Wärmedruckfixiervorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Wärmedruckfixiervorrichtung für ein Kopiergerät mit einer Fixier-und einer Andruckwalze zum Erhitzen und Pressen eines ein Tonerbild tragenden Bildempfangsmaterials, mit einer Einrichtung zum Anpressen der Andruckwalze an die Fixierwalze und zum Trennen der beiden Walzen, sowie eine mit dieser Einrichtung zusammenwirkende Kupplungs- und Bremseinrichtung.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-A-3 331 592 bekannt und weist einen Antriebsdifferentialmechanismus auf, der die Andruckrolle gegen die Fixierrolle anpresst. Eine Welle, auf der Kurvenscheiben aufsitzen, ist mit einer elektromagnetischen Kupplung ausgerüstet, die bei Betätigung die Kurvenscheiben in Kontakt mit der Andruckrolle bringt. Die Fixierrolle und die Andruckrolle sind jeweils in Kugellagern gelagert, jedoch ist eine federnde Lagerung dieser Rollen nicht vorgesehen.

[0003] Aus der US-A-3 449 548 ist gleichfalls eine Wärmedruckfixiervorrichtung bekannt, bei der bei Stillstand oder Störung die Pressung der Walzen aufgehoben wird und die eine Einrichtung zum Anheben der Andruckwalze gegen die Fixierwalze und zum Trennen der beiden Walzen aufweist. Die Fixierwalze und die Andruckwalze sind über Kugellager, die auf ihren Wellen aufsitzen, in einem Rahmen bzw. in Seitenteilen des Geräts gelagert. Eine zusätzliche federnde Lagerung der Walzen weist diese bekannte Wärmedruckfixiervorrichtung nicht auf.

[0004] Die DE-A-2 652 731 beschreibt eine Wärmedruckfixiervorrichtung mit einem Paar Rollen zum Erhitzen und Andrücken eines Kopiermaterials, das ein Tonerbild trägt. Es ist ein angetriebenes Zahnradgetriebe und eine Einrichtung vorgesehen, die auf die Umlaufbewegung eines Planetenzahnrads des Zahnradgetriebes anspricht, um das Paar Rollen zwischen einer ersten Stellung, in der die Rollen in Druckberührung miteinander stehen, und einer zweiten Stellung, die in der die Druckberührung aufgehoben ist, zu verschieben. Die Fixiervorrichtung weist drei Rollen auf, die Fixierrolle, sowie je eine von innen beheizte Heizrolle und Druckkontaktrolle. Mit dieser Vorrichtung wird zwar das Problem der Druckentlastung beim Stillstand bzw. bei einer Störung des Kopiergeräts gelöst, jedoch folgt keine Trennung der Rollen voneinander, vielmehr stehen die beheizte Heizrolle und die beheizte Druckkontaktrolle sowie die Fixierrolle, auch wenn keine Fixierung durchgeführt wird, miteinander in sanfter, druckloser Berührung, wobei die Fixierrolle gleichförmig von den beiden übrigen Rollen erhitzt und auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird.

[0005] Ein vollständiges Auseinanderfahren der Rollen ist nicht vorgesehen, ebensowenig wird eine Veränderung des Aussendurchmessers der Rollen, die mit Silikongummi bzw. mit Tetrafluoräthylenharz beschichtet sind, berücksichtigt. Durch Quellung dieser Beschichtungsmaterialien kann beispielsweise die Walzenpressung bei gleichbleibenden Achsenabständen der Rollen untereinander so ansteigen, dass auch im Stillstand des Kopiergeräts, in welchem die Rollen untereinander nur anliegen, unerwünscht hohe Pressdrücke auftreten, welche die Standzeiten der Rollen erheblich verkürzen.

[0006] Die DE-OS-2 758 245 beschreibt eine Wärmedruckfixiervorrichtung, bei der die Heizwalze und die Druckwalze im Ausschaltzustand des Kopiergeräts und beim bzw. bis zum Einschalten des Kopiergeräts durch zugeordnete Einrichtungen gleichfalls in leichter gegenseitiger Andruckberührung gehalten sind. Die Druckwalze kann eine vertikale Auf- und Abbewegung durchführen und ist mit den Enden ihrer Welle in Lagerelementen so gelagert, dass ihr Gewicht von Andruckhebeln getragen wird. Unterhalb der Andruckhebel befinden sich nockenförmige Andruckkurven, die mit der Unterseite der Hebel in Berührung stehen. Wenn nicht fixiert wird, stehen die Hebel mit den flachen Abschnitten der Andruckkurven in Berührung, während beim Fixieren die Hebel mit den höheren bzw. steileren Abschnitten der Andruckkurven in Kontakt stehen und dadurch die Hebel die Druckwalze mit hoher Andruckkraft gegen die Mantelfläche der Heizwalze pressen.

