DE2628957B2

DE2628957B2 - Elektrophotographisches Kopiergerät

Info

Publication number: DE2628957B2
Application number: DE2628957A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Idenawa; Yukihiro Ohno; Misao Tanzawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-28
Publication date: 1978-05-11
Also published as: US4188109A; DE2628957A1; JPS556911B2; JPS524845A

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei bekannten elektrofotografischen Verfahren wird ein fotoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial elektrosta- bo tisch aufgeladen und bildmäßig zur örtlichen Verteilung der Ladung belichtet, wodurch ein elektrostatisches, latentes Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial entsteht. Das im allgemeinen blattförmige Aufzeichnungsmaterial wird dann durch Zuführung eines Tonerpulvers <v> entwickelt, der an den hoch aufgeladenen Bereichen des elektrostatischen Bildes haftet, wodurch ein Tonerbild entsteht. Das Aufzeichnungsmaterial mit dem Tonerbild wird zwischen zwei Druckwalzen einer Fixiereinrichtung hindurchtransportiert, die den Toner gegen das, beispielsweise aus Papier bestehende, Aufzeichnungsmaterial drücken; dadurch wird das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmaterial fixiert, und es entsteht eine permanente Abbildung.

Die Druckwalzen sind auf sich drehenden Wellen angebracht, auf deren Enden durch Federn oder ähnliche Elemente eine Vorspannkraft ausgeübt wird, welche die Druckwalzen gegeneinanderdrückt.

Ein Problem bei solchen Fixiereinrichtungen ist, daß die Wellen und auch die Druckwalzen sich unter dem Einfluß der auf die Enden der Wellen wirkenden Kraft nach außen durchbiegen oder wölben können, so daß die Andruckkraft an den Enden der Walzen am größten und in der Mitte am kleinsten ist. Dies hat dann eine ungleichmäßige Fixierung des Toners auf dem Aufzeichnungsmaterial zur Folge. In besonders ungünstigen Fällen wird der Toner sogar in der Mitte nur so schwach gegen das Aufzeichnungsmaterial gedrückt, daß er sich von dem Aufzeichnungsmaterial löst, sobald es in die Hand genommen wird oder in Berührung mit anderem Aufzeichnungsmaterial kommt.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit sind zwei Lösungswege vorgeschlagen worden. Bei einem Lösungsweg wird neben einer Vergrößerung des Durchmessers der Walzen auch ihre Steifigkeit erhöht, so daß ihre Durchbiegung geringer wird. Mit einer Vergrößerung des Durchmessers der Walzen nehmen jedoch auch die Größe des Kopiergerätes und damit seine Herstellungskosten zu. Bei dem zweiten Lösungsweg werden die Achsen der Wellen und damit die Druckwalzen so ausgerichtet, daß sie einen kleinen spitzen Winkel bilden. Die Druckverformung der Walzen aufgrund der ausgeübten Andruckkräfte bewirkt dann einen Kontaktbereich mit dem Aufzeichnungsmaterial, in dem die Druckverteilung gleichmäßiger als in dem Fall ist, bei dem die Wellen und die Walzen parallel zueinander ausgerichtet sind. Eine Schwierigkeit dieses Lösungswegs besteht jedoch darin, daß das Aufzeichnungsmaterial während des Durchlaufs zwischen den Druckwalzen zerknittert werden kann, wenn nicht der Winkel wiederum so klein ist, daß er praktisch keine Wirkung mehr hat. Dadurch können nicht nur die Aufzeichnungsmaterialien an den zerknitterten bzw. gefaltenen Stellen reißen, sondern die Druckwalzen können aufgrund der starken, konzentrierten Beanspruchung durch diese Falten bzw. Knicke beschädigt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein elektrofotografisches Kopiergerät der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem eine Faltenbildung bzw. ein Knittern des Aufzeichnungsmaterials beim hindurchführen durch das Druckwalzenpaar sicher vermieden wird.

