DE2529765A1

DE2529765A1 - Aufschmelzvorrichtung

Info

Publication number: DE2529765A1
Application number: DE19752529765
Authority: DE
Inventors: George R Imperial; Joseph R Moriconi; Stephen Strella
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-07-15
Filing date: 1975-07-03
Publication date: 1976-02-05
Also published as: US3912901A; DE2529765C2; JPS5140138A; GB1475638A; JPS5843740B2; CA1058688A

Description

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Xerox Corporation, Rochester, N.Y. / USA

Aufschmelzvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufschmelzvorrichtung zur Verwendung beim Fixieren von Tonerbildern auf Kopierblättern mit einer beheizten Aufschmelzrolle und einer Stützrolle, die zum Druckeingriff mit der Aufschmelzrolle gelagert ist, um mit ihr einen Spalt zu bilden, durch den die Kopierblätter hindurchgehen, wobei die Tonerbilder die erwärmte Aufschmelzrolle berühren.

Beim xerografisehen Verfahren wird ein Lichtbild eines zu kopierenden Originals typisch in Form eines latenten, elektrostatischen Bildes auf einem fotosensitiven Teil aufgezeichnet, wobei das latente Bild anschließend durch Anwendung elektroskopischer Markierungspartikel, die im allgemeinen als Toner bezeichnet werden, sichtbar gemacht wird. Das sichtbare Bild kann dann entweder direkt auf dem fotosensitiven Teil fixiert oder von dem fotosensitiven Teil auf ein Blatt ebenen Papiers übertragen werden, worauf es anschließend fixiert wird.

Es gibt verschiedene Wege, die Tonerpartikel auf dem Trägerteil zu verschmelzen oder zu fixieren, einer dieser Wege ist die Anwendung von Wärme. Um elektroskopisch.es Tonermateriäl auf einem

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Trägereiement durch Wärme ständig zu fixieren oder zu verschmelzen, ist es notwendig, die Temperatur des Tonermaterials auf einen Punkt zu erhöhen, auf welchem die Bestandteile des Tonermaterials koaleszieren und klebrig werden. Diese Wirkung führt dazu, daß der Toner in gewissem Ausmaß von den Fasern des Trägerelements absorbiert wird, welches in vielen Fällen aus Papier besteht. Wenn das Tonermaterial abkühlt, verursacht die danach auftretende Verfestigung des Tonermaterials eine feste Verbindung desselben mit dem Trägerelement. Sowohl in der xerografischen als auch der elektrografisehen Aufzeichnungstechnik ist die Verwendung von Wärmeenergie zum Fixieren von Tonerbildern auf einem Trägerelement alt und gut bekannt.

Eine Art des Warmaufschmelzehs elektroskopischer Tonerbilder auf einen Träger war der Durchgang des Trägers mit dem darauf befindlichen Tonerbild durch ein Paar gegenüberliegender Rollen, von denen mindestens eine von außen oder von innen erwärmt wird. Während des Betriebes einer Aufschmelzvorrichtung dieser Art wird das TrMgerelement, an welchem die Tonerbilder elektrostatisch haften, durch den Spalt bewegt, der zwischen den Rollen gebildet ist, wobei die Tonerbilder die Aufschmelzrolle berühren, um dadurch die Erwärmung der Tonerbilder innerhalb des Spaltes zu bewirken. Um das Aufschmelzen der Tonerbilder in der oben beschriebenen Weise zu fördern, ist die Stützrolle des Rollenpaares gewöhnlich so aufgebaut, daß die Aufschmelzrolle eine Vertiefung in der Stützrolle aufgrund der Druckkraft erzeugt, welche die Rollen miteinander in Eingriff preßt. Aus diesem Grunde weist die Stützrolle einen starren Kern mit einer relativ dicken Schicht aus einem Elastomer auf, die daran befestigt ist und eine äußere Schicht aus abhäsivem Material. Das abhäsive Material zeigt eine niederige Affinität für klebrigen Toner. Die oben erwähnte Vertiefung wird kontinuierlich ausgebildet wenn verschiedene Abschnitte der Stützrolle in und außer Eingriff gelangen, was zu einer großen Anzahl von

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Biegungen der äußeren Schicht führt. Die nutzbare Lebensdauer solcher Stützrollen hängt in hohem Maße von der Fähigkeit des die äußere Schicht bildenden Materials ab, der Beanspruchung der ständigen Biegungen standzuhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufschmelzvorrichtung mit einer Stützrolle zu schaffen, die eine wesentlich höhere Lebensdauer als bisher bekannte Rollen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützrolle aus einem starren Kern, einer Schicht aus auf den Kern geklebtem elastischen Material und einer äußeren Schicht aus einem Copolymer aus Perfluoralkyl - perf1uorvinyl-äther mit Tetrafluoräthylen besteht, wobei der Äther die Formel ^c _n ^F2n+l~°~^CF=CF2 hat.

Die Dicke des elastischen Silikongummis und des abhäsiven Materials sind so ausgewählt, daß sie leicht den Kräften der Aufschmelzrolle standhalten.

