DE2650771C3

DE2650771C3 - Temperaturfühlervorrichtung für eine Schmelzfixiereinrichtung

Info

Publication number: DE2650771C3
Application number: DE2650771A
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Matsuzaki; Ken Hino Tokyo Nakamura
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1975-11-08
Filing date: 1976-11-05
Publication date: 1981-09-24
Also published as: FR2331076A1; US4091673A; DE2650771A1; GB1570876A; DE2650771B2; JPS5258578A

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperaturfühlervorrichtung für eine Schmelzfixiereinrichtung zum Anschmelzen von Tonerbildern auf einem Trägermaterial mit einer drehbaren, beheizten Anschmelzwalze und einer mit dieser in Andruckberührung stehenden Druckwalze, zwischen denen das das Tonerbild tragende Trägermaterial hindurchführbar ist. wobei die Temperaturfühlervorrichtung ein im wesentlichen senkrecht zur Achse der Anschmelzwalze mittels einer Halterung angeordnetes und elastisch gegen die Mantelfläche der Anschmelzwalze andrückbares, bandförmiges Thermoelement umfaßt, welches zumindest teilweise mit der Mantelfläche in thermischem Kontakt steht.

Mit einer beheizten Anschmelswalze arbeitende Schmelzfixiereinrichtungen für elektrofotografische Geräte weisen einen hohen thermischen Wirkungsgrad •uf und sind wegen der geringen Brandgefahr vorteilhaft. Bei einer solchen Schmdzfixiereinrichtung ist in der beheizten Anschmelzwalze normalerweise ein Heizelement eingebaut. Die Oberfläche der Anschmelz* Walze ist mit einem Material mil geringem AnhäftUngs-· Vermögen, wie Tetfafluoräthylenharz oder dgl- be* »chichtet, um ein Anhaften des Toners an der Walzenoberfläche zu verhindern. Ferner ist die Mantelfläche einer aus Metall bestehenden Druckwalze mit einem elastischen Material mit geringem Anhäf* tungsvermögen wie Silikongummi usw. belegt, an dem der Toner nicht anzuhaften vermag.

Die Temperatur der beheizten Anschmelzwalze wird innerhalb eines Temperaturbereiches geregelt, der entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit eines ein Tonerbild tragenden Trägermaterials und der physikalischen Eigenschaften des Toners vorbestimmt ist, um eine vorteilhafte SchmelzFixierung ohne Einführung des sogenannten »Offset«-Prozesses zu bewirker. Die Schmelzfixiereinrichtung ist deshalb notwendigerweise mit einer Temperaturfühlervorrichtung versehen, um ein Abweichen der Temperatur an der Oberfläche der Anschmelzwalze vom vorbestimmten Temperaturbereich feststellen zu können. Die Temperaturfühlervorrichtung ist mit einer auf die Meßtemperatur ansprechenden Regeleinrichtung zur Steuerung des Heizelementes verbunden, so daß die Oberflächentemperatur der Anschmelzwalze innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches gehalten wird.

Aus der GB-PS 8 08 183 ist eine Temperaturfühlervorrichtung bekannt, die ein im wesentlichen senkrecht zur Achse einer Walze mittels einer Halterung angeordnetes und elastisch gegen die Mantelfläche der Walze andrückbares, bandförmiges Thermoelement umfaßt, welches zumindest teilweise mit der Mantelfläche in thermischem Kontakt steht Eine solche Temperaturfühlervorrichtung kann gemäß dieser Patentschrift bei Trocknungszylindern bei der Papierherstellung eingesetzt werden.

Bei dieser bekannten Temperaturfühlervorrichtung steht das bandförmige Thermoelement mit der Mantelfläche der Walze, deren Temperatur gemessen werden soll, nicht in direkter Berührung. In direkter Berührung mit der Mantelfläche steht ein dünnes Metallband, in dem eine Öffnung ausgebildet ist, welche dem Thermoelement gegenüberliegt. Es wird also nicht direkt die Temperatur der Mantelfläche gemessen, sondern die Temperatur des Luftvolumens, welches zwischen der Mantelfläche, dem Thermoelement und dem Rand der Öffnung eingeschlossen ist Wenn die Temperaturfühlervorrichtung auf der Mamelfläche angeordnet ist, so erfolgt der Andruck des Thermoelementes bzw. des Metallstreifens gegen die Mantelfläche mittels einer komplizierten, federnden Anordnung.

