DE1497216A1

DE1497216A1 - Schmelzvorrichtung,insbesondere fuer xerographische Geraete

Info

Publication number: DE1497216A1
Application number: DE19651497216
Authority: DE
Inventors: Aser Gilbert Allen; Figler Robert Henry; Redding Thomas Pater
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-09-29
Publication date: 1969-05-08
Also published as: DE1497216B2; GB1122628A; DE1497216C3; US3291466A

Description

achmelzyo3' c Z @Re

Die Erfindung bezieht sich gVerbeeeergvo e zvox-

richturigen, insbesondere auf eetrlit r die- Fixierung. xero-

graphischer Pulverbilder..

Genauer gesagt betrifft die - Erfindee verbesserte Schmelz-

vorrichtung mit aufgeheizten Walzen. bwoobl ie Erfindung für

ganz verschiedene Zwecke Verwendung fiedeu ksmn, eignet sie

sich besonders für das: Gebiet der X®roiraphsie und findet eine.

wichtige Verwertung bei der Verschmelzung-von harzartigen Pul-.

verbildern, die mittels elektrofotographischer oder xerogra-

phischer Verfahren auf Papierblättern oder ähnlichem erzeugt

wurden, auf die@die Pulverbilder; nachdem sie durch Abscheiduna

des Pulvers auf ein elektrostatisches latentes Bild gebildet wurden, übertragen worden sind. Die Erfindung wird daher zur Vereinfachung der Darstellung in ihrer Verwendung als eine Schmelzvorrichtung für xerographische Pulverbilder beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen., daß sie ebenso gut auf anderen Gebieten verwendet werden kann.

Bei dem xerographischen Verfahren, Wie es beispielsweise im Carlson-Patent Nr. 2 297 691 beschrieben wird, wird auf die Oberfläche einer xerographischen Platte mit einer Schicht aus fotoleitfähigem Isoliermaterial auf einer leitfähigen Unterlage eine gleichförmige elektrische Ladung aufgebracht. Anschlie-ßend wird die Platte unter dem zu reproduzierenden Gegenstand exponiert. was im allgemeinen mittels der üblichen Projektionstechniken vorgenommen Wird. Bei dieser Exposition werden die Flächenbereiche der Platte nach Maßgabe der Strahlungsintensität, welche auf sie auftrifft, entladen und dabei ein elektrostatisches latentes Bild auf oder in der fotoleitfähigen Schicht erzeugt. Die Entwicklung des latenten Bildes wird mittels eines elektrostatisch aufgeladenen, fein verteilten Entwicklermaterials oder Toners bewirkt, der in Oberflächen-kontakt mit der fotoleitfähigen Schicht gebracht wird und auf dieser in einem Muster, welches dem elektrostatischen latenten Bild entspricht, elektrostatisch festgehalten Wird. Anschließend wird das entwickelte xerographische Pulverbild im allgemeinen auf eine Trägeroberfläche, beispielsweise Papier% übertragen, auf der es mittels geeigneter Vorrichtungen fixiert: werden kann. Ein üblicherweise verwendetes Verfahren für die Entwicklung des elektrostatischen Bildes ist in dem US-Patent Nr. 2 618 551-beschrieben. Dieses Verfahren ist als Kaskadenentwicklung bekännt und wird vorzugsweise bei der Entwicklung von Strichzeichnungen angewendet. Bei dieser Technik wird das Pulver bzw. der Toner mit einem körnigen Trägermaterial vermischt. Dieser Zweikömponentenentwickler wird über die Plattenoberfläche geschüttet. Die Funktion des Trägermaterials liegt darin, die Fließeigenschaften des Pulvers zu verbessern und dem Pulver mittels reibungselektrischer Aufladung die geeignete elektrische Aufladung zu erteilen, damit es von dem Bild angezogen wird. D.h.

die Funktion des Trägermaterials liegt darin, eine mechanische

Steuerung-für das-:Pulver zu liefern bzw. das Pulver/ eine Bild-

oberfläche heranzutragen und gleichzeitig eine homogene Ladungspolarität zu schaffen.

In dem.Garlson-Patent ist darauf hingewiesen, daß eine Vielzahl von fein verteiltem elektroskopischem Pulver für die Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder verwendet werden kann. Mit dem Fortschreiten der xerographischen Technik wurde jedoch festgestellt, daß es zweckmäßig ist, für die Entwicklung von Strichbildern ein Pulver oder einen Toner zu verwenden, der aus einem der zahlreichen gefärbten thermoplastischen Kunstharzen, die speziell für diesen Verwendungszweck entwicke1t wurden, besteht. Eine Zahl derartiger Entwicklerma-terialien wird hergestellt und im Handel vertrie--. ben. Sie sind speziell dafür geeignet, dichte Bilder mit hoher Auflösung zu erzeugen, die die Eigenschaft haben, daß sie bequem gelagert und vertrieben werden können. Diese Entwicklermaterialien sind so zusammengesetzt, daß sie sich auf der Oberfläche eines Übertragungsmaterials entweder mittels Wärme oder durch Dampffixierverfahren fixieren lassen. Entsprechend dem besonderen Verwendungszweck erweichen die einzelnen Kunstharzteilchen (Toner) und ballen sich zusammen, sobald sie erwärmt oder von einem Lösungsmittel plastifiziert werden, so daß sie klebrig werden und leicht an der Oberfläche des Trägermaterials anhaften.

