DE1522709B2

DE1522709B2 - Einrichtung zur herstellung eines fixierten tonerbildes

Info

Publication number: DE1522709B2
Application number: DE1966R0044733
Authority: DE
Inventors: Chester Floyd Pittsford N.Y. Carlson (V.StA.)
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1965-12-06
Filing date: 1966-12-06
Publication date: 1976-06-16
Also published as: DE1522709A1; GB1152067A; US3374769A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Herstellung eines fixierten Tonerbildes aus einem bei Erwärmung klebrig werdenden Tonerpulver, mit einem Zwischenbildträger für das Tonerbild aus einem umlaufenden endlosen Band, einer Erwärmungseinrichtung für das Tonerbild auf dem Zwischenbildträger und einer Einrichtung zum Übertragen des in der Erwärmungseinrichtung klebrig gemachten Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterial.

Aus der US-PS 2 990 278 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Übertragung und Fixierung elektrofotografischer Bilder bekannt, bei der diese Bilder auf ein Trägermaterial übertragen werden sollen, das sich für eine herkömmliche elektrofotografische Bildübertragung und anschließende Hitzefixierung nicht eignet. Solche Trägermaterialien sind z.B. Lochkarten oder aber mit metallischen Schichten beschichtete Platten. Zur Übertragung und Fixierung elektrofotografischer Bilder auch auf diesen Trägermaterialien benutzt die bekannte Anordnung ein über zwei Rollen geführtes endloses Band, auf das das zuvor auf einer elektrofotografischen Bildplatte erzeugte Tonerbild elektrostatisch übertragen wird. Das sich auf dem endlosen Band befindende Tonerbild wird dann zusammen mit dem Band durch eine Heizeinrichtung hindurchbewegt, innerhalb der der Toner des Tonerbildes z.B. durch Strahlungswärme klebrig gemacht wird, wonach das klebrige Tonerbild an das Trägermaterial abgegeben wird, indem dieses Trägermaterial mit dem das klebrige Tonerbild tragenden Band in Berührung gebracht wird. Damit möglichst der gesamte klebrige Toner des Tonerbildes auch auf das Trägermaterial übertragen wird, besteht das endlose Band aus einem den klebrigen Toner abweisenden Material, wie Polytetrafluoräthylen, so daß das endlose Band nach der Übertragung des Tonerbildes an das Trägermaterial auch in relativ einfacher Weise wieder zu reinigen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fixiereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das auf den Zwischenträger übertragene Tonerbild auch bis zu seinen der Oberfläche des Zwischenträgers unmittelbar benachbarten unteren und gegenüber der Wärmequelle durch die oberen Tonerschichten abgedeckten Teilen vollständig und ausreichend klebrig gemacht wird.

Bei einer Fixiereinrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

¹S daß das endlose Band aus einer das Tonerbild aufnehmenden transparenten Schicht besteht und daß mindestens im Bereich der Erwärmungseinrichtung der Rückseite der transparenten Schicht eine Wärmestrahlung reflektierende Schicht zugeordnet ist.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre ist das als Zwischenträger vorgesehene Band mit einer transparenten Schicht versehen bzw. insgesamt transparent ausgebildet und weist auf seiner Rückseite, also der dem Tonerbild abgewandten Seite des Bandes, eine reflektierende Schicht auf, die entweder Bestandteil des Bandes selbst oder aber eine von dem Band getrennte Reflexionsschicht sein kann, die jedoch dann mindestens an der Heizeinrichtung dem Band zugeordnet sein muß. Durch die transparente und die reflektierende Schicht wird erreicht, daß ein Teil der von der Heizeinrichtung ausgesandten Wärmestrahlen an den nicht mit Tonerteilchen besetzten Teilen der Oberfläche des Bandes durch die transparente Schicht hindurch die reflektierende Schicht treffen und von dieser so reflektiert werden, daß sie die auf der Oberfläche des Bandes befindlichen Tonerteilchen von unten treffen und damit auch von unten erwärmen. Durch diese Maßnahme wird daher eine sehr gleichmäßige Erwärmung aller Tonerteilchen des Tonerbildes, unabhängig davon, ob sie oben oder unten gelagert sind, erreicht. Gegenüber einem herkömmlichen Zwischenträger, auf dem das Tonerbild allein durch Wärmeeinwirkung von oben klebrig gemacht werden soll, wird also mit der neuen Fixiereinrichtung eine sehr viel zuverlässigere und gleichmäßigere Erwärmung und damit Klebrigmachung der Tonerteilchen des Tonerbildes erzielt.

