DE2323730C3

DE2323730C3 - Device for heating and fixing a toner image

Info

Publication number: DE2323730C3
Application number: DE19732323730
Authority: DE
Inventors: Sakae Chofu Tokio Fujimoto (Japan)
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1972-05-11
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1977-11-10

Description

gen werden kann. Dieser sich periodisch wiederholende Vorgang wird als Offset-Effekt bezeichnet. Es wird angestrebt, diesen Offset-Effekt beim Fixieren von Tonerbildern durch Erwärmung mittels aufgeheizter Rollen soweit wie möglich zu vermeiden.gen can be. This periodically repeating process is known as the offset effect. It will aimed at this offset effect when fixing toner images by heating by means of heated Avoid rolling as much as possible.

Unter der oberen Rolle 2 befindet sich eine untere Rolle 3, deren Außenumfang in satter Anlage mit der Oberfläche des Kopierblattes ist, die kein Tonerbild trägt. Die Holle 3 besteht aus Metall; ihre Außenfläche ist so fein bearbeitet, daß sie glatt wie Glas ist. Entsprechend der oberen Rolle 2 ist in der Mitte der unteren Rolle 3 ebenfalls eine Heizquelle untergebracht; dazu ist eine spulenförmige Heizeinrichtung auf einen in der Mitte einer rohrförmigen Welle 9 angeordneten Glasstab bzw. ein Glasrohr 11 gewickelt; sowohl der Stab bzw. das Rohr als auch die rohrförmige Welle erstrecken sich durch die Mitte der Rolle 3, so daß diese ebenfalls aufgeheizt werden kann.Under the upper roller 2 there is a lower roller 3, the outer circumference of which is in full contact with the The surface of the copy sheet is not bearing a toner image. The cave 3 is made of metal; their outer surface is so finely worked that it is as smooth as glass. Corresponding to the upper roller 2 is in the middle of the lower roller 3 also housed a heat source; for this purpose, a coil-shaped heating device is on an in the center of a tubular shaft 9 arranged glass rod or a glass tube 11 is wound; both the Rod or the tube and the tubular shaft extend through the center of the roller 3, so that this can also be heated.

Die beiden Rollen 2 und 3 werden gegeneinandergedrückt und drehen sich in entgegengesetzten Richtungen, wie durch die Pfeile b und c angedeutet ist. Das Kopierblatt 1 mit dem Tonerbild P läuft so zwischen den beiden Rollen 2 und 3 hindurch, daß seine das Tonerbild tragende Fläche nach oben gerichtet ist. Wenn sich das Kopierblatt 1 zwischen den beiden Rollen 2 und 3 befindet, kommt das Tonerbild P in Anlage an den Außenumfang der durch die spulenförmigen Heizeinrichtungen 5 und 11 aufgeheizten Rollen 2 und 3. Infolge dieser Erwärmung wird das Tonerbild P aufgeschmolzen und haftet an dem Kopierblatt 1, da es mit seiner Oberfläche verschmolzen wird. Dadurch wird das Tonerbild sowohl durch Erwärmung als auch durch den mittels der Rollen 2 und 3 auf das Kopierblatt 1 ausgeübten Druck fixiert.The two rollers 2 and 3 are pressed against each other and rotate in opposite directions, as indicated by the arrows b and c. The copy sheet 1 with the toner image P runs between the two rollers 2 and 3 in such a way that its surface carrying the toner image is directed upwards. When the copy sheet 1 is between the two rollers 2 and 3, the toner image P comes into contact with the outer periphery of the rollers 2 and 3 heated by the coil-shaped heaters 5 and 11. As a result of this heating, the toner image P is melted and adheres to the copy sheet 1 as it is fused with its surface. As a result, the toner image is fixed both by heating and by the pressure exerted on the copy sheet 1 by means of the rollers 2 and 3.

Im allgemeinen werden die Umfangsflächen der beiden Rollen 2 und 3 gegeneinandergedrückt gehalten, um die Fixierung des Tonerbildes zu beschleunigen. Da die obere Rolle 2 eine Auflageschichl bzw. einen Schutzüberzug aus Silikonkautschuk oder einem ähnlichen Material aufweist, wird ihre Umfangsfläche ständig verformt, wenn sie gegen die Umfangsfläche der unteren Rolle 2 gedruckt und in Anlage an diese Umfangsfläche gehalten wird. Dadurch besteht wiederum die Gefahr, daß sich die obere Rolle manchmal ungleichmäßig drehen kann, wodurch die Fixierung des Tonerbildes nicht in der gewünschten Weise abläuft; dies macht sich insbesondere beim Start bemerkbar.In general, the peripheral surfaces of the two rollers 2 and 3 are kept pressed against one another, to accelerate the fixing of the toner image. Since the upper roller 2 is a Auflageschichl or a Has a protective coating made of silicone rubber or a similar material, its peripheral surface is constant deformed when pressed against the peripheral surface of the lower roller 2 and in contact with this Peripheral surface is held. This again creates the risk that the upper roller sometimes becomes can rotate unevenly, whereby the fixing of the toner image does not proceed in the desired manner; this is particularly noticeable at startup.