Die Außenschicht besteht aus einem Fluorkohlenstoffharz, das von der E.I. DuPont de Nemours und Co. (Inc.) hergestellt wird und als "Teflon" PFA Fluorkohlenstoffharz bezeichnet wird. Diese Art Harz ist ein durch Schmelzen herstellbares Perfluorpolymer, welches das Kohlenstoff-fluoringerüst in der Hauptkette mit Perfluoralkoxy-Seitenketten kombiniert.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines xerografi-

schen Reproduktionsgerätes mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kontaktaufschmelzen,

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Fig'. 2 einen Querschnitt des Aufschmelzsystems gemäß

einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der

Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Aufschmelζvorrichtung

gemäß einem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, wobei die Stützrolle und die Aufschmelzrolle außer Eingriff sind,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Aufschmelzvorrichtung

ähnlich Fig. 4, wobei die Aufschmelzrolle und die Stützrolle jedoch in Eingriff sind,

Fig. 6 eine Teildarstellung einer flexiblen Antriebskupplung, und

Fig. 7 eine Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten Aufschmelzvorrichtung .

In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1 ist ein automatisches, xerografisches Reproduktionsgerät 9 mit einem Ausführungsbeispiel des Rollenaufschmelzsystems gemäß der Erfindung dargestellt. Das automatische, xerografische Reproduktionsgerät umfaß eine xerografische Platte 10, die zu einer Trommel geformt ist. Die Platte hat eine fotoleitende Schicht oder lichtempfindliche Oberfläche auf einer leitenden Unterlage, die in einem Rahmen zur Drehung in Richtung des dargestellten Pfeiles gelagert ist. Die Drehung führt dazu, daß die Plattenoberfläche nacheinander an einer Reihe xerografieeher Behandlungsstationen vorbeiläuft.

Zur Erläuterung x<;erden die einzelnen xerografisehen Behandlungsstationen auf dem Bewegungsweg der Piattenoberfläche im folgenden in ihrer Funktion beschrieben:

Eine Ladestation A, wo die gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die fotoleitende Platte aufgebracht wird,

eine Belichtungsstation B, an viel eher Licht oder ein Strahlungsmuster von zu reproduzierenden Kopien auf die Plattenoberfläche projiziert wird, um die Ladung in den belichteten Bereichen derselben zu löschen und dadurch latente, elektrostatische Bilder der zu reproduzierenden Kopien zu formen,

eine Entwicklungsstation C, an weicher xerografisches Entwicklermaterial aus Tonerpartikeln mit einer elektrostatischen Ladung entgegengesetzt zu der der latenten elektrostatischen Bilder über die latenten elektrostatischen Bilder kaskadenartig geschüttet wird, um Pulverbilder in Form der zu reproduzierenden Kopien zu bilden,

eine Übertragungsstation D, wo die Pulverbilder elektrostatisch von der Plattenoberfläche auf ein Übertragungsmaterial wie Papier übertragen werden, was dann

durch ein erwärmtes Druckaufschmelzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiei der vorliegenden Erfindung läuft, die im folgenden beschrieben werden wird, und

eine Trommelreinigungs- und -entladungsstation E, an welcherdie Plattenoberfläche gebürstet wird, um restliche Tonerpartikel, die darauf nach der Bildübertragung zurückbleiben, zu entfernen und wo die Platte einer relativ

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hellen Lichtquelle ausgesetzt wird, um eine im wesentlichen vollständige Entladung von jeder restlichen elektrostatischen Ladung zu bewirken, die darauf zurückgeblieben ist.

Weitere Einzelheiten der oben beschriebenen xerografisehen Behandlungsstation können der US-Patentschrift 3 578 859 entnommen werden.

Eine Druck und Wärme kombinierende Aufs chmel zvorr ichtung 12, wie sie besonders in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, umfaßt eine beheizte Aufschmelzrolle l6 und eine Stützrolle l8.

Der Aufbau der Aufschmelzrolle l6 besteht aus einem starren zylindrischen Teil 20, das vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist, an welchem Endkappen 22 und 22' in geeigneter Weise, z.B. durch Löten, befestigt sind. Das Teil 20 hat bei einem arbeitenden Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser von 60 mm (2 3/8"). Die Endkappe 22' (Fig. 2) wird von einem Lager 24 getragen, das in einem seitlichen Rahmenteil 26 der mit einer Rolle arbeitenden Aufschmelzvorrichtung 12 angeordnet ist* Die Endkappe 22 wird von der Nabe 28 eines Antriebszahnrades 30 für die Aufschmelzrolle gehalten, welche ihrerseits von einem Stützlager 32 gehalten oder gelagert wird, welches in einem seitlichen Rahmenteil 26' angeordnet ist.

