DE2259213C3

DE2259213C3 - Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung

Info

Publication number: DE2259213C3
Application number: DE2259213A
Authority: DE
Inventors: Kenzo Ariyama; Shigeru Muramatsu; Ryoichi Hino Tokio Namiki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1979-11-29
Also published as: US3811821A; DE2259213A1; DE2265396C3; GB1417415A; DE2265587C2; DE2259213B2; DE2265396B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckrollen-Wärmefixiercinrichtung für ein elektrofotografisches Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einem elektrofotografischen Kopiergerät wird auf der Umfangsfläche einer mit Selen beschichteten Walze ein elektrostatisches Ladungsbild von z. B. positiver Polarität erzeugt. Ein üblicherweise als Toner bezeichnetes, dunkelfarbiges Pulver aus einem schmelzbaren Material wird negativ aufgeladen und auf die eine positive Ladung tragenden Stelle des Ladungsbildes gebracht, so daß es dort haftet und ein Tonerbild entsteht. Das Tonerbild wird dann auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial übertragen und anschließend zur Fixierung erwärmt, wodurch eine permanente Abbildung erzeugt wird. Bei der Fixierung wird das Bildempfangsmaterialblatt im allgemeinen zwischen einer erwärmten FixierroIIe und einer Gegendruckrolle hindurchgeführt, wobei das puilverförmige Tonerbild auf dem Bildempfangsmaterial aufgeschmolzen wird und dadurch an diesem haftet.

Dieses Verfahren hat jedoch noch einige Mangel. So bleibt beispielsweise an der mit dem Tonerbild in Berührung kommenden Umfangsfläche der Fiixierrolle noch eine gewisse Menge des Toners haften, die sich auf folgenden Blättern abdruckt und damit diese verunreinigt. Ist die Temperatur der Fixierrolle zu niedrig, so haftet das noch nicht aufgeschmolzene To- > nerpulver an ihr und drückt sich dann im sogenannten »Offset-Effekt« auf den folgenden Blättern ab. Ist andererseits die Temperatur der Fixierrolle zu hoch, so kann das geschmolzene Tonerpulver an ihr haften und die folgenden Blätter verunreinigen. Um düse »Off-

Mi set-Verunreinigungen« der Bildempfangsniaterialblätter zu vermeiden, kann entweder ein Material für die Fixierwalze ausgewählt werden, an dem das Tonerpulver nur schlecht haftet, oder die Fixiertemperatur wird mit hoher Genauigkeit auf einen bestimmten,

ι: optimalen Wert eingestellt. Eine so exakte Steuerung der Fixiertemperatur ist jedoch sehr schwierig und insbesondere aufwendig.

Aus der DE-OS 2064559 ist eine Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung für ein elektrofotografisches

jo Kopiergerät bekannt, wobei die Oberfläche der FixierroIIe mit einer Silikonkautschuk-Schicht und die Oberfläche der Gegendruckrolle mit einer Polytetrafluoräthylen-Schicht versehen ist; außerdem liegt an der Oberfläche der FixierroIIe eine Reinigungsrolle

j; aus Metall, insbesondere aus Stahl, an. Dadurch soll eine Reinigung der Oberfläche der FixierroIIe von daran haftenden Tonerteilchen sichergestellt werden. Da das Bildempfangsmaterial jedoch unter hohem Druck zwischen den beiden Rollen hindurchgeführt

i<> werden muß, kann das im allgemeinen aus Papier oder einem ähnlichen Material bestehende Bildempfangsmaterial an einer der beiden Rollen, im allgemeinen der Fixierrollen, anhaften, so daß es sich im weiteren Ablauf des Kopiervorganges vollständig um die Fi-

i, xierrolle wickeln kann; dadurch wird jedoch der einwandfreie Betrieb des Kopiergerätes gestört, so daß unter Umständen sogar keine Kopien mehr gemacht werden können.

