DE2444435A1

DE2444435A1 - Elektrophotographische fixiervorrichtung

Info

Publication number: DE2444435A1
Application number: DE19742444435
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ishihara; Yoshio Ito; Hiroo Kobayashi; Atsushi Matsuoka; Toru Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1974-09-17
Publication date: 1975-08-07
Also published as: AU7336474A; GB1487096A; US3945726A; JPS5056949A; CA1047595A; FR2244198A1; JPS5415215B2; DE2444435C2; FR2244198B1

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE

244443 ^Patentanwälte: Dipl.-Ing. Tiedtke Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

8 München 2

Bavariaring 4, Postfach 202403

Tel.:(089)539653-56 Telex: 524845 tipat cable address: Germaniapatent München

München, deri 7 . S ep tembe r 1974 B 6223

Canon Kabushiki Kaisha
Tokyo, Japan

ELEKTROPHOTOGRAPHISCHE FIXIERVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung für elektrophotographische Kopiergeräte, bei denen ein auf einem Reproduktionsmaterial gebildetes und entwickeltes Bild durch Wärmezufuhr, insbesondere durch Wärmesinterung fixiert wird.

Es ist bekannt, eine Walze eines Walzenpaars einer mit Heizoder Wärmewalzen versehenen Fixiervorrichtung dieser Art, die mit der Bildseite des Reproduktionsmaterials in Kontakt gelangt, als wärmeleitendes Rohr mit Innenbeheizung auszuführen, während die andere Walze nachgiebig ist. Die Wärmeleitfähigkeit der auf der Seite des entwickelten Bilds angeordneten

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Walze ist befriedigend, so daß sich eine hervorragende Wärmefixierung ergibt. Da andererseits die Oberfläche des entwickelten Bilds durch die Stützfläche der rohrförmigen Walze mit harter Oberfläche gegen die nachgiebige Walze gedrückt wird, kann sich das Reproduktionsmaterial verhältnismäßig leicht so verformen, daß es sich um die Mantelfläche der harten rohrförmigen Walze wickelt, was noch durch die mehr oder weniger gegebene Klebrigkeit des geschmolzenen Entwicklerzusatzes begünstigt wird. Diese Neigung wird noch beträchtlich verstärkt, wenn die Sinterbarkeit des Toners besser wird. Um zu verhindern, daß das Reproduktionsmaterial um die Walzenoberfläche festklebt, wurde es notwendig, auf die mit der Bildseite des Reproduktionsmaterials in Kontakt kommende Walzenoberfläche eine Flüssigkeit aufzubringen, die das Anhaften des Reproduktionsmaterials an der Walze verhindert. Da diese Flüssigkeit jedoch für gewöhnlich Fett enthält, wird das Reproduktionsmaterial leicht verschmutzt oder unansehlich und es ergeben sich Schwierigkeiten und unangenehme Begleiterscheinungen, insbesondere beim Anfassen der Reproduktionen oder beim nachträglichen Beschriften mit Tinte o. dgl. Und schließlich tritt auch eine gewisse Luftverunreinigung beim Verdampfen der das Anhaften verhindernden Flüssigkeit auf.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die mit der Bildseite des Reproduktionsmaterials in Kontakt kommende Walze nachgiebig auszuführen, wodurch sich das befürchtete Herumwickeln des Reproduktionsmaterials wesentlich besser vermeiden läßt. Wird in diesem Fall jedoch, wie zuvor, die Wärmequelle im Inneren des nachgiebigen rohrförmigen Körpers der Walze eingebaut, so verlängert sich die Zeit bis zum Erreichen der für die Wärmesinterung des Toners erforderlichen Oberflächentemperatur der Walze beträchtlich, da die Wärmeleitfähigkeit eines in Frage

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kommenden nachgiebigen Materials im allgemeinen wesentlich schlechter ist. Dies ist der Grund dafür, daß für Fotokopiergeräte dieser Art eine relativ lange Wartezeit in Kauf genommen werden muß, bis mit dem Kopieren begonnen werden kann. Aus praktischen Gründen ist dies oft unbequem und wird als nachteilig empfunden.

Der Erfindung liegt damit in erster Linie die Aufgabe zugrunde, elektrophotographische Fixiervorrichtungen der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß die aufgezeigten Unvollkommenkeiten und Nachteile bekannter Fotokopiergeräte vermieden werden. Insbesondere soll sich bei der zu schaffenden Fixiervorrichtung ein guter Wirkungsgrad beim Fixieren und Wärraesintern des Toners bei wesentlich verkürzter Wartezeit bis zum Beginn des Fotokopierens erzielen lassen. Auch soll ein Anhaften und übertragen des entwickelten Bilds auf die Walzen sowie das Herumwickeln des Reproduktionsmaterials um die Walzenoberfläche verhindert werden. Weiterhin sollen die unerwünschten Wirkungen aufgrund des Verdampf ens der die Bildübertragung auf die Walzen bzw. das Anhaften des Reproduktionsmaterials verhindernden Flüssigkeit beseitigt werden.

Die Lösung dieser technischen Aufgabe ergibt sich durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen, deren vorteilhafte Weiterbildungen in Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

Die neuartige elektrophotographische Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung bietet die folgenden Vorteile in nahezu perfekter Weise: wesentliche Verkürzung der Vorheizzeit; beträchtliche Vereinfachung der Wartung; die Möglichkeit zur Verkleinerung der Fixiervorrichtung; wesentlich stabilere Bildfixierung und Verbesserung beim Transport des Reproduktionsmaterials sowie Verhinderung des Herumwickeins des Reproduktionsmaterials

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um eine der Walzen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Seitenansicht einer elektrophotographischen Fixiervorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2 verdeutlicht die Temperaturverteilung der Oberflächentemperatur der Heizwalzen bei einer Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Temperaturänderungen auf der Oberfläche jeder Walze einer Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig. 4A bis 4F dienen zur Verdeutlichung der Betriebsabläufe bei einer Fixiervorrichtung erfindungsgemäßer Bauart;

Fig. 5 eine Teilansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 eine Längsschnittdarstellung einer elektrophotographischen Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig. 7 eine Schnittansicht gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie A-A¹ in Fig. 6;

Fig. 8 eine Schnittansicht gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie B-B¹ in Fig. 6;

Fig. 9 eine Schnittansicht gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie C-C in Fig. 6;

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Fig. 1OA bis 10F verdeutlicht Betriebsabläufe einer

Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung
zum Auftragen eines Bildtrennmittels in Verbindung
mit einer Vorrichtung erfindungsgemäßer Bauart und

Fig. 12 bis 19 veranschaulichen jeweils bevorzugte Ausführungsformen elektrophotographischer Fixiervorrichtungen mit Merkmalen rl^_r Erfindung.

Wie bereits erwähnt, ist bei einer elektrophotographischen Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen eine nachgiebige Walze als Wärmesinterwalze vorgesehen, die diejenige Seite des Reproduktions- oder Kopiermaterials kontaktiert» auf der
ein entwickeltes Bild festgehalten ist. Die nachgiebige Walzenoberfläche wird von außen beheizt und das mit dem entwickelten Bild versehene Kopiermaterial läuft zwischen der Wärmesinterwalze und einer Andruckwalze hindurch, wobei die Bildfixierung abgeschlossen wird und eine angemessene Menge eines Bildtrennmittels auf die Oberfläche des unfixierten Bilds über eine bestimmte Breite in Vorwärtsrichtung am vorderen Ende durch eine Vorrichtung aufgebracht wird, "die unmittelbar vor der Fixiervorrichtung angeordnet ist und durch eine Zeitsteuervorrichtung betätigt wird, die das Einlaufen eines unfixierten Bilds feststellt.

Bei der ersten in Fig. 1 veranschaulichten Ausfuhrungsform einer Fixiervorrichtung wird ein Reproduktions- oder Kopiermaterial C, das ein entwickeltes Bild D trägt, an einer bestimmten Stelle zwischen einer Wärmesinterwalze 2 und einer Andruckwalze 3 durch eine Führungsplatte 1 zugeführt. Die Wärmesinterwalze 2 wurde zuvor durch eine Heizwalze 4 erwärmt, so daß das entwickelte Bild auf dem Kopiermaterial augenblicklich durch
Wärmeverschmelzung bzw. Wärmesinterung fixiert wird. Das mit dem entwickelten und fixierten Bild D versehene Kopiermaterial

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C gelangt dann zwischen die Wärmesinterwalze 2 und die Andruckwalze 3 und wird schließlich über eine Führungsplatte

5 ausgetragen. Das Reproduktionsmaterial, das durch die nachgiebige Wärmesinterwalze gegen die starre Andruckwalze 3 gepresst wurde, neigt dazu, sich zu biegen bzw. zu verwerfen, so daß es sich um die nachgiebige Walze herumwickeln könnte. Da das gesinterte Bild auf dem Kopiermaterial dieses jedoch gegen die nachgiebige Walze zieht, wird die dazwischen vorhandene Kraft so stark, daß ein Herumwickeln des Kopiermaterials um beide Walzen sicher verhindert wird.