Der Ausdruck "klebrig" soll den Zustand der Pulverpartikel des

xerographischen Pulverbildes wiedergeben, den sie annehmen.

wenn sie erwärmt oder mittels .eines Lösungsmittels plastifi-

ziert werden, so daß die einzelnen Partikel erweichen und sich

miteinander verbinden, wobei sie klebrig werden und leicht an

anderen Oberflächen anhaften. Wenngleich

Zustand notwen-

digerwei4e ein Zu:amenflieBen der einzelnen Partikel benötigt,

um ihre tute Veesahmelzunt herbeizuführen, darf .das Ausmaß die-

ses Ver:.chmelzens nicht so weit gehen" daß es-über die Begren-

zungen des Musters. in dem die Partikel vorliegen, hinausgeht.

Einas der viohtit!sten Anwendungsgebiete des" xerographischen Ver-

fahrens sind die .autömatischen Kopiergerkte für BUrobetriebe. In.

diesen werden dt auf einer xerojraphischea,Platte erzeugten

Bilder auf Papier übertragen und dann mittels eines Wärmever-

schmelzuntsvoraangs darauf

die harzigen Pulverbilder,

die aum nunmehr ganz allgemein hierfür verwendeten gepulverten

Harzen bestehen, zu verschmelzen, ist es notwendig, das Pulver

und das Papier, auf das es aufgeschmolzen werden soll, bis zu einer relativ hohen Temperatur, beispielsweise ungefähr 162° C (325° F) zu erwärmen. Es ist jedoch nicht erwünscht, die Temperatur des Papiers wesentlich höher als 190° C (375° F) zu steigern, da das Papier bei derart erhöhten Temperaturen die Neigung hat, sich zu verfärben. Es ist bereits seit langem bekannt, daß eines der schnellsten und besten Verfahren für die Erwärmung des Pulverbildes auf dem Papier darin besteht, das Pulverbild in unmittelbare Berührung mit einer heißen Oberfläche, beispielsweise einer ebenen Platte, zu bringen. Aber da das Pulverbild durch die Wärme klebrig wird, haftet ein Teil des auf dem Trägermaterial befindlichen Bildes an der Oberfläche der erwärmten Platte an, so daß dann; wenn das nächste Blatt auf die erwärmte Platte gebracht wird, das klebrige Bild, welches zum Teil von dem ersten Blatt entfernt wurde. teilweise auf das nächste Blatt übertragen wird und gleichzeitig ein Teil des klebrigen Bildes des nächsten Blattes wiederum an der erhitzten Platte haften bleibt. Dieses Verfahren wird im allgemeinen in der Drucktechnik als Abheben oder Ausgleichen bezeichnet, wobei der letztere Ausdruck bevorzugt wird. Die Übertragung des Toners auf die erhitzte Kontaktoberfläche hat bisher dazu geführt, die Kontaktschmelzvorrichtungen zu Gunsten anderer Wärmefixiervorrichtungen, insbesondere Wärmestrahlern mit Reflektoren, zu verwerfen. Diese Heizstrahler mit RefleIrtoren haben den Nachteil, einen großen Anteil, der. Wärme innerhalb des Gerätes, in dem sie verwendet werden. abzustrahlen. Die Wärmeübertragung an das Pulverbild ist daher ungenügend. Sie bilden ein Risiko aufgrund des exponier-' ten Strahlungselementes.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher. die Konstruktion einer Schmelzvorrichtung mit unmittelbarem Kontakt zu den Tonerbildern derart zu verbessern, daß es möglich ist, die Tonerbilder schnell zu verschmelzen, ohne daß die Tonerpartikel schmierig werden, während sie sich im klebrigen Zustand befinden oder sich auf die Vorrichtung übertragen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine solche Verbesserung der Konstruktion. daß eine wirksame Wärmeübertragung an das zu verschmelzende Tonerbild erreicht wird. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Wärmefixiervorrichtung, die nur einen geringen Energieverbrauch während ihrer Bereitschaftsstellung hat.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Schmelzvorrichtung mit unmittelbarer Berührungsfläche erreicht, in der das Tonerbild dadurch aufgeschmolzen wird, indem das Blatt oder das Band, welches das Tonerbild trägt, zwischen zwei Rollen hindurchgeführt wird. von denen eine aufgeheizt ist und die beide einen dünnen Überzug eines abstoßenden Materials, beispielsweise einen Teflonüberzug, ein Produkt der DuPont Corporation aus Tetrafluroäthylenkunstharz aufweisen. Die erwärmte Rolle weist einen Silikonölf ilm auf, der dazu dient. eine Übertragung des Toners zu verhindern. Sowohl das Teflon als auch das Silikonöl haben solche Eigenschäften, daß sie abstoßend gegenüber trockenen oder klebrigen xerographischen Entwicklermaterialien wirken. Diese Eigenschaft als "abstoßend" oder "abweisend" zu bezeichnen, ist ein relativ neuer Ausdruck, der von der D ow Corning Corporation ursprünglich in Verbindung mit ihren Silikonen geprägt wurde, um eine Oberfläche zu kennzeichnen. die die Eigenschaften hat, daB sie klebrige Substanzen in hohem Maße abstößt. Dieser Ausdruck wird in diesem Sinn in der folgenden Beschreibung wiederholt gebraucht. Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand: der Figuren.

Fig. 1 :eigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des

xerographischen ReproduktionsgerKtes fair automatischen Be-

=trieb mit einer erfindungsgemäßen wärmesehmelzvorrchtunß un-

ter Verwindung von Walzen:

Fig. 2 goigt eine vergrößerte Vorderansicht dir Wärmeachmels-

vorrichtung nach Ei`. 1. ,

Fig. 3 seiet eine $eitenansiaht von links der -Wärmevorrithturg,

wobei

sind; um Einblick in den ihnerin-Auf--

bau der Schmelzrollen zu zewXhren.

fig: 4 zeigt ein Schnittbild längs ider Linie 4!4 der Fg. 3.

