element are transferred where they are fixed or melted to to create a permanent multicolor image. Alternatively, an electrophotographic Apparatus can be used with a number of tandem modules, the Color separation images are formed in each of the four color modules and held in register on one Receiving element are transmitted while the receiving element through the apparatus is moved and held by a transport track.
Um mit der fotografischen Qualität, die anhand der Halogensilbertechnologie erzielt wird, mithalten zu können, ist es wünschenswert, dass diese Vielfarbentonerbilder einen hohen Glanz aufweisen. Daher ist es erstrebenswert, ein sehr glattes Fixierelement vorzusehen, das die Tonerpartikel in der Fixierstation kontaktiert.In order to achieve the photographic quality that is achieved using halogen silver technology, To be able to keep up, it is desirable that these multicolor toner images have a high Have shine. It is therefore desirable to provide a very smooth fixing element that contacts the toner particles in the fuser.
Beim Fixieren des Tonerbildes auf dem Aufnahmeelement, wenn es durch den Fixierspalt geführt wird, wird der Kontaktbereich einer verformbaren Tonerfixierwalze mit der tonertragenden Oberfläche eines Aufnahmebogens durch das Maß an Druck bestimmt, das von der Gegendruckwalze ausgeübt wird und durch die Eigenschaften des verformbaren Materials. Das Ausmaß des Kontaktbereichs hilft dabei, die Zeitspanne festzustellen, in der irgendein Teil des Tonerbildes die Tonerfixierwalze kontaktiert und von der Tonerfixierwalze erhitzt wird. When fixing the toner image on the receiving element when it passes through the fixing gap is guided, the contact area of a deformable toner fixing roller with the toner-bearing surface of a receiver sheet is determined by the amount of pressure that is exerted by the back pressure roller and by the properties of the deformable Material. The extent of the contact area helps determine the amount of time in which any part of the toner image contacts and is fixed by the toner fixing roller Toner fixing roller is heated.
Füllpartikel können in einer Sperrschicht enthalten sein. In der US 5,464,698 ist ein Tonerfixierelement mit einer Silikongummipolsterschicht und einer darüber angeordneten gehärtetes Fluorcarbonpolymerschicht beschrieben, welche ein Füllmaterial mit einer Teilchenmischung, die Zinnoxid aufweist, umfasst.Filler particles can be contained in a barrier layer. In US 5,464,698 is a Toner fixing element with a silicone rubber cushion layer and one arranged above it cured fluorocarbon polymer layer described, which a filler with a Particle mixture comprising tin oxide comprises.
In anderen Patentschriften früheren Datums ist eine verbesserte Tonerfixierwalze beschrieben, die drei konzentrische Schichten umfasst, von denen jede ein Teilchenfüllelement aufweist, d.h. ein Grundpolsterschicht mit einem kondensationsgehärtetem PDMS, einer Sperrschicht, die das Grundpolster bedeckt und ein gehärtetes Fluorkarbonpolymer und einer äußere Oberflächenschicht mit einem auf zusätzliche Weise gehärteten PDMS, wobei die Teilchenfüllelemente in jeder Schicht ein oder mehrere der folgenden Oxide aufweisen: Aluminiumoxid, Eisenoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Zinnoxid und Zinkoxid umfassen. Die Sperrschicht, die ein Viton™-Elastomer (erhältlich bei DuPont) oder ein Fluorel™-Elastomer (erhältlich bei Minnesota Mining and Manufacturing) umfassen kann, ist ein Material mit einem relativ niedrigen Spannungswert, welches üblicherweise ein Elastizitätsmodul von weniger als ungefähr 10 MPa aufweist und daher eine Wirkung auf die mechanischen Merkmale der Walze einschließlich der Laufabweichungen aufweist, die vernachlässigt werden kann.In other earlier patents there is an improved toner fuser roller described, which comprises three concentric layers, each one Particle filling element, i.e. a base cushion layer with a condensation-hardened PDMS, a barrier layer that covers the base pad and a hardened fluorocarbon polymer and an outer surface layer with a additional way hardened PDMS, with the particle fillers in each layer have one or more of the following oxides: aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, Include magnesium oxide, tin oxide and zinc oxide. The barrier layer, which is a Viton ™ elastomer (available from DuPont) or a Fluorel ™ elastomer (available from Minnesota Mining and Manufacturing) is a material with a relatively low level Tension value, which is usually a modulus of elasticity of less than approximately 10 MPa and therefore has an effect on the mechanical characteristics of the roller including the running deviations that can be neglected.
Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zu Grunde, die Abnutzung einer extern beheizten Tonerfixierwalze zu verringern und so deren Nutzungszeitraum für die Verwendung in der Elektrostatografie zu verlängern, wobei es wichtig bleibt, die Laufabweichungen zu reduzieren, wenn die Tonerfixierwalze in einem Fixierspalt an eine Gegendruckwalze angestellt wird. Um die Bildqualität zu verbessern, bleibt der Bedarf an einer extern beheizten Tonerfixierwalze bestehen, welche keine großen oder kleinen Bilddefekte, die auf Laufabweichung zurückzuführen sind, in Verwendung mit einer Gegendruckwalze mehr produziert.The invention is accordingly based on the object of wearing an external heated toner fuser roller to reduce its useful life for Extend use in electrostatography, while keeping the Reduce run deviations when the toner fuser roller is attached to a fuser nip Back pressure roller is turned on. In order to improve the image quality, the need remains an externally heated toner fixing roller, which are not large or small Image defects due to misalignment when used with a Back pressure roller produced more.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. This object is achieved by the features of claims 1 and 5. Further features of the invention are contained in the subclaims.
Die vorliegende Erfindung behandelt die oben angeführten Nachteile, die extern beheizte Tonerfixierwalzen nach dem Stand der Technik aufweisen und schafft eine extern beheizte Tonerfixierwalze, die eine verformbare Struktur mit einer Querdehnzahl innerhalb eines vorbestimmten Rahmens aufweist. Die Erfindung schafft eine extern beheizte verformbare Tonerfixierwalze mit vielen Schichten zum verbesserten Fixieren von Tonerbildern in einem elektrostatografischen Apparat. Die einzelnen Schichten einer bevorzugten Tonerfixierwalze weisen Querdehnzahlen und Elastizitätsmodule innerhalb eines vorbestimmten Rahmens auf, um differentiellen Overdrive in einer Fixierstation zu verringern. Aufgrund des reduzierten Overdrives, nutzt sich die erfindungsgemäße Walze nur langsam ab und weist daher eine lange Lebensdauer auf. Darüber hinaus wird die Bildqualität aufgrund des reduzierten differentiellen Overdrives verbessert, und das Papier verknittert weniger. Eine erfindungsgemäße extern beheizte Tonerfixierwalze mit einer Ovedrivekontrolle kann in einer Simplex- und einer Duplexfixierstation verwendet werden.The present invention addresses the above disadvantages, the externally heated Have toner fixing rollers according to the prior art and creates an externally heated Toner fixing roller, which has a deformable structure with a transverse expansion factor within a predetermined frame. The invention creates an externally heated deformable Toner fixing roller with many layers for improved fixing of toner images in an electrostatographic apparatus. The individual layers of a preferred Toner fixing roller have transverse elongation numbers and elastic moduli within one predetermined frame to apply differential overdrive in a fuser reduce. Due to the reduced overdrive, the roller according to the invention is used only slowly and therefore has a long service life. In addition, the Image quality improved due to the reduced differential overdrive, and the paper wrinkles less. An externally heated toner fixing roller according to the invention with a Ovedrive control can be used in a simplex and duplex fuser.
Die Erfindung schafft eine verformbare Tonerfixierwalze zur Verwendung in einer Fixierstation eines elektrostatografischen Apparats mit einer verformbaren Tonerfixierwalze zur Verwendung in einer Fixierstation eines elektrostatografischen Apparats mit einem steifen zylindrischen Kernelement, einem austauschbaren, entfernbaren Hülsenelement, das das Kernelement umgibt und in engem, aber nicht haftenden Kontakt mit dem Kernelement steht und wobei die Tonerfixierwalze so eingestellt ist, dass sie durch eine externe Wärmequelle beheizt werden kann.The invention provides a deformable toner fuser roller for use in a Fixing station of an electrostatographic apparatus with a deformable Toner fuser roller for use in an electrostatographic fuser Apparatus with a rigid cylindrical core element, an exchangeable, removable Sleeve element that surrounds the core element and in close but non-adhesive contact stands with the core member and wherein the toner fixing roller is set so that it can be heated by an external heat source.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. Die Zeichnungen geben die Elemente aus Gründen der Deutlichkeit nicht immer im Originalmaßstab wieder.The invention is more preferred below with reference to the drawings Embodiments described. The drawings indicate the elements for the sake of Clarity not always on the original scale.
In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch eine extern beheizte Tonerfixierwalze mit einer verformbaren Struktur, die ein steifes Kernelement gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umgibt,
- Fig. 2 (a)
- einen Querschnitt durch eine extern beheizte Tonerfixierwalze mit einer verformbaren Struktur, die ein steifes Kernelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umgibt,
- Fig. 2 (b)
- einen Querschnitt einer bevorzugten extern beheizten Tonerfixierwalze mit einem Hülsenelement, das eine verformbare Struktur aufweist, welche ein steifes Kernelement gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung umgibt,
- Fig. 2 (c)
- einen Querschnitt durch eine extern beheizte Tonerfixierwalze mit einer verformbaren Struktur mit einer Versteifungsschicht, wobei die verformbare Struktur, die ein steifes Kernelement gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung umfasst,
- Fig. 2 (d)
- einen Querschnitt einer bevorzugten extern beheizten Tonerfixierwalze mit einem Hülsenelement, das eine verformbare Struktur mit einem Versteifungselement aufweist, wobei das Hülsenelement ein steifes Kernelement gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung umgibt,
- Fig. 3
- eine Ansicht einer Simplex-Tonerfixierstation mit einer harten Gegendruckwalze, die in einem Fixierspalt an eine erfindungsgemäße bevorzugte extern beheizte Tonerfixierwalze angestellt ist,
- Fig. 4
- eine Ansicht einer Duplex-Tonerfixierstation mit einer bevorzugt extern beheizten ersten Tonerfixierwalze, die in einem Fixierspalt an eine erfindungsgemäße bevorzugte extern beheizte zweite Tonerfixierwalze angestellt ist, und
- Fig. 5
- eine Ansicht der Außenseite einer Tonerfixierwalze mit einer Markierung eines spezifischen Merkmals auf der äußeren Oberfläche in einem kleinen Bereich, der sich erfindungsgemäß nahe des einen Endes der Walze befindet.