Die Einzelheiten der Betriebsweise werden weiter unten erläutert.

Die Heizwalze 4 ist hohl und im wesentlichen rohrförmig und besteht aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit, wie Messing, Aluminium u. dgl., und weist im Inneren eine Wärmequelle

6 auf, beispielsweise einen Infrarot-Strahler o. dgl. Die Innenwand der hohlen, rohrförmigen Walze ist vorzugsweise mit einem schwarzen Anstrich, einer schwarzen Beschichtung o. dgl. versehen. Da bei der Heizwalze eine gewisse Gefahr besteht, daß die Temperatur im Bereich der beiden axialen Enden absinkt, da die Wärme im allgemeinen im Bereich der Walzenlager entweicht, ist es ratsam, die exotherme Dichte so einzustellen, daß sie in Axialrichtung gegen die beiden Enden der rohrförmigen Walze ansteigt. Dazu eignen sich verschiedene Maßnahmen, etwa das Anbringen des erwähnten schwarzen Anstrichs usw. auf die Innenwand der hohlen, rohrförmigen Walze, jedoch nur im Bereich der beiden Enden. Auch kann ein besonderer Infrarot-Heizstrahler

o. dgl. vorgesehen sein. Fig. 2 verdeutlicht die experimentell ermittelten Daten des Verteilungszustands der Oberflächentemperatur der Heizwalze. Dabei ist mit der eingekreisten Ziffer 1 der Fall verdeutlicht, bei dem die Innenfläche einer hohlen, rohrförmigen Walze aus Aluminium keine Beschichtung aufweist. Die eingekreiste Ziffer 2 dagegen verdeutlicht den Fall, bei

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dem ein schwarzer Anstrich an beiden Endbereichen auf die Innenwand der Hohlwalze aufgebracht ist, während durch die eingekreiste Ziffer 3 der Fall veranschaulicht ist, bei dem die gesamte Innenwandoberfläche der Hohlwalze mit einem schwarzen Anstrich beschichtet ist. Die Wärmesinterwalze sollte vorzugsweise aus einem wärmebständigen, nachgiebigen Material, wie Silikonkautschuk usw., bestehen, das eine Härte von etwa 18 bis 30° aufweist. Für die Andruckwalze kann ein starres Material vorgesehen werden.

Da die aus elastischem Material bestehende Wärmesinterwalze - im folgenden nur als Sinterwalze bezeichnet - diejenige Seite des Kopiermaterials kontaktiert, auf der sich das entwickelte Bild befindet, ergab sich eine befriedigende Trennung des Kopiermaterials von der Oberfläche der Sinterwalze. Da - wie bereits erwähnt - die nachgiebige Walze eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, würde sich, bei Beheizen von Innen, nur ein langsamer Anstieg der Oberflächentemperatur ergeben, während die Innentemperatur beträchtlich ansteigen würde, mit der Folge, daß das nachgiebige Material durch die Wärme leicht zerstört oder zumindest vorzeitig altern oder auseinanderfallen würde aufgrund der Zerstörung der Bindungskräfte. Wird die Sinterwalze dagegen getrennt, d.h. gemäß der Erfindung von außen beheizt, so läßt sich eine Bildfixierung auch schon dann sehr gut erreichen, wenn nur eine Oberflächenschicht der Sinterwalze beheizt ist, während die Temperatur im Innenbereich der Walze geringer sein kann als an der Oberfläche. Dabei zeigt sich eine erhebliche Verminderung der thermisch bedingten Alterungs- oder Zersetzungserscheinungen des nachgiebigen Materials. Insbesondere kann gleichwohl eine höhere Oberflächentemperatur an der Walzenoberfläche vorgesehen werden. Bei externer Beheizung ist es besser, ein Kautschukmaterial o. dgl. mit geringer Wärmeleitfähigkeit und hoher adiabatischer Wirkung, also ein wärmeundurchlässiges Material, für die Sinterwalze zu verwenden anstelle eines metal-

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lischen Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Bei einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit tritt keine oder nur eine geringe Wärmestreuung nach innen auf und der anfängliche Temperaturanstieg ist besonders günstig.

Die Oberfläche der Andruckwalze 3 besteht vorzugsweise aus einem starren Material mit einer abziehbaren Beschichtung hoher Wärmefestigkeit, wie etwa das unter dem Handelsnamen "Teflon" bekannte Kunststoffmaterial Polytetrafluoräthylen usw., in einer Schichtdicke von 30//m. Die Oberflächentemperatur dieser starren Andruckwalze sollte normalerweise um etwa 10 bis etwa 30 C niedriger sein als die der nachgiebigen Sinterwalze. Der Oberflächenüberzug aus dem warmfesten, abziehbaren Material dient dazu, das Umwickeln des Kopiermaterials um die Andruckwalze in den Fällen zu verhindern, wenn Pulver- bzw. Tonerbilder auf beiden Seiten des Kopiermaterials hergestellt werden. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur der Andruckwalze auf der allein von der Sinterwalze übertragenen Wärme gehalten wird.

Im folgenden werden nun die Temperaturbedingungen für jede der erwähnten Walzen erläutert. Da die nachgiebige Sinterwalze im Vergleich zu der metallischen Andruckwalze wärmeundurchlässig ist, erfolgt der Oberflächentemperaturanstieg sehr rasch, aber auch das Absinken der Oberflächentemperatur aufgrund des Kontakts mit dem Objekt, etwa des Kopierpapiers usw. Es ist daher wünschenswert, die konstruktive Auslegung so vorzunehmen, daß der Durchmesser der Andruckwalze kleiner ist als der der Heizwalze, so daß die Häufigkeit des Berührungskontakts mit der Heizwalze erhöht wird, oder es sollte die Einstelltemperatur der Heizwalze auf einen höheren Wert jedesmal dann umschaltbar sein, wenn das Reproduktionsmaterial durchläuft. Fig. 3 gibt die experimentellen Daten des Verhältnisses der Änderungen der Oberflächentemperatur jeder Walze zur Einstelltemperatur der Heizwalze wieder. In dieser graphischen Dar-

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stellung zeigt die eingekreiste Ziffer 4 die Oberflächentemperatur der Heizwalze, die eingekreiste Ziffer 2 die Oberflächentemperatur der Sinterwalze und die eingekreiste Ziffer 3 die Oberflächentemperatur der Andruckwalze an. Die gestrichelte Linie ( ) gibt die Einstell- oder Vorgabetemperatur

einer Temperatursteuervorrichtung wieder, die über der Heizwalze verschiebbar ist, und zeigt den Fall an, bei dem die Einstelltemperatur zur Zeit des Durchlaufs des Reproduktionsmaterials umgeschaltet wird. Wird in diesem Fa'll die Einstelltemperatur nicht umgeschaltet, so sinkt die Temperatur der elastischen Sinterwalze ab, wie die strichpunktierte Linie (-.-.-) angibt. Durch die Umschaltung der Einstelltemperatur jedoch wird die Temperatur der Heizwalze erhöht und gleicht die der Sinterwalze zugeführte Wärmemenge aus, so daß die Temperatur dieser Walze im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Jede der Walzen kann auf geeignete Weise mit Druck beaufschlagt werden, etwa dadurch, daß die Kautschukwalze zwischen die äußere Heizwalze und die innere Andruckwalze mittels einer Feder-Spannvorrichtung eingeschaltet wird, die auf beide Walzen wirkt. Der Druck kann jedoch auf die nachgiebige Walze auch ohne Verwendung der Federanordnung dadurch aufgebracht werden, daß ein feststehender Spalt zwischen der äußeren Heizwalze und der inneren Andruckwalze freibleibt, der kleiner ist als der Außendurchmesser der nachgiebigen Sinterwalze, und daß die Sinterwalze dann zwischen die beiden äußeren Walzen hineingedrückt wird. Für diesen Fall ergibt sich der Vorteil, daß die nachgiebige Walze einer konstant bleibenden Deformation ausgesetzt wird, unabhängig von einer Änderung der Härte der nachgiebigen Walze, wodurch die Kontaktzeit des Kautschuks bei der Bildfixierung konstant gehalten werden kann, was besonders günstig ist. Insbesondere wird die Standfestigkeit bzw. Zeitstanddauer der nachgiebigen Walze vorteilhaft erhöht, wenn die drei Walzen in der gleichen Axialebene angeordnet sind, ohne daß dabei die

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nachgiebige Walze selbst einer unnormal hohen Deformierung ausgesetzt wird.

