DE3021737C2

DE3021737C2 - Direkt beheizte Schmelzfixierwalze für eine Tonerbild-Fixiereinrichtung

Info

Publication number: DE3021737C2
Application number: DE3021737A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Yokohama Nakajima; Hiroshi Chigasaki Kanagawa Odaira
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-06-11
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1983-11-17
Also published as: US4395109A; DE3021737A1

Description

Die Erfindung betrifft eine direkt beheizte Sclraielzfixierwalze für eine aus Fixier- und Andruckwalze bestehende Tonerbild-Fixiereinrichtung eines elektrostatischen Kopiergeräts, mit einem zylindrischen, an beiden Enden drehbar gelagerten, inneren Walzenkörper, einer auf dem Walzenkörper unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht angeordneten homogenen Widerstandsheizschicht, und mit an den gegenüberliegenden Walzenenden angeordneten Stromzuführungseinrichtungen für die Widerstandsheizschicht

In jüngster Zeit sind verschiedene Fixiereinrichtungen in der Praxis verwendet worden, die unter anderem ein stabil flxiertes Bild zu gewährleisten vermögen und die jeweils aus einer umlaufenden, wärmeerzeugenden Schmelzfixierwalze und einem dieser gegenüberstehenden Kopierpapierträger (Andruckwalze) zu Andrücken des Kopierpapiers aufweisen, an welchem der noch nicht fixierte Toner anhaftet Dabei wird das Papier mit der Schmelzfixierwalze in Berührung gebracht und hierbei der nicht-fixierte Toner erwärmt und auf dem Kopierpapier fixiert

Bei einer solchen Fixiereinrichtung wird üblicherweise eine Schmelzfixierwalze (10) der in F i g. 1 dargestellten Art verwendet Diese umfaßt einen Walzenkörper (14), der mittels Lagern (12) drehbar gelagert ist, und ein auf die zentrale Achse des Walzenkörpers (14) ausgerichtetes röhrenförmiges Infrarot-Heizelement (16). Die Mantelfläche eines Kerns (18) des Walzenkörpers (14) ist dabei mit einem Überzug (20) aus z. B. Silicongummi beschichtet, der durch das Infrarot-Heizelement (16) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmbar ist

Da die beschriebene Fixiereinrichtung mit der Schmelzfixierwalze (10) ein auf der Mittelachse des Walzenkörpers angeordnetes röhrenförmiges Infrarot-Heizelement (16) verwendet durch welches der Überzug (20) auf eine einstellbare Temperatur aufheizbar ist, beträgt die Zeitspanne bis zum Erreichen dieser Solltemperatur, d. h. der Aufheizzeit, etwa 3 bis 5 min. (vgl. gestrichelte Linie (A)in Fig.2). Diese Aufheizzeit ist im Vergleich zu der mit anderen Wärmeerzeugern (Strahlern) gewährleisteten Zeit, die etwa 1 bis 3 min.

beträgt (vgl. strichpunktierte Linie (B) in Fig.2), sehr läng. Hieraus ergeben sich nicht nur Wartezeiten für die Bedienungsperson, vielmehr hat auch der große Wärmeverlust eine Erhöhung des Stromverbrauchs zur Folge.

Durch die DE-AS 23 06 440 ist eine Fixierrolle mit einer Hohlwelle und einer ersten, beispielsweise aus leitendem Gummi bestehenden, sowie einer zweiten, aus einem Siliconharz bestehenden Schicht bekannt, die

konzentrisch auf der Außenfläche der Hohlwelle angeordnet sind. Eine Heizquelle befindet sich in der Nähe der Achse der Fixierrolle. Bei einem derartigen Aufbau der Fixierrolle wird eine erhebliche Zeit benötigt, bis die von der Heizquelle erzeugte Wärme durch die beiden die Hohlwelle umgebenden Schichten übertragen wird. Diese bekannte Fixierrolle besitzt somit eine Aufheizzeit von beträchtlicher Dauer»

Aus der DE-OS 19 56 160 ist eine HeizroUe für eine Kontakt-Hitzefixiervorrichtung bekannt, die eine zyündrische Hülse, eine Heizfläche bzw. Wärmequelle, die entlang der Innenfläche der Hülse ausgeführt ist, und eine dünne Schicht, die auf der Außenfläche der Hülse aufgetragen ist, besitzt Dabei ist ein freier Raum innerhalb der Wärmequelle vorgesehen. Ein Kopierpa- t5 pier mit darauf befindlichem Tonerbild wird in Berührung mit der Außenfläche der HeizroUe gebracht, um den Toner thermisch auf dem Kopierpapier zu fixieren. Die von der Wärmequelle erzeugte Wärme wird somit über die Hülse auf die äußere dünne Schicht übertragen, was ebenfalls zu einer Aufneizzeil von relativ langer Dauer führt Weiterhin ist die Innenfläche der Wärmequelle nicht bedeckt so daß die erzeugte Wärme teilweise zur Achse der HeizroUe abgestrahlt wird. Hierdurch wird der Wärmewirkungsgrad der Rolle herabgesetzt so daß es auch mit dieser bekannten Heizrolle nicht möglich ist die Aufheizzeit zu verkürzen.

In der US-PS 4034 189 ist eine Fixiervorrichtung offenbart bei der Heizelemente in Form eines Musters zwischen eine wärmebeständige Basis und eine Schutzschicht eingebettet sind. In einer derartigen Fixiervorrichtung mit einem ein Muster aufweisenden Heizelement entsteht jedoch ein ungleichmäßiges Fixieren entsprechend dem Muster des Heizelementes, wenn zur Verkürzung der Aufheizzeit die Schutzschicht sehr dünn ausgebildet ist Wenn dagegen ein ungleichmäßiges Fixieren ausgeschlossen werden soll, muß die Schutzschicht dicker gestaltet werden, was wiederum die Wärmekapazität steigert und damit die Aufheizzeit verlängert

Aus der DE-AS 23 37 751 ist eine Kontaktwärme-Fixiereinrichtung mit einer Fixierwalze bekannt bei der eine äußere Silicongummischicht auf die Außenfläche einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material aufgetragen ist Hierbei dient die Silicongummischicht als Widerstandsheizschicht. Da das darunter befindliche elektrisch isolierende Material keine besonderen wärmeisolierenden Eigenschaften aufweist kann ein Teil der in der Silicongummischicht erzeugten Wärme in das so Walzeninner« entweichen. Dies wiederum bedingt eine Verlängerung der Aufheizzeit Weiterhin wird bei dieser Fixiereinrichtung das Kopierpapier in direkte Berührung mit der Silicongummischicht gebracht Dadurch kann diese Schicht leicht beschädigt werden. Auch der direkte Kontakt dieser Schicht mit der Reinigungsvorrichtung kann Beschädigungen dieser Schicht zur Folge haben. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Wärmeerzeugung in der Schicht führen, so daß ein unregelmäßiges Heizmuster gebildet wird. Hieraus wiederum ergibt eo sich eine ungleichmäßige Fixierung des Toners auf dem Kopierpapier.

