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1. (WO1991009351) FIXING STATION FOR AN ELECTROPHOTOGRAPHIC PRINTER OR COPIER
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Fixierstation für eine elektrofotografische Druck- oder Kopiereinrichtung.

In elektrofotografischen Druck- oder Kopiergeräten ist es üblich, den mit Toner beschichteten Aufzeichnungsträger in einer thermischen Fixierstation zu fixieren. Derartige thermische Fixierstationen enthalten im allgemeinen elektrisch geheizte Fixierwalzeπ mit zugehörigen an- und abschwenkbaren Andrückwalzen. Der Aufzeichnungsträger wird zum Fixieren zwischen Fixierwalzen und Andrückwalzen hindurchgeführt. Durch Wärmeeinwirkung von Seiten der Fixierwalze wird der Toner auf dem Aufzeich- nungsträger fixiert. Da während der kurzen Kontaktstrecke des Aufzeichnungsträgers mit der Fixierwalze der Tonner auf
Schmelztemperatur gebracht werden muß, ist eine hohe Heizleistung von seiten der Fixierwalze notwendig. Zu diesem Zwecke ist es üblich, in der hohlen Fixierwalze Halogenstrahler mit hoher Heizleistung zu installieren.

Halogenstrahler haben jedoch den Nachteil, daß ihre Brennzeit relativ kurz ist und daß deswegen notwendig ist, sie öfters auszutauschen.

Bisher war es üblich, im Schadensfall den Tausch des defekten Heizstrahlers und der defekten Fixierwalze von einem geschulten Wartungstechniker bei kaltem Gerät durchführen zu lassen. Dies führt zu langem Gerätestillstand und hohen Aufwendungen für die Reparatur des Gerätes. Nachteilig war dabei insbesondere, daß vor dem eigentlichen Austausch gewartet werden mußte, bis sowohl Fixierwalze als auch der auszutauschende Halogenstrahler abkühlte, wegen der hohen Wärmekapazität der Fixierwalze kann dies längere Zeit dauern.

Zum Austausch der Heizstrahler war es außerdem notwendig, die gesamte Heizwalze auszubauen, was den Austausch zusätzlich komplizierte.

Da der Aufzeichnungsträger zwischen Fixierwalze und Andrückwalze durch Friktion bewegt wird, unterliegt die Andrückwalze einem relativ hohen Verschleiß. Zum Austausch der Andrückwalze war es bisher üblich, die gesamte Fixierstation zu zerlegen. Dies ist aufwendig und führt zu längeren unerwünschten Ausfallzeiten der Druckeinrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fixierstation der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie wartungsfreundlich aufgebaut ist, so daß Verschleißteile ohne besonderes Werkzeug ausgetauscht werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung können sowohl Fixierwalze als auch Andruckwalze ohne besonderes Werkzeug ausgetauscht werden. Das in der Fixierwalze angeordnete Strahlermodul zum Erhitzen der Fixierwalze ist ebenfalls austauschbar ausgestaltet, wobei zum Austauschen dieses besonders verschleißanfälligen Teiles die Fixierwalze in der Fixierstation verbleiben kann. Um die ausgetauschten heißen Walzen bzw. das Strahlermodul sicher abkühlen zu können, weist das Gerät eine Abkühlablage auf.

Durch die Erfindung werden die zur Wartung des Gerätes erforderlichen Standzeiten wesentlich verkürzt. Der Austausch kann von der Bedienperson des Gerätes selbst durchgeführt werden, ohne daß besonders geschulte Wartungstechniker erforderlich sind.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer Fixierstation in einer elektrofotografischen Druckeinrichtung

Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Heizwalze in einer Fixierstation einer elektrofotografischen Druckeinrichtung mit darin angeordnetem Strahlermodul

Figur 3 eine schematische Darstellung eines elektrofotografischen Druckgerätes mit abgenommener Frontplatte beim Austausch des Strahlermoduls

Figur 4 eine schematische Darstellung eines elektrofotografischen Druckgerätes mit abgenommener Frontplatte beim Austausch der Fixierwalze

Figur 5 eine schematische Darstellung der Lagerung der Andrückwalze in Draufsicht

Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung des Antriebs der Andrückwalze in Draufsicht entsprechend der Figur 5

Figur 7 eine schematische Darstellung des Einstellmechanismus für die Andruckfederkraft der Andrückwalze und

Figur 8 eine schematische Darstellung des Andrückwalzenaustausches.

