DE2650771A1 - Temperaturfuehler fuer eine beheizte walze und verfahren zur temperaturmessung bei einer beheizten walze - Google Patents
Temperaturfuehler fuer eine beheizte walze und verfahren zur temperaturmessung bei einer beheizten walzeInfo
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Description
Tjr . . . . _. . Möhlstraße37
Komshiroku Photo D-8000 München 80
Industry, Co . Inc. TeL: 089/982085-87
Telex: 0529802 hnkld Tokyo, Japan Telegramme: ellipsoid
Nov.
Temperaturfühler für eine beheizte Walze und Verfahren
zur Temperaturmessung bei einer beheizten Walze
Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler für eine beheizte Walze, insbesondere zur Verwendung beim Heizwalzen-Fixiersystem
eines elektrostatischen Kopiergeräts, sowie ein Verfahren zur Temperaturmessung bei einer beheizten
Walze.
Es ist bereits ein mit beheizter Walze arbeitendes Anschmelz- bzw. Fixiersystem für elektrophotographische Geräte
bekannt, das bezüglich seines thermischen Wirkungsgrads und der geringen Brandgefahr vorteilhaft ist. Bei
einer solchen Anlage weist die beheizte Anschmelzwalze normalerweise ein in sie eingebautes Heizelement auf, wobei
ihre Oberfläche mit einem nicht-haftenden Material, wie Tetrafluoräthylenharz o.dgl., beschichtet ist, um ein Anhaften
des Toners an der Walzenoberfläche zu verhindern. Außerdem ist die Mantelfläche einer aus Metall bestehenden
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Druckwalze mit einem elastischen, nicht-haftenden Material, wie Silikongummi o.dgl., belegt, an dem der Toner nicht anzuhaften
vermag.
Hierbei wird die Temperatur der beheizten Anschmelz- bzw. Fixierwalzenoberfläche innerhalb eines Temperaturbereichs
geregelt, der entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit eines Toner- oder Ladungsbilder tragenden Trägermaterials und der
physikalischen Eigenschaften des Tonermaterials vorbestimmt ist, um eine vorteilhafte Fixierung ohne Einführung des
sog. "Offsef'-Prozesses zu bewirken. Zu diesem Zweck ist die
Anschmelz- oder Fixieranlage notwendigerweise mit einer Temperaturfühlervorrichtung
versehen, um ein Abweichen der Temperatur an der Walzenoberfläche vom vorbestimmten Temperaturbereich
feststellen zu können. Der Temperaturfühler ist mit einer auf die Meßtemperatur ansprechenden Regelanlage
zur Steuerung des Heizelements verbunden, so daß die Walzen-Oberflächentemperatur
innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs gehalten wird.
Es wurde bereits eine Anschmelz- oder Fixiereinrichtung vorgeschlagen,
bei welcher der Temperaturfühler in der im Betrieb umlaufenden beheizten Anschmelzwalze, im folgenden
einfach als Walze bezeichnet, angeordnet ist. Diese Anordr
nung erfordert einen komplizierten Aufbau, der Störungsanfälligkeit und erhöhten Kostenaufwand mit sich bringt. Zudem
ist ein anderes derartiges System bekannt, bei dem der Temperaturfühler in unmittelbarer Berührung mit der Oberfläche
der Walze steht. Wie erwähnt, ist jedoch die Mantelfläche der Walze mit einem Kunstharzfilm beschichtet, der
weicher ist als der aus Metall bestehende Temperaturfühler
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und der im Betrieb auf einige hundert Grad erwärmt wird. Das Fühlelement kann somit die Oberfläche der Walze zerkratzen
und beschädigen, so daß die mit den beschädigten Abschnitten in Berührung gelangenden Tonerbildteile unfixiert
bleiben. Die Abtragung der Kunstharzschicht durch erhöhten
Verschleiß führt dabei dazu, daß die Tonerbilder tragenden Kopierpapierblätter verschmutzt werden oder sich um die beheizte
Walze herumwickeln.