[0007] Die bekannte Vorrichtung zum Erwärmen von fotografischen Schichtträgern unter Verwendung von aufheizbaren Führungswalzen gemäss der DE-B-1 151 734 weist mindestens ein Walzenpaar auf, von dem jeweils eine Walze zu der zugeordneten verschiebbar gelagert ist und unter einer, die Walzen zusammenführenden Krafteinwirkung steht, gegen welche ein Spalt einstellbar ist. Eine der Walzen ist lediglich drehbar gelagert, während die Welle der anderen Walze in Lagerböcken angeordnet ist, die in senkrechten Längsschlitzen zweier Wände verschiebbar sind. Oberhalb des einen Lagerbocks befindet sich ein Vorsprung an der Seitenwand, der als Widerlager für eine durch eine Schraube vorspannbare Druckfeder dient. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass nur eine der beiden Wellenzapfen dieser Walze federnd gelagert ist, während an dem anderen Wellenzapfen mittels eines Lagers ein Bügel mit einem Gewicht angehängt ist. Durch diese Art der Lagerung ist ein gleichmässiger Anpressdruck zwischen den beiden Walzen nicht sichergestellt.

[0008] Die FR-A-2 399 686 beschreibt eine Wärmedruckfixiereinrichtung mit einem Walzenpaar, das in zueinander parallelen Seitenrahmen bzw. Seitenteilen montiert ist, wobei die Walzen in Roll- bzw. Wälzeingriff miteinander stehen. In den Seitenrahmen sind Öffnungen vorgesehen, die Gleitteile aufnehmen, in denen die untere der beiden Walzen mit Wellenzapfen gelagert ist. Eine bogenförmige Blattfeder wird mittels eines plattenarmigen Federhalteteils gegen die untere Seite des Gleitteils gedrückt, wobei das Halteteil auf einer Einstellschraube gelagert ist, die sich im Eingriff mit einer mit Innengewinde versehenen Buchse befindet, welche ihrerseits in ein vertikales Loch eingesetzt bzw. eingepasst ist, das in der Bodenfläche der Öffnung ausgebildet ist. Mit Hilfe der Einstellschraube kann die Kraft der Feder eingestellt und somit der Druck im Walzenspalt zwischen der oberen und unteren Walze reguliert werden. Die Blattfeder dient somit der Einstellung des Anpressdruckes zwischen den beiden Walzen, sie kann jedoch nicht den Druck konstant halten, da eine zusätzliche Anpresswalze unter der unteren Walze vorgesehen ist, die der Kraft widersteht, die durch den Druck erzeugt wird, der entsteht, wenn ein Trägerblatt mit einem darauf befindlichen Tonerbild durch den Walzenspalt hindurchläuft, wobei ersichtlich ist, dass dieser Druck von der jeweiligen Dicke des Trägerblattes abhängt.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmedruckfixiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass keine thermischen und mechanischen Belastungen der elastisch beschichteten Andruckwalze bei Stillstand oder im Störfalle des Kopiergeräts auftreten und dass die üblicherweise bedingten Änderungen der Pressung zwischen den Walzen infolge von Änderungen der Aussendurchmesser der Walzen beim Quellen oder Schrumpfen der Beschichtungsmaterialien durch die Temperatureinwirkung bzw. die Alterung kompensiert werden.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass federnde Elemente mit degressiver Kennlinie den Achsabstand zwischen der Andruckwalze und der Fixierwalze an die auftretenden Durchmesseränderungen der Walzen so anpassen, dass die Walzenpressung konstant bleibt und dass die Achsabschnitte der Andruckwalze mittels Kugellager in Lagerschildern bzw. in Langlöchern gelagert sind.

[0011] In Ausbildung der Erfindung besteht die Einrichtung zum Anpressen der Andruckwalze aus zwei Kurvenscheiben, die in einem Abstand grösser als die Breite der Andruckwalze voneinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und gegen Kugellager anliegen, die auf den Achsabschnitten der Andruckwalze aufsitzen, und liegen federnde Elemente mit ihren unteren Enden an den Oberseiten der Lagerschilde der Fixierwalze an.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die federnden Elemente Tellerfederpakete, die mit ihren oberen Enden gegen Gewindespindeln anliegen, mit denen die Sollwert-Presskraft der Tellerfederpakte justierbar ist.

[0013] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 3 bis 9, sowie 11 bis 13.

[0014] Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0015] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform der Wärmedruckfixiervorrichtung,

Fig. 1a ein Detail von Lagerschilden und den Seitenteilen des Rahmens der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht im Schnitt der Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht im Schnitt der Ausführungsform nach Fig. 3.