Während des Betriebes der Aufechmelzvorrichtung 12 wird eine Trägerkopie oder ein Blatt 34 (Fig. 3) durch den Spalt 36 bewegt, der durch den Eingriff der Aufsehmelzrolle l6 und der Stützrolle gebildet wird, so daß die Tonerbilder von der Aufsehmelzrolle 16 berührt werden. Um Wärmeenergie zur Erhöhung der Temperatur der Tonerpartikel auf eine geeignete Aufschmelztemperatur zu erzeugen, ist ein Heizelement 38 innerhalb des zylindrischen Teils 20 durch Heizungsso ekel 23 und 23' gelagert. Das Heizelement

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kann aus einem Quarzheizeraufbau mit einer Quarzhülle und einem innerhalb derselben angeordneten Widerstandsheizelement aus Wolfram bestehen. In der Praxis wird Energie in der Größenordnung von 1475 Watt zum Widerstandsheizelement über elektrische Anschlüsse 39 geleitet, um dadurch die Oberflächentemperatur der Aufschmelzrolle auf ungefähr 193°C (28O⁰F) zu erhöhen.

Um den Aufbau der Aufschmelzrolle Io mit einer Außenfläche zu versehen, die eine relativ niedrige Affinität für klebrige Tonerpartikeln hat, ist eine Schicht 40 aus einem Fluorkohlenstoffpolymer, z.B. Polytetrafluräthylen (PTFE) auf dem starren zylindrischen Teil 20 angeordnet. Die Schicht 40 aus PTFE kann eine Dicke von 30 bis 38 ,um (1,2-1,5 mil) haben und das Teil 20 ist vorzugsweise aus wärmeleitendem Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt. Wenn Kupfer verwendet wird, sollte es mit Aluminium oder Nickel beschichtet werden, ehe die Schicht aus PTFE aufgebracht wird. Die besondere Art, in welcher die Aufschmelzrolle 1β hergestellt wird, bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Daher kann diese Herstellung gemäß bekannten Verfahren durchgeführt werden, wie sie z.B. in den US-Patentschriften 3 437 032 und 3 776 76O beschrieben sind. Während der Aufbau der Aufschmelzrolle hier mit einer PTFE-Schicht beschrieben ist, kann sie auch ohne die Schicht hergestellt werden und einfach eine blanke Metalloberfläche aufweisen.

Durch Steuerung der Wärmeübertragung auf den Toner ist unter normalen Bedingungen tatsächlich kein Absetzen der Tonerpartikel vom Kopierblatt zur Aufschmelzrolle zu erwarten. Dieses beruht darauf, daß die auf die Oberfläche der Rolle aufgebrachte Wärme nicht ausreicht, um die Temperatur der Oberfläche der Rolle über die "Heißabsetztemperatur" ("hot offset" temperature) des Toners zu erhöhen, bei welcher die Tonerpartikel in den Bildbereichen des Toners verflüssigt wurden und eine Scherwirkung im geschmolzenen Toner verursacht würde, um dadurch ein "Heißabsetzen" zu ergeben.

Ein Scheren tritt auf, wenn die die viskosen Tonermassen zusammenhaltenden Kohäslvkräfte kleiner als die Adhäsivkräfte sind, die dazu neigen, sie auf einer Berührungsfläche wie eine Aufschmelzrolle abzusetzen.

Gelegentlich werden jedoch Tonerpartikel auf der Aufschmelzrolle durch unzureichende Anwendung von Wärme auf deren Oberfläche abgesetzt (d.h. "Kaltabsetzen")., durch unzureichende Eigenschaften der Oberfläche der Rollen oder durch unzureichendes Haften der Tonerpartikel am Kopierblatt durch die elektrostatischen Kräfte, welche sie dort normalerweise halten. In einem solchen Fall können Tonerpartikel auf die Oberfläche der Aufschmelzrolle mit einer anschließenden Übertragung auf die Stützrolle während der Zeiten übertragen werden, in welchen kein Kopierpapier im Spalt ist.

Darüber hinaus können Tonerpartikel von der Aufschmelz- und/oder Stützrolle während des Aufschmelzens von Doppelkopien oder einfach aus der Umgebung des Reproduziergerätes aufgenommen werden.

Um die Möglichkeit des Absetzens von Toner auf der Aufschmelzrolle auf ein Minimum zu verringern, ist eine dünne Schicht eines Organosiloxanpolymers oder eines anderen geeigneten Materials auf die Oberfläche der Aufschmelzrolle 16 aufgebracht, um dadurch eine Zwischenfläche zwischen der Rollenoberfläche und den Tonerpartikeln, die vom Trägermaterial getragen werden, zu bilden. So liegt dem Toner eine Schicht geringer Oberflächenenergie gegenüber, wenn er durch den Aufschmelzspalt hindurchgeht, und dadurch wird der Grad der Absetzung von Toner auf die Oberfläche der Aufschmelzrolle auf ein Minimum herabgesenkt.