Weitere, die besondere Ausbildung der neuen Einrichtung betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Hitzefixierung von Bildern, die von einer elektrofotografischen Bildplatte übertragen wurden;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht dieser Einrichtung, wobei die Wirkung der Wärmestrahlung auf einige Tonerteilchen beim Fixieren verdeutlicht ist, und

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der neuen Einrichtung.

Obwohl nicht unmittelbar zur Erfindung gehörend, ist in Fig. 1 schematisch ein Teil einer elektrofotografischen Kopiermaschine dargestellt, der im folgenden lediglich als Beispiel für die Anwendung der neuen Einrichtung beschrieben ist.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, weist das automatisch arbeitende Kopiergerät eine Bildplatte 10 auf, die auf einer leitfähigen Unterlage eine fotoleitfähige Schicht oder Bildfläche aufweist und trommeiförmig ausgebildet ist. Sie ist auf einer Achse SH-I angeordnet, die im Rahmen des Kopiergeräts gelagert ist und eine Drehung der Trommeloberfläche nacheinander an einer Anzahl von Verfahrensstationen vorbei ermöglicht.

Bekanntlich sind diese Verfahrensstationen eine Ladestation, an der eine gleichförmige elektrostatische Ladung auf die f otoleitf ähige Schicht der Trommel aufgebracht wird, eine Belichtungsstation, an der ein Licht- oder Strahlungsbild des zu reproduzierenden Bildes auf die Trommeloberfläche projiziert wird, durch das ein dem Originalbild entsprechendes Ladungsbild entsteht, eine Entwicklungsstation, an der ein aus Tonerteilchen bestehender Entwicklerstoff mit zur Ladung des Ladungsbildes entgegengesetzter Ladung über die Trommeloberfläche geschüttet wird, wodurch die Tonerteilchen am Ladungsbild anhaften und ein dem Originalbild entsprechendes Tonerbild erzeugen, eine Bildübertragungsstation, an der das Tonerbild von der Trommeloberfläche elektrostatisch auf ein Bildblatt übertragen wird, und eine Reinigungs- und Entladungsstation, an der die Trommeloberfläche zur Entfernung restlicher Tonerteilchen nach der Bildübertragung abgebürstet und mit einer relativ hellen Lichtquelle belichtet wird, um eine praktisch vollständige Neutralisation jeglicher noch vorhandener Restladungen zu bewirken.

Bei dem herkömmlichen Kopiergerät wird die Bildübertragung auf ein Blatt Kopierpapier vorgenommen, das mit der Trommel an der Bildübertragungsstation in Übereinstimmung mit der Bewegung des entwickelten Bildes in Berührung gebracht wird. Durch eine Korotron-Einrichtung wird das auf der Trommel vorhandene Tonerbild von der Trommeloberfläche elektrostatisch auf das Kopierblatt übertragen, das dann von der Trommel abgezogen und zu einer Hitzefixiereinrichtung transportiert wird, wo die Tonerteilchen bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden und ihr Anhaften an der Oberfläche des Kopieblattes bewirkt wird. Das von der Korona-Einrichtung erzeugte elektrostatische Feld bewirkt ein elektrostatisches Ankleben des Kopieblattes an der Trommeloberfläche, wodurch es sich synchron mit der Trommel bewegt. Gleichzeitig bewirkt das resultierende elektrische Feld eme Anziehung der das Tonerbild bildenden Tonerteilchen von der Toneroberfläche auf das Kopierblatt sowie ihr elektrostatisches Anhaften auf dem Kopieblatt.

Bei der neuen Einrichtung ist jedoch an der Bildübertragungsstation zwischen der Trommeloberfläche und dem Kopieblatt eine Zwischeneinrichtung vorgesehen, die die Übertragung des Tonerbildes bewirkt. An dieser Stelle wird ein transparentes Übertragungsband 11 verwendet, das aus Polytetrafluoräthylen oder einem anderen Kunststoffilm besteht und geringe Klebewirkung sowie gute Wärmeunempfindlichkeit besitzt. Das Band 11 ist um eine elektrostatische Bildübertragungsrolle 12 geringen Durchmesser geführt, die neben der Trommeloberfläche 10 angeordnet ist und eine Ladung auf das Band aufbringt, um eine Übertragung des entwickelten Tonerbildes auf das Band 11 während dessen Berührung mit der Trommel zu erreichen. Das Band 11 ist ferner um eine auch als Fixiertrommel bezeichnete Rolle 13 geführt, die einen größeren Durchmesser hat als die Rolle 12. Die Breite des Bandes 11 stimmt mit der Breite der Bildfläche auf der Trommel 10 überein. Sie kann auch etwas größer sein, um das gesamte auf der Trommel entwickelte Bild übertragen zu können. Die Rollen 12 und 13 sind auf Achsen gelagert und werden durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus bewegt, der dem Band 11 eine mit der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 12 und deren Richtung

ίο übereinstimmende Geschwindigkeit verleiht. Die Außenfläche der Trommel oder Rolle 13 ist derart beschaffen, daß sie Hitzestrahlung gut reflektiert.