Fig. -5 'zeigt -ein- Schnittbildlängs. 'derzLtnie 5=- der Fig. 3-0 -- -

Fig. 6 zeigt ein Schnittbild längs der Linie 6-6 der Fig. 2, wobei die Blattfördervorrichtungen entfernt und Teile abgebrochen sind, um Einzelheiten der-oberen Schmelzwalze zu zeigen. In Fig. 1 ist schematisch ein kontinuierlich arbeitendes xerographisches Gerät dargestellt, welches, wenngleich nicht unmittelbar zur Erfindung gehörig, geeignet ist, ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Wärmeschmelzvorrichtung zu zeigen. Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfaßt das automatische xerographische Reproduktionsgerät eine xerographische Platte 20 mit einer fotoleitfähigen Schicht oder lichtaufnehmenden Oberfläche auf einer leitenden Unterlage in Form einer Trommel, die auf einer Welle sitzt; welche in einem Rahmen gelagert ist und in der durch den Pfeil angegebenen Richtung rotiert, um die Trommeloberfläche aufeinanderfolgend an einer Vielzahl xerographischer Verfahrensstationen vorbeizuführen. In der nachfolgenden Beschreibung werden die einzelnen xerographischen Verfahrensstationen innerhalb der Bewegungsbahn der Trommeloberfläche in ihrer Funktion wie folgt beschrieben: Eine Aufladungsstation, an der eine gleichmäßige elektrostatische Aufladung auf der fotoleitfähigen Schicht der xerographischen Trommel aufgebaut wird; eine Expositionsstation, bei der ein Licht- oder Strahlungsmunter der zu reproduzierenden Kopie auf die Trommeloberfläche projiziert wird, um die Trommelaufladunä innerhalb der exponierten Bereiche abzuleiten und dabei ein latentes elektrostatisches Bild der Kopie zu erzeugen; eine Entwicklers tation, bei der ein xerographischer Entwickler mit Tonerpartikeln, die eine elektrostatische Ladung entgegengesetzt der des elektrostatischen latenten Bildes haben, über die Trommeloberfläche geschüttet wird, wobei die Tonerpartikel an dem elektrostatischen Bild anhaften, um ein xerographisches Pulverbild entsprechend der Konfiguration der Kopie zu bilden; eine Übertragungsstation, bei der das xerographische Pulver-Bild elektrostatisch von der Trommeloberfläche auf ein Übertragungsmaterial oder eine Trägeroberfläche übertragen wird; eine Trommelreinigungs- und Entladungsstation, bei der die Trommeloberfläche gebürstet wird, um restliche Tonerpartikel die noch nach der Bildübertragung anhaften, zu entfernen und an der die Trommeloberfläche einer relativ hellen Lichtquelle ausgesetzt wird, um eine praktisch vollständige Entladung verbliebener elektrostatischer Ladungen zu bewirken. An der durch das Bezugszeichen A gekennzeichneten Stelle umfaßt die Aufladungsvorrichtung eine Koronaaufladungsvorrichtung 21 mit einer Anordnung aus einer oder mehreren Koronaentladungselektroden, die sich quer über die Trommeloberfläehe erstrecken und von einer Hochspannungsquelle erregt werden und sich praktisch vollständig innerhalb einer Abschirmung befinden. Unmittelbar anschließend daran in Bewegungsrichtung der xerographischen Trommel befindet sich eine Expositionsstation B. Ein optisches Abtast- oder Projektionssystem dient dazu, ein fließendes Bild auf die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel von einem ruhenden Original zu projizieren. Die optische Abtast- oder Projektionsvorrichtung umfaßt einen ruhenden Kopiehalter. der aus einer transparenten gekrümmten Platte 22, beispielsweise einer Glasplatte oder ähnlichem, besteht und auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Dieser Kopieträger ist dazu geeignet, ein zu reproduzierendes Dokument zu haltern. Das Dokument wird gleichförmig beleuchtet und so angeordnet, daß es auf die sich bewegende lichtempfangende Oberfläche der xerographischen Trommelprojiziert werden kann. Die gleichförmige Beleuchtung wird durch Lampenaggregate LMPS erreicht. die an gegenüberliegenden Seiten des Kopiehalters angeordnet sind. Das Abtasten des Dokuments auf dem vorhandenen Kopiehalter wird mittels einer Spiegelanordnung erreicht, die relativ zu dem Köpiehalter in zeitlicher Beziehung zu der Bewegung der xerographischen Trommel hin-und herbewegt wird. Die Spiegelanordnung umfaßt einen Objektspiegel 239 der unterhalb des Kopieträgers angeordnet ist und dazu dient. ein Bild des Dokuments durch eine Linse 24 auf einen Bildspiegel 25 zu reflektieren, der seinerseits das Bild auf die xerographische Trommel durch einen Schlitz in einer fest angeordneten Lichtabschirmung 26 in der Nähe der xerographischen Trommeloberfläche reflektiert. Anschließend an die Expositionsstation befindet sich . eine Ent-Wicklerstation C mit einem Entwicklergerät 30, welches ein Gehäuse mit einem unteren Sammelbehälter, in dem das Entwicklermaterial angesammelt wird, umfaßt. Ein Becherwerk dient dazu, das Entwicklermaterial in den oberen Teil des Entwicklergehäuses zu transportieren, von wo es über den Fülltrichter auf die xerographische Trommel geschüttet wird, um die Entwicklung .zu bewirken. Ein Tonerverteiler 35 dient dazu. Toner in abgemessener Menge dem Entwicklermaterial zuzuführen entsprechend dem Toneranteil, der