Aus diesem Grund sind die herkömmlichen Vorrichtungen der oben beschriebenen Gattung so ausgebildet, daß die untere Rolle 3 als Antriebsrolle verwendet und die obere Rolle 2 von der Rolle 3 weggeschwenkt wird, wenn die Fixiervorrichtung nicht im Betrieb ist. Zur Durchführung dieser Schwenkbewegung ist jedoch ein aus mehreren Teilen bestehender Mechanismus erforderlich, der den Aufbau der Vorrichtung insgesamt komplizierter und aufwendiger macht. Außerdem ergeben sich Schwierigkeiten bei der Einstellung der Kraft, mit der die obere Rolle gegen die untere Rolle drückt; denn diese Kraft ändert sich im Laufe der Zeit, wenn die Rollen sich aufgrund der Erwärmung von Raumtemperatur auf die Fixiertemperatur, die ungefähr 180° beträgt, ausdehnen.For this reason, the conventional devices of the type described above are designed so that the lower roller 3 is used as a drive roller and the upper roller 2 is pivoted away from the roller 3, when the fuser is not in use. To carry out this pivoting movement, however, is a Mechanism consisting of several parts is required to structure the device as a whole more complicated and expensive. In addition, there are difficulties in setting the Force with which the upper roller presses against the lower roller; because this power changes over time, when the rollers turn due to the heating from room temperature to the fixing temperature which is approximately 180 °, expand.

Wenn die Rollen in Anlage aneinander gebracht werden, ist ihre thermische Ausdehnung noch relativ gering, da ihre Temperaiur noch niedrig ist. Werden sie jedoch erwärmt, so dehnen sie sich thermisch aus, und ihr Durchmesser wird größer. Dabei ändert sich selbst dann, wenn vorausgesetzt wird, daß der auf die Rollen selbst ausgeübte Druck konstant bleibt, die Kraft, mit der die obere Rolle im Verlauf der Erwärmung gegen die untere drückt. Dies kann zu einem Schlupf zwischen dem Kopierblatt und der unteren Rolle führen, wenn das Kopierblatt zwischen den beiden Rollen hindurchbewegt wird, da die untere Rolle als Antriebsrolle verwendet wird. Dann besteht die Gefahr, daß entweder das Kopierblatt beschädigt oder gar zerrissen oder das Tonerbild auf dem Kopierblatt verschmiert bzw. unleserlich wird.When the rollers are brought into abutment against one another, their thermal expansion is still relative low, as their temperature is still low. However, if they are heated, they expand thermally, and their diameter increases. This changes even if it is assumed that the one on the roles Even the pressure exerted remains constant, the force with which the upper roller counteracts in the course of heating the lower one presses. This can result in slip between the copy sheet and the lower roller if the Copy sheet is moved through between the two rollers, since the lower roller acts as a drive roller is used. Then there is the risk that either the copy sheet is damaged or even torn or that The toner image on the copy sheet is smeared or illegible.

Bei Vorrichtungen zur Erwärmung und Fixierung von Tonerbildern der angegebenen Gattung ist daher wesentlich, daß die obere und untere Rolle an ihrem Berührungspunkt dieselbe Umfangsgeschwindigkeit während der Zeitspanne aufweisen, in der das Tonerbild auf dem Kopierblatt aufgeschmolzen wird und an ihm haftet. Deshalb wird bei den herkömmlichen Vorrichtungen im allgemeinen eine Einwegkupplung oder ein ähnlicher Mechanismus für den Antrieb der beiden Rollen eingesetzt, wenn sie gestartet werden; dadurch soll verhindert werden, daß sich die beiden Rollen an der Berührungsstelle mit unterschiedlichen linearen Geschwindigkeiten bewegen.In devices for heating and fixing toner images of the specified type is therefore It is essential that the upper and lower rollers have the same peripheral speed at their point of contact have during the period in which the toner image is fused on the copy sheet and on it adheres. Therefore, a one-way clutch or a one-way clutch is generally used in the conventional devices similar mechanism used to drive the two rollers when they are started; through this the aim is to prevent the two rollers from moving at the point of contact with different linear speeds move.

Das wesentliche Problem bei Vorrichtungen der angegebenen Gattung liegt also darin, daß die beiden Rollen im Verlaufe ihrer Erwärmung unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten bekommen. Außerdem können sich diese Rollen bleibend verformen, wenn sie sich nicht drehen und der ursprünglich eingestellte Andruck sich im Laufe der Zeit nach Inbetriebnahme des elektrophotografischen Kopiergerätes durch die zunehmende thermische Ausdehnung der Rollen erhöht.The main problem with devices of the type specified is that the two Rolls get different peripheral speeds in the course of their heating. Besides that these rollers can permanently deform if they do not rotate and the one originally set Pressure itself over the course of time after the electrophotographic copier has been put into operation by the increasing thermal expansion of the rollers increases.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Rollen gleich gehalten werden und beim Stillstand des Gerätes die Andruckkraft so gering bzw. Null ist, daß die Rollen sich nicht bleibend verformen können.The invention is therefore based on the object of creating a device of the specified type, in which the circumferential speeds of the two rollers are kept the same with simple means and When the device is at a standstill, the pressure force is so low or zero that the rollers do not remain can deform.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim 1 Features solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Ist die Vorrichtung nicht in Betrieb, d. h., befinden sich die Rollen im kalten Zustand, so liegen sie nicht aneinander an, sondern sie sind durch einen Rollenspalt getrennt, dessen Größe beispielsweise durch Versuche ermittelt werden kann. Wird nun mindestens eine der beiden Rollen aufgeheizt, so dehnt sich sich aus und verkleinert damit den Rollenspalt, bis sie in Anlage an die Umfangsfläche der anderen Rolle kommt und schließlich eine vorbestimmte Andruckkraft auf die andere Rolle ausübt. Dieser Druck entsteht also nur bei der Erwärmung der Rollen, d. h., während des Betriebs des elektrophotografischen Kopiergerätes, so daß die Rollen nicht ständig verforml werden. Außerdem hat die Vorrichtung einen sehr einfachen Aufbau, da keine Einwegkupplungen und Schwenkmechanismen vorgesehen sein müssen, um die Bewegungen der beiden Rollen zu synchronisieren.The advantages achieved with the invention are based in particular on the following mode of operation: Is the Device not in operation, d. That is, if the rollers are cold, they are not in contact with one another instead, they are separated by a roller gap, the size of which is determined, for example, through experiments can be. If at least one of the two rollers is now heated, it expands and shrinks thus the roller gap until it comes into contact with the peripheral surface of the other roller and finally exerts a predetermined pressing force on the other roller. So this pressure only arises with the Heating of the rolls, d. i.e., during operation of the electrophotographic copier so that the Rolls are not constantly being deformed. In addition, the device has a very simple structure, since none One-way clutches and swivel mechanisms must be provided to accommodate the movements of both Synchronize roles.