Um das Organosiloxanpolymer, das im allgemeinen als Silikonöl bekannt ist, auf die Aufschmelzrolle 16 aufzubringen, ist eine Menge von Silikonöl H-2 in einer Ölwanne hk enthalten, welche

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einen Teil der Aufschmelzvorrichtung 12 bildet. Ungefähr 0,65 Silikonöl in der ölwanne ergeben darin eine Höhe, welche sich bis zu den Spitzen mehrerer Rippen 45 erstreckt. Ein Auftragteil 46 ist innerhalb der ölwanne 44 mittels eines Stützteils 48 gelagert, so daß das Auftragteil sowohl das Silikonöl als auch die Oberfläche der Aufschmelzrolle 16 berührt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Ende des Auftragteils fest am Stützteil 48 angebracht, wie bei 49 gezeigt ist, während sich das andere Ende desselben in das Silikonöl erstreckt und tatsächlich den Boden des ölsumpfes berührt.

Das Stützteil 48 umfaßt eine langgestreckte Konstruktion, die sich genauso weit wie die Längsachse der beheizten Aufschmelzrolle 16 erstreckt und hat ein Paar seitwärts überstehender Zapfen 50 und 50', die zwischen einem Paar nach oben ragender Rippen oder Kanälen 52 aufgenommen sind, die integral ausgebildet sind oder in anderer Weise in der Ölwanne 44 vorgesehen sind, wodurch das Stützteil 48 relativ zum Aufbau der Aufschmelzrolle 16 lokalisiert wird. Die Rippen verhindern übermäßiges Schwenken des Öls in der ölwanne, wenn diese bewegt wird und sie wirken auch als Versteifungen für die Ölwanne. Ein Paar Druckfedern 54, von denen nur eine dargestellt ist, sind ebenfalls in den Kanälen 52 aufgenommen, um das Stützteil mit der gesamten Kraft von ungefähr 3kg (6 lbs) nach oben zu drücken, so daß ein guter Eingriff des Auftragteils mit der Aufschmelzrolle erzielt wird.

Der Umfang des Stützteils 48 ist mit mehreren konkaven Bereichen oder Flächen 5& versehen, die Jeweils nur mit einem Abschnitt des Auftragteils 46 zusammenwirken. Wenn der mit der Aufschmelzrolle in Berührung stehende Abschnitt des Auftragteils so stark mit Toner belastet wird, daß er seine Wirksamkeit beim Auftragen oder Reinigen verliert, kann das Stützteil 48 neu ausgerichtet werden, so daß ein sauberer Abschnitt des Auftragteils mit

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der Aufschmelzrolle ausgerichtet wird. Um diese neue Ausrichtung durchzuführen, wird die Ölwanne 44 vom Rahmen 57 der Aufschmelzvorrichtung abgenommen, indem die ölwanne, wie in Fig. 3 zu sehen ist, von rechts nach links bewegt wird.

Eine Abstreifklinge 58 und ein Träger für dieselbe sind innerhalb der Ölwanne so angeordnet, daß die Abstreifklinge 58 die Aufschmelzrolle 16 berührt, nachdem durch das Auftragteil 46 öl auf sie aufgebracht wurde. Der Träger 60 ist mit einem Paar Stiften 62 versehen, die in öffnungen in der Ölwanne 44 aufgenommen sind. In Ansätzen 65 aufgenommene Federn 64 dienen dazu, den Träger 60 und damit die Abstreifklinge 58 mit der Aufschmelzrolle mit ausreichender Kraft in Berührung zu drücken (d.h. ungefähr mit 4kg bzw. 8 lbs insgesamt), damit das aufgebrachte öl in einer Dicke zugemessen wird, so daß 5 ml/Kopie auf einem Blatt von 21,6 χ 27,9 c^ (8 1/2 x 11") verwendet werden. Die Abstreifklinge, die aus irgendeinem für diese Zwecke geeigneten Material hergestellt sein kann, z.B. aus einem Fluorsilikonelastomer mit einer Shore Α-Härte von 80°, ist in einem langestreckten Kanal 66 des Trägers aufgenommen.

Die Stützrolle l8 (Fig. 2 und 3), welche ungefähr die gleichen Gesamtabmessungen wie die Aufschmelzrolle l6 aufweist, besteht aus einem starren, im allgemeinen zylindrischen Teil 68 mit einem Außendurchmesser von 44,5 mm (1 3/4") und einer Wanddicke von 4,8 mm (3/I6") und einem Paar Endkappen 70 und 70', die in den Endabsöhnitten des zylindrischen Teils 68 aufgenommen sind. Eine 8,0 mm (0,315") dicke Schicht 72 aus elastomerem Material, vorzugsweise einem warmfesten Organosiloxanpolymer, das im allgemeinen als Silikongummi bekannt ist, ist auf das zylindrische Teil 68 geklebt. Eine 0,48 mm (0,019") dicke äußere hülsenartige Schicht 74 aus hoch warmfesten Material mit einer relativ niedrigen Affinität für klebrig gewordenen Toner ist über der Schicht 72 aus Silikongummi angebracht. Die zusammengesetzte Dicke und

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die Härte der .Schichten 72 und 7²J- sind so, daß eine Verformung derselben durch die Aufschmelzrolle möglich ist, um eine geeignete Länge für den Spalt Jo zu erhalten (d.h. einen Bereich, der mit dem konkaven Abschnitt der Stützrolle übereinstimmt). Ein Filzkissen 75 und ein Träger 77 für dasselbe sind am Rahmen der Aufschmelzanordnung gelagert, so daß das Pilzkissen die Oberfläche der Stützrolle berührt. So wird jede Verschmutzung, wie Toner von der Stützrolle während der Drehung derselben entfernt.