Schließlich ist in der DE-OS 19 26 118 eine Kontakt-Hitzefixiervorrichtung mit einer Fixierwalze auch einem Metallzylinder, einer darüber angeordneten es wärmeisolierenden Silicon-Kautschukschicht und einem äußeren Oberzug aus einer bei Raumtemperatur vulkanisierenden Verbindung beschrieben. Die Erwärmung dieser Walze erfolgt durch eine außerhalb angeordnete Quarzlampe, deren Strahlung auf die Walze gerichtet ist Durch diese Art der Aufheizung sind Wärmeverluste nicht zu vermeiden. Die Aufheizzeit ist hier in jedem Falle langer als bei einer direkt beheizten Schmelzfixierwalze. Außerdem kann die Walze nicht so gleichmäßig aufgeheizt werden wie bei direkter Beheizung, da die Strahlung stets nur auf eine Stelle der Walze gerichtet ist

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fixiereinrichtung: für ein elektrostatisches Kopiergerät zu schaffen, bei der eine gleichmäßige und kurzzeitige Aufheizung der Außenfläche der Schmelzfixierwalze möglich ist

Diese Aufgabe wird bei der anfangs genannten direkt beheizten Schmelzfixierwalze erfindungsgemäß dadu^h gelöst daß in an sich bekannter Weise die Isolierschicht als Wärmeisolierschicht ausgebildet 'und die Widerstandsheizschicht von einer Schutzschicht

Widerstandsheizschicht zum Anlegen der Heizspannung der innerhalb eines auf einen Teil des Walzenumfanges begrenzten Bereiches, der den durch den Walzenspalt gebildeten Fixierbereich einschließt kontaktierbar sind.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung nähe, erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer bisherigen Schmelzfixierwalze,

Fig,2 eine graphische Darstellung,der Aufheizzeit der bisherigen Schmelzfixierwalze,

F i g. 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines elektrostatischen Vervielfältigungsgeräts, mit geöffneter Frontabdeckung, das mit einer Fixiereinrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung ausgestattet, ist,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung einer Fixiereinrichtung,

Fig.5 einen schematischen Querschnitt durch die Fixiereinrichtung nach F i g. 4,

F i g. 6 eine Längsschnittansicht der erfindufigsgemäßen Schmelzfixierwalze,

F i g. 7 eine Querschnittansicht der Schmelzfixierwalze nach Fig.6 und einer dieser zugeordneten Andruckwalze,

F i g. 8 eine perspektivische Darstellung der Schmelzfixierwalze gemäß F i g. 6,

Fig.9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem in Vol.-% angegebenen Anteil .von Glaskügelchen zu einem Bindemittel in der WärmeisoliersohicJil der Fixierwalze und der erzielten Aufheizzeit,

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke einer äußeren Schutzschicht der Fixierwalze und der erzielten Aufheizzeit

F i g. 11 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Drehung der Schmelzfixierwalze und ,der Temperaturerhöhung an einem Punkt der Walzenoberfläche,

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Aufheizzeit bei der bisherigen Schmelzfixierwalze und bei der erfindungsgemäßen Schmelzfixierwalze einerseits sowie der Temperatur andererseits,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer Schmelzfixierwalze gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine Querschnittansicht der Schmelzfixierwalze gemäß Fig. 13 und einer ihr zugeordneten Andruckwalze,

Fig. 15 eine graphische Darstellung der positiven Temperaturkoeffizient- bzw. PTC-Kennlinie,

F i g. 16 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen den verschiedenen Papierformaten und der Oberflächentemperaturverteilung der Schmelzfixierwalze,

Fig. 17 eine schematische Darstellung der Konstruktion einer Beschichtungsvorrichtung zur Herstellung einer Widerstandsheizschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 eine schematische Darstellung einer Trocknungsvorrichtung zur Verwendung bei der Beschichtungsvorrichtung nach F i g. 17,

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtuner —Ό»

F i g. 20 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vakuumaufdampfvorrichtung zur Herstellung der Widerstandsheizschicht und

Fig.21 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer stromlosen Metallisier- oder Galvanisiervorrichtung zur Herstellung der Widerstandsheizschicht.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

F i g. 3 veranschaulicht ein elektrostatisches Kopiergerät 24, dessen Frontabdeckung 22 geöffnet ist und das einen Rahmen bzw. ein Gehäuse 26 aufweist, auf dessen Oberseite in bestimmten Positionen ein Vorlagenträger 30 mit einer Vorlagenabdeckung 28 und eine Schalttafel 32 angeordnet sind. An der einen Seite des Gehäuses 26 sind zwei Papiervorrat-Kassetten 34 und 36 zur Aufnahme von Kopierpapier Pi und P2 verschiedener Formate sowie eine Papier-Austragmulde 38 angeordnet: diese Teile 34. 36 und 38 stehen mit nicht dargestellten Papierzufuhröffnungen bzw. einer Papier-Austragöffnung 40 an der betreffenden Seite des Gehäuses 26 in Verbindung.

Im Mittelbereich des Gehäuses 26 ist eine mit einem pbotoleitfähigen Material beschichtete Trommel 42 drehbar gelagert. In vorbestimmten Positionen um den Außenumfang der Trommel 42 herum sind, in deren Drehrichtung gesehen und in der angegebenen Reihenfolge, eine nicht dargestellte elektrische Aufladevorrichtung, ein nicht dargestellter Projektionsabschnitt einer ebenfalls nicht dargestellten Belichtungsvorrichtung, eine Entwicklungsvorrichtung (nicht dargestellt), eine Obertrag(ungs)vorrichtung 44, eine Trennvorrichtung 46, eine nicht dargestellte Ladungsbeseitigungsvorrichtung und eine ebenfalls nicht dargestellte Reinigungsoder Putzvorrichtung angeordnet An der an die genannte Seite des Gehäuses 26 angrenzenden Seite sind eine Zufuhrstrecke 48 zur Führung des selektiv aus einer der beiden Kassetten 34 oder 36 entnommenen Bildempfangsmaterials bzw. Kopierpapiers Pl bzw. P 2 und eine Kopierpapier-Austragstrecke 50 vorgesehen, über welche der Austragmulde^ 38 das durch die Trennvorrichtung 46 nach dem Übertragungsvorgang (von der Trommel) abgestreifte Kopierpapier P1 oder P2 zugeführt wird.

Im Mittelbereich der Kopierpapier-Austragsstrecke 50 ist eine noch näher zu beschreibende Tonerbild-Fixiereinrichtung 52 angeordnet, die dazu dient, den auf das Kopierpapier Pi oder P 2 übertragenen Toner zu fixieren.

Im Gehäuse 26 und an seiner anderen Seite sind ein Antriebsmotor, ein Hochspannungstransformator und ein Gebläse (jeweils nicht dargestellt) angeordnet.

Die Frontabdeckung 22 ist am Gehäuse 26 mittels zweier Scharniere 54 so angelenkt, daß sie einfach geöffnet und geschlossen werden kann. Bei geöffneter Frontabdeckung 22 ist ein vorderseitiger Rahmen 56 sichtbar bzw. zugänglich, der mit einer Anzahl von Fenstern bzw. Öffnungen 58a bis 58c/ zur Ermöglichung einer Inspektion und Einstellung der eingebauten Mechanismen im Gehäuse 26 versehen ist. An der Innenseite des freien Endabschnitts der Frontabdekkung 22 sind zwei Eisenblöcke 60 angeordnet, und in einer diesen Eisenblöcken entsprechenden Position sind am Rahmen 56 zwei Magnethalter 62 angeordnet. Bei geschlossener Frontabdeckung 22 werden die Eisenblöcke 60 durch die Magnethalter 62 festgehalten. Auf diese Weise wird die Frontabdeckung 22 im Schließzustand sicher festgehalten.

!n der Näh?

«'Pen F.i«enhlnolcs 60 ist an einem Abschnitt der Frontabdeckung 22 ein plattenförmiger Vorsprung 64 vorgesehen. Im vorderseitigen Rahmen 56 des Gehäuses 26 ist eine öffnung 66 zur Aufnahme des Vorsprungs 64 in einer Position angeordnet, welche bei geschlossener Frontabdeckung 22 mit dem Vor-

sprung 64 übereinstimmt. Innerhalb der Öffnung 66 befindet sich ein Deckelschalter 68, durch den die Stromzufuhr zur Fixiereinrichtung 52 ein- und ausschaJ'-'bar ist. Wenn die Frontabdeckung 22 geschlossen ist, ist der Deckelschalter 68 durch den Vorsprung 64 geschlossen, so daß die Fixiereinrichtung 52 mit Strom gespeist wird. Wenn dagegen die Frontabdeckung 22 geöffnet wird, wird der Deckelschalter 68 durch die Trennung des Vorsprungs 64 aus der öffnung 66 geöffnet, so daß die Stromzufuhr zur Fixiereinrichtung 52 unterbrochen wird.