Eine Fixierstation (Figur 1) einer elektrofotografischen Druckeinrichtung enthält eine Fixierwalze oder Heizwalze 11, die auf einem Gestell 10 des Druckgerätes gelagert ist, sowie eine An-drückwalze 9 aus einem mit Kautschuk ummanteltem Stahlrohr. Die Andrückwalze 9 ist auf zwei Schwingen 8 gelagert und kann mit Hilfe von 2 elektromechanisch angetriebenen Nockenscheiben 7 über Ansätze 6 an die Fixierwalze 11 an- und abgeschwenkt werden (Pfeilrichtung). Dabei werden die Schwingen 8 entgegen die Kraft von Federn 5 um die Achse 4 verschwenkt. Die Heizwalze 11 besteht aus einem mit Teflon 12 beschichteten Aluminiumrohr 13, das beidseitig offen ist. Die Heizwalze 11 ist in dem Gestell 10 der Fixierstation gelagert und zwar auf einer Seite über einen Lagerflansch 14 mit einer zentralen Halte- und Führungsδffnung 15 und auf der anderen Seite über ein Lagerelement 16, das mit einer hier nur schematisch dargestellten Antriebseinrich-tung 17 in Form eines Riemenrades 18 in Verbindung steht. Auf dem Lagerflansch 14 befindet sich ein Lager 19/1, das mit einem Zentrierstück 20 in das Alurohr 13 der Heizwalze 11 eingreift. Das andere Lagerelement 16 mit Lager 19/2 auf der Antriebsseite der Fixierstation weist ebenfalls einen Zentrieransatz 21 auf, der in die andere Seite des Alurohres 13 der Heizwalze 11 eingreift. Um die Heizwalze 11 sicher lagern zu können, sind auf dem Lagerelement 16 Tellerfedern 22 angeordnet, die die Heizwalze über eine Scheibe 22/1 erfassen und gegen das Zentrierstück 20 des Lagerflansches 14 drücken. Sie sorgen für den Ausgleich der axialen Wärmeausdehnung. Dabei gleitet das Alurohr der Heizwalze 11 auf dem Zentrieransatz 21, wobei die Scheibe 22/1 über Schrauben 21/1 mit dem Zentrieransatz 21 verbunden ist. Ein Mitnehmerkeil 23 an dem Lagerelement 16 greift in eine entsprechende Ausnehmung des Alurohres 13 der Heizwalze 11 ein und sorgt damit für eine sichere Antriebsverbindung. Der Lagerflansch 14 ist über Flügelschrauben 24 lösbar mit dem Gestell 10 der Fixierstation verbunden. Mit Hilfe von über Flügelschrauben 25 befestigten Halteklauen 26 wird die Heizwalze 11 gegenüber dem Lagerflansch 14 gesichert. Die Halteklaue 26 hat zu diesem Zweck einen Ansatz 27, der in eine Nut 28 der Heizwalze angreift, wobei im eingebauten Zustand der Ansatz 27 die Nut 28 nicht berührt , so d aß sich die Heizwalze 11 radial f rei bewegen kann. Die Halteklaue 26 hat eine Sicherungsfunktion beim Austausch der Fixierwalze 11.

Zum Austausch der Fixierwalze werden die Flügelmuttern 24 gelöst und die Fixierwalze 11 kann mitsamt dem Flansch 14 ge sichert durch die Halteklauen 26 mit Hilfe eines an dem Lagerflansch 14 befestigten Griffes 29 aus dem Gestell 10 der Fixierstation gezogen und ausgetauscht werden.

Damit die Fixierwalze 11 an ihrer Mantelfläche nicht beschädigt wird, ist ein die Flügelschrauben 24 aufnehmender Haltering 24/1 innen mit Filz 24/2 abgedeckt.

In der Fixierwalze 11 befindet sich ein Strahlermodul 30 aus mehreren, z.B. zwei zwei übereinander angeordneten Halogenstrahlern. Dieses Strahlermodul ist austauschbar ausgestaltet. Zu diesem Zwecke ist es auf einer Seite in der Halte- und Führungsöffnung 15 des Lagerflansches 14 geführt und auf der anderen Seite in einem als Abstandshalter dienenden Winkel 31 der auf dem Lagerelement 16 der Antriebsseite der Fixierstation befestigt ist. Der Winkel 31 weist eine Durchgangsöffnung 32 auf, die zur Führung und Halterung des Strahlermoduls 30 dient. Um das Strahlermodul 30 auch im heißen Zustand austauschen zu können, ist auf dem anderen Ende des Strahlermoduls ein Griffstück 33 aus wärmeisolierendem Kunststoff angeordnet. Dieses Griffstück weist einen Ansatz 34 auf, der das Strahlermodul 30 in der Durchgangsöffnung 32 zentriert. In der Durchgangsöffnung 32 kann das Strahlermodul 30 über den Ansatz 34 mit Hilfe einer Klemmeinrichtung in Form einer Klemmschraube 35 befestigt werden.