Im folgenden wird anhand der Fig. 4A bis 4F erläutert, wie das Verschieben der nachgiebigen Sinterwalze vor sich geht, wobei davon ausgegangen wird, daß die Heizwalze und die Andruckwalze jeweils in ihren zugeordneten Positionen verbleiben.

Bei der Darstellung in Fig. 4A steht die nachgiebige Sinterwalze 2 außer Kontakt mit der starren Heizwalze 4 und der Andruckwalze 3, die jeweils durch starre Achsen bzw. ortsfeste Wellen getragen werden, während die Achse der Sinterwalze in Horizontalrichtung zwischen den Walzen 3 und 4 verschiebbar ist, wobei der Antrieb der Andruckwalze 3 extern erfolgt, beispielsweise mittels Pleuel o. dgl. (nicht gezeigt) . Die nachgiebige Sinterwalze 2 wird durch den Berührungskontakt mit der Andruckwalze 3 angetrieben. Andererseits läßt sich die Rotation der Heizwalze 4 durch einen Anschlag oder Unterbrecher 8 verhindern, der in einer Nut 7 einrastet, die auf einer Seite der Walzenachse vorgesehen ist. Wird die Sinterwalze 2 in Kontakt mit der Heizwalze 4 gebracht, so wird sie durch die Andruckwalze 3 eingeklemmt und schiebt sich zwischen die Walzen 3 und 4. Dabei wird sie, wie Fig. 4C erkennen läßt, elastisch verformt.

Beim Einrücken der Sinterwalze 2 zwischen die beiden anderen Walzen wird der Anschlag 8 über einen Arm 9 aus der Nut 7 ausgerückt und damit wird die Drehung der Andruckwalze 3 von der Sinterwalze 2 auf die Heizwalze 4 übertragen. Die Bewegung des Anschlagarms 9 wird bei Verschiebung durch die Sinterwalze 2 durch einen Positonierungsanschlag 10 beendet. Wird der Antrieb der Andruckwalze 3 unterbrochen, so wird die Sinterwalze 2 durch einen nicht gezeigten Stößel in die in Fig. 4A gezeigte Stellung zurückgezogen. Erreicht die Sinterwalze 2 ihre vordere Anschlagstellung vor der gemein-

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samen Axialebene der Walzen 3 und 4, wie Fig. 4D zeigt, so wird die Sinterwalze 2 nicht in die Zwischenstellung gemäß Fig. 4C gezogen, sondern in Horizontalrichtung durch die Andruckwalze 3 während deren Drehung zwischen die Walzenachsen gezogen. Wird nun der Antrieb für die Andruckwalze 3 unterbrochen, so gelangt die Sinterwalze 2 selbsttätig in die Stellung 2'aufgrund der elastischen Rückstellkraft. Bei dieser Anordnung kann also der für die Rückstellung der Sinterwalze 2 bestimmte Stößel entbehrt werden. Stehen andererseits die Sinterwalze 2 und die angetriebene Andruckwalze 3 in gegenseitigem Berührungskontakt, wie Fig. 4B zeigt, also nicht voneinander getrennt entsprechend Fig. 4A, so kann die Sinterwalze 2 zwischen die Walzen 3 und 4 nur durch die Drehkraft der Andruckwalze 3 in die in Fig. 4C gezeigte Stellung eingerückt werden, ohne äußere Krafteinwirkung, beispielsweise mittels des Stößels. Tritt zufällig außer den Positionsverhältnissen nach den Fig. 4C und 4D die in Fig. 4F veranschaulichte Stellung der Walzen auf, so wird die Sinterwalze 2 gegen den Anschlagarm 9 gedrückt, wodurch die Stellung dieser Walze in besonders vorteilhafter Weise stabilisiert wird.

Wie sich aus der bisherigen-Beschreibung ergibt, kann das Antriebssystem für die Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen wesentlich vereinfacht werden. Da andererseits die nachgiebige Sinterwalze selbst keine Heizeinrichtung aufweist, wird die thermische Verformung und Alterung des elastischen Materials wesentlich herabgesetzt, so daß die Lebensdauer dieser Walze vergrößert wird. Außerdem ist die Austauschbarkeit wesentlich vereinfacht und die Herstellungskosten sind erheblich geringer. Selbst wenn die Sinterwalze mit kleinem Durchmesser ausgeführt wird, bleibt die Verteilung des darauf ausgeübten Drucks gleichmäßig, da der Druck durch die Heizwalze 3 und die Andruckwalze 4 bei kleinster Biegebeanspruchung bzw. Verformung ausgeübt wird. Da die Sinterwalze 2 außerdem nur

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extern beheizt wird, kann die elastische Schicht für die Wärmesinterung auf der Sinterwalze 2 dicker ausgeführt werden, mit der vorteilhaften Folge, daß der adiabatische Effekt dieser Walze noch erhöht wird und die gewünschte Oberflächentemperatur innerhalb sehr kurzer Zeit erreicht wird.

Für die vorliegende Beschreibung werden die Begriffe "Reproduktionsmaterial" oder "Kopiermaterial" synonym verwendet wie zuvor. Dabei sei bemerkt, daß unter diesem Begriff alle Arten von Aufzeichnungsmaterial für elektrophotographische Zwecke verstanden werden können, auf dem sich Abbildungen erzeugen lassen, etwa auf einem Ubertragungsbogen für die herkömmlichen Entwickler-tibertragungssysteme, ein elektrophotographisch empfindliches Papier, wie es für die herkömmlichen Elektrofax-Systeme Verwendung findet, Bildübertragungsmaterial, wie es herkömmlicherweise bei elektrostatisch arbeitenden BiIdübertragungs- und Entwicklersystemen verwendet wird, sowie elektrostatisches Aufzeichnungspapier, das nach Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bilds direkt auf einem Objekt entwickelt wird, etwa auf Flaschen, Tuben usw. oder anderen ähnlichen Materialien.

Fig. 5 zeigt eine Detailansicht zur Verdeutlichung des Kontaktbereichs zwischen der Sinterwalze 2 und der Andruckwalze 3 in der Fixiervorrichtung nach Fig. 1. Die baulichen Einzelheiten und die Betriebsabläufe in jedem Teilbereich werden nachfolgend erläutert:

Die nachgiebige Walze 2, die auf der Antriebsseite der Walzenanordnung steht, auf der die Verformung durch die starre Andruckwalze 3 erfolgt/ erzeugt eine nach innen gerichtete Zugspannung in dem durch den Bezugshinweis a umgrenzten Bezirk, wobei die Kontaktfläche einer Zugkraft nach links ausgesetzt ist aufgrund der Reibung mit der Andruckwalze 3. In dem durch

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den Bezugshinweis b umgrenzten Bezirk dagegen tritt eine Druckspannung auf, wobei das elastische Teil der Sinterwalze 2 sich auf den eingekreisten Bereich b beschränkt, aufgrund des Nichtgleichgewichts der Kraft, und der Krümmungsradius 1/R.t wird unvermeidlicherweise sehr groß. Als Folge davon wird die Haftkraft zwischen dem Entwicklerzusatz und dem elastischen Teil der Walze 2 überwunden durch die Neigung des Reproduktionsmaterials C, sich leicht abzutrennen, mit der Folge, daß das Reproduktion-smaterial C dazu neigt, sich entlang der Mantelfläche der Andruckwalze 3 weiterzubewegen.

Während aufgrund der elastischen Verformung der Sinterwalze ein Abpellvorgang erwartet werden kann, selbst wenn beide Walzen 2 und 3 angetrieben werden, ließ sich eine ganz bemerkenswerte Verbesserung erreichen, wenn diese beiden Walzen in das bereits erwähnte abhängige Antriebsverhältnis gebracht wurden.