Als Alternative zu der obenerwähnten Ausführungsfoi m, bei der die beiden Rollen im kalten Zustand einen Abstand voneinander haben, kann die obere Rolle auch auf der unteren Rolle aufliegen, so daß die untere Rolle immer unter dem durch das Gewicht der oberen Rolle ausgeübten Druck steht. In diesem Fall ist also der Oberflächenabstand Null, und die Rollen berühren sichAs an alternative to the above-mentioned Ausführungsfoi m, in which the two roles in the cold state Have a distance from each other, the upper roller can also rest on the lower roller, so that the lower roller is always under the pressure exerted by the weight of the upper roller. So in this case it is the Surface clearance is zero and the rollers are touching

immer. Auch dann ist jedoch die Andruckkraft wesentlich kleiner als bei den herkömmlichen Vorrichtungen, so daß die ständige Verformung der unteren Rolle durch das Gewicht der oberen Rolle vernachlässigt werden kann.always. Even then, however, the pressure force is much smaller than with conventional devices, so that the constant deformation of the lower roller by the weight of the upper roller is neglected can be.

Wird nun eine der beiden Rollen angetrieben, so folgt die andere ihrer Drehung. In diesem Falle treten auch dann bei der Vorwärtsbewegung eines Kopierblattes keine Schwierigkeiten auf, wenn die beiden Rollen unterschiedliche Durchmesser haben, da sich immer gleiche Umfangsgeschwindigkeiten ergeben.If one of the two rollers is now driven, the other follows its rotation. In this case also occur then there is no difficulty in advancing a copy sheet when the two rollers have different diameters, as the circumferential speeds are always the same.

Werden beide Rollen angetrieben, so sollten die Durchmesser der beiden Rollen im wesentlichen gleich sein, damit keine Schwierigkeiten beim Transport des Kopierblattes auftreten. Wird jedoch nur eine der Rollen erwärmt, so dehnt diese sich aus, d. h., sie bekommt einen anderen Durchmesser als die nicht erwärmte Rolle. Dies bedeutet wiederum, daß die beiden Rollen unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten haben.If both rollers are driven, the diameters of the two rollers should be essentially the same so that there are no difficulties in transporting the copy sheet. However, it will only be one of the Rolls heated, so this expands, d. that is, it does not get a different diameter than that warmed role. This in turn means that the two rollers have different peripheral speeds to have.

Das damit verbundene Problem kann beispielsweise auf folgende Weise gelöst werden: Zunächst werden unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten im kalten Zustand die Durchmesser der Rollen bestimmt; dabei wird die nicht erwärmte Rolle aus einem Material mit kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt. Auf diese Weise läßt sich sicherstellen, daß die unterschiedliche Erwärmung der beiden Rollen über den Wärmeausdehnungskoeffizienten kompensiert werden kann, also auch in diesem Fall die beiden Rollen die gleichen Umfangsgeschwindigkeiten haben.For example, the related problem can be solved in the following ways: First, be taking into account their respective coefficients of thermal expansion in the cold state, the diameter of roles determined; the unheated roll is made of a material with a low coefficient of thermal expansion manufactured. In this way it can be ensured that the different heating of the both roles can be compensated for by the coefficient of thermal expansion, so also in this case the two rollers have the same peripheral speeds.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below on the basis of exemplary embodiments with reference to schematic drawings explained in more detail. It shows

F i g. 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche Vorrichtung zur Erwärmung und Fixierung eines Tonerbildes mit einem Rollenpaar,F i g. 1 shows a section through a conventional device for heating and fixing a Toner image with a pair of rollers,

F i g. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erwärmung und Fixierung eines Tonerbildes nach der Erfindung,F i g. 2 shows a side view of an embodiment of a device for heating and fixing a Toner image according to the invention,

Fig.3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erwärmung und Fixierung eines Tonerbildes nach der Erfindung,3 shows a side view of a further embodiment a device for heating and fixing a toner image according to the invention,

F i g. 4 die Funktionsweise der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung undF i g. 4 the functioning of the in F i g. 3 shown Device and

Fig.5 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erwärmung und Fixierung eines Tonerbildes nach der Erfindung.5 shows a side view of a third embodiment of a device for heating and fixing of a toner image according to the invention.

Gemäß F i g. 2 ist die obere Rolle 2, die so aufgebaut ist wie die oben beschriebene obere Rolle, in einem Lager 12 gelagert, das vertikal verschiebbar von einer nicht dargestellten Seitenplatte gehalten wird. Die Rolle 2 wird mittels eines nicht dargestellten Antriebs in Richtung eines Pfeils b angetrieben.According to FIG. 2, the upper roller 2, which is constructed like the above-described upper roller, is supported in a bearing 12 which is supported so as to be vertically displaceable by a side plate (not shown). The roller 2 is driven in the direction of an arrow b by means of a drive (not shown).