Eine ähnliche Druckroüen-Wärmefixiereinrich-

i<> tung, mit der das Anhaften des aufzuschmelzenden Toners auf der FixierroIIe vermieden werden soll, ist aus der DE-OS 2063950 bekannt; dabei ist die Oberfläche der FixierroIIe mit einer elastischen Isolierschicht, insbesondere aus Silikongummi versehen, und

r, auch die Oberfläche der Gegendruckrolle weist eine Schicht aus Silikongummi auf. Die beiden Rollen haben gleiche Radien, wobei die Schichtdicke der FixierroIIe wesentlich kleiner als die der Gegendruckrolle ist und die Anpreßkraft zwischen den beiden

,ι. Rollen sowie die Temperatur der Fixierrollen so ausgewählt wird, daß der oben erläuterte Offset-Effekt vermieden wird. Das Problem, daß das Bildempfangsmaterial an einer Rolle haften kann, wird in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

Aus der US-PS 3449548 ist eine Druckrollen-Wärmefixicreinrichtung bekannt, bei der in der Oberfläche der Gegendruckrolle öffnungen vorgesehen sind, um den Wirkungsgrad der Einrichtung bei konstanter Drehzahl der Rolle zu verbessern. Die Ober-Mi fläche der Gegendruckrolle ist mit einem Silikonkautschukmantel umgeben, der wiederum durch eine Teflonbeschichtung bedeckt ist. Auch die Oberfläche der FixierroIIe, die einen größeren Durchmesser als die Gegenrolle hat, ist mit einer Teflonbeschichtung

„-, versehen, wobei die Oberflächenschicht der Gcgendruckrolle weicher als die der FixierroIIe ist. Die dadurch entstehende Einbuchtung der Gegendruckrolle im Berührungsbereich mit der FixierroIIe soll nur zur

Verlängerung cjer Fixierzeit bei sonst gleichbleibender Drehzahl dienen. Weder eine Reinigung der Rollen noch das etwaige Anhaften des Bildempfangsmaterials wird in dieser Druckschrift angesprochen.

Aus der DE-OS J 772898 ist eine Druckfixiereinrichtung bekannt, bei der die Fixierung ohne Zuführung von Wärme durchgeführt wird. Diese Druckfixiereinrichtungenthält eine Metallrolle mit kleinerem Durchmesser sowie eine Gegendruckrolle mit größerem Durchmesser, deren Oberfläche aus einem elastischen Material besteht, so daß sie im Kontaktbereich mit der Metallrolle verformt werden kann. Diese Verformung soll jedoch nur gering sein, damit der Druck über einen breiteren Rereich verteilt wird. Auch in dieser Druckschrift wird weder die Reinigung der Rollen noch das mögliche Aufwickeln des Bildempfangsmaterials erwähnt.

Schließlich ist aus der DE-OS 1926 118 noch eine Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung der angegebenen Gattung bekannt, bei der den metallischen Zylinder der Fixierrolle eine wärmeisolisrende Silikonkautschukschicht mit einer ausreichenden radialen Wandstärke und einer gewissen Nachgieoigkeit umgibt, so daß eine Einbuchtung entsteht, wenn die Gegendruckrolle an der Fixierrolle anliegt. Zu diesem Zweck hat der Überzug der Gegendruckrolle, der aus einem adhäsiven, isolierenden Material besteht, eine ausreichende Festigkeit, um die Ausbildung dieser Einbuchtung zu ermöglichen. Diese Einbuchtung hat folgende Vorteile:

1. Es soll eine Bogenlänge entstehen, die für den Antrieb der Fixierrolle durch die Gegendruckrolle ausreicht; und

2. dadurch sollen die Zeitspanne verlängert und die Fläche vergrößert werden, in denen die Fixierrolle in Berührung mit den aufzuschmelzenden Tonerteilchen ist.

Bei einer solchen Druckrollen-Wärmefixierung treten jedoch die beiden obenerwähnten Probleme auf, nämlich einerseits die Ablagerung von Tonerteilchen auf der Fixierrolle und zum anderen das Aufwikkeln eines Bildempfangsmaterialblattes an einer solchen Rolle.