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

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmaterials bei dem Durchgang durch das Druckwalzenpaar kleiner ist als bei der Zuführung, so daß das Aufzeichnungsmaterial während seines Durchlaufs durch das Druckwalzenpaar entspannt und locker ist. Da die Achsen der Wellen der Druckwalzen einen spitzen Winkel miteinander bilden, ist die Andruckkraft der Druckwalzen über ihre gesamte Länge praktisch gleich groß, so daß sich weder

Wellen noch Walzen durchbiegen bzw. wölben. Dadurch wird ein sehr gleichmäßiger Druck auf das Tonerbild ausgeübt, so daß sich über seine gesamte Oberfläche eine sehr gleichmäßige Fixierung ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Fixiereinrichtung, wie sie bei einem elektrofotografischen Kopiergerät nach der Erfindung verwendet wird,

F i g. 2 eine Seitenansicht der beiden Druckwalzen der Fixiereini ichtung und

F i g. 3 eine Draufsicht auf die beiden Druckwalzen.

Bezüglich der Offenbarung der Erfindung wird wegen ihrer großen Klarheit und Anschaulichkeit ausdrücklich auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Wie sich aus F i g. 1 ergibt, weist eine Fixiereinrichtung 10 ein elektrofotografisches Kopiergerät nach der Erfindung ein stationäres Tragteil 12 auf, in dem eine Welle 14 drehbar gehaltert ist, auf der eine erste Druckwalze 16 befestigt ist. Ein nicht dargestellter Antriebsmotor treibt die Druckwalze 16 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn an. Ein bewegliches Tragteil 18 ist mittels einer Welle 20 verschwenkbar an dem Tragteil 12 angebracht, und in ihr ist mittels einer Welle 24 drehbar eine zweite Druckwalze 22 gehaltert. Ein Schraubbolzen 26 ist mittels einer Mutter 28 an dem Tragteil 12 befestigt und erstreckt sich durch eine nicht näher bezeichnete Bohrung in dem Tragteil 18, so daß der Kopf 26a des Schraubbolzens über dem Tragteil 18 angeordnet ist. Eine Druckfeder 30 ist koaxial um den Schraubbolzen 26 angeordnet, so daß ihre Enden an der Unterseite des Kopfes 26a und an der oberen Fläche des Tragteils 18 anliegen. Der Schraubbolzen 26 wird nach unten in die Mutter 28 geschraubt, so daß die Feder 30 zusammengedrückt wird, wodurch das Tragteil 18 zu dem Tragteil 12 hin verschwenkt wird. Die Enden der Wellen 14 und 24 sind in den Tragteilen 12 bzw. 18 gehalten, so daß die Rollen 14 und 24 mit einem bestimmten Druck aneinander anliegen. Die Andrückkraft wird auf einen geforderten Wert erhöht, indem der Schraubbolzen 26 nach unten in die Mutter 28 geschraubt wird. Wenn dann die Walze 16 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wird dadurch die Walze 22 im Uhrzeigersinn gedreht.

Transportrollen 32 und 34 sind in Förderrichtung vor den Druckwalzen 16 und 22 in dem Kopiergerät angeordnet und liegen unter einem bestimmten Druck aneinander. Durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung wird die Rolle 32 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Rolle 34 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Ein fotoleitfähiges, blattförmiges Aufzeichnungsmaterial, im folgenden als Kopierblatt 36 bezeichnet, wird mit Hilfe von Einrichtungen, welche nicht zur Erfindung gehören und daher auch nicht dargestellt sind, aufgeladen und bildmäßig belichtet, um ein elektrostatisches Bild einer Vorlage zu erzeugen. Die Rollen 32 und 34 führen das Kopierblatt 36 durch eine Führung 38 zwischen einer Führungsrolle 40 und einer Entwicklungsrolle 42 zu. Ein trichterförmiger Behälter t>o 44 ist über der Entwicklungsrolle 42 angeordnet, so daß Toner aus dem trichterförmigen Behälter durch eine öffnung 44a im Boden des Behälters 44 auf die Oberfläche der Entwicklungsrolle 42 fällt. Die Entwicklungsrolle 42 wird vorzugsweise entgegen dem Uhr- b5 zeigersinn gedreht; zwischen dem Kopierblatt 36 und der Entwicklungsrolle 42 befindet sich ein schmaler Spalt. Der Toner wird durch die Entwicklungsrolle 42 gleichmäßig auf das Kopierblatt 3d aufgebracht und haftet an den Bereichen des elektrostatischen Bildes mit hoher Ladung auf dem Kopierblatt 36, so daß ein Tonerbild entsteht. Das Kopierblatt 36 wird dann mittels der Transport rollen 32 und 34 über eine Führungsplatte 46 der Stelle zugeführt, an welcher die Druckwalzen 16 und 22 aneinanderliegen; das Tonerbild wird auf dem Kopierblatt 36 fixiert, da es (36) mit einem bestimmten Anpreßdruck zwischen den Walzen 16 und 22 hindurch befördert wird.