Als zweiter Vorteil dieser Walzenanordnung sei die wesentlich verbesserte Reinigungsmöglichkeit für die zuoberst angeordnete Heizwalze 4 erwähnt. Wie bereits dargelegt, findet an der Kontaktfläche zwischen der nachgiebigen Sinterwalze 2 und der oberen Heizwalze 4 die gleiche Verformung statt wie zwischen der unteren starren Andruckwalze 3 und der Sinterwalze 2. Außerdem besteht immer ein gewisser Schlupf zwischen den einander berührenden Walzen, selbst wenn die Anzahl der Umläufe dieser beiden oberen und der unteren Walze gleich sind, wenn man ein einzelnes Flächenelement der unter Druckkontakt stehenden Fläche zwischen den Walzen in Betracht zieht. Gleichzeitig wird der Temperaturpegel in der Walzenanordnung abnehmen und zwar in der Folge Temperatur der Heizwalze = Temperatur der Sinterwalze 2 = Temperatur der Andruckwalze 3. Ersichtlicherweise ist die Temperatur der Heizwalze 4 am höchsten und der Entwicklerzusatz hat die Eigenschaft, sich am ehesten

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mit dieser Walze 4 zu verbinden. Stellt man dies zusätzlich in Rechnung, so wird für die Walze 4 ein beachtlicher Reinigungseffekt durch den Schlupfeffekt im Bereich des erwähnten Oberflächenelements erreicht. In anderen Worten, da der Entwicklerzusatz, der auf den Walzen 2 und 3 als Verunreinigung zurückbleibt, sich sofort auf der Oberfläche der Walze 4 ansammelt, ist sichergestellt, daß die Oberflächen der Walzen 2 und 3 ihre Funktion bei der Bildfixierung sehr befriedigend erfüllen. Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß der Schlupfeffekt im Bereich des einzelnen Flächenelements nur in einem solchen Ausmaß auftreten darf, daß die Auflösung, Schärfe usw. des reproduzierten Bilds nicht beeinflußt wird.

Als dritter Vorteil der erfindungsgemäßen Walzenanordnung sei angeführt, daß ein gleichmäßiger Vorschub des Kopiermaterials gewährleistet ist. Da die dazwischen geschaltete, nachgiebige Sinterwalze 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als die obere und untere starre Walze 3 bzw.*" 4 und in Andruckkontakt zwischen diese beiden Walzen geschaltet ist, wird der Druck in Axialrichtung der Walze 2 auf die Druckkontaktfläche gleichmäßig verteilt, unabhängig davon, wie klein der Durchmesser der Walze

2 gewählt wird. Selbst wenn ein dünnes Bogenmaterial, etwa ein Aufzeichnungspapier und dergleichen, zwischen den Walzen 2 und

3 durchlaufen gelassen wird, würde sich die Andruckkraft gleichmäßig verteilen, mit der vorteilhaften Folge, daß keine Rillen, Umbiegungen oder Knicke usw. auftreten. Da der Durchmesser der Walze 2 kleiner ist als der der Walze 3, weist das Papier nur geringes Einrollen auf, obgleich es um den Außenmantel der Walze 3 gespannt ist. Dieses Einrollen kann soweit beseitigt werden, daß keinerlei Schwierigkeiten oder Unbequemlichkeiten auftreten. Es bestand im allgemeinen die Tendenz, den Durchmesser der starren Walze, die in Andruckkontakt mit der nachgiebigen Walze steht, so klein wie möglich zu machen, um zu verhindern, daß das Papier oder ein anderes dünnes Bogenmaterial sich um die nachgiebige Walze herumwickelt. Dadurch wird jedoch er-

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reicht, daß der durch die Fixiervorrichtung laufende Bogen sich relativ stark einrollt und nicht mehr in gleichförmig flacher Schichtung in einem Saitimelaufnahmebehälter, etwa auf einer Aufnahmepallette o. dgl. vorgelegt werden kann. Vielmehr werden die Kopien in alle Richtungen zerstreut vorgelegt, so daß eine saubere Anordnung nach Beendigung der Kopierarbeit erschwert wird. Durch Verminderung des Außendurchmessers der nachgiebigen Zwischenwalze 2 jedoch wird ein Verhinderungseffekt erreicht, der bewirkt, daß das Kopiermaterial ähnlicher Dicke sich um die Walze wickelt, und es tritt kein Einrollen des Bogens auf. Die einzelnen Bogen werden daher nach ihrem Durchgang durch die Fixiervorrichtung automatisch sehr regelmäßig auf der dafür bestimmten Unterlage vorgelegt. Dies ist insbesondere für automatische Kopiervorrichtungen von Bedeutung, die für die Herstellung einer Vielzahl von Kopien bestimmt und eingerichtet sind.

Als vierter Vorteil dieser neuartigen Walzenanordnung sei auf den Effekt der externen Heizung hingewiesen. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird durch die Außenbeheizung der nachgiebigen Walze 2,deren Wärmeleitfähigkeit vergleichsweise schlecht ist, erreicht, daß die Wartezeit wesentlich verkürzt wird, bis der Reproduktionsvorgang beginnen kann. In Verbindung mit der verkürzten Wartezeit wird es außerdem möglich, die Walzentemperatur genau zu kontrollieren, und es läßt sich ein enger TemperaturSchwankungsbereich konstant aufrechterhalten. Dies bedeutet, daß die nur an ihrem Außenmantel beheizte nachgiebige Walze 2 bei Berührungskontakt mit dem zugeführten Bogen relativ rasch abgekühlt wird. Im nächsten Augenblick nach Durchlauf des Bogens jedoch wird die Walze in gleicher Weise wieder aufgeheizt. Dabei läßt sich durch Wiederholung dieses einfachen Vorgangs ein Abfallen der Temperatur sehr rasch ausgleichen. Da das Aufheizen von der Oberflächenseite des Entwicklerzusatzes erfolgt, wird nur so viel Wärme benötigt, wie zum

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Aufheizen des Entwicklerzusatzes und einer Seite des Bogens auf eine bestimmte Temperatur erforderlich ist. Dieser Wärmeanteil kann auch nur schwierig durch die Dicke des Kopiermaterials, die Hygroskopizität des Kopiermaterials usw. beeinflußt werden.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektrophotographische Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen. Fig. 7 zeigt die Schnittansicht der Fixiervorrichtung gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie A-A¹ in Fig. 6. Fig. 8 zeigt eine weitere Schnittansicht der gleichen Fixiervorrichtung, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie B-B¹ in Fig. 6. Und schließlich zeigt Fig. 9 eine weitere Schnittansicht, gesehen in der umgekehrten, also in Richtung der Pfeile an der Linie C-C in Fig. 6. Nachfolgend wird diese Fixiervorrichtung unter Bezug auf die erwähnten Figuren er- läutert:

Der äußere Rahmen der elektrophotographischen Fixiervorrichtung dieser Bauart weist eine erste Seitenplatte 12 und eine zweite Seitenplatte 13 auf, die auf einer Schiene 11 befestigt sind, die gleitbar auf einem nicht gezeigten Schienenfuß befestigt ist, um die Fixiervorrichtung zu haltern, die ihrerseits am Hauptkörper der elektrophotographischen Reproduktionsvorrichtung befestigt ist.

Die Heizwalze 14 besteht aus einem metallischen Material guter Wärmeleitfähigkeit, etwa aus Aluminium, Messing o. dgl.; sie ist innen hohl und nimmt eine Heizquelle 15 auf, die beispielsweise im wesentlichen aus einem Infrarot-Widerstandsheizelement etc. bestehen kann. Die Innenwandfläche ist mit einem schwarzen Anstrich, einer schwarzen Plattierung, etc. beschichtet, um die Wärmeabsorptionsfähigkeit zu verbessern. Die Wandstärke der Heizwalze sollte vorzugsweise so dünn als möglich sein innerhalb der Grenzen, die ausreichen, um den

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äußeren und inneren mechanischen Kräften zu widerstehen, um die Zeit zu verkürzen, bis die Oberfkächentemperatur dieser Walze einen bestimmten gewünschten Temperaturpegel erreicht. In diesem Fall jedoch treten leicht unregelmäßige Schwankungen der Temperatur an jedem Punkt auf der Oberfläche der Walze auf. Um diese TemperaturSchwankungen zu vermeiden, ist es ratsam, einen dünnen Überzug eines wärmebeständigen, wärmeundurchlässigen Materials vorzusehen, der beispielsweise aus dem unter dem Handelsnamen "Teflon" bekannten Polytetrafluoräthylen u. dgl. bestehen kann. Wird die Dicke der Überzugschicht relativ stark, wird urivermeidbarerweise eine längere Zeit bis zum Erreichen der gewünschten Oberflächentemperatur für die Heizwalze benötigt.