Wenn diese Temreraturfühlervorrichtung an einer Mantelfläche angeordnet ist, welche aus einem nicht sehr harten Material besteht, ist es möglich, daß der Rand der Öffnung eine Beschädigung der Manteloberfläche hervorruft.

Inder DE-AS 22 50 012 ist ein Gerät zum Messender Temperatur von gewölbten Flächen beschrieben, welches relativ kompliziert ausgestaltet ist. Das zum Teniperaturmessen vorgesehene Thermoelement ist zwischen zwei Kunststoffstreifen angeordnet. Kunststoff hat jedoch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, so daß eine Ansprechverzögerung entsteht.

Aus der DE-PS 5 74 977 ist ein Gerät zur Bestimmung der Oberflächentemperaturen von bewegten Gegenständen bekannt, welches nur tür Oberflächen aus Hartmetall geeignet ist, da ein Graphitblock, in dem eine Meßlötstelle angeordnet ist, gegen die Oberfläche gedrückt wird, deren Temperatur bestimmt werden soll. Gemäß den Ausführungen dieser Patentschrift paßt sich das Graphit durch Ausschleifen der Form der bewegten

Oberfläche selbsttätig an, da es relativ weich ist. Bei Oberflächen, die nicht aus Hartmetall bestehen, ist infolgedessen die Gefahr einer Beschädigung gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Temperaturfühlervorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie einen einfachen Aufbau aufweist, und keine Gefahr für die Beschädigung der sich bewegenden Oberfläche gegeben ist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Temperaturfühlervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Halterung als ein elektrisch isolierendes Tragelement ausgebildet ist, um welches das bandförmige Thermoelement geführt ist, und daß zwischen dem fragelement und dem bandförmigen IQ Thermoelement ein das Thermoelement zumindest teilweise überdeckendes, blockförmiges Element aus einem elastischen und wärmebeständigen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist, durch welches das bandförmige Thermoelement unmittelbar gegen die Mantelfläche der Anschmelzwalze andrückbar ist

Bei der erfindungsgemäßen Temperaturfühlervorrichtung wird ein elastisches, blockförmiges Element verwandt durch dessen Zusammendrücken der für das Thermoelement erforderliche Andruck erzielt wird. Es handelt sich also um eine besonders einfache Konstruktion. Dadurch, daß das Thermoelement in direkter Berührung mit der Mantelfläche der Walze stehi, spricht dieses Thermoelement unmiitelbar auf Temperaturänderungen der Mantelfläche ohne Verzögerung an.

Bei Schmelzfixiereinrichtungen mit einer Anschmelzwalze werden besonders hohe Anforderungen an die Güte der Mantelfläche gestellt damit Kopien guter Qualität erhalten werden. Diese Mantelflächen bestehen normalerweise aus einem Material, welches keine große mechanische Festigkeit aufweist. Infolgedessen können hier sehr leicht Beschädigungen der Mantelfläche auftreten, mit der Folge, daß die Qualität der erhaltenen Kopien beeinträchtigt wird. Bei der erfindungsgemäßen Temperaturfühlervorrichtung erfolgt der Andruck des Thermoelementes über ein elastisches, blockförmiges Element, so daß ein sehr gleichmäßiger Andruck im Beriihrungsbereich zwischen der Mantelfläche und dem Thermoelement erzielt wird, ohne Gefahr IU laufen, daß die Mantelfläche beschädigt wird. Infolgedessen tritt auch nur ein äußerst geringer Verschleiß der Schicht aus Kunstharz auf, mit dem die Walze beschichtet ist und welches weicher als das bandförmige Thermoelement ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung drr Erfindung, bei der die Schmelzfixiereinrichtung ein Reinigungsband umfaßt, welches mit der Mantelfläche der Anschmelz walze zur Entfernung von auf ihr abgelagerten Tonerteilchen in Berührung steht und zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwickelspule läuft, ist dadurch gekennzeichnet, daß das bandförmige Thermoelement über die Reinigungsbahn gegen die Mantelfläche der Anschmelzwalze andrückbar ist. Obgleich bei dieser Weiterbildung keine unmittelbare Berührung zwischen dem Thermoelement und der Mantelfläche der An· lchmelzwalze vorliegt, wird trotzdem eine schnelle und zuverlässige Temperaturmessung erhalten.