In F i g. 2 und 3 weisen die Wellen 14 und 24 sowie die Walzen 16 und 22 Achsen 50 bzw. 52 auf, welche in der horizontalen Ebene einen kleinen spitzen Winkel Θ zwischen sich einschließen. Die Achse 50 der Welle 14 und der Walze 16 verläuft senkrecht zu der durch einen Pfeil 54 angegebenen Zuführrichtung des Blattes 36 von den Transportrollen 32 und 34 aus. In Fig.2 sind Tangenten an die Berührungsstellen der Walzen 16 und 22 an den entgegengesetzten Enden mit 56 und 58 bezeichnet, und sie weisen zwischen sich in der vertikalen Ebene einen Winkel φ auf. Aufgrund dieser Anordnung ist dann die Andrückkraft zwischen den Walzen 16 und 22 gleichmäßiger, und es entstehen keine großen Kräfte an den Enden der Walze 16 und 22 und wesentlich geringere Kräfte im mittleren Teil.

Eine Schwierigkeit besteht ähnlich wie bei der bekannten Ausführung bei dieser Anordnung im folgenden: Wenn der Winkel Θ auf einen praktischen, leicht zu handhabenden Wert erhöht wird, um den Anpreßdruck zwischen den Walzen 16 und 22 ausreichend gleichmäßig zu machen, kann das Blatt 36 durch die Walzen 16 und 22 verknittert werden, wodurch das Blatt 36 reißen und die Walzen 16 und 22 beschädigt werden können. Da die Walze 22 auf das Kopierblatt 36 in verschiedenen Richtungen wirkende Druckkräfte ausübt, ist der obere Teil des Blattes 36 in F i g. 3 einer nach unten wirkenden Kraft ausgesetzt, während sein unterer Teil einer nach oben wirkenden Kraft ausgesetzt ist.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist bei der Erfindung die Schwierigkeit aufgrund eines Verknitterns und einer Faltenbildung beseitigt, indem sichergestellt ist, daß das Blatt 36 durch die Walzen 16 und 22 in entspanntem, gelockertem Zustand hindurchbefördert wird. Um dies zu erreichen, werden die Transportrollen 32 und 34 mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, daß das Blatt 36 durch die Transportrollen 32 und 34 schneller als durch die Druckwalzen 16 und 22 befördert wird. Hierdurch wird das Blatt 36 nach oben durchgebogen und gewölbt, wie in F i g. 1 dargestellt ist, so daß ein Spalt oder Zwischenraum dH zwischen dem Blatt 36 und der Führungsplatte 46 gebildet wird. Bei praktischen Versuchen hat sich folgendes herausgestellt: Wenn das Blatt 36 auf diese Weise in einem entspannten, lockeren Zustand gehalten und der obere Teil des vorderen Endes des Blattes 36 in F i g. 3 nach oben gerichtet sowie sein unterer Teil den Walzen 16 und 22 nach unten gerichtet an der Stelle zugeführt wird, an welcher die Walzen aneinander anliegen, so wird das Blatt 36 durch die Walzen 16 und 22 nicht verknittert, wenn es unter Druck zwischen ihnen hindurchbefördert wird, um das Tonerbild auf dem Blatt 36 zu fixieren, selbst wenn der Wert des Winkels θ ziemlich groß ist.