Es versteht sich, daß die Schichten 72 und "JK aufgrund der Verformung beim Durchlauf dieser Teile der Stützrolle durch den Spalt mechanisch beansprucht werden. Gegenwärtig scheint die Lebensdauer eines Aufbaus wie der Stützrolle 18 durch Fehler der Schicht 7^ begrenzt zu sein. Hauptfehler sind das Splittern oder Brechen dieser Schicht. Bisher war es allgemein üblich als warmfestes polymeres Material fluoriertes Äthylenpropylen (FEP) für die äußere Schicht der Stützrolle zu verwenden. Bei bestimmten Maschinen scheinen Hülsen bzw. Schichten aus FEP ziemlich zufriedenstellend zu sein. Wenn die Arbeitsparameter von Kopiermaschinen, wie die Kopiergeschwindigkeit,jedoch erheblich ansteigen, hat es sich herausgestellt, daß die Biegedauerfestigkeit von Hülsen aus FEP nicht zufriedenstellend ist.

Die Biegedauerfestigkeit ist als Anfall der Zyklen definiert, die ein Streifen aus FEP oder anderem Material aushält bevor er splittert, wenn er bei einer Dehnung von 10$ zwischen zwei Greifbacken mit Radien von 0,5-mm (20 mil) bei einer Temperatur von 166°C (330⁰F) um 90° gebogen wird. Bekannte Materialien wie das bei der Herstellung von Stützrollen verwendete FEP ergeben Rollen mit Hülsen oder äußeren Schichten, deren Biegedauerfestigkeit in der Größenordnung von 10000 bis 6OOOO Biegezyklen liegt.

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Um die Lebensdauer der Stützrolle gemäß der vorliegenden Erfindung zu verbessern, wird die hülsenartige Schicht 64 aus einem Material hergestellt, die eine Pederlebensdauer weit über der vorhergehenden aufweist. Demzufolge ist die Schicht 74 aus einem Copolymer aus Perfluoralkyl-perfluorvinyl-äther mit Tetrafluoräthylen hergestellt, in welchem der Äther die Formel C F₁-. ,-0-CF=CFp hat, wobei η ggf. eine Zahl von 1 bis 10 einschließlich sein kann, jedoch vorzugsweise eine Zahl von 1 bis einschließlich ist.

Eine Stützrolle 18, die mit einer Schicht 74 aus PFA hergestellt ist, hält im Vergleich zu 50.000 Zyklen die mit Hülsen aus FEP erzielt werden können, 1,5 Millionen Biegezyklen aus.

Die Endkappen 70 und 70' der Stützrolle l8 sind in einem Paar seitlicher Rahmenteile 76, 76' mittels Lagern 78, 78' gelagert. Die Stützrolle kann zusammen mit den Lagern und den Rahmenteilen leicht aus der kombinierten Druck- und Wärmeaufschmelzvorrichtung 12 entfernt werden. Hierzu sind die seitlichen Rahmenteile 76, 76' in ihren oberen Abschnitten mit hakenähnlichen Teilen 80, 80' versehen, die in Ausnehmungen 82, 82' aufgenommen werden, welche in einem Paar von Schwenkarmen 84, 84' vorgesehen sind. Die Schwenkarme tragen die Stützrolle zur Bewegung in und außer Eingriff mit der Aufschmelzrolle l6 in einer Weise, die später erläutert werden wird. Ein Paar Schraubbolzen 86, 86' befestigen die untersten. Abschnitte der seitlichen Rahmenteile an den Schwenkarmen 84, 84'. Die Schwenkarme sind am Maschinenrahmen über Wellenzapfen 85 gelagert.

Zum Einbau der Stützrolle l8 werden die hakenähnlichen Teile 80, 80' in die Ausnehmungen 82, 82' eingesetzt und danach die Schraubbolzen 86, 86' eingeschraubt. Zum Entfernen der Stützrolle wird der vorhergehende Vorgang einfach in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Sowohl der Einbau als auch der Ausbau