- Fig. 1
- 3 shows a cross section through an externally heated toner fixing roller with a deformable structure which surrounds a rigid core element according to a first embodiment of the invention,
- Fig. 2 (a)
- 2 shows a cross section through an externally heated toner fixing roller with a deformable structure which surrounds a rigid core element according to a second embodiment of the invention,
- Fig. 2 (b)
- 2 shows a cross section of a preferred externally heated toner fixing roller with a sleeve element which has a deformable structure which surrounds a rigid core element according to a third embodiment of the invention,
- Fig. 2 (c)
- 3 shows a cross section through an externally heated toner fixing roller with a deformable structure with a stiffening layer, the deformable structure comprising a rigid core element according to a fourth embodiment of the invention,
- Fig. 2 (d)
- 2 shows a cross section of a preferred externally heated toner fixing roller with a sleeve element, which has a deformable structure with a stiffening element, the sleeve element surrounding a rigid core element according to a fifth embodiment of the invention,
- Fig. 3
- 2 shows a view of a simplex toner fixing station with a hard counter-pressure roller, which is placed in a fixing nip on a preferred externally heated toner fixing roller according to the invention,
- Fig. 4
- a view of a duplex toner fixing station with a preferably externally heated first toner fixing roller, which is in a fixing nip against a preferred externally heated second toner fixing roller according to the invention, and
- Fig. 5
- a view of the outside of a toner fixing roller with a marking of a specific feature on the outer surface in a small area, which according to the invention is near one end of the roller.
Die Erfindung betrifft die elektrostatografische Wiedergabe unter Verwendung einer Fixierstation und darin angeordnete Fixierelemente zum thermischen Fixieren eines nicht fixierten Tonerbildes auf einem Aufnahmeelement, z.B. aus Papier einschließlich beschichteter Papierarten oder Plastik, wie z.B. Folien. Ein Fixierelement kann eine Walze, ein Band oder eine andere Oberfläche mit einer geeigneten Form zum Fixieren von thermoplastischem Tonerpuder auf dem Aufnahmeelement sein. Die Fixierstation umfasst vorzugsweise zwei Walzen, die angestellt sind und einen Fixierspalt bilden, in dem eine extern beheizte Tonerfixierwalze in direkten Kontakt mit dem nicht fixierten Tonerbild kommt, während das Aufnahmeelement reibschlüssig durch den Spalt bewegt wird. Die extern beheizte Walze wird von einer Wärmequelle beheizt, die vorzugsweise mit einer oder mehreren Heizwalzen in Kontakt steht. Alternativ dazu kann die Wärmequelle externe Strahlung sein, die von der Tonerfixierwalze aufgenommen wird, z.B. wie sie von einer oder mehreren Lampen erzeugt wird oder einer anderen geeigneten Wärmequelle, die sich außerhalb der Tonerfixierwalze befindet. Das Aufnahmeelement kann ein geschnittener Bogen sein oder eine fortlaufende Bahn sein. Das nicht fixierte Tonerbild kann einen einfarbigen Toner oder kann ein zusammengesetztes Bild aus zwei oder mehr einfarbigen Tonern umfassen, z.B. Schmuckfarbe oder ein Vielfarbenbild, das z.B. schwarze, zyanfarbene, magentafarbene und gelbe Toner aufweist. Der nicht fixierte Toner auf dem Aufnahmeelement wird zuvor z.B. elektrostatisch von einem tonerbildtragenden Element, wie z.B. einem primären bilderzeugenden Element oder einem Übergabeelement auf das Aufnahmeelement übertragen. Bei der elektrostatografischen Wiedergabe kann ein fotoleitendes elektrofotografisches primäres bilderzeugendes Element oder ein nichtfotoleitendes elektrografisches primäres bilderzeugendes Element verwendet werden. Trockene oder flüssige Toner mit Dispersionsteilchen können ebenfalls verwendet werden.The invention relates to electrostatographic reproduction using a Fixing station and fixing elements arranged therein for thermal fixing of a non fixed toner image on a receiving element, e.g. made of paper including coated paper or plastic, e.g. Films. A fixing element can be a roller, a tape or other surface with a suitable shape for fixing thermoplastic toner powder on the receiving element. The fuser includes preferably two rollers, which are set up and form a fixing nip in which one externally heated toner fixing roller in direct contact with the unfixed toner image comes while the receiving element is frictionally moved through the gap. The externally heated roller is heated by a heat source, preferably with a or several heating rollers is in contact. Alternatively, the heat source can be external Radiation which is picked up by the toner fixing roller, e.g. like one of them or several lamps is generated or another suitable heat source outside the toner fuser roller. The receiving element can be a cut Be an arc or be a continuous path. The unfixed toner image can be single color toner or can be a composite image of two or more single color Include toners, e.g. Spot color or a multicolor image, e.g. black, has cyan, magenta and yellow toners. The unfused toner on the Receiving element is previously e.g. electrostatically from a toner image bearing element, such as. a primary imaging element or a transfer element onto the Transfer receiving element. In electrostatographic reproduction, a photoconductive electrophotographic primary imaging element or a non-photoconductive element electrographic primary imaging element can be used. Dry or liquid toners with dispersion particles can also be used.
Ein erfindungsgemäßes Fixierelement ist eine externe beheizte verformbare Walze mit einer Overdrivekontrolle, einer verformbaren Struktur, die eine oder mehrere konzentrische Schichten, die ein Kernelement umgeben, umfassen kann. Verformbare Tonerfixierwalzen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, weisen normalerweise eine unerwünschte Menge von Overdrive auf, was zu vorzeitiger Abnutzung und einer kürzeren Lebensdauer führt und auch differentiellen Overdrive mit sich bringt, die zu Bilddefekten führen. Um diesen Problemen zu begegnen, weist die die Overdrive kontrollierende Struktur einer erfindungsgemäßen Walze Querdehnzahlen und Elastizitätsmodule auf, die innerhalb eines vorbestimmten Rahmens liegen.An inventive fixing element is an external heated deformable roller an overdrive control, a deformable structure that is one or more concentric Layers that surround a core element can include. Deformable toner fixing rollers, which are known from the prior art usually have an undesirable Amount of overdrive on leading to premature wear and a shorter life leads and also brings with it differential overdrive, which lead to image defects. Around The overdrive-controlling structure shows a way to counter these problems roller according to the invention transverse tensile numbers and moduli of elasticity within a predetermined frame.
Eine erfindungsgemäße Simplex-Tonerfixierstation kann mehrere Ausführungsformen haben. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform einer Fixierstation, wird eine neue extern beheizte Tonerfixierwalze, die eine verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle aufweist, in einem Spalt an eine harte Gegendruckwalze angestellt. In dieser bevorzugten Ausführungsform hilft die verzogene Form der verformbaren Tonerfixierwalze in dem Spalt dabei, das Aufnahmeelement von der Tonerfixierwalze zu lösen und führt es weiter in Richtung der harten Gegendruckwalze, während das Aufnahmeelement auf dem Spalt heraustritt, und hilft somit, Papierstaus zu verhindern. Eine verformbare extern beheizte erfindungsgemäße Tonerfixierwalze kann auch in einem Fixierspalt an eine nachgiebige Gegendruckwalze angestellt werden, die eine verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle umfasst, aber im Allgemeinen ist die Lösung nicht so geeignet aufgrund der erhöhten Kosten. Eine erfindungsgemäße Simplexfixierwalze kann verwendet werden, um ein nicht fixiertes Tonerbild auf einer Seite eines Aufnahmeelements zu fixieren, die bereits eine zuvor fixiertes Tonerbild auf der Rückseite trägt.A simplex toner fixing station according to the invention can have several embodiments to have. In the most preferred embodiment of a fuser, a new one externally heated toner fixing roller, which has a deformable structure with overdrive control has, in a nip against a hard counter-pressure roller. In this preferred The warped shape of the deformable toner fixing roller helps in the embodiment Gap thereby to release the receiving element from the toner fixing roller and carry it on towards the hard counter-pressure roller while the receiving element is on the nip comes out, thus helping to prevent paper jams. A deformable externally heated Toner fixing roller according to the invention can also be in a fixing nip to a compliant Back pressure roller are used, which has a deformable structure with overdrive control includes, but in general the solution is not as suitable due to the increased Costs. A simplex fusing roller according to the invention can be used to avoid a to fix the fixed toner image on one side of a recording element that already has a previously fixed toner image on the back.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Duplex-Fixierstation umfasst eine verformbare extern beheizte erste Tonerfixierwalze, die eine elastisch verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle aufweist, die in einem Fixierspalt an eine extern beheizte zweite Tonerfixierwalze angestellt wird, die eine elastisch verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle aufweist. Die Duplex-Fixierstation fixiert zwei nicht fixierte Tonerbilder gleichzeitig ein, eins auf der Vorderseite und eins auf der Rückseite des Aufnahmeelements. A preferred duplex fixing station according to the invention comprises a deformable externally heated first toner fixing roller, which has an elastically deformable structure Overdrive control, which is in a fixing gap to an externally heated second Toner fixing roller is employed, which has an elastically deformable structure Has overdrive control. The duplex fuser fixes two unfixed ones Toner images on at the same time, one on the front and one on the back of the Receiving element.