Die Größe des Zwischenraums oder Spaltes dH ist durch den Unterschied zwischen den Zuführgeschwindigkeiten der Transportrollen 32 und 34 und der Druckwalzen 16 und 22 festgelegt. Insbesondere gilt, je größer der Geschwindigkeitsunterschied ist, um so

größer wird der Spalt oder Zwischenraum dH. Um ein Verknittern zu verhindern, sollte der Spalt dH so groß sein wie es in der Praxis noch durchführbar ist.

Da das Kopierblatt 36 der Stelle, wo die Druckwalzen 16 und 22 aneinander anliegen, durch die Transportrollen 32 und 34 zugeführt wird, muß der Abstand L\ zwischen den Transportrollen 32 und 34 und den Druckwalzen 16 und 22 kleiner als die Länge des Kopierblattes 36 sein. Ein weiterer Faktor, welcher beachtet werden muß, ist, daß ein Spalt zwischen der oberen Fläche des Kopierblattes 36 und der Entwicklungsrolle 42 vorgesehen sein muß, damit das elektrostatische Bild ordnungsgemäß zu dem Tonerbild entwickelt wird. Wenn der Spalt oder Zwischenraum dH größer wird, nimmt der Spalt zwischen dem Blatt 36 und der Entwicklungsrolle 42 ab. Aus diesem Grund gibt es auch in der Praxis einen brauchbaren Grenzwert für die Größe des Spaltes oder Zwischenraums dH. Vorteilhaft ist, die Entwicklungsrolle 42 in einem Abstand Li von den Druckwalzen 16 und 22 vorzusehen, welcher so groß wie möglich ist, um die Wirkung des Spaltes oder Zwischenraums dH auf den Spalt zwischen dem Kopierblatt 36 und der Entwicklungsrolle 42 auf ein Minimum herabzusetzen. Bei einem tatsächlich ausgeführten Kopiergerät, bei welchem der Abstand Li zwischen der Entwicklungsrolle 42 und den Druckwalzen 16 und 22 120 mm beträgt, ist der Unterschied in den Zuführgeschwindigkeiten der Transportrollen 32 und 34 (und den Druckwalzen 16 und 22) vorzugsweise so gewählt, daß der Spalt oder Zwischenraum dH zwischen dem Kopierblatt 36 und der Führungsplatte 46 auf annähernd 10 bis 20 mm gehalten ist.

Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die Führungsplatte 46 abgewandelt werden, indem sie so nach unten gebogen wird, daß das Kopierblatt 36 nach unten und nicht nach oben, wie dargestellt durchgebogen bzw. gewölbt ist. Dies würde zur Folge haben, daß das Kopierblatt 36 über der Führungsrolle 40 nach unten gebogen ist und die Wirkung des Spaltes oder Zwischenraums dH auf den Spalt zwischen dem Kopierblatt 36 und der Entwicklungsrolle 42 beseitigt ist.

Als nächstes wird gemäß der Erfindung ein Verfahren beschrieben, nach welchem die Umfangsgeschwindigkeit der Transportrollen 32 und 34 gegenüber der der Druckwalzen 16 und 22 erhöht ist, um so das Blatt 36 in entspanntem, lockerem Zustand den Druckwalzen 16 und 22 zuzuführen.

Hierbei werden die folgenden Bezeichnungen verwendet:

Nm Drehzahl der Antriebseinrichtung (z. B. eines

Motors),
Zm die Anzahl der Zähne eines nicht dargestellten

Kettenrades der Antriebseinrichtung,
N] die Drehzahl der Transportrollen 32 und 34,
Z\ die Anzahl der Zähne eines nicht dargestellten Kettenrades der Transportrollen 32 und 34,

D\ der Durchmesser der Transportrollen 32 und 34,

N₂ die Drehzahl der Druckwalzen 16 und 22,

Zi die Anzahl der Zähne eines Kettenrades dei Druckwalzen 16 und 22,

Di der Durchmesser der Druckwalzen 16 und 22,
Ki die Umfangsgeschwindigkeit der Transportroller

32 und 34,
Vi die Umfangsgeschwindigkeit der Druckwalzen It und 22.