Das eine Fenster 5Sd im vorderseitigen Rahmen 56, hinter welchem die Fixiereinrichtung 52 angeordnet ist, ist mit einem gleichzeitig als Wärmeisolierplatte dienenden Sicherheitsdeckel 70 versehen, durch welchen ein Hineingreifen mit den Fingern verhindert wird. Dieser Sicherheitsdeckel 70 ist am Rahmen 56 angelenkt und kann nach Bedarf geöffnet werden. Bei offener Frontabdeckung 22 ist somit die Fixiereinrichtung 52 nicht ohne weiteres zugänglich. Am freien Endabschnitt des Sicherheitsdeckels 70 ist ein Knopf 72 vorgesehen, der zur Verriegelung des Sicherheitsdekkels 70 im Schließzustand dient

Bei dem elektrostatischen Kopiergerät 24 mit dem beschriebenen Aufbau wird dann, wenn Sicherheitsdekkel 70 und Frontabdeckung 22 beide geschlossen sind, : ein Vorlagenblatt auf den Vorlagenträger 30 aufgelegt Sodann wird ein entsprechender Schalter auf der Schalttafel 32 betätigt, wodurch ein Vervielfältigungsbzw. Kopiersignal zur Einleitung des Kopiervorgangs ;' erzeugt wird. In Abhängigkeit von diesem Signal ;· beginnt sich die mit dem lichtempfindlichen Material ■ beschichtete Trommel 42 zu drehen, während gleichzei- " tig auch die der Trommel 42 zugeordneten, um sie , herum angeordneten Vorrichtungen betätigt werden. ■ Auf der Oberfläche der Trommel 42 wird somit ein der ■ Vorlage entsprechendes Tonerbild geformt Synchron mit dieser Tonerbildformung wird ein Einzelblatt des Kopierpapiers Pi oder P2 auf die Oberfläche der umlaufenden Trommel 42 geführt, und das Tonerbild wird durch die Übertragungsvorrichtung 44 auf dieses Papierblatt Pi oder P2 übertragen. Das nunmehr das -T Tonerbild tragende Papierblatt Pi oder P2 wird durch ·;;> die Trennvorrichtung 46 von der umlaufenden Trommel ;

42 abgestreift und dann zur Kopierpapier-Austragstrekke SO transportiert. An diesem Punkt ist das auf das Kopierpapier übertragene Voriagen-Tonerbild noch nicht fixiert. Die Tonerbildfixierung erfolgt sodann durch die Fixiereinrichtung 52. Nach der Fixierung wird das Kopierpapierblatt PV oder P2' über die Kopierpapier-Austrxgöffnung 40 in die Aufnahmemulde 38 ausgetragen.

Die in den F i g. 4 und 5 dargestellte Fixiereinrichtung 52 umfaßt eine noch näher zu beschreibende wärmeerzeugende Schmelzfixierwalze 74, die an der Oberseite der Kopierpapier-Austragstrecke 50 drehbar gelagert ist, und eine der Schmelzfixierwalze 74 zugeordnete bewegbare Andruckwalze 76, die an der Unterseite der Austragstrecke 50 und unter der Schmelzfixierwalze 74 angeordnet ist und die als Kopierpapier-Andruckmittel dient, um das das noch nicht fixierte Tonerbild tragende Kopierpapier Pi oder P2 an die Schmelzfixierwalze 74 anzudrucken. In der Fixiereinrichtung erfolgt somit die Fixierung des noch nicht fixierten Tonerbilds auf dem betreffenden Kopierpapierblatt Pl oder P 2.

Um die Mantelfläche der Schmelzfixierwalze 74 herum ist in einem Abstand von etwa 3 mm eine Abdeckung 78 zur Verhinderung einer Berührung der Schmelzfixierwalze 74 mit den Fingern angeordnet. Durch diese Abdeckung 78 wird verhindert daß die Bedienungsperson, wenn sie mit den Fingern durch die der Trommel 42 und der Fixiereinrichtung 52 zugeordneten Fenster 58c bzw. 58t/ in das Gehäuse 26 hineingreift, die Schmelzfixierwalze 74 unmittelbar berühren kann. An den beiden Enden der Abdeckung 78 sind zwei Anschlüsse 80a und 806 vorgesehen, über welche die betreffenden Enden der Abdeckung am vorderseitigen Rahmen 56 bzw. an einem rückseitigen Rahmen 84 befestigt sind. In vorbestimmten Positionen der Außenfläche der Abdeckung 78 sind zwei nach außen ragende, axial auf Abstand angeordnete Streben 82 angeordnet, welche über einen Klingenhalter 88 eine _ Putz- bzw. Reinigungsklinge 86 tragen. Zu diesem Zweck ist in einer bestimmten Position der Abdeckung 78 ein in ihrer Längsrichtung verlaufender Schlitz 90 ausgebildet Die Reinigungsklinge 86 erstreckt sich durch den Schlitz 90 in das Innere der Abdeckung 78 hinein, wobei sie in Andruckberührung mit der Mantelfläche der Schmelzfixierwalze 74 steht Die Reinigungsklinge 86 streift den auf die Schmelzfixierwalze 74 übertragenen Toner ab, um die Schmelzfixierwalzen-Mantelfläche stets sauber zu halten.

Gemäß F i g. 4 sind zwei in gegenseitiger Berührung stehende Papier-Austragrollen 92 auf der Kopierpapier-Austragstrecke 50 in der Nähe der Austragöffnung 40 angeordnet Diese Rollen 92 dienen auch zur Verhinderung einer Einführung der Finger durch die Austragöffnung 40. Gemäß Fig.5 ist weiterhin in der Kopierpapier-Austragstrecke 50 auf deren Seite, von welcher aus das noch nicht fixierte Kopierpapierblatt Pi oder Pl zugeführt wird, eine Leitplatte 96 angeordnet, welche das Papierblatt P1 oder P2 längs der Austragstrecke 50 in den Spalt zwischen Schmelzfixierwalze 74 und Andruckwalze 76 hineinführt Zwei Abstreifer 94 liegen mit ihren Vorderkanten an den Mantelflächen der beiden Walzen 74 bzw. 76 an, und zwar auf der Seite der Austragstrecke 50, an welcher die fixierten Kopierpapierblätter PV oder PT ausgegeben werden. Diese Abstreifer 94 dienen zum Abstreifen des fixierten Kopierpapierblatts PV oder PT, falls dieses an der Schmelzfixierwalze 74 oder an der Andruckwalze 76 hängenbleiben sollte.

In Fig.5 ist bei 98 ein Prüfstab angedeutet, der zu Sicherheitszwecken dient und einem menschlichen Finger 100 nachgeformt ist; mit diesem Prüfstab kann geprüft werden, ob die Finger der Bedienungsperson mit der Schmelzfixierwalze 74 in Berührung kommen können, wenn die Bedienungsperson einen oder mehrere Finger gewaltsam in die Kopierpapier-Austragsstrecke 50 einführt. Weiterhin sind in Fig.5 mit dem kleinen Buchstaben f ein nicht-fixierter Toner und

to mit f'ein fixierter Toner angedeutet.