Es liegt auf der Hand, daß bei allen bekannten Einrichtungen die Gefahr des Aufwickeins eines Blattes um die Fixierrolle als Folge der Haftung des Toners an der Fixierrolle, dann besonders groß ist, wenn ein blattförmiges Bildempfangsmaterial z. B. Papier, mit nur sehr geringer Eigenste if igke it verwendet wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der ohne großen konstruktiven Aufwand gleichzeitig eine ständige Reinigung der Oberfläche der Fixierrolle von etwa daran haftendem.Toner durchgeführt sowie das Aufwickeln eines Bildempfangsmaterialblattes auf die Rollen auch dann vermieden wird, wenn ein Bildempfangsmaterial geringer Eigensteifigkeit, z. B. sogenanntes leichtes Papier, verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des neuen Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Die Gegendruckrolle wird so ausgebildet, daß der Toner gut an ihr haftet. Damit dient sie gleichzeitig auch als Rei ■ nigungsrolle, wenn sie nach einem Fixiervorgang im Kontakt mit der Fixieri'olle weiter umläuft, da auf der Fixierrolle vorhandener Toner auf die Gegendruckrolle übertragen wird, also nicht auf der Fixierrolle zurückbleibt und nicht mittels des obenerwähnten Offset-Effektes schließlich auf das Tonerbild übertragen wird. Außerdem können mit dieser Druckrollen-Wärmeftxiereinrichtung neben üblichen Papieren auch Papiere mit geringerem Gewicht verarbeiter werden, dessen Eigensteifigkeit so gering ist, daß schon geringe, an einer Rolle haftende Tonermengen

> ausreichen, ein solches Papierblatt mitzuführen und auf diese Rolle aufzuwickeln. Dies gilt insbesondere im vorliegenden Fall für die auch als Reinigungsrolle dienende Gegendruckrolle, an deren Oberfläche größere Tonermengen haften, die im Fixierspalt beim Fixiervorgang infolge der dabei erzeugten Wärme weich werden können. Es besteht also die Gefahr, daß sich die Papierblätter nicht auf die Fixierrolle, sondern auf die Gegendruckrolle aufwickeln. Dieses bei üblichen Rollenpaaren mit zusätzlichen Reinigungselementen praktisch nicht auftretende Problem macht sich dann besonders stark bemerkbar, we;/; die Gegendruckroile gleichzeitig auch als Reinigung;roIIe dient, das heißt, wenn sich Tonerteilchen auf der Gegendruckrolle ansammeln. Um zu verhindern, daß Blätter, insbesondere leichte Papiere, wie etwa 50-g-Papiere, an der Gegendruckrolle anhaften, wird der Durchmesser der Gegendruckrolle kleiner als der Durchmesser der Fixierrolle gemacht, und zwar so weit, daß die Oberflächenkrümmung der Andruckrolle so stark ist, daß auch bei leichten Papieren die Eigensteifigkeit groß genug ist, um mit ihrer gegen eine Krümmung gerichteten Rückstellkraft die Haftkraft des Toners zu überwinden. Es sind also weder eine zusätzliche Reinigungseinrichtung noch zusätzliche Mittel erforderlich, um ein etwa an der Oberfläche der Gegendruckrolle haftendes Blatt von dieser Oberfläche abzuziehen, sondern aufgrund der beanspruchten Ausgestaltung und der geometrischen Anordnung von Gegcndruckrolle und Fixierrolle ergeben sich sowohl dk Reinigung der Fixierrolle als auch die Ablösung des Blattes von der Oberfläche der Gegendruckrolle ohne solche zusätzlichen Mittel.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert, deren Figur eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die in der Figur dargestellte Ausführungsform einer Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung für ein elektrofotografisches Kopiergerät weist eine Fixierrolle 41 aus einem elastischen Material, an dem geschmolzenes Tonerpulver nur schlecht haftet, sowie ein" Cegendruckrolle 42 aus Aluminium oder einem anderen Metall auf, an dem das Tonerpulver gut haftet. Die Gegend/uckrolle 42 hat einen kleineren Durchmesser als die Fixierrolle 41, so daß die in Druckanlage an der Fixierrolle 41 gehaltene Gegendruckrolle 42 in der Umfangsfläche der Fixierrolle 41 eine Vertiefung ausbildet, wenn sich die beiden Rollen in den Richtungen der angegebenen Pfeile drehen, Die Umfangsfläche der Fixierrolle 41 wird mittels eines mit einem Reflektor 43 versehenen Heizkörpers

44 oder mittels einer Heizwalze (nicht dargestellt) erwärmt.

Eine mit ihrer Vorderkante in Anlage an der Umfangsfläche der Gegendruckrolle 42 gehaltene Klinge

45 dient dazu. Verunreinieuneen von dieser Oberflä-

ehe abzustreifen. Ein ein Tonerbild tragendes Blatt 6 wird mittels (nicht gezeigter) Vorschubeinrichtungen in Richtung des Pfeiles 8 zwischen die beiden Rollen 41 und 42 eingeführt. An der Ablaufseite der Transportbahn für das Blatt 6 sind an den Umfangsflächen der Rollen 41 bzw. 42 Blattabstreifer 46 bzw. 49 angeordnet, um gegebenenfalls an den Rollen haftende Blätter abzuziehen.

