DE2041670A1 - Hitzefixiervorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte Difl.-Ing. F.Weickmann, /UAIb/U

Dipl.-Ing. Ή. Weickmann, Dipl-Phys, Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

XEROX CORPORATION, Rochester,'■ IT.Y. 14603, V.StoA<

Hitzefixiervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Hitzefixiervorrichtung zur Fixierung in bildmäßiger Verteilung auf einem Bildträger angeordneter wärmeschmelzbarer Teilchen, insbesondere für elektrofotografische Tonerbilder.

Ein vorzugsweises Verfahren zur Übertragung von Wärme zwecks Einschmelzung eines Tonerbildes in Papier "besteht darin, das Tonerbild in direkte Berührung mit einer heißen fläche, beispielsweise einer erhitzten Rolle zu bringen. Zur wirksamen und wirtschaftliehen Erzeugung fixierter Bilder ist es je- | doch erforderlich, relativ große und stabile fixierrollen zu verwenden, die eins große ".Wärmemenge'erfordern,- um durch ihre Lagerung verursachteWärmeverluste auszugleichen,, Die Heizelemente für derartige Fixierrollen sind im allgemeinen im Inneren einer der Rollen angeordnet, die einen hohen Temperatur gradienten haben und daher zum Ausgleich von Wärmeverlusten und zur Fixierung relativ große Speiseleistungen erfordern* Mit dem Erfordernis einer hohen Heizelementtemperatur müssen umfangreiche Temperaturregelungen vorgesehen sein, um andere Vorrichtungen in angemessener Weise gegen zu große Wärmeeinwirkungen zu schützen· ferner tritt auch eine Bild- '* verschiebung ein, wenn ein diesen Vorgang verhindernder Stoff,

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beispielsweise ein Öl, nicht laufend auf die Rollenoberflächen aufgebracht wird«, Es gibt auch andere Hitzefixiervorrichtungen, die nicht besonders für Hochgeschwindigkeitamaschinen geeignet sind, beispielsweise Anordnungen mit Heizspiralen und Reflektoren,, Diese Strahlungsheizer sowie auch andere Anordnungen mit zirkulierender Heißluft haben den Nachteil der Ableitung großer Wärmemengen in ihre Umgebung, so daß die Wärmeübertragung auf das Tonerbild selbst unzureiohend isto Die Heizspiralen liegen vollkommen frei und gefährden die Betriebssicherheit_o

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Konstruktion einer Kontaktfixiervorrichtung für Tonerbilder derart zu verbessern, daß zur schnellen Fixierung ein minimaler Wärmeverbrauch erforderlich iste Ferner soll der jeweilige Bildträger leicht durch die Vorrichtung hindurchtransportiert werden können, ohne eine Bildversohiebung zu verursachen» ₍

Eine Hitzefixiervorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäö derart ausgebildet, daß einem endlosen, gut wärmeleitfähigen, auf zumindest einer Oberfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Band eine Transportvorrichtung für den Bildträger, eine elektrische Entladungsvorrichtung zur elektrostatischen, flä— chigen Bindung des Bildträgers am Band und auf seiner dem Bildträger abgewandten Seite eine Heizvorrichtung zugeordnet ist, deren Wärmung eine Einschmelzung der Teilchen auf dem Bildträger bewirkt»

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Vorteilen und Wesenszügen anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschriebene Es zeigen:

Fig.1 die schematische Darstellung einer für hohe Betriebsgeschwindigkeit geeigneten, automatisch arbeitenden

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elektrofotografischen Reproduktionsmaschine, die eine Hitzefixiervorrichtung nach der Erfindung enthält

und ■ ·

Pig«2 eine perspektivische "Darstellung der erfindungsgemässen Fixiervorrichtung«,

In Hg.1 sind die verschiedenen Komponenten einer elektrofotografischen Reproäuktionsmasehine schematisch dargestellt. Wie bei allen elektrostatischen Kopiermaschinen wird ein ä