während des Entwicklungsvorgangs verbraucht wird. Angrenzend an die Entwicklerstation befindet sich die Bildübertragungsstation D mit einer Blattzuführungsvorrichtung. Diese dient dazu. Blätter des Trägermaterials, beispielsweise Papier oder ähnliches, nacheinander an die xerographische Trommel zuzuführen in Koordination mit dem Erscheinen des entwickelten Bildes auf der Trommeloberfläche an der Übertragungsstation. _ n .. Der Blattzuführungsmechanismus umfaßt eine Blattzuführungsvorrichtung 40 die dazu geeignet ist, mit Hilfe von Vakuumzuführungen das oberste Blatt eines Blattstapels auf einem Träger 4 an Rollen 42 zuzuführen, die mit Riemen des Papiertransports 44 zusammenwirken, um das Blatt so weit vorwärts zu befördern, daß es von dem Papiertransport 44 ergriffen. werden kann, welcher seinerseits das Blatt an eine Papierregistriervorrichtung 45 befördert, die angrenzend an die xerographische Trommel angeordnet ist. Die Blattregistriervorrichteng hält jedes einzelne Blatt an und richtet es aus und bringt es dann in zeitlicher Beziehung zur Bewegung der xerographischen Trommel in Berührung mit der xerographischen Trommel und mit einem vorher auf dieser ausgebildeten xerographischen Pulverbild. Die Übertragung des xerographischen Pulverbildes von der Trommeloberfläche auf die Blätter des Trägermaterials wird mittels einer Koronaübertragungsvorrichtung 51 vorgenommen, die an oder unmittelbar hinter der Berührungslinie zwischen dem Trägermaterial und der sich drehenden Trommel angeordnet ist. Beim Betrieb wirkt das von der Koronaübertragungsvorrichtung erzeugte elektrostatische Feld dahingehend, daß das Trägermaterial elektrostatisch an der Trommeloberfläche anhaftet, so daß es sich synchron mit der Trommel dreht, solange es mit dieser in Berührung steht. Gleichzeitig dient das elektrostatische Feld auch dazu, die Tonerpartikel, welche das xerographische Pulverbild auf der Trommeloberfläche bilden, anzuziehen und sie elektrostatisch an die Oberfläche des Trägermaterials zu bringen. Unmittelbar nach der Bildübertragungastation ist ein Abstreifer für den Papierabhebemechanismus 52 angeordnet, um die Trägermaterialblätter von der Trommeloberfläche zu entfernen. Diese Vorrichtung, die im einzelnen im US-Patent Nr. 3 062 5 von Rutkus u.a. beschrieben ist, umfaßt eine Vielzahl von Öffnungen mit kleinem Durchmesser, die mit Druckluft aus einem geeigneten Pulsator oder-einer anderen Vorrichtung verbunden sind. Der Pulsator drückt einen Druckluftstrahl an eine Stelle der Oberfläche der xerographischen Trommel,. die, in Bewegungsrichtung gesehen, etwas vor dem Trägermaterial liegt, um den Führungsrand des Blattes von der Trommeloberfläche abzuheben und ihn auf eine endlose Fördervorrichtung 55 zu bringen, über die das Blatt einer Fixiervorrichtung 60 zugeführt wird. An der Fixiervorrichtung wird das übertragene xerographische Pulverbild auf dem Trägermaterial, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung, permanent fixiert oder verschmolzen. Nach dem Aufschmelzen wird die Reproduktion an eine geeignete Sammelstelle, die sich außerhalb des Gerätes befindet, über den Fördermechanismus 65 heraus befördert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Reproduktionen von der Fördervorrichtung e in einen Sammelbehälter 61 ausgeworfen. Die nächste und letzte Station der Vorrichtüng ist eine Trommelreinigungsstation E, die eine Koronavorreinigungsanordnung 66. eine Trommelreinigungsvorrichtung 70, die dazu geeignet ist, restliches nach der Übertragung an der xerographischen Trommel anhaftendes Pulver mittels einer rotierenden Bürste 71 zu entfernen und ferner eine Entladungslampe LMP-1 umfaßt, die die xerographische Trommel mit Licht überflutet, um eine Ableitung auf der xerographischen Trommel verbliebener elektrischer Ladungen zu bewirken. Zur Entfernung des restlichen Pulvers von der xerographiaehen Trommel wird eine zylindrische Bürste, drehbar auf einer Welle, die durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird, verwendet. Zum Sammeln der von der xerographischen Trommel mit Hilfe der Bürste entfernten Pulverpartikel ist eine Staubabzugshaube 23 vorgesehen. die so ausgebildet ist, daß sie ungefähr zwei Drittel des Bürstenbereichs umfaßt. Um eine sorgfältige Reinigung der Bürste zu gewährleisten, ist im Innern der Staubabzugshaube angrenzend an den Rand ihrer Auslaßleitung 75 und in Zusammenwirken mit den Enden der Borsten der Bürste eine sich hin- und herbewegende Stange angeordnet, wodurch die Staubpartikel aus der Bürste gelöst werden. Zur Entfernung der Staubpartikel aus der Bürste und der Staubabzugshaube ist eine Abzugsleitung 76 angeordnet, die den Ausgang der Staubabzugshaube bedeckt und mit ihrem anderen Ende mit der Wand einer Filterschachtel 77, die an der Staubabzugshaube angebracht ist, verbunden ist. Eine Filtertasche 78 ist innerhalb der Filterschachtel derart befestigt, daß die Öffnung der Filtertasche mit der Absaugleitung in Verbindung steht. Ein Motorventilator MOT-5, MOT-6, der mit der