Obwohl in den bevorzugten Ausführungsformen nicht genau dargestellt, ist es offensichtlich, dass eine wahlweise vorsehbare zusätzliche Wärmequelle, ob extern oder intern, für das Fixieren an einer Walze in einer erfindungsgemäßen Fixierstation vorgesehen sein kann.Although not shown in detail in the preferred embodiments, it is obvious that an optional additional heat source, whether external or internally, for fixing to a roller in a fixing station according to the invention can be provided.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Tonerfixierwalze, die mit dem Bezugszeichen 50 versehen ist, und ein steifes zylindrisches
Kernelement 51 mit einer verformbaren Struktur 52 mit Overdrivekontrolle, die haftend
auf dem Kern 51 aufgetragen ist.Fig. 1 shows a cross section through a first embodiment of an inventive
Toner fixing roller, indicated by
Das Kernelement 51 ist vorzugsweise rohrförmig und umfasst vorzugsweise ein Metall,
wie z.B. Aluminium oder ein anderes geeignetes Metall und kann interne
Verstärkungselemente, wie z.B. Streben und andere Teile umfassen. Andere Materialien
abgesehen von Metall oder Metallgemischen können ebenfalls verwendet werden.The
Die elastische mit einer Overdrivekontrolle versehene Struktur 52 weist vorzugsweise eine
Querdehnzahl von weniger als 0,35 auf, besonders bevorzugt zwischen ungefähr 0,25 und
0,35 und besonders vorteilhaft zwischen 0,25 und 0,29 auf. Um solch niedrige
Querdehnzahlen zu erhalten, ist mindestens eine Schicht der elastisch verformbaren
Struktur 52 im Allgemeinen ein Schaum oder kann einzelne komprimierbare Elemente wie
z.B. gasgefüllte Blasen umfassen, die in die elastische Masse eingebettet sind. Die
Querdehnzahl eines Materials kann leicht an einem Stück von makroskopischer Größe
gemessen werden, indem eine Druckspannung entlang einer Richtung des leistenförmigen
Materialmusters aufgeschlagen wird, z.B. auf der z-Achse in einem kartesischen
Koordinatensystem, die entsprechende Querbelastung parallel zur x-Achse (oder y-Achse)
gemessen wird und die Belastung der x-Achse durch die Spannung der z-Achse geteilt
wird. Bei einem isotropen Schaum oder schwammförmigen Material sind die Belastungen
für beide Achsen gleich, aber für mit Filz versehene Schaumarten z.B. ist dies nicht der
Fall. Darüber hinaus kann ein Wert der Querdehnzahl einer zusammengesetzten Walze mit
verschiedenen Schichten, wovon eine ein Schaum ist, anhand dieser Technik leicht
gemessen werden. The
Die elastisch-verformbare Struktur 52, die eine oder mehrere Schichten umfassen kann, ist
vorzugsweise zwischen ungefähr 2 mm und 25 mm dick und insbesondere bevorzugt
zwischen ungefähr 4 mm und 12 mm dickThe resiliently
Wenn die elastisch verformbare Struktur 52 mehr als eine Schicht aufweist, ist die am
wenigsten steife Schicht vorzugsweise eine Schaum- oder eine Schwammschicht, die einen
offenzelligen oder geschlossenzelligen Schaumstoff einschließlich mit Filz versetzte
Schaumstoffe umfasst. Die am wenigsten steife Schicht kann auch elastomere Partikel oder
gemahlene Teile umfassen, die in eine poröse Masse eingeschmolzen oder gesintert worden
sind. Das Elastizitätsmodul eines elastisch verformbaren Schaums ist üblicherweise viel
niedriger als das der festen Phase. Ein typischer Schaum oder Schwamm kann ein
Elastizitätsmodul aufweisen, das kleiner ist, als das der festen Phase. Das Elastizitätsmodul
eines Schaums (oder das Elastizitätsmodul irgendeines Materials einschließlich
Schichtpressstoffe oder schichtförmige Materialien) wird anhand eines Musterstücks von
makroskopischer Größe mit einer Standardtechnik bestimmt, wie z.B. Messen der
Belastung des Musterstücks entlang einer Richtung unter Spannungsaufwendung mit einem
geeigneten handelsüblichen Gerät wie einem Instron Zugprüfgerät und Extrapolieren des
Abfalls der Kurve auf Null aufgewendete Spannung. Es ist bevorzugt, dass das
Elastizitätsmodul der verformbaren Struktur 52 üblicherweise in einem Rahmen zwischen
ungefähr 0,05 bis 50 MPa liegt, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,1 bis 10 MPa liegt.If the elastically
Die Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung der verformbaren Struktur 52 liegt bevorzugt
bei weniger als ungefähr 2,84 kg·s-3·K-1 innerhalb des Spaltsbereichs.The thermal conductivity in the radial direction of the
Um die mechanischen Eigenschaften der elastisch verformbaren Struktur 52 anzupassen
oder zu steuern, kann sie auch ein oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: ein
Teilchenfüllstoff, ein zusammengesetztes Material oder ein mehrphasiges Material
einschließlich eines Schaums. To adapt the mechanical properties of the elastically
Die Walze 50 kann auch ein ersetzbares abnehmbares Hülsenelement umfassen. Das
Hülsenelement umfasst ein Stütz- oder Verstärkungsband (nicht dargestellt), das in nahem
aber nicht haftenden Kontakt mit dem Kernelement 51 ist und dieses eng umgibt, wobei
die anpassungsfähige Struktur mit Overdrivekontrolle einheitlich an dem
Verstärkungsband haftet. Die Hülse kann anhand einer Presslufttechnik nach dem Stand
der Technik an dem Kern 51 befestigt werden oder von ihm entfernt werden. Die Hülse
kann auch befestigt oder entfernt werden, indem das Kernelement gekühlt wird und somit
zum Schrumpfen gebracht wird (oder erhitzt wird, um die Hülse auszudehnen) und die
Hülse dann der Länge nach über das Kernelement geschoben wird. Das Verstärkungsband
kann steif sein, aber es ist vorzugsweise biegsam. Das Verstärkungsband weist
vorzugsweise ein Elastizitätsmodul in einem Rahmen von ungefähr 100 - 300 GPa auf und
die Dicke liegt vorzugsweise in einem Rahmen von ungefähr 20 - 500 µm, insbesondere
bevorzugt zwischen ungefähr 40 - 100 µm. Das Verstärkungsband, das aus einem Bogen
hergestellt werden kann, z.B. durch Ultraschallschweißen oder durch eine Klebemasse,
kann auch ein geeignetes Material wie z.B. Metall, ein Elastomer, Plastik oder ein
verstärktes Material wie z.B. einen verstärkten Silikonriemen umfassen. Vorzugsweise ist
das Verstärkungsband in Form einer nahtlosen Bahn oder Röhre ausgebildet, die Nickel
oder Stahl aufweist.
Fig. 2 (a) zeigt eine Querschnittsansicht, nicht im Originalmaßstab, einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tonerfixierwalze, die das Bezugszeichen 10
trägt. Die Walze 10 umfasst ein steifes zylindrischen Kernelement 11, das in allen
Merkmalen dem Kernelement 51 der in Fig. 1 dargestellten Walze 50 ähnlich ist und eine
elastische Struktur 15 mit einer Overdrivekontrolle, die den Kern umgibt. Die Struktur 15
umfasst eine elastisch anpassungsfähige Grundpolsterschicht 12, die auf dem Kern 11
gebildet wird, und eine elastisch nachgiebige Tonerlöseschicht 14, die an der
anpassungsfähigen Grundpolsterschicht haftet. Eine wahlweise dünne biegsame
Sperrschicht 13 kann zwischen den Schichten 12 und 14 eingefügt und an diese geklebt
werden. In der zweiten Ausführungsform ist die anpassungsfähige Grundpolsterschicht 12
an dem Kern 11 angehaftet. Fig. 2 (a) shows a cross-sectional view, not on the original scale, of a second one
Embodiment of a toner fixing roller according to the invention, which has the
Das Kernelement 11 ist vorzugsweise in Form einer zylindrischen Röhre ausgebildet, die
aus irgendeinem geeigneten Material besteht, z.B. Aluminium. Das Kernelement kann
innere Stützelemente aufweisen, z.B. Streben, oder andere innere Verstärkungsstrukturen,
die nicht dargestellt sind. Um die Haftung zwischen dem Kern 11 und der
Grundpolsterschicht 12 zu fördern, kann eine dünne Primerschicht (in Fig. 1 nicht
dargestellt) wie z.B. einer aus dem luftgetrockneten Grundmittel GE 4044 (erhältlich bei
General Electric Company) verwendet werden. Die Tonerablöseschicht 14 und die
Grundpolsterschicht 12 können aus denselben oder anderen Materialien bestehen.The
Die Grundpolsterschicht 12 kann ein geeignetes temperaturstabiles elastomerisches
Material umfassen und insbesondere mehr als eine Phase, z.B. ein zweiphasiges Material,
wie z.B. eine Schaum- oder Schwammschicht, die einen offenzelligen oder
geschlossenzelligen Schaum umfassen kann, einschließlich mit Filz versetzte Schaumarten.
Die Grundpolsterschicht 12 kann auch elastomerische Teilchen oder gemahlene Teile
umfassen, die in eine poröse Masse eingeschmolzen oder gesintert worden sind. Alternativ
dazu könnte die Grundpolsterschicht 12 auch einzelne komprimierbare Elemente
aufweisen, wie z.B. eine Vielzahl von gasgefüllten Kugeln oder Blasen mit einer festen
Wand, die in einer elastischen Masse liegen. Vorzugsweise umfasst die
Grundpolsterschicht 12 ein anpassungsfähiges Material, z.B. einen Schaum, der ein
Elastizitätsmodul von weniger als ungefähr 0,35, insbesondere vorzugsweise zwischen
ungefähr 0,25 und 0,35 aufweist und im günstigsten Fall zwischen ungefähr 0,25 und 0,29.
Vorzugsweise ist eine Grundpolsterschicht 12 mit einem Schaum relativ steif, d.h. weist
ein Elastizitätsmodul vorzugsweise in einem Rahmen zwischen 0,05 MPa und 50 MPa auf
und insbesondere vorzugsweise zwischen ungefähr 0,1 MPa und 10 MPa. Die feste Phase
einer Grundpolsterschicht 12 mit einem Schaum umfasst vorzugsweise eine offenzellige
oder geschlossenzellige Struktur mit einem Elastizitätsmodul in einem Rahmen von
ungefähr 0,5 MPa bis 500 MPa und insbesondere vorzugsweise von ungefähr 1 MPa bis
100 MPa. Die solide Phase einer Grundpolsterschicht 12 mit einem Schaum kann ein
Fluorelastomer, z.B. Viton (von DuPont) oder Fluorel (von Minnesota Mining und
Manufacturing) sein. Alternativ dazu kann die Grundpolsterschicht 12 eine Gummiart
enthalten, z.B. ein EPDM Gummi, das von Ethylen Propylen Dien Monomeren, die des
Weiteren einen Metalloxiddispersionsteilchenfüllstoff umfassen können, wie z.B.