Die erwähnte erste und zweite Seitenplatte 12, 13 sind mit weiteren verschiebbaren Platten 17 und 18 versehen, die in Auf- und Abwärtsrichtung auf dem Stützpunkt einer Halteschraube 16 verschiebbar sind, die in jeder dieser Seitenplatten befestigt ist, und die Heizwalze 14 wird in Axialrichtung in einem Lager 20 und einem Lagergehäuse 19 abgestützt, das an die verschiebbaren Platten 17 und 18 angrenzt. Um Ermüdungserscheinungen bei dem Lager 20 aufgrund der von der Heizwalze 4 ausgehenden Wärmebelastung auszuschließen, ist es empfehlenswert, eine warmfeste Büchse 21, beispielsweise aus Phenolharz etc., zwischen dem Lager und der Heizwalze 14 vorzusehen. Die erwähnten verschiebbaren Platten 17 und 18 werden durch eine Druckfeder 23, die in einem Federgehäuse 22 untergebracht ist, das an der Seitenplatte 13 befestigt ist, mit einem in der Zeichnung nach unten gerichteten Druck beaufschlagt und mit der Halteschraube 16 nach Unten gedrückt.

Als Material für die starre Walze 24 kommen Metalle hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium, Messing u. dgl., in Frage. Die Oberfläche dieser starren Walze ist mit einer Schicht aus einem Material versehen, beispielsweise mit dem unter dem Han-

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delsnamen "Teflon" bekannten Polytetrafluoräthylen, auf das kein in der Wärme sinterbares entwickeltes Bild übertragen werden kann. Der Grund für diese Schicht aus einem die übertragung auf die Oberfläche dieser starren Walze 24 verhindernden Material ist darin zu sehen, daß nicht nur der in der Wärme sinterbare Toner, der teilweise an der Walze selbst in den Fällen anhaftet, bei denen ein entwickeltes Bild nur auf einer Seite des Reproduktionsmaterials vorgesehen und fixiert wird, wirksam und vollständig entfernt werden sollte, vielmehr sollte insbesondere auch das übertragen jener Toneranteile verhindert werden, die beim Durchgang des Kopiermaterials durch die Fixierwalze wieder erreicht werden. Dieser Fall ist besonders gegeben, wenn eine Seite mit einem bereits fixierten Bild mit der starren Walze 24 in Kontakt kommt, wenn beide Flächen des Kopiermaterials mit einem, zu reproduzierenden Bild versehen werden. Die starre Walze 24 wird in Axialrichtung durch eine an der ersten bzw. zweiten Seitenplatte 12 bzw. 13 befestigte Lageranordnung 25 freidrehbar abgestützt. .Da die starre Walze 24 ebenfalls einer beträchtlichen Wärmebelastung von der Sinterwalze 14 ausgesetzt ist, empfiehlt es sich auch hier, eine wärmeundurchlässige Büchse 26 aus einem warmfesten Material, etwa Phenolharz etc., zwischen der starren Walze 24 und dem Lager 25 vorzusehen, um irgendwelche möglichen Schäden oder Ermüdungserscheinungen von dem Lager fernzuhalten.

Da die Bildfixierung durch die Sinterwalze 27 in direktem Kontakt mit dem entwickelten Bild auf dem Kopiermaterial erfolgt, ist es zweckmäßig, diese Rolle mit einer Schicht aus einem Material - etwa Silikonkautschuk u. dgl. - zu versehen, das gute Trenneigenschaften in Bezug auf das Kopiermaterial und das entwickelte Bild aufweist, so daß ein Übertragen des Bilds auf die Walzenoberfläche verhindert wird. Zwischen der ersten und der zweiten Seitenplatte 12 bzw. 13 erstreckt sich eine starr gelagerte Achse 28, die

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eine Gleitplatte 30 trägt, die mittels einer Rolle 29 verschiebbar ist. Die Gleitplatte 30 weist ein Lager 31 auf, das die Sinterwalze 27 drehbar und behinderungsfrei abstützt. Durch diesen konstruktiven Aufbau kann die Sinterwalze 27 zwischen der Arbeitsposition, in der die Walze durch den Druckkontakt zwischen der starren Walze 24 und der Heizwalze 14 elastisch deformiert wird, und der Freigabeposition bewegt werden, in der die Sinterwalze außer Eingriff mit den beiden anderen genannten Walzen steht. Da die Sinterwalze 27 bei dieser Walzenanordnung ebenfalls einer relativ starken Wärmebelastung von der Heizwalze ausgesetzt ist, ist es notwendig,auch in diesem Fall eine warmfeste adiabatische Büchse 32 zwischen dem Lager 31 und der Sinterwalze 27 vorzusehen. Das mit dem Tonerbild T versehene Kopiermaterial wird unter hoher Quetschkraft zwischen der Sinterwalze 27 und der starren Walze 34 hindurch befördert und beim Durchgang zwischen den Walzen der Warmesinter.urig unterworfen, wobei das Bild auf dem Kopiermaterial festhaftend fixiert wird.

Da die Heizwalze 14 durch die Druckfeder 23 bei zwischen der starren Walze 24 und der Heizwalze 14 eingesetzter Sinterwalze 27 nach unten gedrückt wird,- erfährt die Sinterwalze 27 durch den dabei ausgeübten hohen Druck die erwähnte elastische Verformung. Eine andere Möglichkeit, die Sinterrolle mit Druck zu beaufschlagen, kann bei axialer Abstützung und freidrehbarer Lagerung der Heizwalze 14 in auf der ersten und der zweiten Seitenplatte 12 bzw. 13 festgelegter Position erfolgen, wobei die Sinterwalze durch die zum Einbringen zwischen die beiden anderen Walzen erforderliche elastische Verformung einen hohen Druck ausübt, ohne daß dabei die Druckfeder 23 benötigt wird. Unabhängig von Schwankungen der Härte des für die Sinterrolle 27 verwendeten Kautschuks ergibt sich in diesem Fall der Effekt, daß der Wert der Verformung des Kautschuks konstant

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wird. Ebenso ergibt sich vorteilhafterweise, daß dabei die Kontaktzeit des Kopiermaterials mit der Sinterwalze für die erforderliche Bildfixierung konstant gehalten werden kann. Die Wärmezufuhr zur Sinterwalze 27 erfolgt gewöhnlich durch die Wärmequelle 15 im Inneren der Heizwalze 14. Natürlich ist es auch möglich, eine Hilfs-Heizquelle 33 im Inneren der starren Walze 24 vorzusehen. Das als Heizquelle 15 vorgesehene Widerstandsheizelement ist über einen in fester Position stehenden Kontakt 34 an eine Stromquelle angeschlossen, so daß keine Kontaktgabe zur Innenfläche der starren Walze 24 möglich ist. Zur überwachung der dem Widerstandselement zuzuführenden elektrischen Leistung ist ein Thermistor 35 vorgesehen, der in direktem Kontakt oder in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Heizwalze 14 so angeordnet ist, daß ein befriedigender Wärmeaustausch aufrechterhalten bleibt. Um die Ausdehnung und Kontraktion der Heizwalze 14 und der starren Walze 24 in Längsrichtung ausgleichen zu können, sind Maßnahmen getroffen, die eine Längung der Walze in Längsrichtung zur Zeit der hohen Heiζtemperatur ermöglichen. Zu diesem Zweck ist ein ausreichender Abstand oder eine Lücke zwischen dem Ende der Walzen und der jeweils gegenüberstehenden Seitenplatte vorgesehen, während die Kontraktion der Walzen bei verminderter Temperatur durch eine Druckfeder 36 ausgeglichen wird, die irgendwelche seitlichen Rüttel- oder sonstige Verschiebungen absorbiert.

Im folgenden wird die Antriebseinrichtung der elektrophotographischen Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen erläutert:

Die Antriebsquelle für die gesamte Fixiervorrichtung besteht aus einer Getriebeanordnung 37, die an eine nicht gezeigte Leistungsquelle angeschlossen ist, wenn die elektrophotographische Kopiervorrichtung unter normaler Betriebsbedingung steht. Die Getriebeanordnung 37 ist so ausgelegt, daß die

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starre Walze 24 bei Zufuhr von Reproduktionsraaterial zur Fixiervorrichtung dieses Material mit einer Geschwindigkeit fördert, die gleich ist der linearen Geschwindigkeit dieses Reproduktionsmaterials. In diesem Zeitabschnitt wird eine auf einer drehbaren Welle 38 sitzenden Nockenscheibe 39 mit relativ geringer Geschwindigkeit in Bezug auf die starre Walze 24 gedreht.

Nachfolgend wird der .Betriebsablauf beim Fixieren bzw. Nichtfixieren durch die erfindungsgemäße Fixiervorrichtung im Zusammenspiel mit der elektrophotographischen Kopiervorrichtung erläutert: Als hervorsteckendes Merkmal der Fixiervorrichtung ist festzustellen, daß die Sinterwalze 27 eine Freigabestellung, in der sie keiner' elastischen Verformung ausgesetzt ist, und eine Betriebsstellung einnehmen kann, in der sie der erwähnten elastischen Verformung zwischen der Heiz- und der starren Walze ausgesetzt ist. Der physikalische Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Fixiervorrichtung wird nachfolgend in Einzelheiten unter Bezug auf die Fig. 1OA bis 10F erläutert :

Wird der Antrieb der Fixiervorrichtung eingeschaltet, so beginnt die Nockenscheibe 39 zusammen mit der Sinterwalze 27 zu drehen, welch letztere Walze dabei unter Wirkung der Nockenscheibe 39 oder durch andere äußere Kräfte bei übergang von der in Fig. 1OA dargestellten Freigabestellung in den in Fig. 10B gezeigten Berührungskontakt mit der Heizwalze 14- gelangt.