Mit gleichmäßig geringem Abstand von der Unterseite der Rolle 13 ist an deren halbem Umfang eine Sinterungs- oder Heizeinrichtung 14 angeordnet, deren Länge mit der Länge der Trommel 13 übereinstimmt. Das Band 11 bewegt sich also zwischen der Heizeinrichtung 14 und der Oberfläche der Rolle 13 hindurch. Die Heizeinrichtung 14 ist mit einem gebogenen Reflektor 15 sowie mit darin angeordneten Heizelementen 16 versehen, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, welche wiederum mit der elektrischen Anlage des Kopiergeräts verbunden sein kann und dann von dieser gesteuert wird.

Nach Austritt aus dem Zwischenraum zwischen der Heizeinrichtung 14 und der Oberfläche der Rolle 13 wird das Band 11 mit dem* Bildempfangsmaterial S in Berührung gebracht, das band- oder blattförmig sein kann und um eine Andruckrolle 17 geführt ist.

Ferner sind auf jeder Seite dieser Rolle Führungsbleche 18 vorgesehen. Wie noch beschrieben wird, erfolgt eine Übertragung des Tonerbildes von der Außenfläche des Bandes 11 auf die anliegende Fläche des Bildempfangsmaterials S bei dessen Bewegung um die

Andruckrolle 17. Nach der Übertragung wird das Band 11 zu einem Reinigungsband 20 geführt, das die Oberfläche des Bandes 11 durch Wirkung einer Rolle 21 berührt, die an der Rolle 13 sowie parallel zu dieser angeordnet ist. Alle restlichen Tonerteilchen, die nicht auf das Bildempfangsmaterial S übertragen wurden, werden durch das Reinigungsband 20 von der Außenfläche des Bandes 11 abgewischt, da das Band 20 entgegengesetzt zum Band 11 oder gleichsinnig mit diesem, jedoch dann mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt wird.

Um das Band 11 wieder zur Aufnahme eines weiteren Bildes von der Trommel 10 vorzubereiten, sind Korotrons 23 auf seinen beiden Seiten vorgesehen, die jegliche Restladung neutralisieren, bevor das Band die Trommel 10 berührt. Die Korotrons bewirken eine geringe Aufladung des Bandes 11 mit einer Polarität, die derjenigen des Toners entgegengesetzt ist, wodurch das Band zur Annahme eines neuen Tonerbildes vorbereitet ist. Auf diese Weise wird das Tonerbild auf das Band 11 während dessen Bewegung um die Rolle 12 übertragen.

Während des Betriebs wird das spiegelbildlich umgekehrte Tonerbild von der Trommel 10 auf die Außenfläche des Bandes 11 elektrostatisch übertragen, wenn dieses zwischen der Rolle 12 und der Trommel 10 hindurchläuft. Während das Bild um die gut reflektierende Rolle 13 herumgeführt wird, werden die Tonerteilchen an der Heizeinrichtung 14 den direkt einfallenden Wärmestrahlen der Heizelemente 16 sowie den unter ihnen von der Rolle 13 reflektierten Wärmestrahlen ausgesetzt. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die durch Pfeile dargestellten Wärmestrahlen, die direkt auf die Teilchen gelangen, mit H, die reflektier-

ten Strahlen mit R bezeichnet.

Durch die reflektierende Eigenschaft der Rolle in bezug auf die von den Heizelementen 16 ausgehenden Wärmestrahlen sowie durch die geringe Wärmeableitung des transparenten Bandes 11 werden die Tonerteilchen den direkten Wärmestrahlen einerseits sowie den von der Rolle 13 reflektierten Wärmestrahlen andererseits ausgesetzt. Dadurch werden sie schnell in einen klebrigen Zustand versetzt. Diese Wirkung besteht, solange das Band 11 um die Rolle 13 herumgeführt wird, bis es die Heizeinrichtung 14 verläßt. Das Bildempfangsmaterial S wird dann mittels der Andruckrolle 17 an das Band 11 herangeführt und nimmt das klebrige Tonerbild ab. Der mit der Rolle 17 bewirkte Druck ist vorzugsweise gering, um ein Verschmieren des Tonerbildes auf dem Band 11 während der Bildübertragung zu vermeiden. Da das Band 11 nichtklebende Eigenschaften besitzt, wenn es z. B. aus Polytetrafluoräthylen oder Polyalkylenterephthalat mit einem Silikonharzüberzug besteht, kann eine nahezu lOOprozentige Übertragung des klebrigen Tonerbildes auf das Bildempfangsmaterial 5 erreicht werden. In jedem Falle werden eventuell zurückgebliebene Tonerteilchen durch das Band 20 vom Band 11 abgewischt, während es zur erneuten Bildübertragung wieder zur Trommel 10 geführt wird.