Lichtbild eines zu reproduzierenden Schriftstücks auf die sensitivierte Oberfläche einer elektrofotografischen Platte projiziert, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild entsteht ο Danach wird das latente Bild mit einem ihm entgegengesetzt geladenen Entwicklerstoff zur Erzeugung eines elektrofotografischen Tonerbilds entwickelt, welches dem latenten Bild entspricht« Das Tonerbild wird dann elektrostatisch auf einen Bildträger übertragen, auf dem es mit eijier Fixiervorrichtung fixiert wird, die das Tonerbild dauerhaft auf dem Bildträger anhaften läßt.

Bei der dargestellten Maschine ist ein zu kopierendes Original D auf eine transparente Auflageplatte P aufgelegt, die in I einem optischen System 10 stationär angeordnet ist» Die Bildstrahlen werden durch das optische System auf die lichtempfindliche Oberfläche einer elektrofotografischen Aufzeichnungsplatte in Form einer Trommel 11 projiziertο

Die elektrofotografische Trommel 11 ist im Maschinenrahmen in der dargestellten Pfeilrichtung konstant drehbar gelagerte Während ihrer Drehung wird das Lichtbild des Originals auf die elektrofotografische Trommeloberfläche an einer Beiich« tungsstation A projiziert«, Durch diese Belichtung wird die lichtempfindliche Oberfläche in den belichteten laächentei« len entladen, wodurch ein latentes elektrostatisches Bild

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mit einer Konfiguration entsteht, die derjenigen des vom Original projizierten Lichtbilds entspricht Bei weiterer Drehung der Trommeloberfläche wird das elektrostatische latente Bild durch eine Entwicklungsstation B geführt, an der eine Entwicklungsvorrichtung 14 angeordnet ist» Diese bringt einen Entwicklerstoff auf die Trommeloberfläche auf, der über Bie kaskadiert wird und eine Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes bewirkte Während dieser Kaskadierung werden die im Entwicklerstoff enthaltenen Tonerteilchen zur Erzeugung von Tonerbildern auf der Trommeloberfläche abgelagert.

Das entwickelte elektrostatische Bild wird mit der Trommeloberfläche einer Bildübertragungsstation C zugeführt, wo ein Kopieblatt synchron mit der Trommeloberfläohe an diese herangeführt wird, um das entwickelte Bild zu übertragene Es ist ein Blatttransport 16 vorgesehen, der die Kopieblätter von einem Blattförderer 18 dem entwickelten Bild auf der Trommel an der Station 0 zuführte

Nachdem das Blatt von der Trommel abgelöst ist, wird es einer Fixiervorrichtung 50 zugeführt, die es auf dem Kopieblatt in noch zu beschreibender Weise dauerhaft fixierte Danach wird die fertige Kopie aus der Maschine mit einer Fördervorrichtung 21 an eine äußere Sammelstelle ausgegeben·

Zum Antrieb der Trommel in Verbindung mit der Belichtung mit einem zu kopierenden Original, zur Beförderung und Kaskadierung des Entwicklerstoffs, zur Einzelförderung von Kopieblättern zur Bildübertragungsstation 0 und duroh die Fixiervorrichtung hindurch in zeitlicher Abstimmung mit der Bilderzeugung ist ein geeigneter Antriebsmechanismus vorgesehen·

Die vorstehende Beschreibung mag zum Verständnis der allgemeinen Arbeitsweise einer elektrofotografischen Reproduktions-

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maschine ausreichen, die mit einer Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.