Unter der oberen Rolle 2 ist die untere Rolle 3 angeordnet, die denselben Aufbau wie die untere, oben beschriebene Rolle hat und in einem Lager 13 gelagert ist, welches von einer nicht dargestellten Seitenplatte getragen wird. Die obere Rolle 2 sitzt auf der unteren Rolle 3 auf und drückt aufgrund ihres Eigengewichts; gegen diese; die untere Rolle 3 dreht sich in Richtung; eines Pfeils c, wenn die obere Rolle 2, ohne daß sie: aufgeheizt ist, in Richtung des Pfeils b angetrieben wird.Below the upper roller 2, the lower roller 3 is arranged, which has the same structure as the lower roller described above and is mounted in a bearing 13 which is supported by a side plate (not shown). The upper roller 2 sits on the lower roller 3 and presses due to its own weight; against this; the lower roller 3 rotates in the direction of; of an arrow c when the upper roller 2, without it: being heated, is driven in the direction of arrow b.

An dem Lager 12 der oberen Rolle 2 ist eine Arretiereinrichtung 14 angebracht, um eine Zunahme des Abstandes L zwischen den Achsen der beiden Rollen 2 und 3 zu verhindern, wenn sie aufgeheizt werden und sich ausdehnen. Die Arretiervorrichtung 14 weist einen an einer Welle 15 schwenkbar gehalterten Grundteil 14a und einen freien, sich von dem Grundteil 14a erstreckenden Endteil 146 auf, derauf dem Lager 12 angeordnet ist. Über dem freien Endteil i4b ist ein Anschlag 7 mit einer in ein stationäres, nicht verschiebbares Teil 19 eingeschraubten Schraube angeordnet. Mittels des Anschlags 7 wird der Achsabstand L zwischen den beiden Rollen 2 und 3 eingestellt.A locking device 14 is attached to the bearing 12 of the upper roller 2 in order to prevent an increase in the distance L between the axes of the two rollers 2 and 3 when they are heated and expand. The locking device 14 has a base portion 14a pivotally supported on a shaft 15 and a free end portion 146 extending from the base portion 14a and disposed on the bearing 12. A stop 7 with a screw screwed into a stationary, non-displaceable part 19 is arranged above the free end part i4b. The center distance L between the two rollers 2 and 3 is set by means of the stop 7.

Wenn die zwei Rollen 2 und 3 nicht aufgeheizt sind, ist der Anschlag so eingestellt und so weit in das stationäre Teil 19 eingeschraubt, daß sich sein vorderes Ende 7a in einem Abstand 1 von dem freien Endteil 146 der Arretiereinrichtung 14 befindet. Der Abstand 1 ist hierbei so eingestellt, daß sein Wert kleiner ist als die Zunahme des Achsabstandes Z,, die sich bei der Erwärmung der Rollen 2 und 3 durch die Zunahme ihrer Durchmesser ergibt.When the two rollers 2 and 3 are not heated up, the stop is set and screwed so far into the stationary part 19 that its front end 7a is at a distance 1 from the free end part 146 of the locking device 14. The distance 1 is set so that its value is smaller than the increase in the center distance Z ,, which results when the rollers 2 and 3 are heated by the increase in their diameter.

Im folgenden soll die Funktionsweise der oben beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben werden.The following is the mode of operation of the embodiment of the device described above according to of the invention will be described.

Bei einem Fixiervorgang werden die beiden Rollen 2 und 3 erwärmt und in entgegengesetzten, durch die Pfeile b und c angedeuteten Richtungen in Drehung versetzt. Wenn die Temperatur der beiden Rollen zunimmt und den Bereich der Fixiertemperatur erreicht, dehnen sich die Rollen infolge der Aufheizung aus und ihre Durchmesser werden größen Hierdurch wird dann die obere Rolle 2 und über das Lager 12 mit ihr die Arretiereinrichtung 14 nach oben verschoben, bis ihr freier Endteil 146 gegen den Anschlag 7 stößt. Hierdurch wird dann eine weitere Aufwärtsbewegung des Lagers 12 unterbunden.During a fixing process, the two rollers 2 and 3 are heated and rotated in opposite directions indicated by arrows b and c. When the temperature of the two rollers increases and reaches the range of the fixing temperature, the rollers expand as a result of the heating and their diameters become larger free end part 146 abuts against stop 7. This then prevents any further upward movement of the bearing 12.

Die beiden Rollen 2 und 3 dehnen sich aber noch weiter aus, da sie so lange aufgeheizt werden, bis ihre Temperatur eine vorbestimmte Fixiertemperatur (etwa 180⁰C) erreicht. Nachdem der freie Endteil 146 gegen den Anschlag 7 gestoßen ist, wird auf diese Weise die Ausdehnung der Rolle in eine Kraft umgewandelt, mit welcher die zwei Rollen gegeneinander gedrückt werden. Die äußeren Umfangsflächen der beiden Rollen 2 und 3 drücken also gegeneinander, und das zwischen ihnen hindurchbewegte Kopierblatt wird erwärmt, wobei mittels der Rollen auf das Blatt ein solcher Druck ausgeübt wird, daß das Tonerbild fixiert wird.The two rollers 2 and 3, however, expand even further, since they are heated up until their temperature reaches a predetermined fixing temperature (approximately 180 ^° C.). After the free end portion 146 has hit the stop 7, the expansion of the roller is converted in this way into a force with which the two rollers are pressed against one another. The outer peripheral surfaces of the two rollers 2 and 3 thus press against each other, and the copy sheet moved between them is heated, the pressure being exerted on the sheet by means of the rollers so that the toner image is fixed.