Filterschachtel verbunden ist, erzeugt einen Luftstrom durch die Filterschachtel und zieht die Luft durch die xerographische Trommel und die die Staubabzugshaube umgebende Fläche, wobei sich die Luft mit Pulverpartikeln belädt, die durch die Bürste von der Trommel entfernt werden, während die Luft durch die Staubabzugshaube strömt. Die Pulverpartikel werden von der Luft abgetrennt, während sie durch die Filtertasche strömt, so daß nur reine Luft an den Motor gelangt. Geeignete Antriebsmittel sind für den Antrieb der Trommel des sich drehenden Spiegels und des Blattzuführungsmechanismus relativ zueinander mit vorgegebenen Geschwindigkeiten und zum Betrieb des Becherwerks des Tonerverteilermechanismus und des übrigen Mechanismus vorgesehen. In Fig. 1 ist ein Rahmen für die Halterung der einzelnen Bauteile des Gerätes dargestellt. der eine Grundplatte l0 umfäßt, die auf Füßen 9 steht. Vertikale außenseitige und innenseitige Rahmenplatten l1 bzw. 12 sind an der Grundplatte im Abstand voneinander befestigt. -Die xerographische Trommel sitzt auf einer horizontalen Antriebswelle zwischen den Rahmen 1l und 12, die wesentlichen Einzelteile des xerographischen Gerätes sind um die Trommel. herum angeordnet. Es wird angenommen, daß die -vorstehende Beschreibung ausreicht, um die allgemeine Arbeitsweise eines xerographischen Reproduktionsgerätes mit einer erfindungsgemäßen Schmelzvorrichtung unter Verwendung von Walzen verständlich zu machen. Einzelheiten. die die spezielle Konstruktion des xerographischen Gerätes betreffen. können aus der gleichlaufenden Anmeldung von Robert F. Osborne u.a. entnommen werden. In den Zeichnungen ist eine vorzugsweise Ausbildungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Vorrichtung 60 mit aufgeheizten Walzen dargestellt. Die Schmelzvorrichtung umfaßt einen Rahmen für die Halterung der oberen. Walze der Schmelzvorrichtung, welcher eine Rahmenplatte 13, die an der Grundplatte 10 des xerographischen Gerätes befestigt ist, und eine Rahmenplatte 12, nämlich die innenseitige Rahmenplatte des xerographischen Gerätes, umfaßt. Die untere Schmelzwalze ist parallel zur oberen Walze in dem Rahmen der Blattförder-Vorrichtung 55 befestigt: Obwohl in dem dargestellten Ausführungsbeispiel getrennte Vorrichtungen gezeigt sind, kann jedoch auch ein einziger Rahmen für die Halterung von beiden Rollen verwendet werden. Die Aufschmelzung eines Pulverbildes auf ein Trägermaterial mittels unmittelbarer Berührung wird dadurch erreicht. daß ein Blatt des Trägermaterials, welches das aufzuschmelzende Pulverbild trägt, zwischen eine erwärmte obere Walze 801 und eine nicht erwärmte untere Walze 802, die sich in innigem, durch Druck hergestellten Kontakt drehen, befördert wird. Das Trägermaterial, welches die noch nicht verschmolzenen Tonerbilder trägt, wird zwischen diese beiden Walzen derart . eingeführt, daß das Tonerbild gegen die erwärmte Walze hin gerichtet ist, so daß der Schmelzvorgang eintritt. sobald der Kontakt hergestellt ist. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, umfaßt die obere Rolle 801 einen Zylinder 803. der an seinen gegenüberliegenden Enden mittels rechten und linken Schmelzrollenkappen 804 bzw. 806 teilweise verschlossen ist. Diese Kappen sind auf dem Zylinder, beispielsweise durch Preßsitz, befestigt. Die Walze kann sich in den Lagern 807 und 808 der Rahmenplatten 12 bzw. 13 drehen. Der innere Laufring des Lagers 808 ist an der Kappe 806 mittels einer Kopfschraube 811 befestigt. Eine Gegendruckunterlagsscheibe 812 umgibt den Drehspindelteil der Walzenkappe 806 zwischen dem Lager 808 und einem Haltering 813., der in einer Rille der Rahmenplatte 13 befestigt ist. Diese Gegendruckunterlagsscheibe hält den äußeren Laufring dieses Lagers fest ermöglicht aber die Ausdehnung der erwärmten Walze 801 während des Betriebs. Am gegenüberliegenden Ende der Walze ist der innere Laufring des Lagers 807 an der Lagerbüchse des Zahnrades 814 befestigt. Die Zahnradnabe 814 umgibt den Drehspindelteil der Kappe 804 und dreht sieh mit dieser durch den Eingriff des Vorsprungs 815 an der Zahnradnabe in einem in der Kappe 804 vorgesehenen Einschnitt. Der äußere Laufring des Lagers 807 ist in der Rahmenplatte mittels des Halteringes 816 gehaltert, der in einer ringförmigen Rille der Rahmenplatte befestigt ist. Jede der Walzenkappen weist eine Öffnung auf, durch die eine Quarzröhre 821 mit einem Widerstandsheizelement 822 eingeschoben werden kann. Das Widerstandsheizelement 822 erstreckt sich durch die Walze 801 und ist über Leitungen 823 mit einer -Spannungsquelle verbunden, wobei der außenseitige Leitet von der Kappe 824 abgedeckt ist. Ein wärmeabhängiger Widerstand 825. der Teil eines elektrischen Steuersystems für die Steuerung der an das Widerstandselement 822 zugeführten Spannung ist. ist in geeigneter Lage im Bereich der Schmelzwalze angeordnet. Weitere Einzelheiten bezüglich des elektrischen Steuerkreises für die Schmelzvorrichtung können aus der gleichlaufenden Anmeldung von Tayeb Bernous entnommen werden.