[0016] Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Wärmedruckfixiervorrichtung umfasst eine Fixierwalze 2, eine gegen die Unterseite der Fixierwalze anliegende Andruckwalze 5 und eine Einrichtung, bestehend aus zwei Kurvenscheiben 9, 9', mit deren Hilfe die Andruckwalze 5 gegen die Fixierwalze 2 gepresst bzw. von dieser getrennt wird. Die Fixierwalze 2 besitzt Achsansätze 26,26', von denen der Achsansatz 26 von der einen Stirnfläche der Fixierwalze 2 weiter hervorragt als der Achsansatz 26' an der anderen Stirnfläche. Die Achsansätze 26, 26' sind in Lagerschilden 18, 18' mit Hilfe von Kugellagern 30, 30' gelagert, welche in einem Kulissenrahmen 19 gleiten können. Dieser Kulissenrahmen 19 besteht aus zwei Seitenteilen und einem Oberteil, wobei jeder dieser Teile einen U-förmigen, zu den Stirnflächen der Walzen hin offenen Querschnitt besitzen kann. Diese U-förmigen Querschnitte der Seitenteile des Kulissenrahmens 19 bilden Schienen für das vertikale Auf-und Abgleiten der Lagerschilde 18, 18'. Ebenso kann die Führung der Lagerschilde 18, 18' in der Weise erfolgen, dass die Lagerschilde 18, 18' winkelförmige Ausnehmungen auf beiden Vertikalseiten besitzen, in welche die Seitenteile des Rahmens 19 eingreifen (siehe Fig. 1a), die durch Bleche 31, 31' gegen axiale Verschiebungen gesichert sind. Auf dem weiter von der Stirnfläche der Fixierwalze 2 abstehenden Achsansatz 26 sitzt ein Kettenrad 4 auf, das über eine Zahnradkette 22 von dem nicht gezeigten Antrieb des Kopiergerätes angetrieben wird. Dadurch wird die Fixierwalze 2 mit der Prozessgeschwindigkeit des Kopiergeräts über das Kettenrad 4 angetrieben.

[0017] Im Inneren der Fixierwalze 2 befindet sich eine Heizvorrichtung 1, die die Mantelfläche der Fixierwalze 2 von innen her durch Strahlung aufheizt. Der Kern der Fixierwalze 2 ist starr ausgebildet und weist eine metallische Innenauskleidung 3 auf, welche die Heizvorrichtung 1 umschliesst und das Auftreten von Korrosion verhindert. Beispielsweise kann die Innenauskleidung 3 feuerverzinkt sein. Die Oberfläche der Fixierwalze 2 ist mit einem dafür geeigneten Polytetrafluoräthylen-Material beschichtet, das bekannterweise das Anhaften des klebrig geschmolzenen Toners an der Oberfläche im Zusammenwirken mit einem Trennmittel, wie beispielsweise Silikonöl, und durch entsprechende Wahl des richtigen Temperaturbereiches verhindert.

[0018] Die vertikal ausrückbare Andruckwalze 5 besitzt im allgemeinen einen kleineren Aussendurchmesser als die Fixierwalze 2 und trägt auf einem starren Kern eine temperaturbeständige Silikongummi-Beschichtung 6, die zur Verbesserung der Antihafteigenschaften gegenüber Toner und zum Verhindern des Eindringens von Silikonöl mit einem Polytetrafluoräthylen-Schlauch 7 überzogen ist. Dieser Polytetrafluoräthylen-Schlauch 7 kann aufgeklebt sein. Auf den unterschiedlich langen Achsabschnitten 25, 25' der Andruckwalze 5 sitzen Kugellager 28, 28' auf, die im Rahmen 19 geführt und vertikal in den U-förmigen Seitenteilen des Kulissenrahmens auf- und ab verschiebbar sind. Oberhalb der Achsabschnitte 25, 25' sind Druckfedern 16, 16' vorgesehen, die sich mit ihren unteren Enden gegen die Kugellager 28, 28' und mit ihren oberen Enden gegen die Lagerschilde 18, 18' abstützen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, befinden sich im Rahmen 19 unterhalb der Kugellager 28, 28' elastische Auflagen 23, 23', die als Dämpfungspuffer für die sich nach unten bewegenden Achsabschnitte 25, 25' der Andruckwalze 5 dienen. Die Stirnfläche des kürzeren Achsabschnitts 25' schliesst mit der Aussenfläche des Rahmens 19 ab; während der längere Achsabschnitt 25 aus dem Rahmen 19 herausragt und eine Überholkupplung trägt, welche die Andruckwalze 5 mit dem Antrieb des Kopiergeräts verbindet und während des Fixiervorgangs die gleiche Umfangsge- schwindigkeⁱt von Andruckwalze 5 und Fixierwalze 2 sicherstellt. Zwischen den Stirnflächen der Andruckwalze 5 und den Innenseiten des Rahmens 19 sitzen Kugellager 10, 10' auf den beiden Achsabschnitten 25, 25' der Walze 5 auf. Auf diese Kugellager 10, 10' wirken die Kurvenscheiben 9,9' ein, wodurch die Reibung vermindert und der Rücklauf der Kurvenscheiben 9, 9' erleichtert bzw. sichergestellt wird, sobald die Fixierwalze 2 und die Andruckwalze 5 bei Stillstand bzw. bei einem Störungsfall des Kopiergeräts auseinandergefahren werden. Durch das Trennen dieser beiden Walzen werden hohe lokale Temperaturbelastungen vermieden, wodurch die Standzeiten der Andruckwalze erheblich verlängert werden.