In dem dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die beiden Rollen 2 und 3 dadurch gegeneinandergedrückt, daß mit Hilfe der Arretiereinrichtung 14 und mittels des Anschlags 7 eine Zunahme des Achsabstandes L infolge der Aufheizung der Rollen 2 und 3 verhindert wird. Selbstverständlich kann der freie Endteil 14t auch fest angebracht sein, wenn die Größe der Zunahme des Achsabstandes L infolge der Aufheizung der Rollen 2 und 3 bekannt ist. In diesem Fall wird dann die Arretiereinrichtung 14 in einem Abstand 1 von dem Lager 12 angeordnet, wenn die beiden Rollen 2 und 3 nicht aufgeheizt sind.In the embodiment shown and described above, the two rollers 2 and 3 are pressed against each other in that with the aid of the locking device 14 and by means of the stop 7, an increase in the center distance L due to the heating of the rollers 2 and 3 is prevented. Of course, the free end part 14t can also be firmly attached if the size of the increase in the center distance L due to the heating of the rollers 2 and 3 is known. In this case, the locking device 14 is then arranged at a distance 1 from the bearing 12 when the two rollers 2 and 3 are not heated.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. In F i g. 3 ist die Arretiereinrichtung 14 der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform durch eine Andrückeinrichtung 24 ersetzt, die an dem die obere Fixierrolle tragenden Lager 12 angebracht ist. Die Andrückeinrichtung 24 weist einen an der Welle 15 schwenkbar gehalterten Grundteil 24.Ί und einen freien, sich von dem Grundteil 14a erstreckenden Endteil 24/? auf, der über dem Lager 12 angeordnet ist. An dem freien Endteil 24b ist ein Ende einer Zugfeder 16 angebracht, deren anderes Ende anIn Fig. 3 a further embodiment of the device according to the invention is shown. In Fig. 3, the locking device 14 of the embodiment shown in FIG. 2 is replaced by a pressing device 24 which is attached to the bearing 12 carrying the upper fixing roller. The pressing device 24 has a base part 24, which is pivotally mounted on the shaft 15, and a free end part 24 /? Which extends from the base part 14a. which is arranged above the bearing 12. One end of a tension spring 16 is attached to the free end part 24b, the other end of which is attached

einer Einstellschraube 17 befestigt ist, um die Andrückeinrichtung 24 nach unten zu bewegen. Die Abwärtsbewegung der Andrückeinrichtung 24 ist aber durch den freien Endteil 24fc begrenzt, der gegen einen Anschlag 18 stößt, der eine in das feste, nicht verschiebbare Teil 19 eingeschraubte Schraube aufweist und mit seinem vorderen Ende gegen den freien Endteil 146 der Andrückeinrichtung 24 stößt. Auf diese Weise kann ein Spalt D zwischen dem Lager 12 und dem freien Endteil 24 durch entsprechende Einstellung des Anschlages 18 in der Weise eingestellt werden, daß die Schraube in dem festen, nicht verschiebbaren Teil 19 entsprechend weit eingeschraubt wird. In Abhängigkeit von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der oberen und unteren Rolle 2 und 3 kann der Spalt D verändert werden; der Spalt D hat eine bestimmte Größe, wenn die Rollen 2 und 3 nicht aufgeheizt sind.an adjusting screw 17 is attached to move the pressing device 24 downward. The downward movement of the pressing device 24 is limited by the free end part 24fc, which strikes a stop 18, which has a screw screwed into the fixed, non-displaceable part 19 and with its front end strikes the free end part 146 of the pressing device 24. In this way, a gap D between the bearing 12 and the free end part 24 can be adjusted by appropriate adjustment of the stop 18 in such a way that the screw is screwed into the fixed, non-displaceable part 19 correspondingly far. Depending on the thermal expansion coefficient of the upper and lower rollers 2 and 3, the gap D can be changed; the gap D has a certain size when the rollers 2 and 3 are not heated.