Die Erfindung wire im folgenden anhand einer Ausführungsform untei Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es Zeigt

Fig.l eine schema tische Schnittdarstellung einer Schmelzfixiereinrichturig, bei der eine Temperatur* fühlervorrichtung nach der Erfindung eingesetzt ist,

F ί g, 2 eine perspektivische Darstellung der Schmelz·· fixiereinrichtung gemäß F ί g. 1 und

Fig.3 einen lotrechten Schnitt längs der Linie ΑΆ in Fig,2 im vergrößerten Maßstab zur näheren Erläuterung der Temperaturfühlervorrichtung gemäß F ig. I.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform einer Schmelzfixiereinrichtung dargestellt, bei der die erfin· dungsgemäße Temperaturfühlervorrichtung anwendbar ist Diese Einrichtung umfaßt eine beheizte Anschmelzwalze 1 mit einem in sie eingebauten Heizelement 2, deren metallene Mantelfläche mit einer gegenüber dem Toner nicht haftfähigen Tetrafluoräthylenharz-Schicht belegt ist Die Anschmelzwalze 1 wird durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung in Pfeilrichtung in Drehung versetzt Eine mit der Walze 1 in Andruckberührung stehende Druckwalze 3 läuft in derselben Richtung mit praktisch derselben Drehzahl um wie die beheizte Walze 1. Die metallene Mantelfläche der Druckwalze 3 ist mit einem wärmebständigen, elastischen Silikongummi beschichtet an dem der Toner nicht zu haften vermag. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Trägermaterial 5 (im folgenden als Kopieblatt bezeichnet), auf dem ein Tonerbild Ti ausgebildet ist, zum Fixieren zwischen der beheizten Anschmelzwalze 1 und der Druckw;· y.e 3 hindurchgeführt.

Eine wärmebständige, dünne Reinigungsbahn 4 mit einer Dicke von 0,1—0,15 mm läuft von einer Vorratsspule 5 zu einer Aufwickelspule 6 und kommt dabei gemäß c"on Figuren mit der Oberfläche der beheizten Anschmelzwalze 1 in Berührung, um an deren Oberfläche anhaftende, (an)geschmolzene Tonerteilchen zu entfernen und dadurch zu verhindern, daß diese anhaftenden, geschmolzenen Tonerteilchen auf das nächste Kopieblatt oder nach dem Durchlauf des Kopieblatts auf die Oberfläche der Druckwalze 3 übertragen werden. Die Aufwickelspule 6 ist mit einer passenden Einrichtung zur intermittierenden Förderung der Reinigungsbahn 4 gekoppelt. Als Werkstoffe für diese Reinigungsbahn eignen sich z. B. ein wärmefestes, dünnes Gespinst oder ein Glasfasergespinst. Bei Verwendung einer solchen Reinigungsbahn wird das Ansprechverhalten der Temperaturfühlervorric.itung auf Temperaturänderungen der Anschmelzwalzen-Oberfläche nicht beeinträchtigt.

Die bei 7 dargestellte Temperaturfühlervorrichtung nach der Erfindung steht mit ihrem Thermoelement in Andruckberührung mit der Rückseite der Rpinigungsbahn 4, um die Oberflächentemperatur der Anschmelzwalze 1 durch die Reinigungsbahn 4 hindurch zu messen. Selbstverständlich ist die Temperaturfühlervorrichtung 7 dabei mit einer nicht dargestellten Temperaturregelvorrichtung verbunden. Die Temperaturregelung kann durch Erhöhung oder Verminderung des dem Heizelement 2 zugeführten Stromes oder durch abwechselndes Ein- und Ausschalten des Heizelements 2, wenn die Oberflächentemperatur der beheizten Walze vom vo-be. .mimten Temperaturbereich abweicht, oder auf andere an sich bekannte Weise erfolgen.