Um eine Übertragung des Toners auf die aufgeheizte Walze. die das nicht verschmolzene Tonerbild auf dem Trägermaterial berührt. zu verhindern. ist ein die Übertragung verhinderndes Material 826 über die äußere Oberfläche des Zylinders 803 der Walze 801 gebracht. Ein hierfür geeignetes Material ist ein Überzug aus einem Tetrafloroäthylenkunstharzprodukt, das unter dem Handelsamen Teflon der DuPont Corporation erhältlich ist. Teflon ist chemisch inert, nicht porös und nicht absorbierend, relativ hart und hat die wachsähnliche Struktur eines synthetischen Harzes, welches unter geringem Druck etwas elastisch und bei größerer Druckausübung kaltfließend. ist und ferner dazu in der Lage ist, über eine Oberfläche selbstschmierend zu gleiten.

Die obere Walze 801 ist in zeitlicher Beziehung zu der Ge-

schwindigkeit der Fördervorrichtungen 55 und (5 mittels einer

Antriebskette 817, die drei Mechanismen mit einer gemeinsamen

Energiequelle (nicht dargestellt) verbindet, angetrieben. Die Kette umfaßt das Zahnrad 818 der Zahnradnabe 814, welche an der oberen Schmelzwalze 801 befestigt 1st. Hierdurch wird die Walze 801 mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die der Geschwindigkeit des Trägermaterials gleich ist, welches an die Schmelzvorrichtung über die endlose Fördervorrichtung 55 des xerographischen Gerätes geliefert wird. Die Walze 802 umfaßt einen festen Kern 830, der mit einem federnden deformierbaren Material 831, beispielsweise einem Silikongummi, überzogen ist. Auf den Überzug ist ein Überzug aus T®flon 832 aufgebracht. Der Teflonüberzug deformiert sich mit dem Gummi 831 entsprechend der Größe des zwischen der aufgeheizten Walze 801 und der Walze 802 ausgeübten Druckes, um eine Berührungszone- zu bilden, damit eine gute Verschmelzung des thermoplastischen Harzes auf dem Trägermaterial erreicht wird. Der Überzug liefert eine Schutzschicht für den Gummi 831, um eine Zerstörung des Gummis infolge der Wärme und/oder der Berührung mit einer die Übertragung des Kunstharzes verhindernden Flüssigkeit, deren Anwendung anschließend beschrieben wird, zu verhindern. Die Walze 802 sitzt auf einer Trägerwelle 833, die in linken und rechten Lagern 834 bzw. 835 drehbar ist. Der innere Laufring des rechten Lagers 835 ist an der Welle 833 mittels Preßsitz befestigt. Der äußere Laufring dieses Lagers wird auf der Welle mittels eines Halteringes 837, der in einer Rille in dem Kern 830 befestigt ist, gehalten. Der äußere Laufring des linken Lagers 834 ist auf der Welle mittels eines Halteringes 836 befest gt, der in einer Rille des Kerns 830 sitzt. Der innere Laufring sitzt auf der Welle 833 mittels einer Hülse 838, die auf der Welle 833 mittels einer Kopfschraube befestigt ist. Ein Zahnrad 856 zur Drehung der Walze 802 ist an der linken Seite des Kerns 830 mit Hilfe einer Kopfschraube befestigt, um zu ermöglichen, daß die Walze in der nachstehend beschriebenen Weise gedreht wird. Die Welle 833, welche die Walze 802 trägt, ist an Gleitstücken 840 mit-Stiften 841-.befestigt. Diese Gleitstücke sind in den gabelförmigen Enden der Rahmenplatten 842 und 843 des Papier-Iransportes 55 mittels Büchsen 844 gelagert, um zu ermöglichen, daB die Walze 802 in Arbeitsstellung mit der aufgeheizten Walze 801 angehoben werden kann, damit die Tonerpartikel auf dem Übertragungsmaterial aufgeschmolzen werden oder um die Walze aus ihrer Arbeitsstellung mit der Rolle 801 abzusenken. Die Walze 802 wird in Druckberührung mit der Walze 801 durch Betätigung eines D iaphragmas 845 gebracht, welches oberhalb einer in der Grundplatte 10 ausgebildeten Ausnehmung mittels. eines Halteringes 846, der von Schrauben in seiner Lage gehalten wird, befestigt ist. Die Ausnehmung in der Grundplatte 10 ist mit einer Druckquelle verbunden, beispielsweise einem motorbetriebenen Kompressor (nicht dargestellt), um eine vertikale Bewegung der Membran 845 zu bewirken, wodurch eine Hubstange 847 mittels eines Blockes 848, der an der Platte 849 und an der Membran 845 befestigt ist, angehoben wird. Mittels dieser Anordnung wird die Walze 802 an die Walze 801 derart angedrückt, daß sie zuläßt, däß ein Blatt des Trägermaterials zwischen die Rollen eingeführt wird. Der motorbetriebene Kompressor ist mit dem elektrischen Schaltsystem des xerographischen Gerätes verbunden. Wenn dieser Schaltkreis erregt wird, daß er das Blatt durch das xerographische Gerät befördert, dann wird auch der den Kompressor betreibende Motor erregt und liefert Druckluft eines vorgegebenen Druckes, um zu bewirken, daß die Membran die Walze 802 an die Walze 801 oder an ein zwischen den beiden Walzen befindliches Blatt des Übertragungsmaterials drückt. Wird der Schaltkreis des xerographischen Gerätes abgeschaltet oder in Fällen,- bei denen die Blätter nicht durch das,xerographische Gerät befördert werden, wird der_Kompressor nicht betätigt und der Luftdruck des Systems wird vermindert, wodurch sich die Walze 802 infolge ihres eigenen Gewichtes und des Gewichtes ihrer Halteanordnung absenkt und damit aus der Berührung mit der Walze 801 kommt. Daher sind während- der Bereitschaftsstellung des Gerätes, in der die Schmelzvorrichtung nicht arbeitet, die