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der Stützrolle können schnell mit einem Minimum an Handgriffen durchgeführt werden. Die hakenähnlichen Teile 80, 80^f ersetzen Schraubbolzen ähnlich den Schraubbolzen 86, 86'. Es ist zu erkennen, daß beim Ausbau der Stützrolle, wenn die Schraubbolzen 86, 86' entfernt sind, die hakenähnlichen Teile die Stützrolle auf den Schwenkarmen 84, 84' tragen, so daß die Stützrolle bis nach dem Entfernen der Schraubbolzen nicht gehalten werden muß. Wenn die Stützrolle heiß ist, ist dieser Aspekt der Stützrollenanordnung wichtig. Bei bekannten Vorrichtungen, bei welchen vier Schraubbolzen verwendet werden, ist es notwendig, die Stützrolle beim Entfemsn der Schraubbolzen zu halten.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, sind die Aufschmelzrolle 16 und die Stützrolle 18 außer Eingriff miteinander gelagert, was entweder einer Ruhelage des Reproduktionsgerätes 9 oder einer Aufwärmperiode entspricht, welche einem Einschalten des Reproduktionsgerätes entspricht. Die Aufwärmperiode ist u.a. erforderlich, damit die Aufschmelzrollentemperatur auf eine vorbestimmte Höhe gebracht werden kann, die zum Aufschmelzen von Tonerpartikeln auf das Blatt J54 ausreicht. Wenn die Rollen 16 und 18 außer Eingriff gebracht werden, wird die Drehbewegung der Stützrolle 18 mittels einer flexiblen Welle 90 durchgeführt, welche ein Antriebszahnrad 88 mit der Stützrolle 18 verbindet. Der Aufschmelzrolle 16 wird eine Drehbewegung mittels des Antriebszahnrades 30 erteilt, das mit dem Antriebszahnrad 88 kämmt. Ein Scherstift 91 oder eine andere Sicherheitsvorrichtung, die mit der Nabe des Zahnrades 88 verbunden ist, ist vorgesehen, um das Zahnrad mit dem nicht dargestellten Hauptantriebsmotor des Gerätes über eine ebenfalls nicht dargestellte Kette zu kuppeln.

Die Enden der flexiblen Welle 90 haben rechteckigen Querschnitt und sind in der Endkappe 70 und einem Kupplungslager 22 aufgenommen, welches zu einem später noch zu erläuternden Zweck im Antriebszahnrad 88 enthalten ist.

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Die flexible Welle 90 erlaubt eine vertikale Verschiebung der Stützrolle l8, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Diese Verschiebung wird durch einen Verbindungsmechanisraus 9^ durchgeführt (Fig. 4 und 5). Während des Eingriffs der Stützrolle und der Aufschmelzrolle wird die Stützrolle durch die Aufschmelzrolle angetrieben und das Einweg-Kupplungslager 92 stellt sicher, daß die Stützrolle durch die Aufschmelzrolle nach Art eines Overdrive angetrieben werden kann.

Während andere flexible Wellen verwendet werden können, kann die besondere Welle 90, die hier betrachtet wird, von der Firma Stow Manufacturing Co. unter der Bezeichnung Core Nr. Type 899O-100 erhalten werden. Diese besondere Welle ist aus wendelförmig gewickeltem Drahtseil hergestellt, um einen mehrschichtigen.Aufbau zu bilden, der einen allgemeinen zylindrischen Querschnitt aufweist. Die Enden der Welle sind abgesetzt, um sie zu einem allgemeinen quadratischen Querschnitt zu formen. Im Betrieb erfolgt die Drehung der Welle in einer Richtung die dazu neigt, ihre Windungen anzuziehen und machen die Welle daher steifer jedoch genügend flexibel, um die oben erwähnte Verschiebung zu ermöglichen.

Eine abgewandelte Form einer flexiblen Kupplung, wie sie in Fig. dargestellt ist, umfaßt eine doppelt verschiebbare Kupplung, die im allgemeinen als Oldham-Kupplung bezeichnet wird. Um eine solche Anordnung zum Kuppeln der Stützrolle mit einem Antriebszahnrad zu schaffen, wird die Endkappe 70 durch eine Endkappe 96 mit einem Schlitz 98 in der Stirnfläche ersetzt. Ein innerhalb des Kupplungslagers 92 angeordnetes Wellenlager wird durch ein Kupplungsteil 100 ersetzt, das einen Schlitz 102 in seiner Kreisfläche ähnlich dem Schlitz 98, jedoch unter einem Winkel von 90° zu demselben aufweistΓ~Ε1η Zwischenstück 1θ4 ersetzt die Welle 90 und verbindet die Endkappe 96 mit dem Kupplungsteil 100. Für diesen Zweck weist das Zwischenstück einen im allgemeinen zylindrischen Hauptteil mit Zungen ΙΟβ, ΙΟβ¹ auf, die integral mit den Stirnseiten

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des Zwischenstücks ausgebildet sind. Diese Art Kupplung kann wie die flexible Welle 90 eine Verschiebung der Stützrolle 18 ermöglichen, erlaubt jedoch ebenfalls einen schnellen Ausbau der Stützrolle l8 aus der kombinierten Druck- und Wärmeaufschmelzvorrichtung.

Der Verbindungsmechanismus 94 besteht wie am besten in den Fig. und 5 zu sehen ist, aus einer Gelenkanordnung mit vier Drehpunkten, die durch einen Magneten 108 betätigt wird, welcher an einem Haltearm 110 befestigt ist. Der Haltearm 110 ist ein Teil der seitlichen Rahmenteile 26, 26'. Jeder der Schwenkarme 84 trägt eine Differentialschraube 112, welche ihrerseits einen beweglichen Gelenkpunkt 114 trägt. Der Gelenkpunkt 114 ist über ein Verbindungsglied 116 einen beweglichen Gelenkpunkt 120 und ein weiteres Verbindungsglied 118 mit einem stationären Drehpunkt 122 verbunden. Die Wellenzapfen 85,- welche die Gelenkarme 84, 84' tragen, dienen als stationärer Drehpunkt und bilden einen der vier Dreh- oder Gelenkpunkte der Verbindungsanordnung.