F1 g. 3 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab eine Temperaturfühlervorrichtung 7 nach der Erfindung, bei welcher zwei veischiedene dünne Metallstreifen 711 und 712 mit einer Dicke von vorzugsweise etwa 0,05 mm und einer Breite von vorzugsweise etwa 1 mm. z. B. ein Thermopaar aus Kupfer· und Konstantanfolie oder aus NiCf-Ni-Metallfolie, an ihren Έηάεη so miteinander Verbunden sind, daß sie eine biegsame, flexible, dünne Metallfolie in Form eines Thermoelementes bilden. Die Thermoelementfolie 71 l_f 712 Umschlingt stirnbandaftig ein isolierendes Tragelement 713 zur Verhinderung eines Kontakts zwischen den beiden Folien mit Ausnahme an ihrer Verbindungsstelle.

Zwischen das Tragelement 713 und das Thermoelement 711, 712 ist ein wärmebeständiges, elastisches blockför* miges Element 714 mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, das sich vorzugsweise längs der Achse der beheizten Anschmelzwalze 1 praktisch über deren Gesamtlänge erstreckt. Das Thermoelement 711, 712 wird durch das Gewicht der Temperaturfühlervorrichtung selbst oder durch eine geeignete zusätzliche Kraft in enge Berührung mit der Reinigungsbahn 4 gebfacht. Außerdem kann dabei eine Isolierplatte 715 vorgesehen sein, welche auf passende Weise τ. Β. durch Verkleben, an ihrer Oberseite das Tragelement 713 und an ihrer Unterseite das elastische Element 714 abstützt und welche sich über die Gesamtlänge des elastischen Elements 714 erstreckt. An den gegenüberliegenden Enden der Isolierplatte 715 ist je ein nach oben ragender Arm mit einer durchgehenden Bohrung 8 vorgesehen, so daß die Temperaturfühlervorrichtung an die Bohrungen 8 durchsetzenden Schwenkzapfen schwenkbar aufgehängt werden kann. Gemäß Fig. 3 wird das elastische Element 714 entsprechend der elastischen Verformung der Thermoelementfolien mit einem bogenförmigen Eindruck zusammengedrückt, so daß es eine Rückstellkraft erzeugt, durch welche das Thermoelement gegen die Reinigungsbahn 4 angedrückt und dadurch die Berührungsfläche der Thermoelementfolien gegenüber der Mantelfläche der beheizten Walze 1 über die dünne Reinigungsbahn 4 vergrößert wird.

Im Vergleich zu der Berührungsfläche, die ohne Verwendung des elastischen Elements 714 zwischen den Thermoelementfolien und der Mantelfläche der Anschmelzwalze 1 erreicht wird, ist die durch die beschriebene Anordnung gewährleistete Berührung um soviel größer, daß eine schnelle und zuverlässige Temperaturregelung erreicht wird. Für das elastische Element verwendbare Werkstoffe sind beispielsweise ein wärmefester Filz oder ein anorganischer, wärmebeständiger Schwamm. Das elastische Element kann eine Dicke von etwa 1—20 mm, vorzugsweise von etwa 2 — 5 mm besitzen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die beheizte Anschmelzwalze 1 und die Druckwalze 3 werden in gegenseitiger Andruckberührung in Drehung versetzt, wobei mhieis einer geeigneten Biattvorscnubeinrichtung ein Kopieblatt S, auf dem Tonerbilder Γι ausgebildet sind, zwischen die Walzen eingeführt wird. Die Mantelfläche der beheizten Walze 1 kommt dabei in unmittelbare Berührung mit den Tonerbildern, so daß diese nacheinander auf dem Kopieblatt angeschmolzen werden, während die beheizte Walze 1 mit dem Kopieblatt in Berührung bleibt. Die Tonerteilehen besitzen gegenüber dem Kopierpapier eine wesentlich größere Adhäsion als gegenüber der beheizten Walzen-Mantelfläche, so daß die Tonerteilchen beim Durchlauf 7-wischen den Walzen 1 und 3 in (an)geschmolzenem Zustand auf dem Papierblatt zurückbleiben. Anschließend werden die angeschmolzenen Tonerbilder Ti durch Luft gekühlt und dadurch auf dem Kopieblatt fixiert. Die bei diesem Anschmelzvofgang an der Oberfläche der beheizten Anschmelzwalze 1 anhaftenden angeschmolzenen Tonerteilchen können mittels der Reinigungsbahn 4 entfernt werden.
Während dieses Anschmelzvorganges greifen die