Eisenoxid. Als eine weitere Alternative kann die Grundpolsterschicht 12 ein
Poly(dimethylsiloxan) Elastomer umfassen, das einen
Metalloxiddispersionsteilchenfüllstoff, z.B. Aluminiumoxid, Eisenoxid, Calciumoxid,
Magnesiumoxid, Nickeloxid, Zinnoxid, Zinkoxid oder Mischungen aus diesen. Die
Grundpolsterschicht 12 könnte auch einen polyimiden Schaum enthalten, der auch einen
Füllstoff enthalten könnte. Ein Füllstoff, der in der festen Phase einer
Grundpolsterschicht 12 eingebettet ist umfasst vorzugsweise Partikel mit einem mittleren
Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 µm und 100 µm und ungefähr 3 bis 30
Volumenprozent der festen Phase der Grundpolsterschicht 12 und insbesondere bevorzugt
umfasst es einen mittleren Durchmesser zwischen ungefähr 0,5 µm und 40 µm und
ungefähr 5 bis 20 Volumenprozent der soliden Phase der Grundpolsterschicht. Die
Grundpolsterschicht 12 weist vorzugsweise eine Dicke zwischen ungefähr 0,5 mm und
25 mm auf und insbesondere bevorzugt zwischen 1,25 mm und 12,5 mm. Die
Grundpolsterschicht 12 weist vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung
von weniger als ungefähr 2,27 kg·s-3·K-1 innerhalb der Spaltzone und noch bevorzugter in
einem Rahmen zwischen ungefähr 0,57 bis 1,70 kg·s-3·K-1 in radialer Richtung innerhalb
der Spaltzone auf.The
Die äußere nachgiebige Schicht oder nachgiebige Tonerablöseschicht 14 weist
vorzugsweise eine sehr glatte äußere Oberfläche auf. Die Tonerablöseschicht 14 ist
vorzugsweise gegen Abreibung sehr resistent und kann ein geeignetes elastomeres Material
mit einer vorzugsweise niedrigen Oberflächenenergie umfassen, wie z.B. ein
Silikongummi oder ein Fluorelastomer. Die Tonerablöseschicht 14 kann z.B. ein PDMS
umfassen, vorzugsweise ein ausgehärtetes Poly(dimethylsiloxan)elastomer und
Siliziumdioxid- und Titandioxidfüllstoffe. Eine Tonerablöseschicht 14, die die geeignete
Glätte aufweist kann Silastic™ E RTV Silikongummi, bei Dow Corning Corporation
erhältlich, umfassen. Die nachgiebige Tonerablöseschicht 14 weist vorzugsweise eine
Dicke in einem Rahmen von ungefähr 0,25 mm bis 5 mm auf und insbesondere bevorzugt
in einem Rahmen von ungefähr 1 mm bis 5 mm auf. Die Tonerablöseschicht weist
vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit in einem Rahmen von ungefähr 1,14 bis
2,84 kg·s-3·K-1 und ein Elastizitätsmodul zwischen ungefähr 0,05 MPa und 50 MPa auf,
insbesondere bevorzugt zwischen ungefähr 0,1 und 10 MPa auf. Die Querdehnzahl der
Tonerablöseschicht liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 0,45 und 0,50. Vorzugsweise ist
die Tonerablöseschicht im Wesentlich nicht komprimierbar, wobei die Querdehnzahl
zwischen 0,48 und 0,50 liegen sollte (der obere Grenzwert beschreibt eine abgerundete
Zahl). Die nachgiebige Tonerablöseschicht 14 umfasst des Weiteren einen
Teilchenfüllstoff, der Aluminiumoxid, Eisenoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid,
Nickeloxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Kupferoxid, Titanoxid, Silikonoxid, Graphit und eine
Mischung aus diesen sein kann und vorzugsweise Zinkoxid ist. Der Teilchenfüllstoff
umfasst vorzugsweise ungefähr 5 bis 50 Volumenprozent der Tonerablöseschicht und
insbesondere bevorzugt ungefähr 10 und 35 Volumenprozent. Vorzugsweise trägt der
Füllstoff zu der guten Wärmeleitfähigkeit in der Tonerablöseschicht bei, die die
Temperaturschwankungen nahe der Oberfläche der Walze verringert und somit die
Einheitlichkeit beim Fixieren und die Bildqualität verbessert.The outer compliant layer or compliant
Vorzugsweise weist die anpassungsfähige Grundpolsterschicht 12 ein Elastizitätsmodul
auf, das in derselben Größenordnung liegt wie das Elastizitätsmodul der nachgiebigen
Tonerablöseschicht 14.The adaptable
Die wahlweise dünne Sperrschicht 13 könnte dazu nötig sein, Fixieröl am Eindringen in
die Grundpolsterschicht 12 zu hindern und damit das Zerstören der Grundpolsterschicht 12
zu vermeiden. Die Sperrschicht 13 umfasst vorzugsweise ein Fluorpolymer und ungefähr
20 bis 40 Volumenprozent des Dispersionsteilchenfüllstoffes. Das Fluorpolymer ist
vorzugsweise ein zufälliges Kopolymer, das aus Mischungen von Monomereinheiten, die
aus Vinylidfluorid, Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen gebildet werden. Der
Füllstoff kann Aluminiumoxid, Eisenoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Nickeloxid,
Zinnoxid und eine Mischung aus diesen sein. Vorzugsweise liegt die Dicke der wahlweise
vorsehbaren Sperrschicht liegt in einem Rahmen von ungefähr 10 µm bis 50 µm.The optionally
Fig. 2 (b) zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten dritten Ausführungsform der
Erfindung, die mit dem Bezugszeichen 60 versehen ist. Die eingestrichenen Einheiten 11',
12', 13' und 14' entsprechen in jeder Hinsicht den Abmessungen, Materialien und
physikalischen Eigenschaften der ungestrichenen Einheiten aus Fig. 2 (a), nämlich
Kernelement 11, Grundpolsterschicht 12, Sperrschicht 13 und Tonerablöseschicht 14. Die
Walze 60 umfasst ein ersetzbares entfernbares Hülsenelement 17, das ein
Verstärkungsband 16 und eine Grundpolsterschicht 12' aufweist, die auf dem
Verstärkungsband gebildet wird, eine wahlweise vorsehbare Sperrschicht 13', die an der
Grundpolsterschicht haftet, und eine Tonerablöseschicht 14', die auf der Sperrschicht
haftet, umfasst. Das Hülsenelement 17 ist vorzugsweise ein röhrenförmiger Riemen und
steht in engen nicht haftenden Kontakt mit dem Kernelement 11' und umgibt dieses eng,
wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht 12' einheitlich an dem
Verstärkungsband 16 haftet. Das Verstärkungsband, das aus einem Bogen z.B. durch
Ultraschallschweißen oder durch einen Kleber hergestellt sein kann, kann auch irgendein
geeignetes Material umfassen, einschließlich Metall, Elastomere, Plastik oder ein
verstärktes Material wie z.B. ein verstärkter Silikonriemen. Vorzugsweise ist das
Verstärkungsband in Form einer nahtlosen Bahn oder Röhre ausgebildet, die Nickel oder
Stahl umfasst, vorzugsweise ein durch Galvanoformung hergestellter Riemen aus Nickel,
der bei Stork Screens America, Inc., erhältlich ist. Die Hülse kann anhand einer
herkömmlichen Presslufttechnik auf den Kern 11' aufgebracht oder von ihm entfernt
werden. Das Verstärkungsband einer nicht aufgebrachten Hülse weist vorzugsweise einen
inneren Durchmesser auf, der etwas kleiner als der äußere Durchmesser des Kerns ist,
üblicherweise um 300 µm kleiner, und eine Presspassung schafft. Zum Aufbringen der
Hülse auf den Kern wird die Presslufttechnik verwendet, um die röhrenförmige Hülse
elastisch etwas auszudehnen, so dass sie auf das Kernelement geschoben werden kann. Um
dieses Aufschieben zu erleichtern, kann ein Gleitmittel entweder auf die Außenseite des
Kerns oder auf die Innenseite des Verstärkungsbands aufgetragen werden. Die Gleitmittel
umfassen Materialien, die eine Kontaktgleitfläche mit niedriger Oberflächenenergie
erzeugen, wie z.B. submikrometergroße Siliziumdiopxid-, Zinkstearatteilchen oder andere
geeignete Materialien. Nachdem die Hülse in der richtigen Position auf den Kern
aufgebracht worden ist, und die Druckluft abgestellt wurde, gibt die gespannte Hülse nach
und umgibt das Kernelement eng. Die Hülse könnte alternativ dazu aufgebracht oder
entfernt werden, indem das Kernelement gekühlt wird und somit zum Schrumpfen gebracht
wird (oder indem die Hülse erwärmt wird, um sie auszudehnen) und die Hülse über das
Kernelement geschoben wird. Das Verstärkungsband 16 kann steif sein, ist jedoch
vorzugsweise biegsam. Das Verstärkungsband weist vorzugsweise ein Elastizitätsmodul in
einem Rahmen von ungefähr 100 GPa - 300 GPa auf, eine Dicke vorzugsweise in einem
Rahmen von ungefähr 20 µm - 500 µm, insbesondere bevorzugt ungefähr 40 µm - 100 µm.Fig. 2 (b) shows a cross section of a preferred third embodiment of the
Invention, which is provided with the
Fig. 2 (c) zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten vierten Ausführungsform der
Erfindung, die mit Bezugszeichen 70 versehen ist. Die zweigestrichenen Einheiten 11", 12"
und 14" entsprechen in den Abmessungen, Materialien und physikalischen Eigenschaften
den nicht mit Strichen versehenen Einheiten aus Fig. 2 (a), nämlich jeweils
Kernelement 11, Grundpolsterschicht 12 und Tonerablöseschicht 14. Die Walze 70 umfasst
ein Kernelement 11" und eine elastisch verformbare Struktur 15' mit einer
Overdrivekontrolle, die den Kern umgibt. Die elastisch verformbare Struktur 15' umfasst
eine Grundpolsterschicht 12", die auf dem Kernelement 11" gebildet wird, eine
Versteifungsschicht 18, die in engem Kontakt mit der Grundpolsterschicht steht und sie
umgibt, und eine Tonerablöseschicht 14", die auf dem Versteifungselement gebildet ist.
Die Versteifungsschicht 18 dient auch als Sperrschicht um zu verhindern, dass Fixieröl zur
Grundpolsterschicht 12" durchdringt. Die Versteifungsschicht 18 ist vorzugsweise
wärmeleitend, dünn und biegsam und hat die Form eines röhrenförmigen Riemens. Die
Versteifungsschicht 18 ist vorzugsweise nahtlos. Die Schicht 18 kann ein geeignetes
Material umfassen, einschließlich Polymere und Verstärkungselemente wie Fibern oder
gewebte Materialien. Vorzugsweise ist die Schicht 18 ein dünnes Band aus Metall mit
einem geeigneten starken Metall, das plattierte Metalle umfasst, so z.B. Nickel oder
rostfreien Stahl. Die Schicht 18 weist eine Dicke von weniger als ungefähr 500 µm auf,
vorzugsweise in einem Rahmen von ungefähr 10 - 200 µm und ein Elastizitätsmodul, das
größer ist als ungefähr 0,1 GPa, vorzugsweise in einem Rahmen von ungefähr 50 bis
300 GPa. Das bevorzugte Material für die Schicht 18 ist Nickel in Form eines
galvanogeformten Riemens, erhältlich z.B. bei Stork Screens America, Inc.. Die Walze 70
kann hergestellt werden, indem die Grundpolsterschicht auf dem Kernelement gebildet
wird, z.B. in einer Form und dann der Kern plus Grundpolsterschicht gekühlt wird, damit
er zum Schrumpfen gebracht wird, z.B. durch die Verwendung von Trockeneis, dann durch
Schieben der Versteifungsschicht, z.B. in Form eines nahtlosen metallischen Riemens, auf
die Grundpolsterschicht. Nach dem Erwärmen, z.B. auf Raumtemperatur wird die
Tonerablöseschicht auf dem Versteifungselement gebildet, z.B. durch
Lösungsmittelbeschichtung und aushärten.Fig. 2 (c) shows a cross section of a preferred fourth embodiment of the
Invention, which is provided with
Fig. 2 (d) zeigt eine Querschnittsansicht einer bevorzugten fünften Ausführungsform der
Erfindung, die mit dem Bezugszeichen 80 versehen ist. Die dreigestrichenen Einheiten
11"', 12"' und 14"' entsprechen den Abmessungen, Materialien und physikalischen
Eigenschaften den ungestrichenen Einheiten aus Fig. 2 (a), nämlich Kernelement 11,
Grundpolsterschicht 12 und Tonerablöseschicht 14. Die Walze 80 umfasst ein ersetzbares
und entfernbares Hülsenelement 17', das ein Verstärkungsband 16' umfasst, eine
Grundpolsterschicht 12"', die auf dem Verstärkungsband gebildet wird, eine
Versteifungsschicht 18', die die Grundpolsterschicht 12"' umgibt und in engem Kontakt mit
ihr ist, und eine Tonerablöseschicht 14''', die auf der Versteifungsschicht 18' gebildet ist.