Gemäß den F i g. 6 bis 8 umfaßt die Schmelzfixierwalze 74 einen Walzenkörper 102, zwei Lager 116a und 1166 zur drehbaren Lagerung des Walzenkörpers 102 sowie Stromzuführungseinrichtungen 124a, 1246 für die Stromzufuhr zum Walzenkörper 102. Der Walzenkörper 102 weist einen Kern 104 auf, der als Tragelement für den Walzenkörper 102 dient und aus Metall, Keramik oder einem anderen Werkstoff mit mechanischer Festigkeit besteht. Der Walzenkörper 102 umfaßt weiterhin eine Wärmeisolierschicht 106, eine elektrisch isolierende Schicht 108, eine noch näher zu beschreibende Widerstandsheizschicht 110 und eine Schutzschicht 112, welche in der genannten Reihenfolge radial von innen nach außen auf der Mantelfläche des Walzenkerns 104 vorgesehen sind. Der Walzenkern 104 trägt an 'beiden Enden koaxiale Wellenabschnitte bzw. Wellenstummel 114a, 1146, die mittels der jeweiligen Lager 116a bzw. 1166 drehbar gelagert sind. Die Wellenstummel 114a, 1146 brauchen nicht unbedingt einen kleineren Durchmesser zu besitzen als der wärmeerzeugende Teil der Schmelzfixierwalze, vielmehr können sie denselben Durchmesser wie dieser Teil besitzen. Die Lagerteile an beiden Seiten können auch aus drei Lagerkugeln oder dgl. bestehen. Wichtig ist lediglich, daß die Wellenstummel durch diese Lager in einer vorbestimmten Position gehalten werden.

Die Schutzschicht 112 bedeckt einen vorbestimmten Teil der Widerstandsheizschicht 110, mit Ausnahme von deren Endabschnitten; dies bedeutet, daß sie die Widerstandsheizschicht UO über einen so großen Bereich bedeckt, daß Kopierpapier Pi oder P 2 des größtmöglichen Formats über die volle Breite hinweg mit der Widerstandsheizschicht 110 in Berührung bringbar ist An ihren beiden Endabschnitten ist die Widerstandsheizschicht HO unbedeckt Gemäß Fig.6 sind mehrere aus Kupfer bestehende Leiterelemente 118 an der Außenumfangsfläche der Endabschnitte Widerstandsheizschicht HO angeordnet Wenn die Widerstandsheizschicht UO aus einem bestimmten

so Grundmaterial besteht können die Leiterelemente 118 so angeordnet sein, daß sie einander von der Oberseite und der Rückseite eines Endabschnitts der Widerstandsheizschicht HO gegenüberstehen. Zur Gewährleistung einer guten Verbindung mit der Widerstands-Heiz schicht 110 mit einwandfreier Stromzufuhr zu dieser ist jedes Leiterelement 118 an der Widerstandsheizschicht 110 über einen gut bindefähigen Leiter 120 angebracht und somit elektrisch mit der Widerstandsheizschicht 110 verbunden.

Die Stromzuführungseinrichtungen 124a, 1246 sind an den beiden Enden der Widerstandsheizschicht HO und im Bereich ihres am Walzenspalt liegenden Abschnitts angeordnet Die Stromzuführungseinrichtungen 124a, 1246 bestehen jeweils aus einer Halterung 140, die aus einem isoliermaterial besteht rad am rückseitigen Rand 84 bzw. an der Stirnfläche 78a der Schutzabdeckung 78 angeschraubt ist An jeder Halterung 140 sind mehrere Schleifkontakte 122 vorgesehen, die im wesentlichen

über ein Drittel der gesamten AuBenumfangsfläche der Widerstandsheizschicht 110 mit den Leiterelementen 118 in Schleifberührung stehen. Halteelemente 142 dienen zur Halterung der betreffenden Schleifkontakte 122 an der jeweiligen Halterung 140. Die Schleifkontakte 122 werden durch Federn 144 mit einem vorgeschriebenen Druck an die Leiterelemente 118 des Walzenkörpers 102 angedrückt, wobei sie über Zuleitungen 146 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden sind. Die Stromquelle weist einen Steuerteil auf, um der Schmelzfixierwalze 74 unter vorbestimmter Zeitsteuerung eine bestimmte Strommenge zuzuführen. Dabei fließt eine vorbestimmte Strommenge durch einen Abschnitt der Widerstandsheizschicht HO zwischen den an beiden Enden angeordneten Leiterelementgruppen 118, mit denen die Schleifkontakte 122 in Gleit- bzw. Schleifberührung stehen. Der zwischen den Gruppen der Leiterelemente 118, an die gemäß Fig. 7 Strom angelegt wird, befindliche Abschnitt Her Wiriprstandsheizschicht 110 erzeugt somit über den in Fig. 7 mit / bezeichneten Wärmeerzeugungsbereich hinweg Wärme. Dies bedeutet, daß die Schmelzfixierwalze 74 so ausgebildet ist, daß die Wärme nur jeweils in einem Abschnitt der Widerstandsheizschicht 110 erzeugt wird, welcher praktisch einem Drittel der Außenumfangsfläche dieser Heizschicht 110 entspricht und den Walzenspalt mit einschließt.

Am Wellenstummel 1146 an der Rückseite des Walzenkörpers 104 ist ein angetriebenes Zahnrad 126 mittels einer Keilfeder 128 und eines Sprengrings 130 befestigt. Auf ähnliche Weise ist am rückseitigen Wellenteil der Andruckwalze 76 ein nicht dargestelltes angetriebenes Zahnrad angebracht. Mit dem Zahnrad 126 des Walzenkörpers 104 kämmt ein nicht dargestelltes Antriebszahnrad, das durch einen nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt wird. Dieses Antriebszahnrad ist über ein nicht dargestelltes Zwischenzahnrad mit dem nicht dargestellten angetriebenen Zahnrad der Andruckwalze 76 verbunden. Die beiden angetriebenen bzw. Abtriebszahnräder werden durch das Antriebszahnrad mit gleicher Drehzahl und gegenläufig in Drehung versetzt.

Der vorderseitige Abschnitt 116a der Lagereinrichtung für den Walzenkörper 102 wird an der Vorderseite durch die Stirnfläche 78a der am Rahmen 56 befestigten Schutzabdeckung 78 in Einbaulage gehalten. Der rückseitige Abschnitt 1166 der Lagereinrichtung ist auf ähnliche Weise durch den rückseitigen Rahmen 84 festgelegt. Die beiden Lagereinrichtungen 116a, 1166 umfassen jeweils ein Gehäuse 132. einen in der Innenumfangsfläche des Gehäuses 132 festgelegten Lagersatz 134 und einen zwischen Innenumfangsfläche des Lagersatzes 134 und Außenumfangsfläche der Lagereinheit bzw. des Wellenstummels eingefügten Wärmeisolierring 136. Gemäß F i g. 6 wird der Lagersatz 134 durch einen Sprengring 138 in Einbaulage gehalten.

Die mit der Schmelzfixierwalze 74 in Andruckberührung stehende und sich mit ihr synchron mitdrehende Andruckwalze 76 umfaßt einen Walzenkern 148 und eine auf dessen Mantelfläche ausgebildete Schicht 149 aus Silikongummi mit hoher Trennfähigkeit gegenüber dem Kopierpapier P Γ oder P 2'.

Im folgenden sind die auf dem Walzenkörper 102 der Schmelzfixierwalze 74 vorgesehenen Schichten 106, 108,110 und 112 im einzelnen erläutert.

Die Wärmeisolierschicht 106 wird in der Weise hergestellt daß als Hauptkomponente ein »Pulver« aus

winzigen Hohlteilchen, z. B. ein aufschäumbares Grundmaterial mit iiohlen Glaskügelchen. Kohlenstoffkügelchen und sogenannten Silastic-Kügelchen. und als Bindemittel die Stoffe gemäß Tabelle 1 verwendet werden. Das Aufbringen der Wärmeisolierschicht 106 auf die Mantelfläche des Walzenkörpers 104 erfolgt durch Aufwalzen, Aufsprühen bzw. Aufspritzen, durch Pulverbeschichtung oder auf andere geeignete Weise. Die jeweilige Beschichtungsart bestimmt sich dadurch, ob ein Lösungsmittel für das verwendete Bindematerial nötig ist oder nicht.