Mit der Erfindung wird eine Temperaturfühlervorrichtung für eine beheizte Walze geschaffen, die ein isolierendes
Tragelement, eine um letzteres herum verlaufende Thermoelement-Metallfolie und ein zwischen Tragelement und Metallfolie
angeordnetes, elastisches Element aufweist.
Das elastische Element dient sowohl dazu, die Thermoelementfolie an die Mantelfläche der Walze anzudrücken und dadurch
die Kontaktfläche zwischen beiden Teilen zu vergrößern, als auch eine Beschädigung der Walzenoberfläche zu verhindern.
Darüber hinaus ist auf diese Weise eine schnelle und zuverlässige Messung der Temperatur an der Oberfläche der
beheizten Walze möglich, auch wenn diese Messung durch indirekte Berührung des Temperaturfühlers mit der beheizten
Walzenmantelfläche über eine dünne Lage oder Bahn erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Temperaturfühlervorrichtung
für eine beheizte Walze, welche die Walzenmantelfläche vor Beschädigung schützt, wenn sie mit
dieser Fläche in unmittelbarer Berührung steht.
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Mit dieser Temperaturfühlervorrichtung soll die Genauigkeit der Temperaturmessung auch dann verbessert werden, wenn
eine dünne Lage zwischen Temperaturfühler und Walze angeordnet ist.
Diese Temperaturfühlervorrichtung soll sich dabei insbesondere für einen Anschmelz- bzw. Fixiermechanismus eines elektrophotographischen
Kopiergeräts zum Anschmelzen bzw. Fixieren der Toner- oder Ladungsbilder eignen.
Diese Aufgabe wird durch die in den beiliegenden Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Anschmelzbzw. Fixiermechanismus, bei dem eine Temperaturfühlervorrichtung
mit Merkmalen nach der Erfindung anwendbar ist,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen lotrechten Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2 zur Veranschaulichung
der Temperaturfühlervorrichtung gemäß Fig. 1.
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In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines Anschmelzbzw.
Fixiermechanismus dargestellt, auf den die erfindungsgemäße Temperaturfühlervorrichtung anwendbar ist. Dieser Mechanismus
umfaßt eine beheizte Anschmelz- bzw. Fixier-Walze
1 mit einem in sie eingebauten Heizelement 2, deren metallene Mantelfläche mit einer gegenüber dem Toner nicht haftfähigen
Tetrafluoräthylenharz-Schicht belegt ist. Die Walze 1 wird durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung in
Pfeilrichtung in Drehung versetzt. Eine mit der Walze 1 in Andruckberührung stehende Druckwalze 3 läuft in derselben
Richtung mit praktisch derselben Drehzahl um wie die beheizte Walze 1. Die metallene Mantelfläche der Druckwalze 3 ist
mit einem wärmebeständigen, elastischen Silikongummi beschichtet, an dem der Toner nicht zu haften vermag. Bei der
dargestellten Ausführungsform wird ein Trägermaterial S (im folgenden als Kopieblatt bezeichnet), auf dem ein Tonerpulverbild
T. ausgebildet ist, zum Fixieren zwischen der beheizten Fixierwalze 1 und der Druckwalze 3 hindurchgeführt,
Eine wärmebeständige, dünne Reinigungsbahn 4 mit einer Dicke von 0,1 - 0,15 mm läuft von einer Vorratsspule 5 zu einer
Aufwiekelspule 6 und kommt dabei gemäß den Figuren mit der
Oberfläche der beheizten Walze 1 in Berührung, um an deren Oberfläche anhaftende, (an)geschmolzene Tonerteilchen
zu entfernen und dadurch zu verhindern, daß diese anhaftenden, geschmolzenen Tonerteilchen auf das nächste Blatt oder
nach dem Durchlauf des Kopieblatts auf die Oberfläche der Druckwalze 3 übertragen werden. Die Auf wickelspule 6 ist
mit einer passenden Einrichtung zur intermittierenden Förderung der Reinigungsbahn 4 gekoppelt. Als Werkstoffe für
diese Reinigungsbahn eignen sich z.B. ein wärmefestes, dün-
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nes Gespinst, das unter der Warenbezeichnung Nomex E-54A ·
von der Firma Du Pont de Nemours & Co. vertrieben wird, oder ein von der Firma Honshu Paper Co., Ltd. hergestelltes
Glasfasergespinst. Bei Verwendung einer solchen Reinigungsbahn wird das Ansprechverhalten der Temperaturfühlervorrichtung
auf Temperaturänderungen der Fixierwalzen-Oberfläche nicht beeinträchtigt.