[0019] Die beiden Kurvenscheiben 9, 9' sind voneinander in einem Abstand grösser als die Breite der Andruckwalze 5 auf einer Achse 21 angeordnet. Jede Kurvenscheibe ist mit einem elastischen Dämpfungsteif 17, 17' ausgestattet, beispielsweise einem Gummipuffer, der den Rücklauf jeder Kurvenscheibe und der Andruckwalze 5 nach Beendigung des Fixiervorgangs in die Ausgangsstellung auffängt und elastisch abbremst.

[0020] Auf der gemeinsamen Achse 21 der Kurvenscheibe 9, 9' sitzt eine Rückstellfeder 15 auf, die das Zurückdrehen der Kurvenscheiben 9, 9' in ihre Ausgangsstellung nach Beendigung des Fixiervorgangs bzw. im Störungsfall unterstützt. Die Druckfedern 16, 16' sorgen dafür, dass bei Rückkehr der Kurvenscheiben 9, 9' in die Ausgangsstellung die Andruckwalze 5 nach unten gedrückt wird und in Kontakt mit den Kurvenscheiben 9, 9' steht.

[0021] Auf der Achse 21 der Kurvenscheiben 9, 9' sitzt eine elektrisch zu betätigende Kupplungs- und Bremseinrichtung 11 auf, die im abgeschalteten Zustand die Kurvenscheiben 9, 9' freigibt, so dass beispielsweise nach Beendigung des Fixiervorganges die Rückstellfeder 15 die Kurvenscheiben 9, 9' in ihre Ausgangsstellung zurückführt, in welcher noch eine Abbremsung erfolgt. Die Abbremsung geschieht nachdem die Kurvenscheiben 9,9' einen einstellbaren Drehwinkel durchlaufen haben. Auf dem gegenüberliegenden Ende der Achse 21 zu der Kupplungs- und Bremseinrichtung 11 sitzt ein Nocken 13 auf der Achse auf der während der Drehbewegung der Achse 21 mit einer Schaltfahne 14 eines Endschalters 12 in Kontakt gelangt und diesen schaltet, um die Drehbewegung der Achse 21 durch die mit dem Endschalter 12 elektrisch verbundene und von dem Endschalter betätigbare Kupplungs- und Bremseinrichtung 11 abzubremsen. Dieser Nocken kann in seiner Lage gegenüber den Kurvenscheiben 9, 9' verdreht werden, so dass der von den Kurvenscheiben 9,9' zu durchlaufende Drehwinkel bis zur Betätigung der Schaltfahne 14 des Endschalters 12 justierbar ist. Nach Beendigung des Fixiervorgangs bzw. im Störungsfall wird die Stromzufuhr zu der Kupplungs- bzw. Bremseinrichtung 11 unterbrochen und die Andruckwalze 5 gleitet durch die sich ebenfalls in die Ausgangsstellung zurückdrehenden Kurvenscheiben unter dem Druck der Druckfedern 16, 16' in die Anfangsstellung zurück, in der die Andruckwalze 5 von der Fixierwalze 2 getrennt ist.