Die Dicke der Wärmeisolierschicht 106 liegt in der Praxis im Bereich von etwa 100 μπι bis 20 mm. Wenn die Dicke der Schicht 106 mehr als 20 mm beträgt, zeigt ihre adiabatische Wirkung keine wesentliche Änderung mehr. Wenn die Dicke der Schicht 106 weniger als 100 μπι beträgt, geht ihre adiabatische Wirkung praktisch verloren. Die Teilchengröße der (Hohl-)Küg?!chcn Hegt vorzugsweise irr. Bereich von etwa !0 bis 100 μπι. Wenn die Teilchengröße weniger als 10 μπι beträgt, sind die Innenräume der Kügelchen zu klein, so daß die adiabatische Wirkung der Wärmeisolierschicht zu schwach wird. Wenn die Teilchengröße dagegen mehr als 100 μπι beträgt, wird es schwierig, die Wärmeisolierschicht 106 mit geringer Dicke auszubilden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden als Hauptkomponente für die Wärmeisolierschicht 106 hohle Glaskügelchen und als Bindemittel Polyimidharz verwendet, wobei eine Dicke der Schicht 106 von 2 mm vorgesehen wird. F i g. 9 veranschaulicht die Daten von Versuchsergebnissen bezüglich der Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Wärmeisolierschicht 106 und der Aufheizzeit. Der Aufbau der anderen Bauteile als der Wärmeisolierschicht ist in Verbindung mit den noch zu beschreibenden Ausfi'ihrungsformen erläutert. Die Daten gemäß F i g. 9 zeigen, daß bei einem volumetrischen Verhältnis von Glaskügekhen zu Bindemittel von 20 : 80 (Anteil an Glaskügelchen = 20 Vol.-%) bei einer anliegenden Spannung von 100 V nur eine Zeitspanne von 20 s bis zum Erreichen einer Tempenf*ur von 170°C nötig ist. Bei einem Anteil der Glaskügeichen von 40 VoI.-% ist bis zum Erreichen derselben Temperatur nur eine Zeitspanne von 6 s erforderlich.

Tabelle 1

Nr. Bindemittel

Lösungsmittel

so 1 Polyimidharz

2 Polyamidimidharz

3 Äthylentetrafluorid-

harz
4 Siliconharz

5 Äthylentetrafluorid/
Propylenhexafluorid-

harz

6 Polyphenylensulfidharz

j . 7 Polysulfonharz
8 Epoxyharz

Dimethylformamid,
N-Methylpyrrolidon

Kein entsprechendes
Lösungsmittel

Toluol, Xylol (Kohlenwasserstoffreihe)

Kein entsprechendes
Lösungsmittel

Cyclohexanon (Keton-Reihe)

Butylcellosolve,
Cyclohexanon

Fortsetzung Bindemittel Lösungsmittel

9 Urethanharz

10 Polyesterharz

11 Vinylidenfluorid

Methyläthylketon, Methylisobutylketon

n-Butylcarbitolacetat Tetrahydrofuran

Die elektrisch isolierende Schicht 108 wird beispielsweise aus den in Tabelle 1 angegebenen Werkstoffen hergestellt. Die Schicht 108 dient gleichzeitig auch zur Formung der Oberfläche der Wärmeisolierschicht 106. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die elektrisch isolierende Schicht 108 aus Polyimidharz mit einer Dicke von 10 μπι hergestellt.

Die Widerstandsheizschicht 110 wird aus einer einen elektrifchen Widerstand besitzenden Masse geformt, die durch Vermischer, beispielsweise einer pulverförmigen Masse eines Materials gemäß Tabelle 2 als leitfähiges bzv». Leitermaterial mit einem Material gemäß Tabelle 1 als Bindemittel zubereitet wird. Wenn die Widerstandsheizschicht 110 aus einer der Verbindungen Nr. t bis 9 gemäß Tabelle 2 als Leitermaterial geformt wird, wird die betreffende Verbindung mittels der noch zu beschreibenden Beschichtungseinrichtung auf die Mantelfläche der elektrisch isolierenden Schicht 108 aufgetragen. Bei Verwendung einer der Verbindungen Nr. 11 bis 24 gemäß Tabelle 2 pls Leitermaterial für die Widerstandsheizschicht 110 kann diese Schicht auf noch näher zu beschreibende Weise beispielsweise durch lonenauftrag, Aufsprühen oder Aufspritzen, stromloses Galvanisieren und Vakuumaufdampfen geformt werden.

Die Dicke der Widerstandsheizschicht 110 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 100 μίτι. Bei einer Dicke von weniger als 0,1 um kann die Schicht aufgrund der unvermeidbaren Oxydation durch Luft leicht brechen, so daß sie weniger zuverlässig wird. Bei einer Dicke von mehr als 100 μπι ist die Wärmekapazität der Heizschicht selbst zu groß, so daß die Aufheizzeit länger als erwünscht wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird für die die Widerstandsheizschicht 110 bildende elektrische Widerstandsmasse ein Gemisch aus 50 Gew.-% Polyimidharz, 25 Gew.-% Ruß (mit einer Teilchengröße von 0,05 μπι) und 25 Gew.-% Graphit (mit einer Teilchengröße von ΙΟμίη) verwendet In diesem Fall wird die Schicht HO mit einer Dicke von 40 μπι geformt

Tabelle 2 Nr. Leitfähiges Mittel Nr. Leitfähiges Mittel

20 Nickel-Phosphor* Legierung

21 Chrom

22 Nickel-Kohalt-Legierung

23 Chrom-Silizium-Legierung

24 Chrom-Titan-Legierung

25 Titannitrid

Nr.	Leitfähiges Mittel	Nr.	Leitfähiges Mittel
1	Graphit	11	Gold
2	Ruß	12	Silber
3	Bleidioxid	13	Platin
4	Carborundum	14	Palladium
5	Rutheniumdioxid	15	Tantal
6	Vandiumpentoxid	16	Kupfer
7	Halbleiter der	17	Wolfram
	Bariumtitanat-Reihe
8	Eisentrioxid	18	Molybdän
9	Stannosulfid	19	Nickel-Chrom-
			Legierung

Die Schutzschicht 112 kann aus einem Werkstoff gemäß Tabelle 1 hergestellt werden. Dabei sind Athylentetrafluorid oder Siliconharz im Hinblick auf die elektrische Isoliereigenschaft und die Trennfähigkeit vom Kopierpapier besonders vorteilhaft. Die Schutzschicht 112 wird zweckmäßig mit einer Dicke von 20 bis 150 μηι ausgebildet. Wenn die Dicke der Schutzschicht 112 weniger als 20 μπι beträgt, ist der durch die Widerstandsheizschicht 110 fließende Strom gegenüber der Schutzschicht 112 und dem mit ihr in Berührung stehenden Teil bzw. Teilen nicht wirksam isoliert. Wenn die Dicke der Schutzschicht 112 mehr als 150 μπι beträgt, erhält diese selbst eine zu große Wärmekapazität, so daß gemäß F i g. 10 die Aufheizzeit nicht verkürzt werden kann. Bei der beschriebenen Ausführungsform besitzt die Schutzschicht 112 eine Dicke von 40 μηι.