Andererseits ist die Einstellschraube 17, an deren vorderen Ende ein Ende der Feder 16 befestigt ist, in ein weiteres festes, nicht verschiebbares Teil 21 eingeschraubt. Durch Einstellen der Schraube 17 in dem festen, nicht verschiebbaren Teil 21 kann die Feder 16, die die Andrückeinrichtung 24 nach unten zieht, eingestellt und vorgespannt werden.On the other hand, the adjusting screw 17, at the front end of which one end of the spring 16 is fixed, is in a Another fixed, non-displaceable part 21 is screwed in. By adjusting the screw 17 in the fixed, non-displaceable part 21, the spring 16, which pulls the pressing device 24 downwards, adjusted and pretensioned.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 3 dai gestellten Ausführungsform beschrieben. Wenn die zwei Rollen 2 und 3 aufgeheizt werden und die obere Rolle 2 angetrieben wird, drehen sich während der Aufheizung die beiden Rollen 2 und 3 in entgegengesetzten, durch die Pfeile b und c angezeigten Richtungen. Sobald die Temperatur der aufgeheizten Rollen den Bereich der Fixiertemperatur erreicht, dehnen sich die Rollen 2 und 3 thermisch aus. Die obere Rolle 2 mit einer Auflage aus Silikonkautschuk hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Wenn sich die Rollen 2 und 3 ausdehnen, werden ihre Durchmesser größer und die obere Rolle 2 bewegt sich nach oben wie in F i g. 4 dargestellt ist. Dies hat zur Folge, daß der Achsabstand L zwischen den Rollen 2 und 3 (siehe F i g. 3) auf den Achsabstand LO zunimmt. Wenn sich die obere Roole 2 nach oben bewegt, wird auch das Lager 12 nach oben verschoben und stößt gegen die Andrückeinrichtung 24, um diese ebenfalls nach oben zu verschieben. Hierdurch entfernt sich der freie Endteil 246 um einen Abstand 1 von dem Anschlag 18.The operation of the embodiment shown in FIG. 3 is described below. When the two rollers 2 and 3 are heated and the upper roller 2 is driven, the two rollers 2 and 3 rotate in opposite directions indicated by arrows b and c during heating. As soon as the temperature of the heated rollers reaches the fixing temperature range, rollers 2 and 3 expand thermally. The upper roller 2 with a pad made of silicone rubber has a greater coefficient of thermal expansion. As the rollers 2 and 3 expand, their diameters increase and the top roller 2 moves upward as in FIG. 4 is shown. This has the consequence that the center distance L between the rollers 2 and 3 (see FIG. 3) increases to the center distance LO . When the upper roller 2 moves upwards, the bearing 12 is also moved upwards and strikes against the pressing device 24 in order to also move it upwards. As a result, the free end part 246 moves away from the stop 18 by a distance 1.

Da aber die Andrückeinrichtung 24 durch die Vorspannung der Feder 16 gedrängt wird, sich nach unten zu bewegen bzw. nach unten gezogen wird, greifen die Umfangsflächen der in Anlage miteinander gehaltenen Rollen 2 und 3 aneinander an. Hierdurch wird dann das Kopierblatt, das zwischen den beiden aneinander angreifenden Rollen 2 und 3 zugeführt wird, der Wärme und dem Druck ausgesetzt, so daß das aufgebrachte Tonerbild fixiert wird. Die Kraft, mit welcher die beiden Rollen 2 und 3 aneinander angreifen bzw. gegeneinander drücken, kann durch Verstellen der Schraube 17 in dem festen, nicht verschiebbaren Teil 21 auf einen optimalen Wert eingestellt werden, indem die Vorspannung der Feder 16 verändert wird.But since the pressing device 24 is urged by the bias of the spring 16, after to move down or is pulled down, the peripheral surfaces of the in contact with each other held rollers 2 and 3 against each other. This then removes the copy sheet that is between the two mutually engaging rollers 2 and 3 is fed, exposed to the heat and pressure, so that the applied toner image is fixed. The force with which the two rollers 2 and 3 attack one another or press against each other, can by adjusting the screw 17 in the fixed, non-displaceable part 21 can be set to an optimal value by changing the bias of the spring 16.

Bei der Erfindung ist somit die thermische Ausdehnung der Fixierrrollen dazu benützt, daß die Rollen aneinander angreifen und gegeneinander drücken. Da die obere Fixicrrolle 2 angetrieben wird, ist kein Schlupf zwischen dem Kopicrblatt und den Umfangsflächen der Fixierrollcn vorhanden, während diese gegeneinandcrdrücken. In the invention, the thermal expansion of the fixing rollers is used to ensure that the rollers attack and press against each other. Since the upper fixing roller 2 is driven, there is no slippage present between the copy sheet and the peripheral surfaces of the fixing rollers while they are pressing against each other.

Nach der Fixierung des Toncrbildcs und nach Abschalten des Stroms an den spulenförmigen Heizeinrichtungen nimmt die Temperatur der Rollen 2 und 3 wieder ab und die Rollen werden solange kleiner, bis ihre Durchmesser wieder ihre normale oder Ausgangsgröße erreicht haben. Der Wert LO des Axialabstandes zwischen den Rollen 2 und 3 geht wieder auf den ursprünglichen in Fig. 3 dargestellten Wert L zurück. Hierdurch bewegt sich dann wieder das Lager 12 nach unten, und gleichzeitig wird die Andrückeinrichtung 24After fixing the Toncrbildcs and after switching off the current to the coil-shaped heating devices, the temperature of the rollers 2 and 3 decreases again and the rollers become smaller until their diameters have reached their normal or original size again. The value LO of the axial distance between the rollers 2 and 3 goes back to the original value L shown in FIG. As a result, the bearing 12 then moves downwards again, and at the same time the pressing device 24 becomes

ίο um die Welle 15 infolge der Vorspannung der Feder 16 im Uhrzeigerdrehsinn verschwenkt, bis ihr freier Endteil 246 gegen den Anschlag 18 stößt und dadurch zum Stillstand kommt. Wenn dann der freie Endteil 240 stillsteht, ist wieder, wie in F i g. 3 dargestellt, der Spalt D zwischen dem Lager 12 und der Andrückeinrichtung 24 vorhanden. Demzufolge besteht keine Gefahr, daß die Fixierrollen 2 und 3 ständig einer Verformung ausgesetzt sind, da die obere Rolle nur dann auf der unteren Rolle aufliegt und durch ihr Gewicht gegen die untere Rolle 3 drückt, wenn sie nicht aufgeheizt sind.ίο around the shaft 15 as a result of the preload of the spring 16 pivoted clockwise until its free end part 246 abuts against the stop 18 and thereby to Standstill comes. When the free end portion 240 then comes to a standstill, it is again as in FIG. 3 shown, the gap D is present between the bearing 12 and the pressing device 24. As a result, there is no danger that the fixing rollers 2 and 3 are constantly subjected to deformation, since the upper roller is only on the rests on the lower roller and presses against the lower roller 3 by its weight when they are not heated.