[0022] An den Oberseiten der Lagerschilde 18, 18' der Fixierwalze 2 liegen mit ihren unteren Enden federnde Elemente 20, 20' an, beispielsweise Tellerfederpakete. Die Sollwert-Pressung dieser Tellerfederpakte 20, 20' erfolgt über Gewindespindeln 32, 32', die durch den Oberteil des Kulissenrahmens 19 hindurchgeführt sind und mit ihrer Unterseite auf den Tellerfederpaketen 20, 20' aufliegen. Diese Tellerfederpakte weisen jeweils eine degressive Kennlinie auf, die einer ansteigenden Walzenpressung infolge einer Durchmesserzunahme einer der Walzen 2 oder 5 durch Verschieben der Fixierwalze 2 nach oben unter Beibehaltung des ursprünglichen Anpressdruckes der Walzen 2 und 5 entgegenwirken. Durchmesseränderungen der Andruckwalze 5 bzw. auch der Fixierwalze 2 treten dadurch auf, dass die Silikongummi-Beschichtung 6 der Andruckwalze 5 mit steigender Temperatur ihren Durchmesser ändern kann. Ebenso kann eine alterungsbedingte Durchmesseränderung eintreten. Derartige Änderungen können auch in der Polytetrafluoräthylenschicht der Fixierwalze 2 auftreten, die sich dann bemerkbar machen, wenn diese Schicht eine bestimmte Dicke besitzt. Die Durchmesseränderung einer der Walzen bewirkt, dass die Andruckzone und somit die Aufschmelzzeit nicht konstant bleiben, wenn ein starrer Achsabstand zwischen der Fixierwalze 2 und der Andruckwalze 5 eingehalten wird. Damit nimmt dann auch die Walzenpressung zu, was neben der verkürzten Standzeit der Walzen zu einem entsprechenden Offset-Druck der Wärmedruckfixiervorrichtung führt. Bekannterweise kommt es zu «Offset»-Druck, d.h. ein Teil des Tonerbildes haftet an der Walzenoberfläche, wenn die Temperatur des Toners während des Aufschmelzvorgangs nicht in einem bestimmten Bereich liegt. Die Fixierwalze 2 wirkt dann ähnlich einer «Offset»-Druckwalze und überträgt einen Teil der vorhergehenden Kopie auf die folgende. Dabei wird zwischen zwei Arten des Offset-Effekts unterschieden. Wird der Toner infolge zu hoher Temperatur und zu hohem Druck zu flüssig, dann reichen die Kohäsionskräfte nicht mehr aus, selbst die geringen Adhäsionskräfte zur Heizwalzenoberfläche zu überwinden, es tritt dann «Heiss-Offset» auf. Entsprechend gilt für unzureichend verschmolzene Tonerpartikel, dass sie eher an der Walzenoberfläche als auf dem Bildempfangsmaterial haften, so dass «Kalt-Offset» auftritt. Je nach Tonerart und Prozessgeschwindigkeit in dem Kopiergerät müssen optimale Fixiertemperaturen und Kontaktzeiten festgelegt werden. Diese Einstellwerte müssen bei Einzel- und Dauerkopierbetrieb konstant bleiben, was nur durch konstante Andruckzonenbreite und damit verknüpfte konstante Aufschmelzzeit erreicht werden kann. Durch die Tellerfederpakte 20, 20' mit degressiver Kennlinie erfolgt stets eine Anpassung des Achsabstandes zwischen der Fixierwalze 2 und der Andruckwalze 5 an die Durchmesseränderungen einer der beiden Walzen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Walzenpressung und somit die Andruckzonenbreite in etwa stets konstant bleibt, unabhängig vom jeweiligen Aussendurchmesser der beiden Walzen 2 und 5. Sobald der Aussendurchmesser einer dieser beiden Walzen grösser wird, gestattet es die degressive Kennlinie der Tellerfederpakete 20, 20', dass die Fixierwalze 2 gegen den Druck der Tellerfederpakte 20,20' nach oben ausweicht und die Walzenpressung konstant bleibt. Die gewünschte Sollwert-Pressung zwischen den beiden Walzen 2 und 5 wird mit Hilfe der Gewindespindeln 32, 32', die auf der Oberseite der Tellerfederpakete 20, 20' aufliegen, eingestellt.

[0023] Bei der in den Figuren 3 und 4 aufgezeigten Ausführungsform sind die mit den Teilen in dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 übereinstimmenden Teile durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 liegt darin, dass anstelle des Kulissenrahmens 19, der einen durchgehenden U-förmigen Querschnitt seiner Seitenteile aufweist, ein Rahmen 29 vorgesehen ist, dessen Seitenteile nur im oberen Drittel U-förmigen Querschnitt besitzen, um die Lagerschilder 18, 18' der Fixierwalze 2 aufzunehmen, während der darunter liegende Abschnitt der Seitenteile vollwandig ausgebildet ist. Jeder dieser beiden unteren Abschnitte der beiden Seitenteile des Rahmens 29 weist je ein Langloch 24 bzw. 24' auf, das von den Achsabschnitten 25, 25' der Andruckwalze 5 durchsetzt wird. Innerhalb der Langlöcher 24, 24' ist die Andruckwalze 5 durch die Kurvenscheiben 9, 9' vertikal auf und ab verschiebbar. In jedem Langloch 24, 24' ist eine Druckfeder 16, 16' angeordnet, die sich mit dem oberen Ende gegen die Abschlussfläche des Langloches und mit dem unteren Ende gegen das Kugellager 28 bzw. 28' auf den Achsabschnitten 25 bzw. 25' der Andruckwalze 5 abstützt. Die Kurvenscheiben 9, 9' drücken die Andruckwalze 5 gegen den Druck der Federn 16, 16' und der Tellerfederpakete 20, 20' an die Fixierwalze 2 an.

[0024] Am unteren Ende jedes Langlochs 24,24' ist eine elastische Auflage 23,23' als Dämpfungspuffer für die nach Beendigung des Fixiervorgangs nach unten bewegte Andruckwalze 5 angebracht. Die Abwärtsbewegung der Andruckwalze 5 wird durch die Zurückstellung der Kurvenscheiben 9,9' in ihre Ausgangsstellung nach Beendigung des Fixiervorganges bzw. im Störungsfall des Kopiergeräts eingeleitet.