Das Hülsenelement 17' hat vorzugsweise die Form eines röhrenförmigen Riemens und ist
in nicht haftendem Kontakt mit dem Kernelement 11"' und umgibt dieses eng, wobei die
anpassungsfähige Grundpolsterschicht 12"' gleichmäßig auf dem Verstärkungsband 16'
haftet. Die Versteifungsschicht 18' entspricht in allen Aspekten den Abmessungen,
Materialien und physikalischen Eigenschaften der Schicht 18 aus Fig. 2 (c), und das
Versteifungsband 16' entspricht in allen Aspekten den Abmessungen, Materialien und
physikalischen Eigenschaften dem Versteifungsband 16 aus Fig. 2 (b). Die Walze 80 kann
hergestellt werden, indem zuerst das Verstärkungsband auf dem Aufspanndorn befestigt
wird, z.B. durch Anwendung der oben beschriebenen pressluftunterstützten Technik,
Bilden der Grundpolsterschicht 12"' auf dem Verstärkungsband, z.B. in einer Form und
dann Kühlen des zusammengesetzten Aufspanndorns mit dem Verstärkungsband 16' und
der Grundpolsterschicht 12"', um die Anordnung zum Schrumpfen zu bringen, z.B. durch
Verwendung von Trockeneis, und anschließendes Schieben der Versteifungsschicht 18',
z.B. in Form eines nahtlosen metallischen Riemens, auf die Grundpolsterschicht 12"'. Nach
dem Erwärmen, z.B. auf Raumtemperatur, wird die Tonerablöseschicht 14"' auf der
Versteifungsschicht 18' gebildet, z.B. durch Beschichten mit Lösemittel und Aushärten,
woraufhin das fertige Hülsenelement von dem Aufspanndorn entfernt werden kann, indem
die pressluftunterstützen Technik angewandt wird, und das Hülsenelement nachfolgend auf
dem Kernelement befestigt wird, z.B. durch Verwendung der pressluftunterstützen Technik
oder der Kühltechnik, um eine fertige Tonerfixierwalze zu schaffen.Fig. 2 (d) shows a cross-sectional view of a preferred fifth embodiment of the
Invention, which is provided with the
Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Schichten für die Walzen 10, 50, 60, 70 und 80
können dünne Unterschichten oder Haftschichten vorgesehen sein zwischen irgendeiner
der Haft- oder benachbarter Schnittstellen, um die Beschichtung der Schichten, das Kleben
zwischen den Schichten und die Scherspannung an den Schnittstellen zwischen den
Schichten zu fördern.In addition to the layers already described for
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Simplexfixierstation, die mit dem Bezugszeichen 100 versehen ist. Eine sich drehende
Tonerfixierwalze 20, die sich in die von dem Pfeil angezeigte Richtung bewegt, umfasst
einen zylindrischen Kern 21, eine anpassungsfähige Grundpolsterschicht 22, die den Kern
umgibt, und eine nachgiebige Tonerablöseschicht oder äußere Schicht 23, die auf der
Grundpolsterschicht haftet. Eine wahlweise vorgesehene Sperrschicht (nicht dargestellt)
mit Abmessungen und Eigenschaften, die denen der Schichten 13 und 13' in den Fig. 2 (a)
und (b) ähnlich sind, kann zwischen den Schichten 22 und 23 eingefügt werden.
Grundpolsterschicht 22 hat bevorzugte Abmessungen und Merkmale, die die gleichen sind,
wie die der anpassungsfähigen Schicht 12 aus Fig. 2. In ähnlicher Weise weist die
Tonerablöseschicht 23 bevorzugte Abmessungen und Merkmale auf, die die gleichen sind,
wie die der nachgiebigen Tonerablöseschicht 14 aus Fig. 2. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform einer Simplexfixierstation (nicht dargestellt) wird die Walze 20 durch
eine Walze ersetzt, die eine Struktur und bevorzugte Abmessungen und Merkmale
aufweist, die die gleichen sind, wie die der Walze 50 aus Fig. 1. Die Oberfläche der Walze
20 wird extern von einer Wärmequelle in Form von sich in Gegenrichtung, nämlich in die
von den Pfeilen angezeigte Richtung, drehenden die Wärmequelle kontaktierenden
Heizwalzen 40 und 42, die entsprechende innere Heizelemente 41 und 43 aufweisen,
beheizt. Alternativ dazu könnte die Wärme der externen Wärmequelle von der
Tonerfixierwalze in Form von Strahlung aufgenommen werden, wie sie z.B. von einer oder
mehreren Strahlungsquellen zur Verfügung gestellt wird oder von irgendeiner anderen
geeigneten externen Wärmequelle. Eine sich in Gegenrichtung, nämlich in die von einem
Pfeil angezeigte Richtung, drehende harte Gegendruckwalze 30, bildet einen Fixierspalt
120 mit einer nachgiebigen Tonerfixierwalze 20. Ein Aufnahmebogen 110, der ein nicht
fixiertes Tonerbild 111 trägt und der Tonerfixierwalze 20 gegenüberliegt, ist dargestellt,
wie sie sich dem Spalt 120 nähert. Das Aufnahmebogen wird anhand der bekannten
mechanischen Mittel (nicht dargestellt), wie z.B. einer Walzengruppe oder anderer Mittel,
z.B. eine sich bewegende Bahn, in den Spalt eingeführt. Die Fixierstation hat vorzugsweise
eine Antriebswalze, wobei die anderen Walzen durch den Reibungskontakt mit der
Antriebswalze gedreht und angetrieben werden. Die Antriebswalze könnte z.B. die
Tonerfixierwalze 20 sein, wobei die Walzen 30, 40 und 42 die angetriebenen Walzen sind.
Eine geeignete Antriebsquelle 29, wie z.B. ein Motor und eine mechanische Kupplung sind
mit der Walze 20 verbunden, um diese anzutreiben. Wenn der Aufnahmebogen den
Fixierspalt verlässt, wird das Tonerbild auf dem Aufnahmebogen fixiert.3 shows a preferred embodiment of the invention
Simplex fixing station, which is provided with the
Obwohl zwei Heizwalzen 40 und 42 in der Fig. 3 dargestellt sind, können eine oder
mehrere Walzen verwendet werden. Eine Heizwalze wird aus irgendeinem geeigneten
wärmeleitenden steifen Material hergestellt, vorzugsweise Aluminium, und kann des
weiteren eine vorzugsweise wärmestabile dünne Polymerbeschichtung auf ihrer Oberfläche
mit niedriger Oberflächenenergie umfassen, z.B. ein Fluorelastomer oder ein
Silikongummi, das üblicherweise weniger als ungefähr 1,25 mm dick ist. Eine
röhrenförmige Heizwalze ist bevorzugt. Ein Heizelement im Innern einer röhrenförmigen
Heizwalze kann eine axial mittige röhrenförmige (weiß)glühende Heizlampe, z.B. Lampen
41 und 43, umfassen oder einen Widerstandsheizfaden oder eine andere geeignete innere
Wärmequelle. Vorzugsweise wird die Wärmequelle von einem Rückkopplungskreis
gesteuert, z.B. durch Verwendung eines Thermoelements zum Überwachen und Steuern
der Oberflächentemperatur der Tonerfixierwalze 20, indem eine programmierbare
Spannungsenergieversorgung (nicht dargestellt) verwendet wird, die die Temperatur der
Lampen 41 und 43 reguliert.Although two
Die Gegendruckwalze 30 umfasst ein Kernelement 31 und eine wahlweise vorsehbare
Oberflächenschicht 32, die den Kern umgibt. Der Kern kann aus einem geeigneten steifen
Material, z.B. Aluminium, vorzugsweise mit einer zylindrischen Röhre gemacht sein. Die
wahlweise vorgesehene Oberflächenschicht 32 ist vorzugsweise weniger als 1,25 mm dick
und umfasst vorzugsweise ein thermisch stabiles vorzugsweise eine niedrige
Oberflächenenergie aufweisendes, nachgiebiges oder anpassungsfähiges Material, z.B. ein
Silikongummi, wie PDMS oder ein Fluorelastomer wie Viton™ (von DuPont) oder
Fluorel™ (von Minnesota Mining und Manufacturing). Alternativ dazu kann die
Schicht 32 eine relativ hartes Poly(tetrafluorethylen) oder eine andere geeignete
polymerische Beschichtung aufweisen. Ein bloßer Kern, der keine Schicht 32 umfasst,
kann z.B. auch eloxiertes Aluminium oder Kupfer aufweisen.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Duplexfixierstation wird von
dem Bezugszeichen 200 in Fig. 4 angegeben. Eine erste sich im Uhrzeigersinn drehende
Tonerfixierwalze, die mit dem Bezugszeichen 20' versehen ist, umfasst vorzugsweise einen
steifen zylindrischen Kern 21', eine Grundpolsterschicht 22', die den Kern umgibt, und eine
Tonerablöseschicht 23', die die Grundpolsterschicht 22' als Schicht umgibt. Eine
Sperrschicht (nicht dargestellt) kann zwischen den Schichten 22' und 23' eingefügt werden.