(5 Thermoelementfolien 711, 712 durch die Reinigungsbahn 4 hindurch die Oberflächentemperatur der beheizten Anschmelzwalze 1 unter Erzeugung einer thermoelektrischen Kraft ab, um eine nicht dargestellte Temperaturregelanlage für die Steuerung des Heizelements 2 in der Weise zu betätigen, daß die Oberflächentemperatur der beheizten Walze 1 in einem vorbestimmten Temperaturbereich bleibt.

Obgleich die erfindungsgemäße Temperaturfühlervorrichtung vorstehend zur besseren Verdeutlichung in Verbindung mit einer Schmelzfixiereinrichtung im Zusammenwirken mit einer Reinigungsbahn beschrieben ist, können die Thermoelementfolien auch in unmittelbarer Berührung mit der beheizten Anschmelzwalze stehen. Hierbei kann eine beliebige geeignete Reinigungseinrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann sich die eine hohe Flexibilität besitzende Thermoelementfolie bezüglich ihrer Form ebenfalls an die Verformung des unter Andruckberührung stehenden elastischen Elements anpassen. Hierdurch kann die Möglichkeit für eine Beschädigung der Mantelfläche der beheizten Walze durch die Metallfolie(n) weitgehend ausgeschaltet und im Vergleich zu den bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art eine schnelle und sichere Temperaturregelung gewährleistet werden.

Obgleich die Erfindung vorstehend in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform in einzelnen dargestellt und beschrieben ist, eignet sich die erfindungsgemäße Temperaturfühlervorrichtung auf für den Fachmann ersichtliche Weise ebenso für die messung lief Oberflächentemperatur bei einer Vielfalt anderer beheizter Walzen, beispielsweise für das Trocknen von Lagen- oder Bahnmaterialien, zum Erwärmen von Kunstharzbahnen oder -folien usw.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Temperaturfühlervorrichtung für eine Schmelzfixiereinrichtung zum Anschmelzen von Tonerbildern auf einem Trägermaterial mit einer drehbaren, beheizten Anschmelzwalze und einer mit dieser in Andruckberührung stehenden Druckwalze, zwischen denen das das Tonerbild tragende Trägermaterial hindurchführbar ist, wobei die Temperaturfühlervorrichtung ein im wesentlichen senkrecht zur Achse der Anschmelzwalze mittels einer Halterung angeordnetes und elastisch gegen die Mantelfläche der Anschmelzwalze andrückbares, bandförmiges Thermoelement umfaßt, welches zumindest teilweise mit der Mantelfläche in thermischem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als ein elektrisch isolierendes Tragelement (713) ausgebildet ist, um welches das bandförmige Thermoelement (711, 712) geführt ist, und daß zwischen dem Tragelement (713) und dem bandförmigen Thermoelement (711, 712) ein das Thermoelement zumindest teilweise überdeckendes, blockförmiges Element (714) aus einem elastischen und wärmebeständigen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist, durch welches das bandförmige Thermoelement (711, 712) unmittelbar gegen die Mantelfläche der Anschmelzwalze (1) andrückbar ist.

2. Temperaturfühlervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schmelzfixiereinrichtung ein Reinigungsband umfaßt, welches mit der Mantelfläche der Anschmelzwalze zur Entfernung von auf ihr abgelagerten Tonerteilchen in E rührung steht und zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwickelspule läuft, dadurch gekennze .hnet, daß das bandförmige Thermoelement (711, 712) über die Reinigungsbahn (4) gegen die Mantelfläche der Anschmelzwalze (1) andrückbar ist.