In der dargestellten und vorbeschriebenen Ausführungsform wird die obere Fixierrolle 2, auf welche die Antriebskraft übertragen ist, nach oben verschoben, wenn sich die Rollen thermisch ausdehnen. In der für eine praktische Anwendung ausgelegten Einrichtung ist aber das Lager 12, das die obere Fixierrolle 12 trägt, an welche die Antriebskraft übertragen wird, in der Seitenplatte fest angebracht und der Druck wird auf das die untere Fixierrolle 3 tragende Lager 13 mittels einer Andrückeinrichtung 34 in Form eines Winkelhebels ausgeübt, welcher, wie in F i g. 5 dargestellt, angehoben oder abgesenkt wird. Insbesondere ist die untere Fixierrolle 2 durch die Seitenplatte für eine vertikale Verschiebung gehaltert; ein Arm 34a, der an der Stelle 15 verschwenkbaren Andrückeinrichtung 34 verläuft so, daß er unter das Lager 13 zu liegen kommt; die Feder 16 ist zwischen dem anderen Arm 136 und der Einstellschraube 17 angebracht, um die Andrückeinrichtung 34 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn um den Drehpunkt 15 mittels der Vorspannung der Feder zu verschwenken. Der über dem Arm 34a angeordnete Anschlag 18 weist eine in das feste, nicht verschiebbare Teil 19 von oben eingeschraubte Schraube auf.In the embodiment shown and described above, the upper fixing roller 2 on which the Driving force is transmitted, shifted upward when the rollers thermally expand. In the for however, a device designed for practical use is the bearing 12 which carries the upper fixing roller 12 which the driving force is transmitted is fixed in the side plate and the pressure is applied to the the lower fixing roller 3 bearing bearing 13 by means of a pressing device 34 in the form of an angle lever exercised, which, as shown in FIG. 5 is shown, raised or lowered. In particular, the lower one Fixing roller 2 supported by the side plate for vertical displacement; an arm 34a that is in place 15 pivotable pressing device 34 extends so that it comes to rest under the bearing 13; the spring 16 is attached between the other arm 136 and the adjusting screw 17 to adjust the pressing device 34 to pivot counterclockwise around the pivot point 15 by means of the bias of the spring. The stop 18 arranged above the arm 34a points into the fixed, non-displaceable part 19 from above screwed in screw.

In der Vorrichtung, die, wie oben ausgeführt, für die praktische Anwendung ausgelegt ist, wird die untere Rolle 3 durch die obere Rolle 2 nach unten bewegt bzw. verschoben, die sich, wenn sie aufgeheizt werden, ausdehnen; ein Gegendruck gegen die Kraft, mit der die untere Rolle 3 nach unten bewegt wird, wird durch die Vorspannung der Feder 16 erzeugt, die die untere Rolle 3 nach oben drängt bzw. drückt. Hierdurch greifen dann die Umfangsflächen der beiden in Anlage miteinander gehaltenen Rollen 2 und 3 aneinander an und drücken gegeneinander. Wenn die Rollen nicht aufgeheizt sind, wird die Andrückeinrichtung 34 durch die Vorspannung der Feder 16 um den Drehpunkt 15 herum entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn bewegt, bis sein Arm 34a gegen den Anschlag 18 stößt. Hierdurch wird das Lager 14 nach oben verschoben, so daß die Umfangsfläche dei unteren Fixierrolle 3 in eine Lage gebracht wird, ir welcher sie nahe der Umfangsfläche der oberer Fixierrolle 2 angeordnet ist.In the device that, as stated above, for the practical application is designed, the lower roller 3 is moved by the upper roller 2 downwards or displaced that expand when heated; a counter-pressure against the force with which the lower roller 3 is moved downwards, is generated by the bias of the spring 16, which the lower roller 3 pushes up or pushes. As a result, the circumferential surfaces of the two then engage with one another held rollers 2 and 3 against each other and press against each other. If the rolls are not heated up, the pressing device 34 is counteracted by the bias of the spring 16 around the pivot point 15 clockwise until its arm 34a hits the stop 18. This makes the bearing 14 shifted upwards so that the peripheral surface of the lower fixing roller 3 is brought into a position ir which it is arranged near the peripheral surface of the upper fixing roller 2.

Wenn die obere und untere Rolle außer Betrieb ist befinden sie sich auch nicht in Anlage miteinanderWhen the upper and lower rollers are out of order, they are also not in contact with one another

(>5 Infolgedessen sind die in Fig. 5 dargestellten Rollet vollkommen frei und es besteht nicht die Gefahr eine Verformung, wohingegen die in den Fig. 2 und '. dargestellten Rollen leicht verformt werden können, ds(> 5 Consequently, the Rollet shown in Fig. 5 completely free and there is no risk of a deformation '. Roles in FIGS. 2 and illustrated whereas easily can be deformed, ds

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die obere Rolle auf der unteren Rolle 3 aufsitzt und aufgrund ihres Eigengewichts gegen die untere Rolle 3 drückt, auch wenn sie nicht in Betrieb sind.the upper roller rests on the lower roller 3 and, due to its own weight, against the lower roller 3 pushes even when not in use.