Walzen 801 und 802 automatisch voneinander getrennt. Die Tren-

nicht

nung der/erwärmten Walze-von der erwärmten Walze verhindert

eine thermische Zersetzung des Gummis. Die Walzen 801 und 802 müssen an ihrer Berührungsstelle immer gleiche Geschwindigkeit aufweisen, während ein Bild auf dem Trägermaterial auf geschmolzen wird. Dies ist notwendig, um ein Zerreißen des Trägermaterials oder eine Zerstörung des Bildes auf dem Trägermaterial zu verhindern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Außendurchmesser der Walzen 801 und 802 gleich und beide Walzen sind mit denselben Antriebsvorrichtungen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetrieben, so daß die Umfangsgeschwindigkeit in der Berührungsstelle der beiden Walzen miteinander für beide Walzen dieselbe ist. Wird jedoch ein Druck auf die Walze 802 ausgeübt, um sie in Berührung mit der aufgeheizten Walze 801 zu bringen, wird der Abstand zwischen den Mittelachsen der Walzen 801 und 802 vermindert. Der Radius vom Mittelpunkt der Walze 801 bis zur Berührungsstelle mit der Walze 802 bleibt konstant infolge der Materialeigenschaften des Materials, aus dem die Walze hergestellt ist. Der Radius der Walze 802 von. ihrem Mittelpunkt bis zur Kontaktstelle mit der Walze 801 wird durch den Druck verkleinert, der dazu notwendig ist, um eine Berührungslinie zwischen beiden zu bilden, um damit eine gute Verschmelzung sicherzustellen. Bind die Winkelgeschwindigkeiten der Walzen gleich, dann würde der Unterschied der Radien zu einer unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit an der Berührungsstelle führen, wodurch ein Verschmierendes klebrigen Bildes und ein Zerreißen des Übertragungsmaterials eintreten könnten. Um auch die geringsten Unterschiede der Umfangsgeschwindigkeiten an der Berührungsstelle der beiden Rollen zu verhindern, ist eine Überholkupplung 855 an der Walze 851 des Transportes 55 vorgesehen. Das außenseitige Ende der Rolle 851 weist eine Stummelwelle 852 auf, die sich mit der Rolle dreht und an ihrem außenseitigen Ende eine Überholkupplung oder eine Einwegkupp-

lung 855, beispielsweise eine Minikupplung Nr. HV64A6A, her-

trägt.

gestellt von der Miniclutch Co.; Hamden, Connecticutv/Der an-

getriebene Teil dieser Kupplung ist mit einem Zahnrad 853 verbunden, welches mittels einer Kette 854 mit dem Zahnrad 856 auf der Bodenwalze 802 der Schmelzvorrichtung 60 verbunden ist, um diese Rolle der Schmelzvorrichtung anzutreiben. Infolge der Verwendung dieser Überholkupplung oder Einwegkupplung 855 zum Antrieb der Walze 802 kann sich die Walze frei relativ zur Kupplung drehen, d.h: eine Überhol- oder Einwegkupplung erlaubt, da.ß sich ein angetriebenes Teil schneller dreht als sein antreibendes Teil. Dies, gilt sogar dann, wenn der antreibende Teil angehalten oder in umgekehrter Richtung bewegt wird oder mit langsamerer Geschwindigkeit läuft relativ zu dem angetriebenen Teil.