Zur sicheren Führung des aus Glas bestehenden Strahlermoduls weist das Strahlermodul an einer Seite einen aus Blech bestehenden Abstandshalter (Hülse) 36 auf, die das Strahlermodul in der Halte- und Fixieröffnung 15 des Lagerflansches 14 sicher hält. Die Hülse 36 kann auch Bestandteil des Lagerflansches 14 sein oder sie kann als selbständiges Element vor dem Einbau über das Strahlermodul geschoben werden.

Weitere Wärmeschutzelemente sind aus Alublech bestehende Trichter 37 mit einer zentralen Durchgangsöffnung für das Strahlermodul, die beidseitig im Alurohr 13 der Fixierwalze 11 angeord net sind. Die Trichter schirmen den eigentlichen Hitze erzeugenden Bereich des Strahlermoduls 30 mit den darin angeordneten Glühwendeln gegenüber den Lagern ab und verhindern dadurch eine unzulässige Überhitzung der Lager 19/1, 19/2. Derartige Schutzmaßnahmen sind notwendig, weil die Walzentemperatur an der Außenfläche der Fixierwalze im eigentlichen Druckbetrieb 215 - 225º betragen kann.

Elektrisch kontaktiert ist das Strahlermodul 30 über einen im Bereich des Griffes 29 angeordneten Stecker 38 und einem weiteren Stecker 39 im Bereich des Lagerflansches 14.

Das Strahlermodul 30 kann nun in einfacher Weise auch im heißen Zustand durch den Operator selbst ausgetauscht werden. Zu die-sem Zwecke wird zunächst der Stecker 39 und dann die Flügelschrauben 24 gelöst und dann kann entsprechend der Darstellung der Figur 3 das Strahlermodul am Handgriff 33 aus der Fixierwalze 11 gezogen werden. Der als Abstandselement dienende Winkel 31 sorgt dabei für eine sichere berührungsfreie Entnahme.

Die Druckeinrichtung weist nun zusätzlich in einem besonderen nicht hitzeempfindlichen Bereich eine Haltevorrichtung 40 mit zwei Auflageelementen 41 auf, die dazu dienen, das Strahlermodul während der Abkühlphase aufzunehmen (Figur 3). Bis das Strahlermodul ausreichend abgekühlt ist, kann in der Zwischenzeit ein neues Strahlermodul in die Fixierwalze 11 eingeschoben und mit Hilfe der Klemmeinrichtung 35 fixiert werden. Dieses Einschieben wird erleichtert durch einen Zeπtrieransatz 42 am Lagerflansch 14 (Figur 2). Sollte der Stecker 39 des elektrisehen Anschlusses im Bereich des Lagerflansches stationär eingebaut sein, wird durch die zentrierende Wirkung der Halteund Fixieröffnung eine sichere und beschädigungsfreie Kontaktierung zwischen Stecker 39 und Strahlermodul 30 ermöglicht.

Wie bereits eingangs beschrieben, läßt sich auch die Heiz- oder Fixierwalze 11 im heißen Zustand austauschen. Hierzu ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, vorher das Strahlermodul 30 zu entfernen. Weiter muß sich die Fixierstation in einem Betriebszustand befinden, bei dem die Andrückwalze 9 von der Fixierwalze 11 abgeschwenkt ist. Eine hier nicht dargestellte Beölungseinrichtung an der Fixierstation muß ebenfalls abge- schwenkt sein. Nun werden die Flügelschrauben 24 am Lagerflansch 14 der Bedienseite gelöst. Der Operator zieht mit
Schutzhandschuhen 50 entsprechend der Darstellung der Figur 4 die Walze am Griff 29 vom Antriebsflansch 16 und zieht diese durch die Seitenplatine 10 aus dem Gerät. Die Fixierwalze 11 wird dann auf einer z.B. oberhalb der Fixierstation angeordneten Abkühlablage 51 mit Ablageböcken 52 abgelegt. Die Abkühlabläge kann dabei irgendwo am Gerät angeordnet sein oder es ist möglich, in der Nähe des Gerätes eine ge sonderte Abkühlablage auf einem gesonderten Gestell an zuordnen.