Die HeAzwalze 14 kann sich zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht drehen, da sie durch einen auf einem Zapfen 40 und einem Arm 41 auf der Heizwalze, wie dargestellt, befestigten Block 42 oder durch eine andere Sperreinrichtung, etwa ein Klinkenrad usw. (nicht gezeigt) am Drehen gehindert ist. Damit gelangt die Sinterwalze 27 durch die Keilwirkung in Verbindung

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mit der @i§itßiäfefeö du iff weiterem y^msKt mit der Seiawalze 14 und dreht sich dabei auf der Oberfläche der Heiawalze 14 als Ort des Rotationsmittelpunkts. Im Verlauf dieses Abrollvorgangs spannt die Gleitplatte 30 die Druckfeder 44 im Federblock 43 vor, der in Gegenrichtung zum Vorrücken der Sinterwalze 27 steht. Gelangt die Sinterwalze 27 an einen Punkt in der Nähe der gemeinsamen Axialebene von Heizwalze 14 und starrer Walze 24, so stößt der auf der Gleitplatte 30 befestigte Block 45 den Arm 41 an, so daß die Ansehläge 40 und 42 frei kommen und die Drehung aller Walzen beginnt. Die Position der Sinterwalze 27 kann auf drei in den Fig» 1OA bis 1OF dargestellte Weisen durch Positionierung des Blocks 43 usw. eingestellt werden, der die Gleitplatte 30 berührt. Die Positon der Sinterwalze 27 kann entweder _s wie Fig. 1OD erkennen läßt, so sein, daß ihre Achse in ein und derselben Ebene mit den Achsen der Heizwalze 14 und der starren Walze 24 steht. Weiter kann wie Fig. 1OE erkennen läßt - ihre Position so sein, daß die Walzenmitte vor der gemeinsamen Axialebene der Walzen 14 und 24, gesehen von links in der Zeichnung, zu stehen kommt. Und schließlich kann die Position der Sinterwalze 27 so sein, daß die Walzenachse hinter der gemeinsamen Axialebene der beiden Walzen 14 und 24 steht, was in Fig. 1OF veranschaulicht ist.

Der Vorteil der in Fig. 1OE gezeigten Stellung ist der, daß die Sinterwalze 27 aufgrund der elastischen Verformungskraft gegen den Block 43 gedrückt wird. Diese Stellung ist also sehr stabil. Nach Abschalten des Antriebs wird die Sinterwalze 27 in ihre Freigabeposition gemäß Fig. 1OA zurückgestoßen, und swar durch externe Krafteinwirkung, etwa durch die Feder 44, die in der zuvor erläuterten Weise vorgespannt wurde. Da die starre Walze 24 nur mitläuft, kann eine schmier- oder gleitfähige Schicht aus dem unter dem Handelsnamen

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"Teflon" bekannten Kunststoff Polytetrafluoräthylen o. dgl. auf der Heizwalze 14 vorgesehen sein, wie zuvor erwähnt, um die Rückführung der Sinterwalze 27 in die Freigabeposition zu erleichtern.

Der Vorteil bei der in Fig. 10F gezeigten Stellung ist der, daß die Sinterwalze 27 bei Stillstand der starren Walze 24 aufgrund ihrer eigenen elastischen Rückstellkraft ohne Unterstützung durch äußere Kräfte, etwa durch die Feder 44 o. dgl., in die Freigabestellung zurückkehrt.

Wie bereits erwähnt, zeichnet sich die Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen durch einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau aus. Da andererseits die nachgiebige Sinterwalze selbst nicht mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet ist, lassen sich thermisch bedingte Alterungsund Ermüdungserscheinungen des Materials sehr klein halten, so daß eine hohe Lebensdauer zu erwarten ist. Weiterhin ist der Austausch sehr vereinfacht und auch die Herstellungskosten sind vergleichsweise niedrig. Da weiterhin der Druck auf das Kopiermaterial durch die Walzen 14 und 24 ausgeübt wird, ist die Durchbiegung bzw. Biegebeanspruchung der Sinterwalze 27 auch dann klein, wenn der Durchmesser klein gewählt wird, so daß der auf die Sinterwalze 27 ausgeübte Druck gleichförmig wird. Da das Aufheizen der Sinterwalze 27 ausschließlich durch die externe·Heizeinrichtung erfolgt, kann die Schicht des elastischen Materials dick gewählt werden, so daß der adiabatische Effekt erhöht wird und die Oberflächentemperatur der Walze innerhalb sehr kurzer Zeit ansteigt.

Fig. 11 zeigt in schematischer Darstellung die Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erleichterung der Abtrennung von nicht-fixierten Reproduktionsteilen oder -bereichen auf dem Kopiermaterial. Diese Vorrichtung ist an einer Position vor

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der Wärmewalzen-Fixiervorrichtung angeordnet. Werden nichtfixierte Reproduktionsbilder T auf dem Kopiermaterial C durch eine Abtasteinrichtung festgestellt, die ein Lichtstrahlerelement 46 und ein Lichtempfangselement 46' in der erwähnten, vor der Wärmewalzen-Fixiervorrichtung gemäß den Fig. 1 und 8 angeordneten Position aufweist, wird ein elektromagnetisches Ventil 48 über eine Schaltung 47, etwa einen Zeitschaltkreis, betätigt, wodurch ein Bildentfern- oder Bildtrennmittel 50 während einer bestimmten Zeitdauer durch eine Düse 52 von einem

Speicher 51 aus ausgestoßen wird, der das unter Druckluft 49 stehende Bildtrennmittel 50 enthält. Dabei wird nur der vordere: Endbereich des nicht-fixierten Bilds über eine bestimmte Breite mit dem Bildtrennmittel überzogen. Das Bildtrennmittel kann irgendeine geeignete Substanz sein, etwa ein Mohnöl enthaltendes Entfernungs- und überzugsmittel, ein pulvriges Bildtrennmittel aus Siliciumoxid und/oder ein Silikonöl-Bildtrennmittel.

Mit Hilfe dieser nicht starr angeordneten Bildtrennvorrichtung kann das in flüssiger oder Pulverform vorgelegte Bildtrennmittel 50 als überzug auf den vorderen Endabschnitt der Bildoberfläche auf den noch nicht fixierten Bildbereich auf dem Material C über eine bestimmte Breite aufgebracht werden. Das noch nicht fixierte Bildmaterial, dessen vorderer Endbereich in der angegebenen Weise über eine bestimmte Breite behandelt wurde, wird dann durch die Heizwalzen-Fixiervorrichtung fixiert und gleichzeitig wird es an seinem vorderen Endbereich von der Walze abgezogen, ohne daß es sich um die Walze herum schlägt. Der so angelöste vordere Endbereich wird dann der Papieraustragwalze durch die Führung 5 (Fig. 1) zugeführt, wobei die gesamte Bildoberfläche ausgetragen wird, ohne daß sich das Material um die Fixierwalze 2 herumwickelt.

Aufgrund durchgeführter Versuche wird durch Auftragen des Silikon-Bildtrennmittels auf den vorderen Endbereich des reprodu-

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zierten Bilds in vollständiger Abdeckung eines Bereichs, ■ der etwa einem Zehntel der Gesamtfläche des Bildes entspricht, eine befriedigende Trennung des nicht-fixierten Bildes erreicht, ohne daß sich das Bild auf die Heizwalze überträgt. Gleichwohl konnte ein fixiertes Bild guter Qualität erreicht werden.. Es könnte auch festgestellt werden, daß· die Kopien keine unangenehmen Begleiterscheinungen beim Anfassen erkennen ließen und kein Geruch des Bildtrennmittels noch abtropfende oder auslaufende Farbe festgestellt werden konnten.

Die Versuche ergaben auch, daß bei Verwendung eines Bildtrennmittels gleichen Typs wie die Materialbeschichtung auf der Heizwalze die Oberflächenwirksamkeit des Überzugsmaterials auf der Heizwalze konstant gehalten werden kann.