.Wird ein Blatt eines Trägermaterials zischen die Walzen 801

d 802 befördert, dann berührt das Pulverbild auf dem- Träger-

mWteriäl die an ihrem Umfang, aufgeheizte Oberfläche der Walze

801, wodurch das Pulverbild klebrig wird und die Neigung er-

teilt, sich auf diese Waliie zu übertragen, es Bei denn, daß es

durch einen Teflonttberzug auf der Waise teilweise daran ge-

hindert wird. Um jedoch die Neigung des Toners, sich auf die

erhitzte Oberfläche der Walze 801 iu übertragen, noch weiter

zu beschränken, ist ein Applikator vorgesehen, der einen dün-

nen Film einer die Übertragung verhindernden Flüssigkeit,-bei-

spielsweise Sillkonöl, auf _ den Teflonüberaug 826 der Walze 801

aufbringt. -

Ein Vorrat des Silikonöls. Welches auf die Walze 801 aufgebracht werden soll, ist in einer Ölpfanne 860 untergebracht, die an ihren gegenüberliegenden Enden Halterungen 861 aufweist, mit der sie an dem Bürstenreinigungsgehäuse 76, welches nicht im einzelnen beschrieben ist, da es nicht unmittelbar zur vorliegenden Erfindung gehört, befestigt ist. Eine Applikatorwalze 862 überträgt einen dünnen Ölfilm, während diese Walze in dem Silikonöl gedreht wird, an einen Docht 863, beispielsweise einen Teflonfilzstreifen, der mittels Bügeln (nicht dargestellt) an einer Trägerplatte 864 derart befestigt ist, daß der Streifen auf der äußeren Oberfläche der Walze 801 und der Applikatorwalze 862 ruht. Die Wischerplatte ist am einen Ende gekrümmt, um sich dem Umfang der Walze 801 anzupassen. Die Applikatorwalze 862 besteht aus einer hohlen zylindrischen Öltrommel, die an gegenüberliegenden Enden mittels der Kappen 865, 866 gehaltert ist. Die Öltrommel ist durch diese Kappen auf der Welle 867 befestigt, die sich in den Trägern 868 und 869, die von der Ölpfanne 860 gehalten sind. dreht. Eine Druckfeder 870 ist axial auf der Welle 867 zwischen dem Träger 868 und der Kappe 865 befestigt. um eine Verschiebung der Applikatorwalze 862 zu erleichtern, wobei die Feder die Applikatorwalze normalerweise nach rechts, wie in Fig. 6 gezeigt ist. dreht. Um die Drehung der Applikatorwalze in einer Richtung zu bewirken, wird sie über eine Einwegkupplung 871, die ähnlich der beschriebenen Kupplung 855 ausgebildet ist, angetrieben. Die Antriebselemente der Kupplung sind von der Nabe 873 umschlossen, die in dem Lager 572 der Welle 867 drehbar gehalten sind, an der ein Steuerarm 876 befestigt ist. Dieser Steuerarm 876, welcher den Einwegkupplungsmechanismus 875 antreibt, weist einen nach unten hängenden Nockenteil auf, der in Eingriff mit einem Auslöser 805 kommen kann, der von der Kappe 804 der oberen Walze 801 vorsteht. in Berührung mit der Nocke gedreht wird. Ein Fortsatz 877 des Steuerarmes 876 wird in Berührung mit der Klaue 874, die an der Rahmenplatte 12 des xerographischen Gerätes befestigt ist, mittels einer Feder 878 am Steuerarm 878 und der Ölpfanne 860 gezogen. Die Drehgeschwindigkeit der Applikatorwalze kann durch Einstellung der Klaue 874 geregelt werden, die die Bahn des Steuerarmes 876 des Einwegkupplungsmechanismus 8'75 steuert. Mit Hilfe dieser Anordnung kann, wenn die obere Walze mittels des oben beschriebenen Antriebsmechanismus gedreht wird, der Auslöser 805 auf die Oberfläche der Nocke des Steuerarmes auftreffen und bewirken, daß der Steuerarm um die Achse der Applikatorwalze 862 während Jeder Umdrehung der oberen Walze 801 oszilliert. Hierdurch ist die Applikatorwalze für einen Teil einer Umdrehung während jedes Osziilationszyklusses des Steuerarmes 876 eingeteilt durch den Einwegkupplungsantrieb zwischen der Applikatorwalze und dem Steuerarm. Bei einer vorgegebenen Temperatur der oberen Walze 801 hängt die Schmelzgeschwindigkeit von der Bogenlänge der Berührungszone des Trägermaterials mit dieser Walze und der Zeit, die das Tonerbild zwischen den Walzen verbleibt, ab. Diese Zeit kann entweder durch Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen oder durch Änderung der Bogenlänge der Berührungszone verändert werden bei konstanter Geschwindigkeit der Walzen. Die Bogenlänge der Berührungszone hängt von der Weichheit des Gummis auf der Walze 802 und der Größe des zwischen den Walzen 801 und 802 vorliegenden Druckes ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel lag die Härte des für die Walze 802 verwendeten Gummis in dem Bereich von 25 bis 65 Durometer. Vorzugsweise sollte die Härte des Gummis 40 Durometer überschreiten. Verändert man den Druck zwischen den Walzen, kann man gleiche Bogenlängen der Berührungszone bei verschiedenen Härten des Gummis erhalten.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Wärmeschmelzvorrichtung für die Fixierung eines thermoplastischen Kunstharzmaterials auf einem Trägermaterial in Bildkonfiguration, gekennzeichnet durch einen Rahmen (12, 13), eine erste Walze (801), die in diesem Rahmen gelagert ist, eine zweite Walze (802) mit einem deformierbaren Material (831) und einem äußeren Schutzüberzug (832) aus einem eine Übertragung verhindernden Material, wobei die zweite Walze (802) derart in dem Rahmen gehaltert ist, daß sie sich dreht und sich aus einer ersten Stellung, in der sie sich in einem Abstand von der ersten Walze (801) befindet, in eine zweite Stellung bewegen läßt, um in Druckkontakt mit der ersten Walze (803) zu kommen, eine Auslösevorrichtung (833, 840, 844, 845). die mit der zweiten Walze (802) verbunden ist, um diese von der ersten Stellung in ihre zweite Stellung überzuführen, ein Oberflächenüberzug (826) eines eine Übertragung verhindernden Materials an der ersten Walze (801), eine Vorrichtung zum Aufbringen einer die Ubertragung verhindernden Flüssigkeit auf das die Übertragung verhindernden Materials der ersten Walze (801), eine Vorrichtung (822) zum Aufheizen der ersten Walze (801), die unmittelbare Berührung mit dem Kunstharz des Trägermaterials hat, Antriebsmittel (817, 833. 851), die mit der er-.sten und zweiten Walze (801, 802) verbunden sind, um.diese Walzen derart zu drehen, daB ein Trägermaterial zwischen beiden durchgeführt werden kann, wobei die erste Walze (801) mit einer vorgegebenen festen Geschwindigkeit gedreht wird und die Antriebsmittel eine Überholkupplung (855) aufweisen, die mit der zweiten Walze (802) verbunden ist, um dieser an der Berührungsstelle mit der ersten Walze (801) eine dieser gleiche Umfangsgeschwindigkeit zu erteilen, die konstant gehalten wird, solange sich die zweite Walze (802) in Andruck mit der ersten Walze (801) befindet.
2. Wärmeschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Übertragung verhindernde Material der ersten Walze (801) und der zweiten Walze (8Ö2) Teflon ist.