F i g. 11 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Drehung der Schmelzfixierwalze 74 an einer Stelle derselben und dem Temperaturanstieg. Bei der beschriebenen Ausführungsform besitzt die Schmelzfixierwalze 74 einen Durchmesser von 60 mm, wobei die Austraggeschwindigkeit des Kopierpapiers Pi oder P2 bei 90 mm/s liegt und die für die Tonerfixierung nötige Temperatur auf 170° C festgelegt ist. Gemäß F i g. 11 ergibt sich ein linearer Temperaturanstiegsteil L1 entsprechend dem genannten Punkt auf der Widerstandsheizschicht 110 dann, wenn dieser Punkt innerhalb des Stromzufuhr-Winkelbereichs /liegt, in welchem an der Schmelzfixierwalze 74 ViiLrme erzeugt wird. Wenn dieser Punkt außerhalb des Winkelbereichs / liegt, d. h. wenn die Leiterelemente 118a, 1186 der Widerstandsheizschicht 110 einschließlich dieses Punkts, in einer Position liegen, in welcher sie vom Schleifkontakt 122 getrennt sind, tritt ein linearer Temperaturabfallabschnitt LI entsprechend dem außerhalb des Bereichs /liegenden Punkt auf. Nach drei Umdrehungen der Schmelzfixierwalze 74, d. h. nach einer Zeitdauer von etwa 1 s, hat sich die Oberflächentemperatur der Widerstandsheizschicht 110 auf etwa 170° C erhöht Hierauf wird die Temperaturerhöhungskurve, wie bei L 3 und L 4 angedeutet, längs der Temperaturlinie von 170⁰C im wesentlichen waagerecht, so daß die Oberflächentemperatur mithin stabil wird. Da der Stromzufuhr- bzw. Wärmeerzeugungsbe reich etwa '/3 .der gesamten Außenumfangslänge der Widerstandsheizschicht 110 beträgt, beträgt auch der Stromverbrauch nur etwa ^l/3 des Stromverbrauchs, der für die Erwärmung der gesamten Außenumfangsfläche erforderlich wäre.

Die graphische Darstellung von Fig. 12 veranschaulicht die für das Aufheizen erforderliche Zeitspanne. . Wie vorher im einzelnen erläutert, ist die bei .der Fixiereinrichtung 52 nötige Aufheizzeit, wie durch die

ausgezogene linie C angedeutet, mit etwa 0,2 bis 5 s außerordentlich kurz.

Mit der erfindungsgemäßen Schmelzfixierwalze kann somit die Aufheizzeit im Vergleich zu einer Aufheizzeh von 3 bis 5 min, die gemäß der gestrichelten Linie A in Fig. 12 bei Oer bisherigen fixiervorrichtung mit röhrenförmigen Iiararot-Heizelementen nötig ist, wesentlich verkürzt werden. Ebenso ergibt sich eine Verkürzung der Aufheizzeit von etwa 1 bis 3 min bei der bisherigen abstrahlenden Fixiereinrichtung (vgL strichpunktierte linie Bin F i g. 12).

Die beschriebene Toner-Fixiereinrichtung benötigt neben der Wärmeisolierschicht, der Widerstandsheizschicht und der Schutzschicht am Walzenkörper keine Temperaturregelvorrichtung, keinen Oberflächentemperaturdetektor usw, so daß sich ihr Aufbau wesentlich vereinfacht Da sie weiterhin nicht die üblichen aufwendigen, röhrenförmigen Infrarot-Heizelemente verwendet, läßt sich eine Kostensenkung erreichen und ein hoher Zuverlässigkeitsgrad der Einrichtung gewährleisten. Durch Bestimmung der die Widerstandsheizschicht durchfließenden Strammenge kann weiterhin auch dann eine gewünschte Größe der Temperatur erreicht werden, wenn der Strom nicht periodisch ein- und abgeschaltet wird. Infolgedessen ist die Temperaturregelung der Widerstandsheizschicht sehr einfach, wobei keine großen Temperaturunterschiede zwischen lokalen Stellen infolge unterschiedlicher Kopierpapierformate auftreten. Durch die Wärmeisolierschicht wird eine Wärmeübertragung von der Widerstandsheizschicht auf den Walzenkörper verhindert Aufgrund der Wärmekapazität der Widerstandsheizschicht kann die Aufheizzeit auf nur etwa 0,2 bis 5 s verkürzt werden, wobei weiterhin der Wärmeverlust gering ist und eine Senkung des Strombedarfs zuläßt Darüber hinaus kommt das Kopierpapier mit der Widerstandsheizschicht nur über die Schutzschicht in Berührung, so daß die Toner-Fixiereinrichtung einen guten Fixier-Wirkungsgrad zeigt.

Da weiterhin die Dicke der Widerstandsheizschicht auf 0,1 bis ΙΟΟμηι eingestellt ist, besitzt diese Schicht eine kleine Wärmekapazität während sie dennoch die erforderliche Wärmemenge liefert und sich weiterhin für Massenfertigung eignet

Da die Dicke der Schutzschicht bei 20 bis 150μπι liegt besitzt diese Schicht ebenfalls eine kleine Wärmekapazität und eine zufriedenstellende elektrische Isolierfähigkeit.

Da die Wärmeisolierschicht außerdem aus einem aufschäumbaren Grundmaterial geformt wird, ist sie kostengünstig bei niedrigem Gewicht und niedrigem Wärmeübertragungsgrad. Die Schicht ist einfach auszubilden, und sie besitzt aus demselben Grund eine Oberfläche mit Affinität für die angrenzenden dünnen Schichten.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist weiterhin der Schleifkontakt so angeordnet, daß der Abschnitt der Widerstandsheizschicht der mit dem unfixierten Kopierpapier in Berührung gelangt, stets im Wärmeerzeugungsbereich / liegt, so daß bei niedrigem Stromverbrauch ein stabiler Temperaturpegel aufrechterhalten wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Leiterelemente 118 an beiden Endabschnitten der Widerstandsheizschicht 110 in Umfangsrichtung derselben und in gleichen Abständen voneinander angeordnet, wobei der Wärmeerzeugungsbereich / nur einen den Walzenspalt einschließenden Teil des Umfangs der Widerstandsheizschicht 110 umfaßt Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion beschränkt Wenn \ die Leiterelemente in Form von Nullanschlüssen oder in \ endloser Form um den Gesamtumfang der Wider- Standsheizschicht 110 herum angeordnet sind und die : Widerstandsheizschicht aus einem Material mit positiver Temperaturkoeffizient-Kennlinie geformt ist läßt sich dieselbe Wirkung erzielen. Im folgenden ist anhand der Fig. 13 bis 16 eine

ίο andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben, bei welcher den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet and daher nicht im einzelnen erläutert sind.

!5 Gemäß den Fig. 13 und 14 sind an Außen- und Innenumfangsfläche der Widerstandsheizschicht 1Ϊ0 leitfähige Schichten 150, 152 aus Kupfer angeordnet über weiche ein Strom durch die Widerstandsheizschicht 110 geleitet werden kann. Die beiden Endab- schnitte der Außenumfangsfläche jeder leitfähigen Schicht 150 oder 152 liefen nach außen hin frei und sind mit zwei Stromzuführungseinrichtungen 156 versehen, an denen Schleifkontakte 154 mit den leitfähigen Schichten 150, 152 in Gleitberührung stehen. Wenn somit über die Stromzuführungseinrichtungen 156 ein elektrischer Strom durch die Widerstandsheizschicht 110 geleitet wird, erzeugt letztere über ihre Gesamtfläche hinweg Wärme. Wenn die Widerstandsheizschicht wie noch erläutert werden wird, aus einem Material mit positiver Temperaturkoeffizient-Kennlinie hergestellt wird, braucht eine Stromzuführungseinrichtung nur am einen Ende der Walze vorgesehen zu sein, so daß die Widerstandsheizschicht 110 von Außen- und Innenumfangsfläche her mit Strom beschickt wird.