Am Verbindungsglied II8 ist ein Nockennachläufer in Form einer Rolle 124 befestigt. Der Kern 126 des Magneten IO8 wirkt als Nokken der gegen die Rolle 124 drückt, um dadurch eine Drehung des Verbindungsgliedes II8 um den Drehpunkt 122 im Uhrzeigersinn zu bewirken. Gleichzeitig bewegt sich der bewegliche Gelenkpunkt 120 nach rechts, wie in Fig. 4 zu sehen ist, zu einem Punkt im wesentlichen auf einer geraden Linie, die durch die Mitten der Drehpunkte 114 und 122 gezogen ist. Ein einstellbarer Puffer dient aufgrund seiner Berührung mit dem Schwenkarm 84, wie in Fig. 5 zu sehen ist, als Anschlag. Auf diese Weise begrenzt der Puffer 128 den Grad der Bewegung des Drehpunktes 120 in eine Lage gerade links von der oben erwähnten Linie, die durch die Mitten der Drehpunkte 114 und 122 gezogen ist.

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/ ηFi 1 δ

Ein Paar Druckfedern 1J5O (von denen nur eine gezeigt ist), jeweils eine für jeden Schwenkarm unterstützt die durch die Aufschmelzrolle 16 ausgeübten Kräfte beim Außereingriffbringen der Stützrolle mit der Aufschmelzrolle, wenn der Verbindungsmechanismus 94 außer Betrieb ist, mit anderen Worten, wenn die Magnete IO8 ausgeschaltet sind. Die Federn bringen ungefähr eine Gesamtkraft von % kg (8 lbs) auf. Es versteht sich, daß die Größe der Kraft, die am Magneten erforderlich ist, um die Stützrolle und die Aufschmelzrolle im Spalt zu halten, ziemlich klein ist. Die erforderliche Haltekraft ist gegenüber der erforderlichen Bewegungskraft der Magneten in der Größenordnung von 20 Watt im Vergleich zu 320 Watt, die erforderlich sind, um die Rollen miteinander in Eingriff zu bringen, so daß eine Gesamtkraft von ungefähr 360 kg (800 lbs) bei heißem Spalt (d.h. wenn die Aufschmelzrolle auf der oder in der Nähe ihrer Arbeitstemperatur ist) aufgebracht werden muß. Ein zweiter einstellbarer Puffer 132,der integral mit dem Verbindungsglied II8 ausgebildet ist, begrenzt die Bewegung des Verbindungsgliedes II8 im Uhrzeigersinn durch seinen Eingriff mit dem Magneten 108.

Die Justierung des Verbindungsmechanismus 94 erfolgt durch Einstellung der Puffer 128 und 132. Wenn der Magnet eingeschaltet ist, sollte der Puffer 128 die Schwenkarme 84, 84' so berühren, daß die Mitte des Drehpunktes 120 gerade links der Linie durch die Mitten der Drehpunkte l40 und 122 liegt. Wenn dieses beim Einschalten des Magneten nicht der Fall ist, kann der Puffer I28 in Richtung auf den Schwenkarm zu oder von diesem wegbewegt werden, wie es gerade erforderlich ist.

Der Spaltdruck kann durch die Einstellung der Differential schraube 112 verändert werden, wenn der Verbindungsmechanismus justiert ist. Ein geeigneter Spaltdruck ist erreicht, wenn der gemessene Kontaktbogen gleich 11,4 mm (0,45") ist. Dies kann mit üblichem Kohlepapier durchgeführt werden, das gemäß bekannter Verfahren

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zum Messen des Beruhrungsbogens zwischen der Stützrolle und der Aufschmelzrolle benutzt wird.

Es versteht sich, daß die von der Aufschmelzrolle ausgeübte Kraft normalerweise dazu neigen würde, eine wesentliche Scherkraft an den Schraubbolzen 86, 86^f hervorzurufen. Daher sind die seitlichen Rahmenteile 76, 76¹ so ausgebildet, daß sie die erwähnten Scherkräfte über die seitlichen Rahmen in eine Richtung leiten, in welcher diese Kräfte gegen geneigte Flächen 1^4 der Schwenkarme 84, 84¹ gerichtet sind.