Eine zweite sich in entgegengesetzter Richtung drehende Tonerfixierwalze 20" bildet einen
Fixierspalt 220 mit der ersten Tonerfixierwalze 20'. Die zweite Tonerfixierwalze hat die
gleiche Struktur wie die erste Tonerfixierwalze, d.h. sie umfasst einen steifen zylindrischen
Kern 21", eine Grundpolsterschicht 22", die den Kern umgibt, und eine Tonerablöseschicht
23", die die Grundpolsterschicht 22" umgibt. Die zweite Tonerfixierwalze 20" ist ähnlich
der ersten Tonerfixierwalze 20'. Beide Walzen weisen im Allgemeinen ähnliche Merkmale
wie die Walze 20 auf und die eingestrichen und zweigestrichenen Einheiten von Fig. 4
entsprechen den ähnlichen Einheiten, die in Fig. 2 mit ungestrichenen Bezugszeichen
versehen sind. Dennoch können die zwei Tonerfixierwalzen 20' und 20" in bestimmten
Abmessungen verschieden sein, so z.B. Walzendurchmesser, Schichtdicke etc. und können
sich auch was die Materialien und deren Eigenschaften anbelangt unterscheiden. Jede der
Tonerfixierwalzen wird von einer externen Wärmequelle beheizt, z.B. durch Kontakt mit
einer oder mehreren Heizwalzen, die als 40' und 42' für die Walzen 20' und 40" und 42" für
die Walze 20" angegeben sind, wobei die entsprechenden Wärmequellen als innere
Glühlampen 41', 43', 41" und 43" dargestellt sind. Alternativ dazu können die
Wärmequellen zum Beheizen der Heizwalzen 20' und 20" externe Strahlung sein, die von
den Tonerfixierwalzen aufgenommen wird, wie sie z.B. von einer oder mehreren
Strahlungsquellen ausgeht, oder andere geeignete externe Wärmequellen. Ein
Aufnahmebogen 210, der sich dem Fixierspalt 220 nähert, ist dargestellt. Auf jeder Seite
des Aufnahmeelements befindet sich ein nicht fixiertes Tonerbild, das mit 211 bzw. 212
bezeichnet ist. Nachdem der Aufnahmebogen durch den Spalt gelaufen ist, sind die
Tonerbilder auf ihm fixiert.The counter-pressure roller 30 comprises a core element 31 and an optionally provided
A preferred embodiment of a duplex fixing station according to the invention is indicated by the
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Duplexfixierstation (nicht
dargestellt) werden die Walzen 20' und 20" durch Walzen ersetzt, die eine Struktur und
bevorzugte Abmessungen und Merkmale aufweisen, die die gleichen sind, wie die der
Walze 50 aus Fig. 1.In another preferred embodiment of a duplex fuser (not
), the
Fig. 5 zeigt eine Zeichnung einer erfindungsgemäßen Tonerfixierwalze, die mit dem
Bezugszeichen 90 versehen ist, auf deren äußerer Oberfläche sich eine Reihe von
deskriptiven Zeichen oder Spezifizierungskennzeichen befinden, die vorgesehen sind, um
ein auf die Walze bezogenes Parameter anzugeben. Die äußere Oberfläche kann einer
äußeren Oberfläche einer Walze 90 mit einem Hülsenelement entsprechen, in welchem Fall
die äußere Oberfläche der Walze die äußere Oberfläche des Hülsenelements ist. Die
Spezifizierungskennzeichen sind in einem kleinen Bereich 92", der auf einem Teil der
zylindrischen Oberfläche in der Nähe eines Endes der Walze liegt, angeordnet.
Insbesondere bevorzugt sind die Spezifizierungskennzeichen in einem kleinen Bereich 92'
enthalten, der vorzugsweise in der Nähe der Kante oder des Randes (die einzelnen
Schichten einschließlich der Walze 90 sind nicht dargestellt). In dem Fall, in dem Walze 90
die mit einer Hülse versehene Walze ist, ist der Bereich 92' vorzugsweise am Rand der
Hülse angeordnet. Eine vergrößerte Ansicht 92 entweder des kleinen Bereichs 92' oder 92"
zeigt, dass die Spezifizierungskennzeichen in Form eines Barcodes vorliegen können, wie
anhand des Bezugszeichens 93 zu sehen ist, der z.B. von einem Scanner lesbar ist. Der
Scanner kann in einem elektrofotografischen Apparat befestigt sein, so dass er eine
erfindungsgemäße Tonerfixierwalze überwacht, z.B. während des Betriebs des Apparats
oder während eines Stillstands des Apparats, oder der Scanner kann extern vorgesehen
werden während der Installation von oder während der Wartung einer erfindungsgemäßen
Walze. Im allgemeinen können die Spezifizierungskennzeichen anhand eines
Spezifizierungskennzeichendetektors 95 gelesen, ertastet oder ermittelt werden. Wie in Fig.
13 anhand des gestrichelten Pfeils B dargestellt ist, kann die analoge oder digitale Ausgabe
des Spezifizierungskennzeichendetektors 95 an die Logiksteuerungseinheit (LCU)
geschickt werden, die in einem elektrostatografischen Apparat mit einer
erfindungsgemäßen Tonerfixierwalze eingebaut ist, oder sie kann extern verarbeitet
werden, z.B. in einem tragbaren Computer während der Installation oder der Wartung einer
erfindungsgemäßen Tonerfixierwalze oder sie kann in irgendeiner anderen geeigneten
Datenverarbeitungsvorrichtung/Prozessor verarbeitet werden. Die
Spezifizierungskennzeichen können optisch, magnetisch oder durch Radiofrequenzen
gelesen werden. Zusätzlich zu einem Barcode 93 können die Spezifizierungskennzeichen
geeignete Markierungen, einschließlich Symbolen und gewöhnlichen Wörtern umfassen
und können mit einem Farbcode versehen sein. Die Spezifizierungskennzeichen können
auch visuell gelesen oder mit dem Auge ausgewertet werden. Ein farbcodiertes
Spezifizierungskennzeichen auf einer Walze kann einen relativ großen farbigen Bereich
umfassen, der sonst keine Markierungen oder andere Merkmale aufweist, die leicht mit
dem Auge ausgewertet werden könnten, um eine vorbestimmte Eigenschaft der
farbcodierten Walze anzuzeigen. Ein wärmebedingte Veränderung der
Spezifizierungskennzeichen kann dazu verwendet werden, um die Lebensdauer einer
erfindungsgemäßen Tonerfixierwalze zu überwachen. Eine Farbe eines
Spezifizierungskennzeichens einer farbcodierten erfindungsgemäßen Tonerfixierwalze
könnte z.B. ausgewählt werden, um eine wärmebedingte langsame Abnutzung oder eine
wärmebedingte langsame Veränderung einer ersten, z.B. einer bei der Herstellung
aufgetragenen Farbe zu erzielen, wobei ein Verblassen oder eine andere wärmebedingte
Farbveränderung als Maßstab für die bereits vergangene Lebensdauer oder für die
verbleibende Lebensdauer der Walze verwendet werden könnte. Eine solche
Farbveränderung kann auch mit dem Auge überwacht werden. Vorzugsweise wird die
Farbveränderung anhand eines reflektierten Lichtstrahls gemessen, z.B. durch Verwendung
eines Densitometers oder eines Spektrometers oder eines anderen geeigneten Mittels zum
Messen der Intensität oder Farbe des Licht von den Spezifizierungskennzeichen, wobei die
reflektierte optische Information an eine LCU oder einen anderen Computer weitergegeben
wird. Ein Spezifizierungskennzeichen kann auch verwendet werden, um die
Abnutzungsrate einer erfindungsgemäßen Fixierwalle zu messen, z.B. durch die
Verwendung eines Teil der Spezifizierungskennzeichen mit einer vorbestimmten
Abnutzungsrate. Die Abnutzungsrate eines Spezifizierungskennzeichens kann auch optisch
gemessen werden, z.B. durch Überwachen der optischen Dichte der Reflektion eines Teils
der Spezifizierungskennzeichen, die der Abnutzung ausgesetzt sein können, oder durch
andere geeignete Maßnahmen. Geeignete Materialien für die Spezifizierungskennzeichen
sind z.B. Tinten, Farben, magnetische Materialien, reflektierende Materialien und
ähnliches, die direkt auf die Oberfläche der Walze aufgetragen werden können. Alternativ
dazu können die Spezifizierungskennzeichen auf einem Aufkleber angeordnet sein, der auf
die äußere Oberfläche der Walze aufgeklebt ist. Alternativ dazu können die
Spezifizierungskennzeichen auch als erhöhte Fläche vorliegen, durch Einstanzen erzeugt
werden oder durch ein anderes Verformen eines kleinen Bereichs auf der Außenseite der
Walze; die Verformungen können mechanisch ertastet oder anders anhand eines
Spezifizierungskennzeichendetektors 95 in Form einer kontaktierenden Sonde oder anhand
anderer mechanischer Mittel ermittelt oder gelesen werden.Fig. 5 shows a drawing of a toner fixing roller according to the invention, with the
Verschiedene Arten der Information können in den Spezifizierungskennzeichen codiert oder aufgezeichnet werden. So kann z.B. der äußere Durchmesser einer Walze aufgezeichnet werden, so dass die Parameter für die Spaltbreite dementsprechend eingestellt werden können. Der Temperaturrahmen und der Druck im Fixierspalt beim Betrieb können in den Spezifizierungskennzeichen aufgezeichnet werden. Das Herstellungsdatum der Walze kann für diagnostische Zwecke in den Spezifizierungskennzeichen festgehalten werden, so dass das Ende der Lebensdauer der Walze für ein rechtzeitiges Ersetzen geschätzt werden könnte. Spezifische Informationen für jede Walze bezüglich ihrer Lebensdauer, z.B. gemessen an ihrem Herstellungsdatum können auch in den Spezifizierungskennzeichen aufgezeichnet werden.Different types of information can be encoded in the specification flags or be recorded. For example, the outer diameter of a roller are recorded so that the parameters for the gap width accordingly can be adjusted. The temperature frame and the pressure in the fixing gap at Operations can be recorded in the specification flags. The Date of manufacture of the roller can be used for diagnostic purposes in the Specification marks are recorded so that the end of the life of the Roller could be estimated for timely replacement. Specific information for each roller in terms of its life, e.g. measured by their date of manufacture can also be recorded in the specification indicator.
Vorzugsweise werden gemäß der zuvor beschriebenen Art für die erfindungsgemäße
Tonerfixierwalze 90, die eine mit einer Hülse bestückte Walze umfassen kann,
Spezifizierungskennzeichen an den äußeren Oberflächen der Walzen 10, 50, 60, 70 und 80
vorgesehen. Im Fall einer mit einer Hülse versehenen Walze kann es nützlich sein, ein
Spezifizierungsmerkmal auf einer inneren Oberfläche eines Hülsenelements vorzusehen,
oder auf der Oberfläche des Kernelements. Wenn ein Spezifizierungskennzeichen auf dem
Kernelement vorgesehen ist, kann es auch nützlich sein, eine Öffnung in dem
Hülsenelement zu schaffen, damit das Spezifizierungskennzeichen ermittelt werden kann,
wenn das Hülsenelement in Betriebsposition auf dem Kernelement angeordnet ist.Preferably according to the type described above for the invention
Es ist offensichtlich, dass die erfindungsgemäßen Spezifizierungskennzeichen von der
elektronisch gespeicherten Information verschieden sind, wie sie in der US 6,016,409
beschrieben ist, die ein Modul mit einem elektronisch lesbaren Speicher umfasst, wobei
das Steuerungssystem der Druckmaschine die Codes aus dem elektronisch lesbaren
Speicher liest. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Spezifizierungskennzeichen
eine Veränderung auf der Oberfläche der Walze 90 und weist keine elektronischen
Informationen an sich auf. Dennoch kann die von dem
Spezifizierungskennzeichendetektors 95 erkannte Information anschließend in eine
elektronische Form gebracht werden, z.B. in einem Computer.It is obvious that the specification marks according to the invention derive from the
electronically stored information is different, as described in US 6,016,409
which comprises a module with an electronically readable memory, wherein
the control system of the printing press the codes from the electronically readable
Memory reads. According to the present invention includes a specification flag
a change on the surface of
In den oben genannten bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Simplex-und Duplexfixierstationen führt die Verwendung von Schichten mit Overdrivekontrolle in nachgiebigen Tonerfixierwalzen zu niedrigen Abnutzungsraten, insbesondere der Tonerfixierwalzen in Kontakt mit den relative harten und abreibenden Aufnahmeelementen wie z.B. Papier. Bilddefekte größeren Maßstabs, z.B. Verknittern und Verschmieren während des Fixiervorgangs, werden verringert und somit die Bildqualität erhöht. In the above-mentioned preferred embodiments of the simplex and Duplex fixing stations introduce the use of layers with overdrive control compliant toner fuser rollers at low wear rates, especially the Toner fixing rollers in contact with the relatively hard and abrasive receiving elements such as. Paper. Larger scale image defects, e.g. Wrinkle and smudge during the fixing process, are reduced and thus the image quality is increased.