Die Widerstandsheizschicht 110 wird aus einem Werkstoff mit der erwähnten positiven Temperaturkoeffizient-Kennlinie hergestellt wie sie in Fig. 15 durch die ausgezogene Linie A veranschaulicht ist, bei welcher die Änderung Δ R des elektrischen Widerstands in

bezug auf die Änderung Δ 7"der Temperatur positiv und daher sehr groß ist. Als Widerstands-Heizelementmaterialien mit derartiger Kennlinie sind u.a. Halbleitermaterialien der Bariumtitanatreihe bekannt Bei der dargestellten Ausführungsform wird als Material mit

dieser Kennlinie Äthylentetrafluorid verwendet Die Herstellung der Widerstandsheizschicht erfolgt in der Weise, daß 60 Gew.-% Äthylentetrafluorid-Pulver (mittlere Teilchengröße 5 μπι) mit 40 Gew.-% leitfähigen Rußpulvers (mittlere Teilchengröße 0,05 μπι)

so vermischt werden. Die Widerstandsheizschicht 110 wird an ihrer Innenfläche in einer Dicke von 3 μηι mit einem leitfähigen, Ag-Pulver enthaltenden Kunstharz beschichtet, während auf ihre Außenfläche Aluminium in einer Dicke von 5 μπι aufgetragen wiid. Die Dicke der Widerstandsheizschicht UO selbst wird auf 30μπι eingestellt, so daß sich eine Oberflächentemperatur von 170°C einstellt Das Bariumtitanat-Halbleitermaterial kann ebenfalls als Werkstoff mit der genannten Kennlinie verwendet werden.

Bei der Toner-Fixiereinrichtung 52 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau hat es sich gezeigt daß sich die Aufheizzeit auf nur etwa 0,2 bis 5 s verkürzen läßt.

Gemäß Fig. 16 wird das Kopierpapier Pi oder P2 zwischen Schmelzfixierwalze 74 und der zugeordneten Andruckwalze 76 hindurchgeleitet. Beispielsweise kann dabei das Kopierpapier P1 vom Format A 4 (210x297 mm) sein, während das Kopierpapier P2das Format B 4 (257 χ 364 mm) besitzt. Wenn das Kopierpa-

pier P1 des kleineren Formats zwischen den Walzen 74 und 76 hindurchgeleitet wird, ergibt sich an der Oberfläche der Schmelzfixierwalze 74 die Temperaturverteilung gemäß der graphischen Darstellung im unteren Teil von Fig. 16. Da hierbei dem Walzenteil h, welcher mit dem Papier P X in Berührung gelangt, durch letzteres Wärme entzogen wird, fällt die Oberflächentemperatur der Schmelzfixierwalze entsprechend ab. Infolgedessen wird der Schmelzfixierwa!ze die Energie zugeührt, die zum Ausgleich für diesen Temperaturabfall benötigt wird. Infolgedessen kann sich am Walzenteil h, welcher dem Unterschied.zwischen dem Kopierpapier Pt und dem größeren Kopierpapier PI entspricht, eine höhere als die anfänglich eingestellte Temperatur einstellen (vgL ausgezogene Linie Bjt Da jedoch die Widerstandsheizschicht die erwähnte positive Temperaturkoeffizient-Kennlinie besitzt, wird die lokale Temperaturerhöhung aufgrund der verschiedenen Papierformate auf die durch die gestrichelte Linie A in Fig. 16 gezeigte Weise automatisch korrigiert Infolgedessen wird im Gegensatz zu einer Keizschicht ohne die genannte Kennlinie (vgL ausgezogene Linie B) ein großer Temperaturunterschied zwischen verschiedenen Walzenabschnitten verhindert Hierdurch wird auch die Möglichkeit ausgeschaltet, daß das Kopierpapier PI an dem heißeren Bereich bzw. den heißeren Bereichen der Schmelzfixierwalze 74 hängenbleibt

Bei dieser Ausfühningsform fließt außerdem eine große Strommenge in dem mit dem Kopierpapier Pi oder PI in Berührung stehenden Abschnitt der Widerstandsheizschicht 110 der Schmelzfixierwalze 74, nämlich in dem Abschnitt der Widerstandsheizschicht 110, welchem durch seine Berührung mit dem Kopierpapier Pl oder PI Wärme entzogen wird, -während der restliche Teil der Widerstandsheizschicht UO nur von der normalen, niedrigeren Strommenge durchflossen wird. Hierdurch wird der Gesamtstrombedarf der Fixiereinrichtung herabgesetzt

Erfindungsgemäß ist es darüber hinaus nicht nötig, die Oberflächentemperatur der Schmelzfixierwalze 74 im voraus auf einen Pegel einzustellen, der über dem normalen Sollpegel liegt, weil eine Temperaturerniedrigung an der Widerstandsheizschicht 110 durch die Berührung mit dem Kopierpapier Pl oder PI vorausgesetzt wird. Infolgedessen kann ein Anhaften oder Hängenbleiben des Kopierpapiers Pi oder P 2 an der Widerstandsheizschicht HO aufgrund der Berührung der Vorderkante des Kopierpapiers Pl oder P 2 mit der auf höherer Temperatur befindlichen Schmelzfixierwalze 74 vermieden werden.

Gemäß Fig. 14 ist außerdem der Walzenkörper 148 der Andruckwalze 76 mit einer Wärmeisolierschicht 151 versehen, so daß eine Wärmeübertragung von der Schmelzfixierwalze 74 auf die Andruckwalze 76 verhindert wird.

Im folgenden sind nunmehr Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Widerstandsheizschicht erläutert

Zunächst wird eine elektrische Widerstandsmasse aus Polyamidharz, Ruß und Graphit zusammen mit Dimethylformamid als Lösungsmittel durchgeknetet, um ein flüssiges Ausgangsmaterial 158 für die Widerstandsheizschicht herzustellen. Diese Masse 158 wird mittels einer Beschichtungsvorrichtung 160 gemäß Fig. 17 auf die elektrisch leitende Schicht 108 des Walzenkörpers 102 aufgetragen. Die Beschichtungsvorrichtung 160 weist einen Behälter 162 zur Aufnahme der flüssigen Masse 158 auf. Im Behälter 162 ist eine Transportrolle oder -walze 164 so angeordnet daß sie mit einem Teil in die flüssige "Ausgangsmasse 158 eintaucht Mit der Transportrolle 164 steht eine Zwischenrolle 166 in Berührung, die ihrerseits: mit einer

Auftrag- oder BescWchtungsroUe 168 in Berührung steht, die am Kern 104 der Schmelzfixierwalze 74 angreift, auf deren Außenfläche die elektrisch isolierende Schicht 108 ausgebildet ist Während sich die Transportrolle 164 mit einer Drehzahl von etwa

ίο 240/min dreht, wird die flüssige Ausgangsmasse 158 über die Zwischenrolle 166 sowie die BeschichtungsroUe 168 in Form eines Films auf die elektrisch isolierende

Schicht 108 aufgetragen. . . Die Wellenstummel 114% 1146 an beiden Enden des

is Walzenkörpers 102 sind jeweils durch eine obere und eine untere Leitschiene 170a bzw. 1706 geführt Während seiner Drehung durch einen nicht dargestellten Antrieb wird der Walzehkörper VGL unter Bewegung in den Leitschienen VJOa, VJQb geführt Wenn der Walzenkörper 102 aufwärts zu einer -Position gefQhrt wird* in welcher er die BeschichtungsroUe 168 berührt, führt er in dieser Position eine vorbestimmte Zahl von Umdrehungen durch, während er mit der BeschichtungsroUe in Abrollberührung steht '

Der mit der Widerstandsheizschicht-Ausgangsmasse 158 beschichtete Walzenkörper 102 wird dann durch die Leitschienen 170a, 1706 weiter geführt und unter fortgesetzter Drehung in eine Trocknervorrichtung 171 eingeführt