[0025] Die übrigen Teile dieser Ausführungsform der Erfindung stimmen überein mit den entsprechenden Teilen der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 und werden daher nicht nochmals erläutert.

Ansprüche

1. Wärmedruckfixiervorrichtung für ein Kopiergerät mit einer Fixier- und einer Andruckwalze zum Erhitzen und Pressen eines ein Tonerbild tragenden Bildempfangsmaterials, mit einer Einrichtung zum Anspressen der Andruckwalze an die Fixierwalze und zum Trennen der beiden Walzen, sowie eine mit dieser Einrichtung zusammenwirkende Kupplungs- und Bremseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass federnde Elemente (20, 20') mit degressiver Kennlinie den Achsabstand zwischen der Andruckwalze (5) und der Fixierwalze (2) an die auftretenden Durchmesseränderungen der Walzen so anpassen, dass die Walzenpressung konstant bleibt und dass Achsabschnitte (25, 25') der Andruckwalze (5) mittels Kugellager (28, 28') in Lagerschildern (27, 27') bzw. in Langlöchern (24, 24') gelagert sind.

2. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9, 9') zum Anpressen der Andruckwalze (5) aus zwei Kurvenscheiben besteht, die in einem Abstand grösser als die Breite der Andruckwalze (5) voneinander auf einer gemeinsamen Achse (21) angeordnet sind und gegen Kugellager (10, 10') anliegen, die auf den Achsabschnitten (25, 25') der Andruckwalze (5) aufsitzen und dass die federnden Elemente (20, 20') mit ihren unteren Enden an den Oberseiten der Lagerschilde (18, 18') der Fixierwalze (2) anliegen.

3. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kurvenscheibe (9, 9') mit einem elastischen Dämpfungsteil (17, 17') ausgestattet ist.

4. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Seitenteile des Rahmens (29) je ein Langloch (24, 24') aufweist, das von den Achsabschnitten (25, 25') der Andruckwalze (5) durchsetzt wird und dass in jedem Langloch (24, 24') eine Druckfeder (16, 16') angeordnet ist, die sich mit dem oberen Ende gegen die Abschlussfläche des Langloches und mit dem unteren Ende gegen Kugellager (28 bzw. 28') auf den Achsabschnitten (25, 25') der Andruckwalze (5) abstützt.

5. Wärmedruckfixiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende jedes Langlochs (24, 24') eine elastische Auflage (23, 23') als Dämpfungspuffer für die nach unten bewegte Andruckwalze (5) angebracht ist.

6. Wärmedruckfixiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Achsabschnitt (25) der Andruckwalze (5) eine Oberholkupplung (8) aufsitzt, welche die Andruckwalze (5) mit dem Antrieb des Kopiergerätes verbindet und während des Fixiervorgangs gleiche Umfangsgeschwindigkeit von Andruckwalze (5) und Fixierwalze (2) sicherstellt.

7. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (21), die die Kurvenscheiben (9, 9') miteinander verbindet, eine Rückstellfeder (15) aufsitzt, welche das Zurückdrehen der Kurvenscheiben (9, 9') in ihre Ausgangsstellung nach Beendigung des Fixiervorgangs bzw. im Störungsfall unterstützt.

8. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (21) der Kurvenscheiben (9,9') ein Nocken (13) aufsitzt, der während seiner Drehbewegung mit der 5chaltfahne (14) eines Endschalters (12) in Kontakt gelangt und diesen schaltet, um die Drehbewegung der Achse (21) durch die mit dem Endschalter (12) elektrisch verbundene und von dem Endschalter betätigbare Kupplungs- und Bremseinrichtung (11) abzubremsen.

9. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Nockens (13) gegenüber den Kurvenscheiben (9,9') und damit deren Drehwinkel von der Ausgangsstellung bis zum Betätigen der Schaltfahne (14) des Endschalters (12) einstellbar ist.

10. Wärmedruckfixiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente Tellerfederpakete (20, 20') sind, die mit ihren oberen Enden gegen Gewindespindeln (32, 32') anliegen, mit denen die Sollwert-Presskraft der Tellerfederpakete (20, 20') justierbar ist.

11. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die degressiven Kennlinien der Tellerfederpakete (20, 20') einer ansteigenden Walzenpressung, infolge einer Durchmesserzunahme einer der Walzen (2, 5), durch Verschieben der Fixierwalze (2) nach oben unter Beibehaltung des ursprünglichen Anpressdruckes der Walzen (2, 5) entgegenwirken.

12. Wärmedruckfixiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Seitenteile des Kulissenrahmens (19) einen U-förmigen Rahmenquerschnitt aufweist, der nach innen zu offen ist und dass diese Rahmenquerschnitte die Lagerschilde (18, 18', 27, 27') und die Kugellager (28, 28' und 30, 30') der Heiz- und der Andruckwalze (2, 5) aufnehmen, die in den Rahmenquerschnitten auf und ab verschiebbar sind.

13. Wärmedruckfixiervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedern (16, 16') sich mit ihren unteren Enden gegen die Kugellager (28, 28') und mit ihren oberen Enden gegen die Lagershilde (18, 18') der Fixierwalze (2) abstützen.

Revendications

1. Dispositif de fixage par chauffage et par pression pour machine reprographique, équipé d'un rouleau de fixage et d'un rouleau d'appui pour le chauffage et pour l'appui d'un matériel receveur d'images portant une image de toner et comportant un dispositif qui pousse le rouleau d'appui contre le rouleau de fixage et qui assure la séparation de ces deux rouleaux, ainsi qu'un équipement de couplage et de freinage concourant avec ce dispositif, caractérisé en ce que, d'une part, des éléments à ressorts (20, 20') présentant une courbe de fonctionnement dégressive adaptent la distance entre l'axe du rouleau d'appui (5) et l'axe du rouleau de fixage (2) aux variations du diamètre de ces rouleaux de manière que la pression de contact entre les rouleaux reste constante et que, d'autre part, les bouts d'axe (25, 25') du rouleau d'appui (5) sont maintenus dans des roulements à billes (28, 28') logés dans des panneaux porte-paliers (27, 27') notamment dans des trous ovales (24, 24') ménagés dans ces panneaux.

2. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme (9, 9') aussurant le serrage du rouleau d'appui (5) contre le rouleau de fixage (2) est constitué de deux disques à came qui sont maintenus sur un axe commun (21) séparés l'un de l'autre par une distance supérieure à la longueur du rouleau d'appui (5) et étant en contact avec des roulements à billes (10, 10') fixés sur les bouts d'axes (25, 25') du rouleau d'appui (5) et en ce que les éléments à ressorts (20, 20') s'appuient par leur extrémité inférieure contre la plage supérieure des panneaux porte-paliers (18,18') du rouleau de fixage.

3. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque disque à came (9, 9') est équipé d'un élément amortisseur élastique (17, 17').

4. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux parties latérales du cadre (29) comporte un trou ovale (24, 24') traversé chacun par un bout d'axe (25, 25') du rouleau d'appui (5) et en ce que chaque trou ovale (24,24') loge un ressort de pression (16, 16') qui par son extrémité supérieure s'appuie contre la surface intérieure du trou ovale, alors que son extrémité inférieure repose sur le roulement à billes (28,28') monté sur le bout d'axe (25, 25' ) du rouleau d'appui.

5. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon les revendication 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de chaque trou ovale (24, 24') loge un support élastique (23, 23') sous forme d'un tampon amortisseur pour le rouleau d'appui (5) effectuant son mouvement descendant.

6. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bout d'axe (25) du rouleau d'appui (5) porte un embrayage de rattrapage (8) qui relie ce rouleau d'appui (5) au dispositif moteur de la machine reprographique et qui pendant le processus de fixage, assure au rouleau de fixage (2) et au rouleau d'appui (5) une vitesse circonférentielle identique.

7. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe (21), qui relie les disques à came (9, 9') entre eux porte un ressort de rappel (15) qui, à l'issue du processus de fixage, ou en cas de dérangement, facilite le retour des disques à cames (9, 9') dans leur position de départ.

8. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe (21) des disques à came (9,9') porte une came extérieure (13) qui dans son mouvement de rotation actionne le taquet de commande (14) d'un interrupteur de fin de course (12) en vue de freiner ainsi le mouvement de rotation de l'axe (21) sous l'effet du mécanisme de couplage et de freinage (11) qui est relié électriquement à l'interrupteur de fin de course (12) et commandé par celui-ci.

9. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on peut régler la position de la came extérieure (13) par rapport aux disques à came (9, 9') et, a fortiori, l'angle de rotation de ces derniers entre la position de départ et leur position au moment de l'actionnement du taquet de commande (14) de l'interrupteur de fin de course (12).

10. Dispositif de fixage par chauffage et par pression selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments à ressorts sont des paquets de ressorts à disques (20, 20') qui par leur extrémité supérieure s'appuient contre une tige filetée (32, 32') qui permet de régler la force d'appui théorique de ces paquets de ressorts à disques (20,21).

11. Dispositif de fixage par pression et par chauffage selon la revendication 10, caractérisé en ce que la courbe de fonctionnement dégressive des paquets de ressorts à disques (20, 20') agit contre l'augmentation de la pression d'appui deux rouleaux, provoquée par l'augmentation du diamètre de l'un des rouleaux (2, 5) en décalant le rouleau de fixage (2) vers le haut et en maintenant ainsi la pression d'appui initiale entre ces deux rouleaux (2, 5).