Der Magnet IO8 kann aus einem einzelnen Gleichstrommagneten von der Größe 8EC bestehen, der von der Ledex Corporation erhalten v/erden kann oder aus einem Paar Gleichstrommagneten der Größe 7EC, die ebenfalls von dieser Firma bezogen werden können.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, verbindet eine Welle Ij56 zur Drehmomentübertragung die Schwenkarme 84, 84', um eine genaue Verriegelung durch den Verbindungsmechanismus 94 sicherzustellen. Hierfür sind die unteren Abschnitte der Schwenkarme mit kronenartigen Vorsprüngen I38, 138' versehen, die integral mit ihnen ausgebildet sind. Die Welle 136 trägt ein Paar kronenartiger Hülsen l40, l40', die mit den Vorsprüngen I38, 138* in Eingriff stehen, wodurch die Bewegung, die einem der Schwenkarme erteilt wird, auf den anderen der Schwenkarme übertragen wird. Die Hülse l40 ist an der Welle mit einer Madenschraube 142 befestigt, während die Hülse l40' eine Madenschraube 142' trägt, die in einem Schlitz 144 der Welle 136 gleitet. Eine Schraubenfeder 146 steht mit einem Haltering 148 und der Hülse l40^r in Eingriff, um die Hülsen mit den Vorsprüngen I38, I38¹ in Eingriff zu drücken. Das Entfernen der Welle kann durch einfaches Bewegen derselben nach rechts gegen die Kraft der Schraubenfeder 146 erfolgen, wie in Fig. 7 zu sehen ist.

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Ebenfalls sind in Fig. 7 ein Paar Finger 150, 150* dargestellt, welche, wie in Fig. 3 zu sehen ist, neben dem Austritt des Spaltes 36 angeordnet sind. Die Finger bewirken ein Abnehmen des Blattes 3^· von der Aufschmelzrolle l6. Wenn das Blatt den Spalt verläßt, folgt es der Drehung der Aufschmelzrolle, wo es mit der Oberseite der zum Abstreifen dienenden Finger in Berührung kommt. Die Finger werden so zwischen dem Blatt und der Aufschmelzrolle angeordnet und leiten das Blatt dadurch entlang einem vorbestimmten Bewegungsweg von der Aufschmelzrolle weg, so daß es von einer nicht dargestellten Transporteinrichtung aufgenommen werden kann. Die Finger können aus einem PTFE-Material hergestellt sein oder ihre Oberseite kann mit PTFE beschichtet sein, um die Neigung der Kopie daran kleben zu bleiben oder des Toners sich darauf abzusetzen, auf ein Minimum zu verringern.

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind ein Thermistor 152 und ein Halter 15^ für denselben schwenkbar in Berührung mit der Aufschmelzrolle 16 angeordnet. Der Thermistor kann irgendeinen geeigneten Aufbau haben, wie er z.B. in der US-Patentanmeldung Serial No. 364 178, eingereicht am 25. Mai 1973* beschrieben ist, welche der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde. Die Temperatur der Aufschmelzrolle kann in Verbindung mit dem Ausgang des Thermistors durch einen Steuerkreis gesteuert werden, wie er in der US-Patentschrift 3 327 096 beschrieben ist.

Die gesamte kombinierte Druck- und Wärmeaufschmelzvorrichtung 12 ist innerhalb des Reproduktionsgerätes durch obere und untere Schlitten gelagert und Befestigungsarmen zugeordnet. Nur der obere Schlitten I60 ist dargestellt. Geeignete Schlitten werden von der Accuride Co. verkauft und tragen die Teile-Nummer C-30I-17-LC. Die Schlitten und zugehörigen Beschläge tragen die kombinierte Druck- und Wärmeaufschmelzvorrichtung in einer Weise, die es erlaubt, sie in einer Richtung in die Maschine und aus der

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Maschine zu schieben, die mit der Längsachse der Rollen 16 und 18 zusammenfällt.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, daß verschiedene Abwandlungen ohne Abweichung vom Gedanken der Erfindung durchgeführt werden können. Daher ist diese Beschreibung nicht als Beschränkung gedacht.

Kurz zusammengefaßt wird durch die Erfindung eine Stützrolle zur Verwendung in einer Aufschmelzvorrichtung zum Fixieren von Tonerbildern auf Kopierblättern durch die Anwendung von Wärme und Druck geschaffen. Die Stützrolle zeichnet sich durch einen starren Kern aus, der mit einer relativ dicken Schicht aus einem Elastomer bedeckt ist, über welcher eine relativ dünne Schicht aus einem Material mit hoher Biegedauerfestigkeit gelegt ist, welche die äußere Oberfläche der Stützrolle bildet.

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Claims

Patentansprüche

l.J Aufschmelzvorrichtung zu Verwendung beim Fixieren von Tonerbildern auf Kopierblättern mit einer beheizten Aufschmelzrolle und einer Stützrolle, die zum Druckeingriff mit der Aufschmelzrolle gelagert ist, um mit ihr einen Spalt zu bilden, durch den die Kopierblätter hindurchgehen, wobei die Tonerbilder die erwärmte Aufschmelzrolle berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrolle aus einem starren Kern, einer Schicht aus auf den Kern geklebtem elastischen Material und einer äußeren Schicht aus einem Copolymer aus Perfluoralkylperfluorvinyl-äther mit Tetrafluoräthylen besteht, wobei der Äther die Formel ^c _n ^P2n+l""°~^CF=CF2 ^hat*

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Äther die Formel C_nFp_n+1-O-CF=CFp hat und η eine Zahl von 1 bis einschließlich 5 ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschmelzrolle von innen beheizt ist.

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