Wie aus Jig.2 hervorgeht, ist die Hitzefixiervorrichtung 50 derart ausgebildet, daß ein Kopieblatt S zur Fixierung durch sie hindurchgeführt werden kanne Das Kopieblatt S wird durch einen Eintrittsschlitz 22 an der einen Seite des Gehäuses eingeführt und durch einen Austrittsschlitz an der anderen Seite des Gehäuses herausgeführt. Das Gehäuse für die Fixiervorrichtung besteht aus isolierten Wandungen *

24 aus einem stark reflektierenden Material, welches mit einem stark wärmeisolierenden Material überzogen ist· Innerhalb des Gehäuses wird das Kopieblatt mit einem endlosen Band

25 befördert, das auf zwei parallel zueinander angeordneten Rollen 26 und 27 geführt ist. Die Achsen der Rollen 26 und 27 sind in geeigneter Weise gelagert und mit Antriebsvorrichtungen wie z.B. Antriebsriemen oder Ketten versehen, durch deren Kopplung mit einem Antriebssystem eine stetige Bewegung des Bandes in der dargestellten Pfeilrichtung erfolgte Dadurch wird das Kopieblatt durch die Fixiervorrichtung hindurchbewegt. Zwischen dem oberen und dem unteren Verlauf des Bandes 25 ist ein Heizelement 30 angeordnet, das die Form eines Streifen- oder Widerstandsheizers hat und seine Wärme % auf das Band 25 strahlte Durch die Aufheizung wirkt das Band 25 als Einschmelzelement und gibt seine Wärme gleichmäßig auf das jeweilige Kopieblatt S ab, auf dem die Tonerteilchen in bildmäßiger Verteilung angeordnet sindo

Um einen guten thermischen Kontakt gleichmäßig über die gesamte Länge des Berührungsbereiches mit dem Kopieblatt zu gewährleisten, wird dieses elektrostatisch an der Bandoberfläche durch eine Oorona-Entladungsvorrichtung 40 gebunden, die mit einer variablen Spannungsquelle 41 verbunden ist₀ Die Spannungsquelle 41 ist variabel, um auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen wie z.B. Luftfeuchte, Temperatur und so

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weiter einen jeweils optimalen Betrieb zu ermöglichen.) Zur guten elektrostatischen Berührung ist die Bandoberfläche mit einer sehr dünnen Schicht eines elektrisch isolierenden materials wie ZoBo Teflon überzogen, die auch ein Ankleben des Kopieblatts am Band verhinderte Der Teflonüberzug soll so dünn aein, daß er die Wärmeleitung durch das Band hindurch nicht behindert, seine Stärke kann zwischen ca_o 0,05 und 0,1 mm liegeno Am Ende des jeweiligen Bandverlaufs trennt sich das Kopieblatt durch seine natürliche Steifheit vom Band ο Es sind ferner Trennfinger 43 aus einem geeigneten Material vorgesehen, die die Abtrennung des Kopieblatts vom Band 25 erleichtern

Das Band 25 besteht aus einem sehr gut wärmeleitfähigen Material wie ζ·Β· Kupfer, welches eine gewisse Elastizität und eine ausreichende Festigkeit für den angetrebten Verwendungszweck besitzt. Um die Wärmeleitung zu den Tonerteilchen sicherzustellen, soll das Band relativ dünn sein und beispielsweise eine Stärke von ca» 0,25 bis ca„ 0,8 mm haben, so daß die Wärme durch das Band geleitet wird, wenn das Heizelement auf der dem Kopieblatt abgewandten Seite des Bandes angeordnet ist₀ Jede der Rollen 26 und 27 besteht vorzugsweise aus einem wärmeunempfindlichen und gegen Wärme isolierenden Material und ist auf ihrer Achse mit wärmeisolierenden Halterungen befestigt·

Der Abstand zwischen den Rollen 26 und 27 und die Länge des Bandes 25 können entsprechend den erforderlichen oder er« wünschten Fixiereigenschaften ausgewählt werdeno Beispiels« weise kann der Abstand zwischen den Rollen 26 und 27 verringert werden, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Kopieblattes S duroh die elektrofotografische Reproduktionsmaschine relativ gering ist· Andererseits kann beispielsweise bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen mit relativ hoher Bewegungsgesohwindigkeit des Kopieblattes ein großer Abstand zwischen den RoI-