Auch wenn Silikonpulver auf den vorderen Endteil der Bildfläche über eine bestimmte Breite vor dem Fixierschritt aufgebracht wurde, ließ sich eine befriedigende Trennung erreichen, ohne daß eine mechanische Trennvorrichtung, etwa Trennklauen o. dgl., erforderlich werden. Auch dabei läßt sich eine übertragung des Bilds auf die Walze verhindern.

Wie erwähnt, erleichtert die Trennvorrichtung zur Entfernung nicht-fixierter Bilder in Verbindung mit der Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung das Abtrennen des reproduzierten Bilds von der Heizwalzen-Fixiervorrichtung und verhindert auch, daß sich das Bild auf die Walzenoberfläche überträgt. Dabei ist nur der Auftrag einer sehr kleinen Menge des Bildtrennmittels auf den vorderen Endbereich des nicht-fixierten Bilds über eine bestimmte Breite erforderlich, und zwar in der Verfahrensstufe, die der Bildfixierung durch die Walzen-Fixiervorrichtung vorangeht. Bemerkenswert ist dabei, daß die für den Trennvorgang erforderliche Menge an Bildtrennmittel sehr klein ist. Außerdem kann ohne wesentliche Einschränkung jede Art von Bildtrennmittel verwendet werden, also nicht nur solche

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Bildtrennmittel/ die eine thermische Verschlechterung nach iWHJfef HSi-Wett mit- sipft Wnggft, ^andern auch pulvere= mige Bildtrennmittel und ein Uberzugsbildner können verwendet werden, so daß die umgebende Atmosphäre von Verunreinigungen frei gehalten werden kann. Auch in dieser Hinsicht ergibt die Erfindung eine sehr wirtschaftliche Lösung.

Da das Bildtrennmittel nur auf den vorderen Endbereich des nicht-fixierten Bilds über eine bestimmte Breite aufgebracht werden kann, läßt sich die abstoßende Farbe bzw. Beschichtung auf der fixierten Bildfläche beim Anfassen der Kopien nicht feststellen, was bisher als Nachteil bei den herkömmlichen Vorrichtungen empfunden wurde, bei denen das Bildtr.ennmittel unmittelbar auf die Oberfläche der Fixierwalze aufgebracht wird.

Flg. 12 zeigt einen Fall, bei dem die Andruckwalze zur Förderung des Kopiermaterials zur Sinterwalze Unterbrechungen bzw. Absätze aufweist. Um zu verhindern, daß das Reproduktionsmaterial sich um diese mit diskontinuierlicher Mantelfläche versehene Andruckwalze herumschlingt, ist ein Führungsteil zur Trennung vorgesehen, das in perfekter Weise den Trennvorgang für das Reproduktionsmaterial bewirkt.

In der Zeichnung weist die starre Sinterwalze 43 im Inneren eine Heizquelle 54 auf. Der kontinuierlichen geschlossenen Mantelfläche der starren Sinterwalze 53 stehen Andruckwalzen 55 und 56 gegenüber, die das Reproduktionsmaterial C mit dem darauf befindlichen entwickelten Bild T zuführen. Diese Druckkontaktwalzen weisen eine unterbrochene, also diskontinuierliche Mantelfläche auf. Das der Wärmesinterung unterworfene Material neigt dazu, die Andruckwalzen 55 und 56 zu umschlingen, obgleich diese Neigung durch die Trenn-Führungsglieder 57 verhindert wird, die in den unterbrochenen oder vertief-

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ten Abschnitten der Andruckwalzen vorgesehen sind und mit deren Hilfe sich das Reproduktionsmaterial abtrennen und austragen läßt, ohne die Walzen zu umschlingen.

Diese diskontinuierlichen Andruckwalzen bestehen aus einem elastischen Material, etwa aus Silikonkautschuk u. dgl. durch das eine Bildübertragung auf die jeweilige Walze sehr erschwert wird. Diese Walzen 55 und 56 sind so auf Lücke gegeneinanderstehend angeordnet, daß ein unterbrochener oder vertiefter Abschnitt einer Andruckwalze, durch den Walzenabschnitt der zugeordneten anderen Walze ausgeglichen wird. Die Uberdeckung der unterbrochenen Abschnitte auf den Walzen mit hochstehenden Abschnitten der jeweils anderen Walze sollte überlappend sein. Es sei betont, daß keine nachteilige Wirkung auf das reproduzierte Bild durch diese sich in Bereichen überlappenden Abschnitte der Andruckwalzen auf die Sinterwalze festgestellt werden konnte.

Zu der Einstellung der Trenn-Führungsglieder 57 sei bemerkt, daß das Reproduktionsmaterial zwangsweise gut getrennt werden kann, wenn der Abstand zwischen den einzelnen Trenngliedern und der Sinterwalze eng ist. Dabei ergibt sich eine gute Trennwirkung, auch dann, wenn das Reproduktionsmaterial dazu neigt, die Andruckwalze zu umschlingen. Ist andererseits der Abstand zwischen den Trennführungsgliedern und der Sinterwalze zu groß, so kann die Neigung oder Kraft des Reproduktionsraaterials sich um die Andruckwalze herumzuschlingern, rasch ansteigen, so daß die Trennwirkung absinkt, da die Kontaktzeit des Reproduktionsmaterials mit der Andruckwalze verlängert wird, wenn der Abstand oder Spalt zwischen den Trenn-Führungsgliedern und der Sinterwalze vergrößert wird. Für den Fall der mit den erwähnten Unterbrechungen versehenen Andruckwalzen wird der Trenneffekt besser, wenn die Breite

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Öef Wali§fiatesehhitte β& §§Htnäl «le möglich ist, da dl« Verkleinerung des Kontaktsbereichs zwischen der Andruckwalze und dem entwickelten Bild sich auf eine Verminderung der Umschlingungskraft des Reproduktionsmaterials auswirkt.

Hinsichtlich der Befestigungsposition der Trenn-Führungsglieder 57 in den zurückgesetzten Abschnitten der Andruckwalzen sei bemerkt, daß diese Teile vorzugsweise so nahe als möglich an die jeweiligen Enden dieser Walzenabschnitte herangerückt werden sollten, um eine gute Trennwirkung zu erreichen. Dies ist in den Fig. 13A und 13B verdeutlicht. Die Positionen dieser Trennteile sind in Fig. 13A durch den Bezugshinweis b angegeben. Die Trennwirkung vermindert sich andererseits, wenn die Befestigungsposition für die Trenn-Führungsteile vom Endbereich der erwähnten Walzenabschnitte abrückt, was etwa durch den Bezugshinweis a in Fig. 13A verdeutlicht ist. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß bei nahe an der Walze stehenden Trenn-Führungsglieder das Reproduktionsmaterial von der Walze an einer Ablösestelle H des Trenn-Führungsglieds von der Walze getrennt wird (siehe Fig. 13B), während sich bei einem größeren Abstand vom Endbereich der erwähnten Walzenabschnitte die Ablöseposition für das Bild, bis in den Bereich der Stelle H¹ verschiebt, der hinter der Position H liegt. Die erwähnte verlängerte Kontaktzeit, die Stärke des Reproduktionsmaterials und andere Faktoren beeinflussen die Trennbarkeit des Reproduktionsmaterials von der Sinterwalze.

Im folgenden werden weitere beispielsweise Ausführungsformen einer Fixiervorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen unter Bezug auf die Fig. 14 bis 19 erläutert.

Bei den Fixiervorrichtung nach den Fig. 14 und 15 sind als Grundbaueinheiten eine starre Walze 58, eine elastische Walze 59 aus Silikonkautschuk u. dgl. Materialien und ein, Trenn-Führungsglied 60 sowie eine Heizquelle 61 vorgesehen. Die Be-

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zugshinweise C bzw. T bezeichnen ein Reproduktions- oder · Kopiermaterial und ein entwickeltes Bild auf diesem Material C. Die elastische Walze 59 ist unter Andruckkontakt gegen die starre Walze 58 drehbar.

Die Fig. 14 und 15 lassen eine Mehrzahl von Fixiereiriheiten erkennen, die als Blöcke hintereinander angeordnet sind (bei der dargestellten Ausführungsform zwei Reihen). Die elastischen Walzen 59 weisen natürlich die erwähnten·Unterbrechungen auf und sind gegeneinander versetzt angeordnet, um die jeweils tiefer gesetzten Abschnitte der Walzenoberflächen durch einen entsprechenden Gegenbereich zu kompensieren, so daß die gesamte Bildfläche durch die intermittierenden Walzenbereiche überlappt abgedeckt ist.

Bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform werden zwei elastische Walzen 59 zwischen die obere starre Walze 58 und eine untere starre Walze 58¹ hineingepreßt und in einem Zustand fixiert, bei dem sich ihre gegenseitigen Mantelflächen nicht berühren. Der sich aus diesem Aufbau ergebende Vorteil ist in Fig. 18 veranschaulicht und ergibt sich daraus, daß die Silikonkautschukwalze 59 leicht unter Andruckkontakt gegen die starren Walzen 58, 58· unter Ausnutzung der Elastizität des Silikonkautschukmaterials gedreht werden kann, wobei der Andruck durch in Richtung auf die Walze 59 in feststehende Wände 62 eingeschraubte Schraubbolzen bewirkt wird. Obgleich nicht gezeigt, kann der Druck auf die elastische Silikonkautschukwalze 59 dadurch vermindert werden, daß die Schraubbolzen in umgekehrter Richtung herausgeschraubt werden. Durch das dabei erreichte Abrücken der elastischen Walzen von den Sinterwalzen während unbenutzten Zeitabschnitten läßt sich eine Verschlechterung oder Alterung der Silikonkautschukwalzen aufgrund der Wärmebelastung und Druckverformung wirksam verhindern. Diese konstruktive Lösung ist außerdem hinsichtlich ihres Wärmewirkungsgrads im Vergleich

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zu den Konstruktionen nach den Fig. 14 und 15 vorteilhaft. Während bei der Walzenkonstruktion gemäß den Fig. 14 und 15 notwendigerweise in jeder der Mehrzahl von Walzen eine Wärmequelle erforderlich ist (obgleich auch dabei nur ein begrenzter Leistungsverbrauch auftritt), wird bei der Walzenkonstruktion nach Fig. 16 die Wärmequelle auf eine einzige Walze konzentriert, wodurch sich eine gleichförmigere Wärmeverteilung auf alle der Mehrzahl von Silikonkautschukwalzen 59 erreicht werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 17 ist ein weiteres Paar elastischer Kautschukwalzen 59' unter dem ersten Paar elastischer Kautschukwalzen 59 angeordnet, ebenfalls in Ausrichtung aufeinander wie bei den Fig. 16 und 18. Der' sich aus dieser Walzenkonstruktion ergebende Vorteil besteht darin, daß das Trenn-Führungsglied leicht selbst am unteren Paar der elastischen Kautschukwalzen 59 befestigt werden kann. Diese Doppelpaar-Konstruktion bietet außerdem den Vorteil eines Schutzes des Reproduktionsmaterials für zweiseitige Kopierung, wenn Pulverbilder auf beiden Oberflächen des Reproduktionsmaterials erzeugt werden. Dabei verhindert die erwähnte Doppelpaar-Walzenanordnung, daß sich das Reproduktionsmaterial um die Sinterwalzen herumwickelt. Es bedarf auch in diesem Fall keiner besonderen Betonung, daß sich wesentlich stabilere Betriebsverhältnisse beim Durchgang des Reproduktionsmaterials durch die Walzen in Kontakt des fixierten Bilds mit der starren Walze ergeben, wenn die starre Walze außenseitig mit einer Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen, Silikonkautschuk u. dgl. versehen ist, die keine Haftmöglichkeit für den Toner bietet.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung eine elektrophotographische Fixiervorrichtung geschaffen wurde, die aus der Anordnung einer Sinterwalze aus nachgiebigem Material, einer starren Andruckwalze und einer Heiz-

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walze besteht, wobei die Sinterwalze so angeordnet ist, daß sie das Kopiermaterial auf der Bildseite kontaktiert. Die Oberfläche dieser Sinterwalze, wird durch die Heizwalze beheizt und das Kopiermaterial läuft zwischen der Sinterwalze und der Andruckwalze hindurch, um die Bildfixierung zu vervollständigen.. Diese Fixiervorrichtung kann in vorteilhafter Ausführungsform außerdem einen Zusatz aufweisen, mit dem sich eine geeignete Menge eines Bildtrennmittels auf den vorderen Endbereich eines nichtfixierten reproduzierten Bilds auf dem Kopiermaterial über eine bestimmte Breite aufbringen läßt, um eine Entfernung nicht-reproduzierter Bildteile zu erreichen. Diese Vorrichtung ist in dem Kopiergerät an einer Position unmittelbar vor der Fixiervorrichtung angeordnet und wird durch eine ,Zeitsteuerschaltung betätigt.

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Claims

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Patentansprüche

''1 *J Elektrophotographische Fixiervorrichtung, gekennzeichnet durch eine wärmeundurchlässige (adiabatische) und elastische Wärmesinterwalze (2; 27; 59), die die entwickelte Bildseite eines Reproduktionsmaterials (C) kontaktiert, eine das Reproduktionsmaterial gegen die Wärmesinterwalze pressende starre Andruckwalze (3; 24; 58¹) und durch eine die Mantelfläche der Wärmesinterwalze aufheizende Heizwalze (4; 14; 58).
2. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwalze und die Andruckwalze einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der kürzer ist als der Durchmesser der Sinterwalze, und daß die Sinterwalze so gelagert ist, daß sie in Bezug auf die beiden anderen Walzen zwei Positionen einnehmen kann, und zwar eine erste von den beiden änderen Walzen abgerückte Position und eine zweite Position zwischen der Heiz- und der Andruckwalze.
3. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwalze mit einer in ihrem hohlen Innenraum angeordneten Heizeinrichtung (15; 54; 61) ausgerü-

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stet ist, und daß ihre Innenwandfläche an beiden axialen Enden schwarz angestrichen ist (Fig. 2).
4. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixier.temperatur der Heizwalze zum Zeitpunkt des Durchlaufs des Reproduktionsmaterials erhöht werden kann.
5. Fixiervorrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Sinterwalze kleiner ist als der Durchmesser der Heizwalze.
6. Fixiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur jeder Walze einen Gradienten in der Reihenfolge Temperatur der Heizwalze = Temperatur der Sinterwalze = Temperatur der Andruckwalze aufweist.
7. Fixiervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung für die Heizwalze und/oder die Andruckwalze, eine Anschlag- oder Bremseinrichtung (7 bis 10) für die Andruckwalze bzw. die Heizwalze und eine Vorrichtung zur Freigabe der Anschlag- oder Bremseinrichtung, wenn die Sinterwalze in Berührungskontakt mit der Walze auf der Antriebsseite gelangt und umgeschaltet wird auf Kontakt mit der Walze auf der Bremsseite.
8. Fixiervorrichtung nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterwalze in ihrer zweiten Position bei Einrücken in die erste Position auf der gleichen Seite einer durch die Achsen von Heiz- und Andruckwalze gelegten Ebene verbleibt.
9. Fixiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterwalze in ihrer zweiten Position bei Einrücken in die erste Position auf die gegenüberliegende

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Seite einer durch die Achsen von Heiz- und Andruckwalze gelegten Ebene gelangt.
10. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der elastischen Sinterwalze größer ist als der Durchmesser der starren Andruckwalze.
11. Fixiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung der Sinterwalze von der zweiten in die erste Position durch eine Federeinrichtung bewirkbar ist, die beim Umschalten dieser Walze von der ersten in die zweite Position vorgespannt wird und diese Walze durch die dabei gespeicherte Federkraft in die erste Position zurückstellt, wenn die angetriebene Walze aufhört zu drehen.
12. Fixiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bildseite des Reproduktionsmaterials (C) kontaktierende Walze in Axialrichtung Unterbrechungen aufweist, in denen jeweils ein Trenn-Führungsglied (57) angeordnet ist.
13. Fixiervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit solchen Unterbrechungen versehene Walzen vorgesehen und so angeordnet sind, daß jeweils eine Unterbrechung auf der einen Walze durch ein erhabenes Mantelstück (55, 56) einer anderen Walze kompensiert ist (Fig. 12).
14. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (46, 46') zur Abtastung nicht-fixierter Bildbereiche auf dem Reproduktionsmaterial (C), eine Vorrichtung (48 bis 52) zum Auftragen eines Bildtrennmittels und eine.Zeitsteuerung (47) zur Betätigung der Bildtrennmittel-Auftragvorrichtung innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls nach Beendigung des Abtastvorgangs, und da-

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durch, daß die Bildtrennmittel-Auftragvorrichtung so einstellbar ist, daß das Bildtrennmittel nur am vorderen Endabschnitt des nicht-fixierten Bildes mit bestimmter Breite wirksam wird.
15. Fixiervorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die verhindert, daß ein Endstreifen des Beproduktionsmaterials in bestimmter Breite, auf den kein Bildtrennmittel aufgetragen ist, sich um die Sinterwalze wickelt, wenn das Reproduktionsmaterial von der Sinterwalze abgegeben wird, dessen vorderer Bereich auf bestimmter Breite mit dem Bildtrennmittel versehen ist.

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