Um das Anhaften des Tonerpulvers an der Fixierrolle 41 sicher zu verhindern, kann die Oberfläche der Fixierrolle 41 noch zusätzlich mit Silikonöl benetzt oder mittels einer Reinigungswalze gereinigt werden.

Bleibt beim normalen Betrieb eine gewisse Menge des Tonerpulvers des Tonerbildes 7 an der Fixicrrolle 41 haften, so wird dieses Tonerbild selbsttätig von der Fixierrolle 41 auf die Gegendruckrolle 42 überführt, da es an der Gegendruckrolle 42 besser haftet als an der Fixierrolle 41. Dadurch wird etwa an der Fixier-

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tigt, so daß keine Gefahr besteht, daß sich das Blatt 6 auf die Fixierrolle 41 aufwickelt.

Tritt das Blatt 6 aus dem Spalt zwischen den einander berührenden Oberflächen der Rollen 41 und 42 aus. so wird es aufgrund der in der Fixierrolle 41 ausgebildeten Vertiefung so gebogen, daß sich sein vorderer Rand entlang der gestrichelt dargestellten Bahn 11 bewegt und das Blatt 6 sich von selbst von der Fixierrolle 41 löst.

Da andererseits der Durchmesser der Gegendruck-

' rolle 42 sehr klein ist, kommt das in der Vertiefung gebogene Bildempfangsmaterial 6, das sich längs der Bahn 11 bewegt, nur mit einem geringen Flächenbereich der Oberfläche der Gegendruckrolle 42 in Berührung, und damit auch nur mit wenig gegebenenfalls

" dort haftendem Toner. Die vorhandene Eigensteifigkeit reicht somit auch bei leichten Papieren noch aus. um gegenüber einer, mit nur geringer Klebewirkung durch den Toner, entsprechend dem Durchmesser der Andruckrolle starken Krümmung zu überwiegen.

Zu Versuchszwecken ist eine aus Silikongummi gefertigte Fixierrolle 41 mit einem Durchmesser von 50 mm auf 160 bis 180" C und eine aus Eisen gefertigte Gegendruckrolle 42 mit einem Durchmesser von

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Blatt 6 mit einer Geschwindigkeit von lOcm/sek zwischen den Rollen 41 und 42 hindurchgeführt, so läßt sich eine ausreichende Fixierung des Tonerbildes erzielen, ohne daß Tonerpulver an der Fixierrolle 41 haften bleibt oder das Blatt 6 auf die Fixicrrolle 41 oder die Gegendruckrolle 42 aufgewickelt wird.

Hierzu I Blatt Zcichnunr :n

Claims

Patentansprüche;

1. Druckrollen-Warmefixiereinriehtung for ein elektrofotografische« Kopiergerät mit eintsm in gegenseitiger Druckanlage gehaltenen Rollenpaar aus einer elastischen FixierroIIe und einer Gegendruckrolle, zwischen welchem Rollenpapier ein Tonerbild tragende Aufzeichnungsblätter hindurchgeführt werden, wobei das Tonerbild in Kontakt mit der Oberfläche der beheizten Fixierrolle kommt, die durch die Einwirkung deir Gegendruckrolle im Kontaktbereich eingedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Gegendruckrolle (42) in Abstimmung auf Aufzeichnungsblätter geringer Eigensteifigkeit kleiner als der Durchmesser der Fixierrolle (41) ist, und daß die GegendruclkroIIe eine Metalloberfläche mit gegenüber der Fixierrolle größerer Haftkraft für geschmolzenen Toner aufweist<usd als Reinigungsrolle bei Abwesenheit eines Aufzeichnungsblattes mit der FixierroIIe in Eingriff gehalten ist.

2. Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckrolle (42) insgesamt aus Stahl besteht.

3. Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Umfang der Gegendruckrolle (42) aus Aluminium besteht.

4. Druckrollen-Wärmefixiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens di/ Umfang der FixierroIIe (41) aus Silikonkautschuk besteht.

5. Druckrollen-Wärmefi) ^einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Durchmesser der Gegendruckrolle (42) zu dem der FixierroIIe (41) V, beträgt.