12. Dispositif de fixage par pression et par chauffage selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des deux parties latérales du cadre à glissières (19) présente une coupe transversale en forme d'U ouvert vers l'intérieur et en ce que cette forme spécifique du cadre permet de maintenir les panneaux porte-paliers (18, 18', 27, 27'), ainsi que les roulements à billes (28, 28', 30, 30') et les rouleaux d'appui et de fixage (2, 5) qui coulissent, dans le sens vertical, dans le cadre à glissières.

13. Dispositif de fixage par pression et par chauffage selon la revendication 12, caractérisé en ce que les ressorts de pression (16,16') s'appuient contre les roulements à billes (28, 28') par leur extrémité inférieure, et contre les panneaux porte-paliers (18, 18') du rouleau de fixage (2), par leur extrémité supérieure.

Claims

1. A thermal pressure fixing device for a copier, comprising a fixing roll and a pressure roll for heating and pressing an image-receiving material carrying a toner image, with a device for pressing the pressure roll against the fixing roll and for separating the two rolls and with a clutch and brake mechanism (11) interacting with this device, characterized in that resilient elements (20, 20') with degressive characteristics adapt the centre distance between the pressure roll (5) and the fixing roll (2) to the occurring changes in diameter of the rolls, in such a way that the roll pressure remains constant and that shaft necks (25, 25') of the pressure roll (5) are supported in bearing plates (27, 27'), respectively in slotted holes (24, 24') by means of ball bearings (28, 28').

2. A thermal pressure fixing device according to claim 1 characterized in that the device (9, 9') for holding down the pressure roll (5) consists of two cam disks which, at a distance greater than the width of the pressure roll (5), are arranged on a common shaft (21) and are in contact with ball bearings (10, 10') which are installed on the shaft necks (25, 25') of the pressure roll (5) and that the lower ends of the resilient elements (20, 20') are in contact with the upper sides of the bearing plates (18, 18') of the fixing roll (2).

3. A thermal pressure fixing device according to claim 2, characterized in that each cam disk (9, 9') is equiped with an elastic damping element (17, 17').

4. A thermal pressure fixing device according to claim 1, characterized in that each of the two side parts of the frame (29) is provided with a slotted hole (24, 24') through which the shaft necks (25, 25') of the pressure roll (5) pass, and in that in each slotted hole (24, 24') a pressure spring (16, 16') is arranged whose upper end presses against the end surface of the slotted hole, and whose lower end presses against ball bearings (28, 28') on the shaft necks (25, 25') of the pressure roll (5).

5. A thermal pressure fixing device according to claims 1 and 4, characterized in that at the lower end of each slotted hole (24, 24') an elastic support (23, 23') is installed which serves as damping buffer for the pressure roll (5) moving downwards.

6. A thermal pressure fixing device according to claims 1 through 5, characterized in that an overriding clutch (8) is installed on the shaft neck (25) of the pressure roll (5) which connects the pressure roll (5) with the drive of the copier and ensures identical circumferential speeds of the pressure roll (5) and the fixing roll (2) during the fixing process.

7. A thermal pressure fixing device according to claim 2, characterized in that on the shaft (21) connecting the cam disks (9, 9'), a return spring (15) is installed which enhances the return of the cam disks (9, 9') to their initial position after fixing or in case of disturbances.

8. A thermal pressure fixing device according to claim 1, characterized in that a cam (13) is mounted on the shaft (21) of the cam disks (9,9'), which, while rotating, comes into contact with the lug (14) of a limit switch (12) and switches the latter, in order to slow down the rotary movement of the shaft (21) by means of the clutch and brake mechanism (11) which is electrically connected with and actuated by the limit switch (12).

9. A thermal pressure fixing device according to claim 8, characterized in that the position of the cam (13) towards the cam disks (9,9') and thus the angle of rotation which these have to go through from their starting position till the actuation of the lug (14) of the limit switch (12) is adjustable.

10. A thermal pressure fixing device according to claims 1 and 2, characterized in that the resilient elements are sets of cup springs (20, 20') whose upper ends press against screws (32, 32'), by means of which the nominal pressure of the sets of cup springs (20, 20') is adjustable.

11. A thermal pressure fixing device according to claim 10, characterized in that the degressive characteristics of the sets of cup springs (20, 20') act against an increasing roll pressure which may arise due to changes in the diameter of one of the rolls (2, 5), by causing the fixing roll (2) to slide upwards whereby the original pressure of the rolls (2, 5) is maintained.

12. A thermal pressure fixing device according to claims 1 through 3, characterized in that each of the two side parts of the frame (19) has a U-shaped cross-section which is open towards the inside, and in that these frame sections receive the bearing plates (18, 18'; 27, 27') and the ball bearings (28, 28'; 30, 30') of the fixing roll and of the pressure roll (2, 5) which can be moved up and down within the frame sections.

13. A thermal pressure fixing device according to claim 12, characterized in that the lower ends of the pressure springs (16, 16') press against the ball bearings (28, 28'), whereas their upper ends press against the bearing plates (18, 18') of the fixing roll (2).

Zeichnung