Die bei 7 dargestellte Temperaturfühlervorrichtung gemäß der Erfindung steht mit ihrem Temperaturfühlerelement in
Andruckberührung mit der Rückseite der Reinigungsbahn 4, um die Oberflächentemperatur der Walze 1 durch die Reinigungsbahn 4 hindurch zu messen. Selbstverständlich ist die Temperaturfühlervorrichtung
7 dabei mit einer nicht dargestellten Temperaturregelvorrichtung verbunden. Die Temperaturregelung
kann durch Erhöhung oder Verminderung des dem Heizelement 2 zugeführten Stroms oder durch abwechselndes Ein-
und Ausschalten des Heizelements 2, wenn die Oberflächentemperatur der beheizten Walze vom vorbestimmten Temperaturbereich
abweicht, oder auf andere an sich bekannte Weise erfolgen.
Fig. 3 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab eine Temperaturf
ühlervorrichtung 7 gemäß der Erfindung, bei welcher zwei verschiedene dünne Metallstreifen 711 und 712 mit einer
Dicke von vorzugsweise etwa 0,05 mm und einer Breite von vorzugsweise etwa 1 mm, z.B. ein Thermopaar aus Kupfer- und
Konstantanfolie oder aus NiCr-Ni-Metallfolie (chromeru
and alumeru metal foils), an ihren Enden so miteinander verbunden sind, daß sie eine biegsame, flexible, dünne Metallfolie
in Form eines Thermoelements bilden. Die Thermoelement-
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folie 711, 712 umschlingt stirnbandartig (in a head-band fashion) ein isolierendes Tragelement 713 zur Verhinderung
eines Kontakts zwischen den beiden Folien mit Ausnahme an ihrer Verbindungsstelle. Zwischen das Tragelement713 und
das Thermoelement 711, 712 ist ein wärmebeständiges, elastisches bzw. nachgiebiges Element 714 mit geringer Wärmeleitfähigkeit
eingesetzt, das sich vorzugsweise längs der Achse der beheizten Walze 1 praktisch über deren Gesamtlänge
erstreckt. Das Thermoelement 711, 712 wird durch das Gewicht der Temperaturfühlervorrichtung selbst oder durch
eine geeignete zusätzliche Kraft in enge Berührung mit der Reinigungsbahn 4 gebracht. Außerdem kann dabei eine Isolierplatte
715 vorgesehen sein, welche auf passende Weise, z.B. durch Verkleben, an ihrer Oberseite das Tragelement 713 und
an ihrer Unterseite das elastische Element 714 abstützt und welche sich über die Gesamtlänge des elastischen Elements
714 erstreckt. An den gegenüberliegenden Enden der Isolierplatte 715 ist je ein nach oben ragender Arm mit
einer durchgehenden Bohrung 8 vorgesehen, so daß die Temperaturfühlervorrichtung
an die Bohrungen 8 durchsetzenden Schwenkzapfen schwenkbar aufgehängt werden kann. Gemäß Fig.
3 wird das elastische Element 714 entsprechend der elastischen Verformung der Thermoelementfolien mit einem bogenförmigen
Eindruck zusammengedrückt, so daß es eine Rückstellkraft erzeugt, durch welche das Thermoelement gegen die
Reinigungsbahn 4 angedrückt und dadurch die Berührungsfläche der Thermoelementfolien gegenüber der Mantelfläche der
beheizten Walze 1 über die dünne Reinigungsbahn 4 vergrößert wird.