Versuche haben gezeigt, daß, wenn die obere Fixierrolle 2 mit einer Schulzauflage bzw. einem Überzug aus Silikonkautschuk auf 180° C erwärmt wird, ihr Durchmesser infolge der thermischen Ausdehnung etwa um 1 mm zunimmt. Hierdurch ist es dann möglich, allein infolge der thermischen Ausdehnung einen Druck in der Größenordnung von 3 bis 5 kg auf die Rollen auszuüben, wenn die Vorspannung der Feder 16Tests have shown that when the upper fixing roller 2 with a Schulzauflage or a The silicone rubber coating is heated to 180 ° C, their diameter increases by about 1 mm as a result of thermal expansion. This then makes it possible Due to the thermal expansion alone, a pressure in the order of 3 to 5 kg on the rollers exercise when the preload of the spring 16

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entsprechend eingestellt ist.is set accordingly.

In allen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen werden sowohl die untere als auch die obere Rolle aufgeheizt. Selbstverständlich kann aber auch nur eine dieser Rollen aufgeheizt werden. Die Anschläge 7 und 18 zum Einstellen des Achsabstandes zwischen den beiden Rollen weisen in den wiedergegebenen Ausführungsbeispielen jeweils die Form einer Schraube auf. Selbstverständlich können aber als Anschläge 7 und 18 auch exzentrische Kurvenscheiben verwendet sein.In all illustrated and described embodiments both the lower and the upper roll are heated up. Of course it can only one of these roles can be heated up. The stops 7 and 18 to adjust the center distance between the two roles in the illustrated embodiments each have the shape of a Screw on. Of course, eccentric cam disks can also be used as stops 7 and 18 be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for heating and Fix ig a toner image for an elektropotogral vhes copier with a pair of rollers, between which the toner image is moved, heated by at least one of the rollers and at least one of the rollers is driven, characterized in that in a known manner one of the two rollers (2, 3) is mounted displaceably in its center distance with respect to the other roller, and that the center distance (L) between the two rollers (?, 3) is adjustable and limited to an adjustable maximum value, which in the cold Condition determines a roller gap, which is dimensioned so that a predetermined pressure force arises during the thermal expansion of the heated roller (s) (2,3).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the center distance (L) is limited by a stop (7, 13).

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the adjustable Center distance ^ LJ by a pivotable on one Base part (14; ij held locking device (14) with a free, from the base part (14a) extending end part (146,) on a bearing that supports the displaceably held roller (2) (12) is arranged, u'.id is limited by a stop (7) which extends over the: free end part (14f>) the locking device (14) is located.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the adjustable center distance (L) by one on a basic part! [2An) pivotably mounted pressure device (24) with a free end part (2Ab) extending from the base part, which is arranged above the bearing (12) carrying the displaceably mounted roller (2) and in its area of movement, by a pressure device ( 24) in the direction of the bearing (12) biasing spring (16) and is limited by a stop (18) for the movement of the pressing device (24).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the adjustable center distance (L) by a pressing device (34) in the form of a pivotably mounted toggle lever, by a spring (16) which the pressing device (34) with an arm (34a) against a bearing (13) carrying the slidably mounted roller (3) is preloaded and is limited by a stop (18) controlling the range of motion of the arm (34, -ij-controlling).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stop (7, 18) is adjustable.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the stop of an adjustable screw (7, 18) embedded in a stationary part (19) is formed.

8. Device according to one of claims 1 to b, characterized in that the stop of a cam is formed.

9. Device according to one of claims 4 and 5, characterized in that the bias of the The spring (16) can be adjusted by means of a screw (17) embedded in a stationary part (21).

The invention relates to a device for heating and fixing a toner image for an electrophotographic copier of the type specified in the preamble of claim 1.
The fixing of a toner image on a recording material, for example in sheet form, can be carried out in various ways; For example, from DT-OS 17 72 898 a method for fixing toner images under pressure and without heating is known, in which the recording material with the toner image is moved between two rollers with a hard surface, one of which is movable and connected with springs to generate an adjustable pressure.

In another known method, the recording material provided with the toner image is used moved between two rollers, at least one of which can be heated, whereby the Toner image is heated and fused with the recording material.

And finally, there are still methods in which the fixation by applying pressure as well as takes place by heating.

The fastest, most effective and safest method for fixing a toner image on a recording material is the above-mentioned heating by at least one roller of a pair, since the toner image is in direct contact with the heated to high temperature surfaces of the rollers is brought, so that a good heat transfer and thus a rapid melting of the toner image, as it is for the Fixation is required, results.

A device for heating and fixing a toner image of the specified type will be explained below with reference to FIG. A toner image P is located on a sheet-shaped recording material which is to be referred to as copy sheet 1 in the following; this copy sheet 1 is fed in the direction of arrow a along a transport path for the copy sheets in which an upper roller 2 is arranged. The copy sheet 1 is oriented so that its surface carrying the toner image is in direct contact with the peripheral surface of the roller 2.

The upper roller 2 is in its center by a shaft carried on which a tubular metal shaft 4 is applied. In the tubular shaft 4 is located a heating source so that the roller 2 can be heated.

The heating source has a coil-shaped Heizeinrich-Hing 5, which are placed on a glass rod or a glass tube 6 arranged in the center of the tubular shaft 4 is wrapped. On the surface of the tubular shaft 4 is a support layer 8 made of heat-resistant and durable material, such as silicone rubber, upset. This bearing layer 8 of the roll 2 has an outer peripheral surface treated in this way is that it doesn't stick; this avoids the generation of so-called offset images.

Offset images are generally only produced when the toner powder is heated of the toner image on the previous copy sheet is melted and then sticky. then there is a risk that a part of the toner image, which is in; molten state is located on the periphery of the Adhere roll and can be transferred to the following copy sheet, whose toner image then again partially adhere to the circumference of the roll and also transferred again to the following copy sheet.