Die Rolle 13 ist mit Kanälen 25 versehen, durch die Kühlluft geführt werden kann, um eine Aufheizung der Rolle durch die Heizeinrichtung 14 zu vermeiden. Es ist jedoch anzunehmen, daß eine Kühlung nicht notwendig ist, da die der Heizeinrichtung 14 gegenüberliegende Fläche der Rolle 13 gut reflektierend ausgeführt ist, so daß sie die Wärme nicht absorbiert, sondern reflektiert.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung wird das Bildübertragungsband 29 um eine elektrostatische Bildübertragungsrolle 30 und eine Gegenrolle 31 geführt, die an Stelle der in Fig. 1 dargestellten Rolle 13 vorgesehen ist. In Fig. 3 wird das Band durch eine gerade oder flache Heizeinrichtung 32 geführt, worauf das Bild auf das Bildempfangsmaterial 5 übertragen wird, das zwischen der Rolle 31 und einer Andruckrolle 33 hindurchläuft. Nach der Bildübertragung wird das Band mit einer Bürste 34 gereinigt und durch eine Kühlkammer 35 geführt, die über ein nicht dargestelltes Gebläse mit Kühlluft gespeist wird. Danach gelangt das Band wieder auf die Rolle 30. Bei dieser Einrichtung besteht das Band 29 aus einer gut reflektierenden Folie, die mit Polytetrafluorräthylen oder

ίο Silikonharz überzogen ist, um ein zweiseitiges Erhitzen der Tonerteilchen zu erreichen, wie es in der Einrichtung gemäß Fig. 1 der Fall ist, d.h. durch direkte Wärmestrahlung von der Heizeinrichtung 32 und durch reflektierende Wärmestrahlung von der reflektierenden Folie durch das transparente Polytetrafluoräthylen oder Silikon hindurch auf die Tonerteilchen.

Es ist ersichtlich, daß die neue Einrichtung das schnelle Fixieren von Tonerbildern ermöglicht und einen geringen Leistungsverbrauch hat als normalerweise zur Sinterung der Tonerteilchen erforderlich ist. Dies geht aus der Tatsache hervor, daß ein größerer Prozentsatz an Strahlungswärme zur Erweichung des, Toners benutzt wird, da die Wärmeableitung in der Wärmezone durch die Verwendung einer gut reflektierenden Fläche und eines., transparenten Bandes minimal gehalten wird.

Ferner wird eine größere Fläche des Tonerbildes der Wärmestrahlung ausgesetzt, d.h. außer der oberen auch die untere Fläche des Bildes. Da in der Einrichtung kein feuchtes Papier verwendet wird, ist ein Wärmeverlust durch Verdampfen von im Papier enthaltenem Wasser nicht gegeben. Der durch die Andruckrollen bewirkte niedrige Druck verursacht eine Bindung des klebrigen Toners an das Papier bei geringeren Temperaturen, bei denen der Toner noch nicht völlig flüssig wird. Daher muß der Toner nicht auf derart hohe Temperaturen erhitzt werden, wie dies beim herkömmlichen Fixieren auf Papier erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Herstellung eines fixierten Tonerbildes aus einem bei Erwärmung klebrig werdenden Tonerpulver, mit einem Zwischenbildträger für das Tonerbild aus einem umlaufenden endlosen Band, einer Erwärmungseinrichtung für das Tonerbild auf dem Zwischenbildträger und einer Einrichtung für das Tonerbild auf dem Zwischenbildträger und einer Einrichtung zum Übertragen des in der Erwärmungseinrichtung klebrig gemachten Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose Band (11, 29) aus einer das Tonerbild aufnehmenden transparenten Schicht besteht und daß mindestens im Bereich der Erwärmungseinrichtung (14) der Rückseite der transparenten Schicht eine Wärmestrahlung reflektierende Schicht zugeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht auf einer das endlose Band (11) führenden Rolle (13) vorgesehen ist und daß diese Rolle unmittelbar ander Erwärmungseinrichtung (1) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht eine einen Teil des endlosen Bandes (29) bildende Folie ist.