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JLO
Im Vergleich zu der Berührungsfläche, die ohne Verwendung des elastischen Elements 714 zwischen den Thermoelementfolien
und der Mantelfläche der Walze 1 erreicht wird, ist die durch die beschriebene Anordnung gewährleistete Berührungsfläche
um soviel größer, daß eine schnelle und zuverlässige Temperaturregelung erreicht wird. Für das elastische
Element verwendbare Werkstoffe sind beispielsweise ein wärmefester Filz, wie er von der Firma Du Pont de Nemours
& Co. unter der Handelsbezeichnung Nomex-Felt und von der Firma Kinor Co., Ltd. unter der Handelsbezeichnung
Kinor-Felt vertrieben wird, sowie ein von der Firma Nippon
Asbestos Co., Ltd. unter der Handelsbezeichnung Litoflex vertriebener anorganischer, wärmebeständiger Schwamm. Das
elastische Element kann eine Dicke von etwa 1-20 mm, vorzugsweise von etwa 2 - 5 mm besitzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die
beheizte Fixier-Walze 1 und die Druckwalze 3 werden in gegenseitiger
Andruckberührung in Drehung versetzt, wobei mittels einer geeigneten Blattvorschubeinrichtung ein Kopieblatt
S, auf dem Tonerpulverbilder T^ ausgebildet sind, zwischen die Walzen eingeführt wird. Die Mantelfläche der
beheizten Walze 1 kommt dabei in unmittelbare Berührung mit den Tonerbildern, so daß diese nacheinander auf dem Kopieblatt
angeschmolzen werden, während die beheizte Walze 1 mit dem Kopieblatt in Berührung bleibt. Die Tonerteilchen
besitzen gegenüber dem Kopierpapier eine wesentlich größere Adhäsion als gegenüber der beheizten Walzen-Mantelfläche,
so daß die Tonerteilchen beim Durchlauf zwischen den Walzen 1 und 3 in (an)geschmolzenem Zustand auf dem Papierblatt
zurückbleiben. Anschließend v/erden die angeschmolzenen To-
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nerbilder T2 durch. Luft gekühlt und dadurch auf dem Kopieblatt
fixiert. Die bei diesem Anschmelzvorgang an der Oberfläche
der beheizten Fixier- oder Anschmelz-Walze 1 anhaftenden
angeschmolzenen Tonerteilchen können mittels der Reinigungsbahn 4 entfernt werden.
Während dieses Anschmelzvorgangs greifen die Thermoelementfolien 711, 712 durch die Reinigungsbahn 4 hindurch die
Oberflächentemperatur der beheizten Walze 1 unter Erzeugung einer thermoelektrischen Kraft ab, um eine nicht dargestellte
Temperaturregelanlage für die Steuerung des Heizelements 2 in der Weise zu betätigen, daß die Oberflächentemperatur
der beheizten Walze 1 in einem vorbestimmten Temperaturbereich bleibt.
Obgleich die erfindungsgemäße Temperaturfühlervorrichtung vorstehend zur besseren Verdeutlichung in Verbindung mit
einer Fixiereinrichtung im Zusammenwirken mit einer ReiAigungsbahn beschrieben ist, können die Thermoelementfolien
auch in unmittelbarer Berührung mit der beheizten Anschmelzoder Fixier-Walze stehen. Hierbei kann eine beliebige geeignete
Reinigungseinrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann sich die eine hohe Flexibilität besitzende Thermoelementfolie
bezüglich ihrer Form ebenfalls an die Verformung des unter Andruckberührung stehenden elastischen
Elements anpassen. Hierdurch kann die Möglichkeit für eine Beschädigung der Mantelfläche der beheizten Walze durch die
Metallfolie(n) weitgehend ausgeschaltet mid im Vergleich
zu den bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art eine schnelle und sichere Temperaturregelung gewährleistet werden.