Hiermit können dann die folgenden Gleichungen erhalten werden:

.i D₁N,
· = ^(l1

_ ^D₂N₂ ² ~~ "~60

Aus den Gleichungen (I) und (2) wird dann erhalten:

Nu'Z„ = N₁Z₁ = N₂Z₂ = K = const. (3)
Aus den Gleichungen (I) bis (3) wird dann erhalten:

Aus den oben wiedergegebenen Gleichungen (1) bis

(4) ist zu ersehen, daß eines der folgenden Verfahren angewendet werden kann, um die Umfangsgeschwindigkeit der Transportrollen 32 und 34 gegenüber den Druckwalzen 16 und 22 zu erhöhen:

(1) Es werden Transport- und Druckwalzen verwendet, welche denselben Durchmesser haben, bei denen aber die Zahl der Zähne der Kettenräder unterschiedlich ist. Hierbei ist das Kettenrad der Transportrollen so gewählt, daß es eine kleinere Zahl von Zähnen als das Kettenrad der Druckwalzen hat.

(2) Es werden Transport- und Druckwalzen verwendet, deren Kettenräder dieselbe Anzahl Zähne haben, deren Durchmesser jedoch unterschiedlich ist. Hierbei wird der Rollendurchmesser der Transportrollen größer als der der Druckwalzen gewählt.

(3) Es werden Transport- und Druckwalzen verwendet, bei denen sowohl der Durchmesser als auch die Zahl der Zähne der Kettenräder unterschiedlich ist.

Somit kann gemäß der Erfindung eines der vorbeschriebenen Verfahren angewendet werden, um den geforderten entspannten, lockeren Zustand des Blattes 36 zu erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrofotografisches Kopiergerät mit einer Transporteinrichtung zum Führen eines Aufzeichnungsmaterials durch die für die Erzeugung eines Tonerbildes erforderlichen Einrichtungen und einer Fixiereinrichtung aus einem Druckwalzenpaar, deren Achsen in bezug auf die durch den Druckspalt zu legende Tangentialebene einen spitzen Winkel miteinander einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (32, 34) das zu fixierende Aufzeichnungsmaterial (316) dem Druckspalt mit einer Geschwindigkeit zuführt, die höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit des Walzenpaares (16,22) im Druckspalt.

2. Elektrofotografisches Kopiergerät nach Anspruch 1, bei dem die Transporteinrichtung ein Transportrollenpaar aufweist, das über einen Kettentrieb mit den Druckwalzen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportrollen (32, 34) und die Druckwalzen (16, 22) den gleichen Durchmesser haben, wobei das Kettenrad der Transportrollen (32, 34) eine geringere Zahl von Zähnen als das Kettenrad der Druckwalzen (16, 22) hat.

3. Elektrofotografisches Kopiergerät nach Anspruch 1, bei dem die Transporteinrichtung ein Transportrollenpaar aufweist, das über einen Kettentrieb mit den Druckwalzen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenräder der Transportrollen (32, 34) und der Druckwalzen (16, 22) die gleiche Zahl von Zähnen haben, wobei der Durchmesser der Transportrollen (32, 34) größer ist als der Durchmesser der Druckwalzen (16,22).

4. Elektrofotografisches Kopiergerät nach Anspruch 1, bei dem die Transporteinrichtung ein Transportrollenpaar aufweist, das über einen Kettentrieb mit den Fixierwalzen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Transportrollen (32, 34) über die Umfangsgeschwindigkeit der Druckwalzen (16, 22) die Druckwalzen (16, 22) gegenüber den Tiansportrollen unterschiedliche Durchmesser und eine unterschiedliche Zahl von Zähnen ihrer Kettenräder aufweisen.

5. Elektrofotografisches Kopiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Transportrollen (32, 34) und den Druckwalzen (16, 22) kleiner als die Länge eines blattförmigen Aufzeichnungsmaterials (36) ist.

H)