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len 26 und 27 vorgesehen sein, der die hohe Geschwindigkeit des Kopieblatts durch die Fixiervorrichtung hindurch kompensiert»

Beim Betrieb der Vorrichtung wird ein Kopieblatt mit der Bildseite nach oben auf das Band 25 geführt und mit der Corona-Entladungsvorrichtung 40 an der Bandoberfläche gebunden, so daß es durch die Fixiervorrichtung hindurchtransportiert werden kann_e Die in der Fixiervorrichtung zirkulierende Wärme sowie die direkt vom Heizelement 50 abgestrahlte Wärme wirkt auf die Oberfläche des Bandes 25 ein, das in sehr gutem thermischen Kontakt mit dem Kopieblatt über dessen gesamte Länge steht_e Da die Stärke des Bandes 25 in der Größenordnung von 0,25 bis 0,8 mm liegt, kann die Wärme auch dann durch das Band hindurchgeleitet werden, wenn das Heizelement auf der dem Tonerbild abgewandten Seite des Bandes angeordnet ist· Es werden ausgezeichnete Fixierungen von Tonerbildern mit durchgehend getönten Flächen und Strichzeichnungen auf sich bewegenden Kopieblättern erzielt, wenn Temperaturen von 193⁰C und Durchführungszeiten von ca· 0,8 bis 1,0 Sekunden verwendet werden₀

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ansprechzeit für das Heizelement relativ kurz, und die auf ein Band übertragene Wärmemenge reicht für jede Kopier- bzw_o Vervielfältigungsgeschwindigkeit ausc Auch ist die Fixiertemperatur unabhängig von dem Absorptionsspektrum des Toners, wie dies bei'Strahlungsheizern der Fall ist« Die Aufwärmzeit für das Band auf Fixiertemperatur ist relativ kurz, und es sind keine Wartezeiten bei eingeschalteten Heizelementen vor oder während der Betriebszeit einer elektrofotografischen Reproäuktionsmaschine erforderlioh· Da minimale Wärmeverluste durch Leitung und Strahlung vorhanden sind, ist eine nur geringe Speiseleistung für die Heizelemente erforderlich. Auf das zu fixierende Bild wird kein Druck ausgeübt, so daß kei-

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ne Verschiebung der Tonerteilchen auftritt,, Die durch das Heizelement 30 zu liefernde Wärmemenge entspricht der auf die Tonerteilohen und das Kopieblatt übertragenen zuzüglich der sehr geringen Wärmemenge, die bei der Übertragung auf das Kopieblatt verloren gehto

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, auf das sie nicht beschränkt ist«

1 η 9 c 1 η / 2 ο ο 1

Claims (1)

1. Patentansprüche

   (T] Hitzefixiervorrichtung zur Fixierung in bildmäßiger Verteilung auf einem Bildträger angeordneter wärmeschmelzbarer Teilchen, insbesondere für elektrofotografische Tonerbilder, dadurch gekennzeichnet, daß einem endlosen, gut wärmeleitfähigen, auf zumindest einer Oberfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Band (25) eine Transportvorrichtung (26, 27) für den Bildträger (S), eine elektrische Entladungsvorrichtung ™

   (40) zur elektrostatischen, flächigen Bildung des BiIdträgers (S) am Band (25) und auf seiner dem Bildträger (S) abgewandten Seite eine Heizvorrichtung (50) zugeordnet ist, deren Wärme eine Einschmelzung der Teilchen auf dem Bildträger (S) bewirkte

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (25) aus Kupfer mit einer Stärke von 0,25 bis 0,8 mm besteht·

   Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht eine Stärke ä von 0,05 bis 0,1 mm hat·

   4« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der elektrischen Entladungsvorrichtung (40) zugeführte Spannung zur Anpassung an unterschiedliche Umgebungsbedingungen variabel ist·

   5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Trennelemente (43) zur Ablösung eines Bildträgers (S) vom Band (25) vorgesehen sind.

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