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Obgleich die Erfindung vorstehend in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform im einzelnen dargestellt und beschrieben
ist, eignet sich die erfindungsgemäße Temperaturfühlervorrichtung auf für den Fachmann ersichtliche Weise ebenso
für die Messung der Oberflächentemperatur bei einer Vielfalt anderer beheizter Walzen, beispielsweise für das Trocknen
von Lagen- oder Bahnmaterialien, zum Erwärmen von Kunstharzbahnen oder -folien usw.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Temperaturfühlervorrichtung
für eine beheizte Walze geschaffen, die ein isolierendes Tragelement, eine dieses umschließende Thermoelementfolie
zur Messung der Oberflächentemperatur der beheizten Walze und ein zwischen Metallfolie und Tragelement
eingefügtes elastisches Element aufweist, welches die Metallfolie unter Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen
ihr und der beheizten Walze an deren Oberfläche andrückt.
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Leerseite
Claims (4)
1. Temperaturfühlervorrichtung für eine Heizwalzen-Fixiereinrichtung
zum Anschmelzen von Tonerbildern mit einer drehbaren, beheizten Anschmelz- oder Fixierwalze, einer
mit dieaar· in Andruckberührung stehenden Druckwalze zur
Bildung eines Walzenspalts, durch den ein die Tonerbilder tragendes Trägermaterial zum Anschmelzen der Tonerbilder auf ihm hindurchführbar ist, und mit einer Reinigungsbahn, die zum Entfernen von auf der Oberfläche der beheizten Walze abgesetzten, angeschmolzenen Tonerteilchen in Berührung mit der Mantelfläche dieser Walze zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwiekelspule läuft, gekennzeichnet durch ein isolierendes Tragelement (713), durch eine dieses umschließende Thermoelement-Metallfolie (711,712) und durch ein zwischen das Tragelement
und diese Metallfolie eingefügtes elastisches Element
(714), wobei zumindest ein Abschnitt der Metallfolie
über die Reinigungsbahn (4) in indirekte Berührung mit der Mantelfläche der beheizten Anschmelz- oder Fixierwalze (1) bringbar ist.
Bildung eines Walzenspalts, durch den ein die Tonerbilder tragendes Trägermaterial zum Anschmelzen der Tonerbilder auf ihm hindurchführbar ist, und mit einer Reinigungsbahn, die zum Entfernen von auf der Oberfläche der beheizten Walze abgesetzten, angeschmolzenen Tonerteilchen in Berührung mit der Mantelfläche dieser Walze zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwiekelspule läuft, gekennzeichnet durch ein isolierendes Tragelement (713), durch eine dieses umschließende Thermoelement-Metallfolie (711,712) und durch ein zwischen das Tragelement
und diese Metallfolie eingefügtes elastisches Element
(714), wobei zumindest ein Abschnitt der Metallfolie
über die Reinigungsbahn (4) in indirekte Berührung mit der Mantelfläche der beheizten Anschmelz- oder Fixierwalze (1) bringbar ist.
ORIGINAL INSPECTED
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2. Verfahren zum Messen der Temperatur der Mantelfläche
einer beheizten Walze, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem elastischen oder nachgiebigen Material hinterlegte
Thermoelement-Metallfolie durch Zusammendrükkung des elastischen Materials an die Mantelfläche der
beheizten Walze angedrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrücken der Metallfolie durch unmittelbare Berührung
mit der Mantelfläche der beheizten Walze erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrücken der Metallfolie durch indirekte Berührung
mit der Mantelfläche der beheizten Walze unter Zwischenfügung einer dünnen Bahn oder Lage erfolgt.
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE2650771C3 DE2650771C3 (de) | 1981-09-24 |
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| DE2650771A Expired DE2650771C3 (de) | 1975-11-08 | 1976-11-05 | Temperaturfühlervorrichtung für eine Schmelzfixiereinrichtung |
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| FR2331076A1 (fr) | 1977-06-03 |
| GB1570876A (en) | 1980-07-09 |
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