Nach der vorangehenden Beschreibung ist es offensichtlich, das die Erfinder die Erfindung wie in den folgenden nummerierten Abschnitten angegeben, beschrieben haben.After the foregoing description, it is apparent that the inventors of the invention as described in the following numbered sections.
¶1. Eine verformbare extern beheizte Tonerfixierwalze zum Gebrauch in einer Fixierstation
eines elektrostatografischen Apparats mit:
¶2. Tonerfixierwalze nach Paragraph 1, wobei die elastisch-verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren eine Querdehnzahl in einem Rahmen zwischen 0,25 und 0,35 aufweist.¶2. Toner fixing roller according to paragraph 1, wherein the elastic-deformable structure with Overdrive control furthermore a transverse expansion factor in a range between 0.25 and 0.35.
¶3. Tonerfixierwalze nach Paragraph 1, wobei die elastisch-verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren ein Elastizitätsmodul zwischen 0,05 MPa und 50 MPa aufweist.¶3. Toner fixing roller according to paragraph 1, wherein the elastic-deformable structure with Overdrive control also a modulus of elasticity between 0.05 MPa and 50 MPa having.
¶4. Tonerfixierwalze nach Paragraph 3, wobei die elastisch-verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren ein Elastizitätsmodul zwischen ungefähr 0,1 MPa und 10 MPa aufweist.¶4. Toner fixing roller according to paragraph 3, wherein the elastic-deformable structure with Overdrive control further a modulus of elasticity between about 0.1 MPa and 10 MPa.
¶5. Tonerfixierwalze nach Paragraph 1, wobei die elastisch-verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren eine Dicke zwischen 2 mm und 25 mm aufweist.¶5. Toner fixing roller according to paragraph 1, wherein the elastic-deformable structure with Overdrive control also has a thickness between 2 mm and 25 mm.
¶6. Tonerfixierwalze nach Paragraph 5, wobei die elastisch-verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren eine Dicke zwischen 4 mm und 12 mm aufweist. ¶6. Toner fixing roller according to paragraph 5, wherein the elastic-deformable structure with Overdrive control also has a thickness between 4 mm and 12 mm.
¶7. Tonerfixierwalze nach Paragraph 1, wobei die elastisch-verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren eine Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung von weniger als 2,84 kg·s-3·K-1 innerhalb der mit einer Gegendruckwalze gebildeten Spaltzone aufweist.¶7. Toner fixing roller according to paragraph 1, wherein the elastically deformable structure with overdrive control furthermore has a thermal conductivity in the radial direction of less than 2.84 kg · s -3 · K -1 within the nip zone formed with a counter-pressure roller.
¶8. Verformbare extern beheizte Tonerfixierwalze zur Verwendung in einer Fixierstation
eines elektrostatografischen Apparat mit
¶9. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht eine Querdehnzahl zwischen 0,25 und 0,35 aufweist.¶9. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the adaptable base cushion layer has a transverse elongation between 0.25 and 0.35.
¶10. Tonerfixierwalze nach Paragraph 9, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht eine Querdehnzahl zwischen 0,25 und 0,29 aufweist.¶10. The toner fixing roller according to paragraph 9, wherein the adaptable base cushion layer has a transverse elongation between 0.25 and 0.29.
¶11. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die nachgiebige Tonerablöseschicht eine Querdehnzahl zwischen 0,45 und 0,50 aufweist.¶11. The toner fixing roller of paragraph 8, wherein the compliant toner release layer is a Has transverse strain between 0.45 and 0.50.
¶12. Tonerfixierwalze nach Paragraph 11, wobei die nachgiebige Tonerablöseschicht eine
Querdehnzahl zwischen 0,48 und 0,50 aufweist.¶12. The toner fuser roller of
¶13. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die elastisch verformbare Struktur mit Overdrivekontrolle des Weiteren eine wahlweise vorsehbare dünne, biegsame, Sperrschicht umfasst, die zwischen der elastisch anpassungsfähigen Grundpolsterschicht und der elastisch nachgiebigen Tonerablöseschicht angeordnet ist und an diesen beiden Schichten festklebt. ¶13. Toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the elastically deformable structure with Overdrive control also includes an optional thin, flexible, barrier layer comprises that between the elastically adaptable base cushion layer and the resiliently compliant toner release layer is arranged and on these two layers sticks.
¶14. Tonerfixierwalze nach Paragraph 1, wobei:
¶15. Fixierstation eines elektrostatografischen Apparats mit einer Tonerfixierwalze nach Paragraph 1 und eine Wärmequelle mit einer oder mehreren Heizwalzen, die in direkten Kontakt mit einer externen Oberfläche der Tonerfixierwalze stehen.¶15. Fixing station of an electrostatographic apparatus with a toner fixing roller after Paragraph 1 and a heat source with one or more heating rollers working in direct Be in contact with an external surface of the toner fixing roller.
¶16. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht einen Schaum mit einer festen Phase in Form einer offenzelligen oder geschlossenzelligen Struktur umfasst.¶16. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the adaptable base cushion layer a foam with a solid phase in the form of an open cell or closed cell Structure includes.
¶17. Tonerfixierwalze nach Paragraph 16, wobei der Schaum einen mit Filz versetzten
Schaum umfasst.¶17. Toner fuser roller according to
¶18. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei das Elastizitätsmodul der nachgiebigen Tonerablöseschicht in einem Rahmen zwischen 0,05 MPa und 50 MPa liegt.¶18. Toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the elastic modulus of the compliant The toner release layer is in a range between 0.05 MPa and 50 MPa.
¶19. Tonerfixierwalze nach Paragraph 18, wobei das Elastizitätsmodul der nachgiebigen Tonerablöseschicht in einem Rahmen zwischen 0,1 MPa und 10 MPa liegt.¶19. The toner fixing roller according to paragraph 18, wherein the elastic modulus of the compliant The toner release layer is in a range between 0.1 MPa and 10 MPa.
¶20. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die Dicke der nachgiebigen Tonerablöseschicht in einem Rahmen von zwischen 0,25 mm und 5 mm liegt.¶20. Toner fixing roller according to paragraph 8, the thickness of the compliant Toner release layer in a frame of between 0.25 mm and 5 mm.
¶21. Tonerfixierwalze nach Paragraph 20, wobei die Dicke der nachgiebigen
Tonerablöseschicht in einem Rahmen von 0,25 mm bis 1 mm liegt. ¶21. Toner fixing roller according to
¶22. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die nachgiebige Tonerablöseschicht eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 1,14 und 2,27 kg·s-3·K-1 aufweist.¶22. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the compliant toner release layer has a thermal conductivity between 1.14 and 2.27 kg · s -3 · K -1 .
¶23. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei das Elastizitätsmodul der anpassungsfähigen Grundpolsterschicht in einem Rahmen von 0,05 MPa und 50 MPa liegt.¶23. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the elastic modulus of the adaptable base cushion layer is in a range of 0.05 MPa and 50 MPa.
¶24. Tonerfixierwalze nach Paragraph 23, wobei das Elastizitätsmodul der
anpassungsfähigen Grundpolsterschicht in einem Rahmen von 0,1 MPa und 10 MPa liegt.¶24. The toner fixing roller according to
¶25. Tonerfixierwalze nach Paragraph 16, wobei die feste Phase in Form einer
offenzelligen oder geschlossenzelligen Struktur ein Elastizitätsmodul in einem Rahmen
von 0,5 MPa und 500 MPa aufweist.¶25. Toner fixing roller according to
¶26. Walze nach Paragraph 25, wobei die feste Phase in Form einer offenzelligen oder geschlossenzelligen Struktur ein Elastizitätsmodul in einem Rahmen von 1 MPa und 100 MPa aufweist.¶26. Roller according to paragraph 25, the solid phase being in the form of an open cell or closed cell structure a modulus of elasticity in a frame of 1 MPa and 100 MPa.
¶27. Walze nach Paragraph 8, wobei die Dicke der anpassungsfähigen Grundpolsterschicht zwischen 0,5 mm und 25 mm beträgt.¶27. Roller according to paragraph 8, the thickness of the adaptable base cushion layer is between 0.5 mm and 25 mm.
¶28. Walze nach Paragraph 27, wobei die Dicke der anpassungsfähigen Grundpolsterschicht zwischen 1,25 mm und 12,5 mm beträgt.¶28. Roller according to paragraph 27, the thickness of the adaptable Base cushion layer is between 1.25 mm and 12.5 mm.
¶29. Walze nach Paragraph 8, wobei das Elastizitätsmodul der anpassungsfähigen Grundpolsterschicht in derselben Größenordnung wie das Elastizitätsmodul der nachgiebigen Tonerablöseschicht liegt.¶29. Roller according to paragraph 8, the modulus of elasticity being the adaptable Base cushion layer in the same order of magnitude as the elastic modulus of the compliant toner release layer.
¶30. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht in dem Spalt eine Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung von weniger als 2,27 kg·s-3·K-1 aufweist. ¶30. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the adaptable base cushion layer in the gap has a thermal conductivity in the radial direction of less than 2.27 kg · s -3 · K -1 .
¶31. Tonerfixierwalze nach Paragraph 30, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht in dem Spalt eine Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung zwischen 0,57 und 1,70 kg·s-3·K-1 aufweist.¶31. Toner fixing roller according to paragraph 30, wherein the adaptable base cushion layer in the gap has a thermal conductivity in the radial direction between 0.57 and 1.70 kg · s -3 · K -1 .
¶32. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht ein Poly(dimethylsiloxan)-Elastomer, ein Fluorelastomer oder ein EPDM Gummi umfasst.¶32. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the adaptable base cushion layer a poly (dimethylsiloxane) elastomer, a fluoroelastomer or an EPDM rubber.
¶33. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die anpassungsfähige Grundpolsterschicht ein polyimides Elastomer umfasst.¶33. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the adaptable base cushion layer comprises a polyimide elastomer.
¶34. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die Grundpolsterschicht des Weiteren einen Teilchenfüllstoff umfasst.¶34. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the base cushion layer is further comprises a particle filler.
¶35. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die nachgiebige Tonerablöseschicht ein Fluorelastomer oder ein Silikongummi umfasst.¶35. The toner fixing roller of paragraph 8, wherein the compliant toner release layer is a Fluoroelastomer or a silicone rubber.