Die Trocknervorrichtung 171 umfaßt gemäß F i g. 18 eine Wärme- bzw. Heizkammer 172, einen letzteren durchlaufenden Förderer 174 sowie einen Infrarotheizer 180, der über der durch den Förderer 174 gebildeten Transportstrecke 176 für den Walzenkörper angeord net ist und dessen rückseitiger Teil von einer Reflexionsplatte 178 umschlossen ist Der mit der Ausgangsmasse 158 beschichtete Walzenkörper 102 durchläuft mit ständiger Drehung die Heizkammer 172 der Trocknervorrichtung 170. Hierbei wird die Aus gangsmasse zu einer Widerstandsheizschicht UO umgewandelt Bei der dargestellten Ausfühningsform beträgt die Erwärmungstemperatur 400⁰C bei einer

Erwärmungsdauer von 2 h. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die eben

beschriebene Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung 160 beschränkt, vielmehr kann die Transportrolle 164 gleichzeitig auch als BeschichtungsroUe 168 dienen. Weiterhin kann eine beispielsweise in Fig. 19

so veranschaulichte Beschichtungsvorrichtung angewandt werden. Dabei ist die Grund- bzw. Ausgangsmasse 158 für die Widerstandsheizschicht in einem oberen Behälter 182 enthalten, wobei sie aus einem schmalen Schlitz im Boden des Behälters 182 in Form eines Films herausfließt Der mit der elektrisch isolierenden Schicht 108 versehene Walzenkörper 104 wird dabei bei ständiger Drehung mit der filmförmigen Ausgangsmasse 158 kontaktiert, wobei die Ausgangsmasse 158 auf die Mantelfläche des Walzenkörpers 102 aufgetragen wird.

Die überschüssige, vom Walzenkörper 102 herabfließende Ausgangsmasse 158 wird von einem unteren Behälter 184 aufgefangen. Die vom unteren Behälter 184 aufgefangene Ausgangsmasse 158 wird über eine Umwälzleitung 188 mit Pumpe 186 wieder zum oberen

Behälter 182 zurückgefördert

Bei den beiden vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung der Widerstandsheizschicht wurden die Massen Nr. 1 und Nr. 9 gemäß Tabelle 2 selektiv als

leitfähiges Material verwendet, wobei gute Ergebnisse erzielt wurden.

Bei selektiver Verwendung einer der Massen Nr. 11 bis 24 gemäß Tabelle 2 kann für die Herstellung der Widerstandsheizschicht eine Vakuumaufdämpfvorrichtung206 gemäß F i g. 20 benutzt werden. Die Aufdampfvorrichtung 206 enthält in ihrem unter einem hohen Unterdruck stehenden Gehäuse 208 eine Heizwanne 212 mit einem Heizelement 210. Ein in der Heizwanne 212 enthaltenes Metall 192, wie Nickel, Chrom, Tantal oder Platin, wird erhitzt und vergast Gleichzeitig werden die an einer drehbaren Tragplatte 214 angebrachten Walzenkörper 102 um ihre Achse in Drehung versetzt, wobei sie gleichzeitig um das Zentrum der drehbaren Tragplatte 214 umlaufen. Der Xi durch Erhitzung gebildete Metalldampf wird auf den im voraus an der Mantelfläche mit einer nicht-metallischen elektrisch isolierenden Schicht 108 versehenen Walzenkörper 102 im Gehäuse 208 aufgedampft Auf diese Weise winsi eine Widerstandsheizschicht 110 ausgebildet

Die Ausbildung der Widerstandsheizschicht unter Verwendung eines Metalls als leitfähiger Werkstoff ist nicht auf die vorstehend beschriebene Vakuumaufdampfvorrichtung 206 beschränkt Beispielsweise kann eine stromlose Galvanisier- bzw. Metallisiervorrichtung ISO der Art gemäß F i g. 21 verwendet werden, die eine mit einer Masse einer Galvanisierlösung 192 gefüllte Galvanisierwanne 194 aufweist Der an seiner Mantelfläche mit der nicht-metallischen elektrisch isolierenden Schicht 108 versehene Walzenkörper 102 wird nach einer Aktivierungsbehandlung mit Hilfe eines Metallanschlusses an einer Aufhängstange 198 aufgehängt und in die Lösung 192 für das stromlose Galvanisieren eingetaucht Die die Wanne 194 überfließende Lösung 192 wird zu einem Neueinstellabschnitt 200 geleitet Von letzterem aus gelangt die Lösung 192 zu einem mit Heizelement 202 ausgerüsteten Heizbehälter 204, um in letzterem erwärmt und sodann zur Galvanisierwanne 194· zurückgeleitet und wiederverwendet zu werden. Wenn die Galvanisierlösung 192 hauptsächlich aus z. ß. Nickel besteht, wird sie in der Galvanisierwanne 194 auf einer Temperatur von 40 bis 6O⁰C gehalten. Wenn der Walzenkörper unter diesen Bedingungen 30 min lang in die Lösung eingetaucht bleibt, bildet sich an seiner Außenumfangsfläche die Widerstandsheizschicht 110 mit einer Dicke von etwa 10 μπι.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Direkt beheizte Schmelzfixierwalze ffir eine aus Fixier- und Andruckwalze bestehende Tonerbild-Fixiereinrichtung eines elektrostatischen Kopiergeräts, mit einem zylindrischen, an beiden Enden drehbar gelagerten, inneren Walzenkörper (102), einer auf dem Walzenkörper (102) unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht (106) angeordneten homogenen Widerstandsheizschicht (110), und mit an den gegenüberliegenden Walzenenden angeordneten Stromzuführungseinrichtungen (124a, i24b) ffir die Widerstandshetzschicht (110), dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Isolierschicht (106) als Wärmeisolierschicht ausgebildet und die Widerstandsheizschicht (110) von einer Schutzschicht (112) bedeckt ist, und, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungseinrichti?.ngen (124a, 1246; Schleifkontakte (122) aufweisen mit denen die Stirnenden der Widerstandsheizschicht (110) zum Anlegen der Heizspannung innerhalb eines auf einen Teil des Walzenumfanges begrenzten Bereiches, der den durch den Walzenspalt gebildeten Fixierbereich einschließt, kontaktierbar sind.

2. Schmelzfixierwalze nat°h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der begrenzte Bereich etwa ein Drittel des Walzenumfanges einschließt

3. Schmelzfixierwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Widerstandsheizschicht (1 lt>) und der Wärmeisoiierschicht (106) eine elektrisch isolierend^ Schid-u (108) angeordnet ist

4. SchmelzfixierwaCze nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennztv hnet, daß längs des Walzenumfanges in den beiden Endbereichen der Widerstandsheizschicht (110) an deren Außenfläche oder in einem der Endbereiche an deren Außen- und Innenfläche, paarweise einander gegenüberliegend, von einander getrennte Leiterelemente (118) in gleichmäßiger Verteilung angeordnet sind.

5. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiiierstandsheizschicht(llO) ein elektrisches Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.

6. Schmelzfixierwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) Äthylentetrafluorid, oder Bariumtitanat-Halbleitermaterial, enthält.

7. Schmelzfixierwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) eine gleichmäßige Dicke im Bereich von 20 bis 150 μσι besitzt.

8. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht ' (110) eine elektrische Widerstandsmasse aus Polyimidharz, Ruß und Graphit enthält.

9. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) eine Zinnverbindung enthält.

10. Schmelzfixierwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) eine Komponente aus Stanno-Oxid enthält.

11. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) ein elektrisch leitendes

Metall enthält

12. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) eine elektrisch leitende Metallegierung enthält

13. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizschicht (110) eine gleichmäßige Dicke im Bereich von 0,1 bis 100 um besitzt

14. Schmelzfixierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (112) eine gleichmäßige Dicke im Bereich von 20 bis 150 Jim besitzt