¶36. Tonerfixierwalze nach Paragraph 8, wobei die nachgiebige Tonerablöseschicht des Weiteren ein Teilchenfüllstoff umfasst.¶36. The toner fixing roller according to paragraph 8, wherein the compliant toner release layer of the Also includes a particle filler.
¶37. Tonerfixierwalze nach Paragraph 36, wobei der Teilchenfüllstoff in der nachgiebigen Tonerablöseschicht aus einer Gruppe von Aluminiumoxid, Eisenoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Nickeloxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Kupferoxid, Titanoxid, Silikonoxid, Graphit oder Mischungen aus diesen Stoffen ausgewählt wird.¶37. The toner fixing roller according to paragraph 36, wherein the particle filler in the compliant Toner release layer from a group of aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, Magnesium oxide, nickel oxide, tin oxide, zinc oxide, copper oxide, titanium oxide, silicon oxide, Graphite or mixtures of these substances is selected.
¶38. Tonerfixierwalze nach Paragraph 36, wobei der Teilchenfüllstoff 5 bis 50 Volumenprozent der nachgiebigen Tonerablöseschicht umfasst.¶38. The toner fixing roller according to paragraph 36, wherein the particle filler is 5 to 50 Volume percent of the compliant toner release layer comprises.
¶39. Tonerfixierwalze nach Paragraph 13, wobei die dünne Sperrschicht ein Fluorelastomer
plus 20 bis 40 Volumenprozent eines Teilchenfüllstoffes umfasst, wobei das
Fluorelastomer vorzugsweise ein beliebiges Kopolymer ist, das aus Mischungen von
Monomereinheiten, die unter Vinyliden, Fluorid, Tetrafluorethylen und Hexafluorethylen
ausgewählt werden, besteht und der Füllstoff Aluminiumoxid, Eisenoxid, Calciumoxid,
Magnesiumoxid, Nickeloxid, Zinnoxid und Mischungen aus diesen Stoffen aufweist.¶39. The toner fuser roller of
¶40. Tonerfixierwalze nach Paragraph 39, wobei die Sperrschicht eine Dicke in einem Rahmen von 10 bis 50 µm umfasst.¶40. The toner fuser roller of paragraph 39, wherein the barrier layer has a thickness in one Includes frames from 10 to 50 microns.
¶41. Simplexfixierstation eines elektrostatografischen Apparats mit:
¶42. Simplexfixierstation eines elektrostatografischen Apparates mit:
¶43. Duplexfixierstation eines elektrostatografisches Apparats mit:
¶44. Duplexfixierstation eines elektrostatografischen Apparats mit:
des Weiteren umfassen:
further include:
¶45. Tonerfixierverfahren zur Verwendung in einem elektrostatografischen Apparat,
welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
¶46. Tonerfixierverfahren zur Verwendung in einem elektrostatografischen Apparat, das
die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
¶47A. Simplexfixierstationen nach Paragraph 41, wobei die harte Gegendruckwalze eine
steife zylindrische Röhre umfasst, die wahlweise mit einem Elastomer beschichtet ist, das
weniger als 1,25 mm dick ist und ein Fluorelastomer oder ein Silikongummi umfasst.¶47A. Simplex fuser stations according to
¶47B. Simplexfixierstationen nach Paragraph 42, wobei die harte Gegendruckwalze eine
steife zylindrische Röhre umfasst, die wahlweise mit einem Elastomer beschichtet ist, das
weniger als 1,25 mm dick ist und ein Fluorelastomer oder ein Silikongummi umfasst. ¶47B. Simplex fuser according to
¶48A. Tonerfixierverfahren nach Paragraph 45, wobei die harte Gegendruckwalze eine steife zylindrische Röhre umfasst, die wahlweise mit einem Elastomer beschichtet ist, das weniger als 1,25 mm dick ist und ein Fluorelastomer oder ein Silikongummi umfasst.¶48A. The toner fixing method of paragraph 45, wherein the hard platen roller is a rigid cylindrical tube optionally coated with an elastomer which is less than 1.25 mm thick and comprises a fluoroelastomer or a silicone rubber.
¶48B. Tonerfixierverfahren nach Paragraph 46, wobei die harte Gegendruckwalze eine steife zylindrische Röhre umfasst, die wahlweise mit einem Elastomer beschichtet ist, das weniger als 1,25 mm dick ist und ein Fluorelastomer oder ein Silikongummi umfasst.¶48B. The toner fixing method of paragraph 46, wherein the hard platen roller is a rigid cylindrical tube optionally coated with an elastomer which is less than 1.25 mm thick and comprises a fluoroelastomer or a silicone rubber.
Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen genau beschrieben, wobei Veränderung und Abwandlungen möglich sind. The invention has been described in detail using preferred embodiments, wherein Change and modifications are possible.
- 1010
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 11, 11', 11", 11'''11, 11 ', 11 ", 11' ''
- Kernelementcore element
- 12, 12', 12",12, 12 ', 12 ",
- 12"' Grundpolsterschicht12 "'base cushion layer
- 13, 13'13, 13 '
- Sperrschichtjunction
- 14, 14', 14",14, 14 ', 14 ",
- 14"' Tonerablöseschicht14 "'toner release layer
- 15, 15'15, 15 '
- elastisch verformbare Strukturelastically deformable structure
- 16, 16'16, 16 '
- Verstärkungsbandreinforcing tape
- 18, 18'18, 18 '
- Versteifungsschichtstiffening layer
- 17, 17'17, 17 '
- Hülsenelementsleeve member
- 20, 20', 20"20, 20 ', 20 "
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 21, 21', 21"21, 21 ', 21 "
- zylindrischer Kerncylindrical core
- 22, 22', 22"22, 22 ', 22 "
- GrundpolsterschichtBase cushion layer
- 23, 23', 23"23, 23 ', 23 "
- TonerablöseschichtToner release layer
- 2929
- Antriebsquellea drive source
- 3030
- GegendruckwalzeBacking roll
- 3131
- Kernelementcore element
- 3232
- Oberflächenschichtsurface layer
- 40, 40', 40"40, 40 ', 40 "
- Heizwalzeheating roller
- 41, 41', 41"41, 41 ', 41 "
- inneres Heizelementinner heating element
- 42, 42', 42"42, 42 ', 42 "
- Heizwalzeheating roller
- 43, 43', 43"43, 43 ', 43 "
- inneres Heizelementinner heating element
- 5050
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 5151
- Kernelementcore element
- 5252
- elastisch verformbare Strukturelastically deformable structure
- 6060
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 7070
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 8080
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 9090
- TonerfixierwalzeTonerfixierwalze
- 9292
- Spezifizierungskennzeichen specification Plate
- 92', 92"92 ', 92 "
- Spezifizierungskennzeichenspecification Plate
- 9393
- Barcodebarcode
- 9595
- SpezifizierungskennzeichendetektorSpecifying characteristics detector
- 100100
- SimplexfixierstationSimplexfixierstation
- 110110
- Aufnahmebogenreceiving sheet
- 111111
- nicht fixiertes Tonerbildunfixed toner image
- 120120
- Fixierspaltfusing nip
- 200200
- DuplexfixierstationDuplexfixierstation
- 210210
- Aufnahmebogenreceiving sheet
- 211211
- nicht fixiertes Tonerbildunfixed toner image
- 212212
- nicht fixiertes Tonerbildunfixed toner image
- 220220
- Fixierspaltfusing nip
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet, dass das austauschbare entfernbare Hülsenelement (17) des Weiteren folgende Elemente umfasst:
characterized in that the interchangeable removable sleeve member (17) further comprises:
dadurch gekennzeichnet, dass die Grundpolsterschicht (12) des Weiteren einen Schaum mit einer Querdehnzahl zwischen 0,2 und 0,4 umfasst, wobei die Tonerablöseschicht (14) eine Querdehnzahl von mehr als 0,4 umfasst, und die Tonerfixierwalze (20) so angepasst ist, dass sie von einer außerhalb der Tonerfixierwalze (20) angeordneten Wärmequelle (40, 42) beheizt wird. The toner fixing roller according to claim 2,
characterized in that the base cushion layer (12) further comprises a foam with a transverse elongation between 0.2 and 0.4, the toner release layer (14) comprising a transverse elongation greater than 0.4, and so the toner fixing roller (20) is adapted is that it is heated by a heat source (40, 42) arranged outside the toner fixing roller (20).
dadurch gekennzeichnet, dass die Spezifizierungskennzeichen (92) auf der Tonerfixierwalze (20) vorgesehen sind, um ein auf die Tonerfixierwalze (20) bezogenes Parameter anzuzeigen, das von einem Spezifizierungskennzeichendetektor (95) entweder visuell, mechanisch, elektrisch, optisch, magnetisch oder durch Radiofrequenz ermittelt werden kann.The toner fixing roller according to one of claims 1 to 3 with a specification mark (92) on an outer surface of the toner fixing roller (20)
characterized in that the specification flags (92) are provided on the toner fixing roller (20) to indicate a parameter related to the toner fixing roller (20) by a specification flag detector (95) either visually, mechanically, electrically, optically, magnetically or by radio frequency can be determined.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des zur Verfügung Stellens des Weiteren vorsieht, dass die elastisch verformbare Struktur (15) mit Overdrivekontrolle eine Querdehnzahl zwischen 0,2 und 0,4 aufweist.Method according to claim 5,
characterized in that the step of making available further provides that the elastically deformable structure (15) with overdrive control has a transverse elongation between 0.2 and 0.4.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des zur Verfügung Stellens des Weiteren ein
characterized in that the step of providing further a
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des zur Verfügung Stellens des Weiteren vorsieht, dass die elastisch verformbare Struktur (15) mit Overdrivekontrolle, die das Kernelement (11) umgibt folgende Elemente aufweist:
characterized in that the step of making available further provides that the elastically deformable structure (15) with overdrive control, which surrounds the core element (11), has the following elements:
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des zur Verfügung Stellens des Weiteren das zur Verfügung Stellen der Grundpolsterschicht (12) umfasst, die einen Schaum umfasst, der eine Querdehnzahl zwischen 0,2 und 0,4 aufweist, und wobei die Tonerablöseschicht eine Querdehnzahl von mehr als 0,4 aufweist.A method according to claim 8,
characterized in that the step of providing further comprises providing the base cushion layer (12) comprising a foam having a transverse elongation between 0.2 and 0.4, and wherein the toner release layer has a transverse elongation greater than 0.4.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des zur Verfügung Stellens des Weiteren das zur Verfügung Stellen eines austauschbaren entfernbaren Hülsenelements (17) als elastisch verformbare Struktur (15) vorsieht, wobei das austauschbare entfernbare Hülsenelement (17) des Weiteren die folgenden Elemente umfasst:
characterized in that the step of providing further includes providing an interchangeable removable sleeve member (17) as an elastically deformable structure (15), the interchangeable removable sleeve member (17) further comprising the following elements:
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