Ein zweiter bereitliegender Lagerflansch 14 wird in eine neue Fixierwalze 11 eingesetzt und mit den Halteklauen 26 an dieser befestigt. Lagerflansch 14 mit Walze 11 werden nun in umgekehrter Reihenfolge wie vorher beschrieben, in die Fixierstation eingesetzt. Der Heizwalzentausch kann dabei vom Operator ohne Werkzeug vorgenommen werden.

Auch die Andrückwalze 9 ist in der Fixierstation auswechselbar gelagert. Dies wird im folgenden anhand der Figuren 5 bis 8 näher beschrieben.

Die Andrückwalze 9 besteht aus einem Stahlrohr 53, das mit 12 mm Silikonkautschuk 54 sowie einer ca. 1 mm dicken
PFA-Schicht ummantelt ist. Die Andrückwalze ist als Hohlwalze ausgebildet und besitzt an beiden Enden jeweils ein fest eingebautes Kugellager 55. Die Andrückwalze 9 ist zwischen den beiden Schwingungen 8 gelagert und zwar auf einer Seite (Antriebsseite) über einen feststehenden Bolzen 56 und auf der Bedienseite über einen beweglichen Aufnahmebolzen 57. Der bewegliche Aufnahmebolzen 57 ist in einer Führungshülse 58 entgegen der Kraft einer Feder 59 axial verschieblich gelggert und weist einen Bedienkopf 60 in Form eines Kugelkopfes auf, mit dem der bewegliche Bolzen 57 aus dem Kugellager 55 gezogen werden kann. Zusätzlich ist der Aufnahmebolzen 57 mit einer topfförmigen Hülle 61 verbunden, die auf der Führungshülse 58 geführt ist. Die Hülle 61 hat einen kragenförmigen Ansatz 62, der mit einem Anschlag 63 der Fixierstation zusammenwirkt. Kragenformiger Anschlag 62 und Anschlag 63 dienen als Verriegelungseinrichtung. Nur wenn die Andrückwalze 9 von der Fixierwalze 11 abgeschwenkt ist, befindet sich der kragenförmige Ansatz 62 außerhalb des Wirkungsbereiches des Anschlages 63 und der bewegliche Aufnahmebolzen 57 kann über den Bedienknopf 60 zurückgezogen und damit die Andrückwalze 9 entriegelt werden. Ist die Andrückwalze 9 angeschwenkt, verhindert der Anschlag 63 ein Lösen der Verbindung zwischen beweglichem Aufnahmebolzen 57 und Andrückwalze 9. Der Verriegelungsanschlag 63 ist außerdem noch mit einem hier nicht dargestellten unterhalb der Fixierstation angeordneten Rollensattel (Papierführung) gekoppelt und zwar derart, daß die Verriegelung der Andrückwalze 9 nur dann gelöst werden kann, wenn dieser sogenannte Rollensattel geöffnet ist. Dies soll ein Verklemmen des Rollensattels bzw. eine Beschädigung des Rollensattels verhindern.

Das An- und Abschwenken der Andrückwalze an die Fixierwalze 11 erfolgt mit Hilfe eines Schrittmotores 64, der über eine
Klauenkupplung 65 an einer Nockenwelle 66 angrei ft , au f der die beiden Nockenscheiben 7 befestigt sind. Die Nockenwelle 66 ist dabei im Gestell 10 des Gerätes über einen Einstellmechanismus 67 gelagert, der zum Einstellen der Andruckfederkraft der Andrückwalze dient. Die Nockenscheiben 7 liegen unter der Wirkung von den Federn 5 an Andruckelementen 6 der Schwingen 8 an. Die Schwingen 8 wiederum sind um die Achse 4 über Lager 68 verschwenkbar. Zum Einstellen der Andruckfederkraft sind zwei Einstellschrauben 69 am Einstellmechanismus 67 angeordnet (Figur 7), über die die Position der Nockenwelle 66 in ihrer Lage relativ zur Andrückwalze 9 verändert bzw. eingestellt werden kann.

Um die Position der Nockenwelle abtasten zu können und damit die Lage der Andrückwalze 9 ist auf der Nockenwelle 66 eine Abtasteinrichtung 70 in Form eines Hallgenerators angeordnet. Diese Abtasteinrichtung liefert die entsprechende Wellenposition in Form von Abtastsignalen an die Steueranordnung der Druckeinrichtung bzw. in eine entsprechende Überwachungseinrichtung zur Steuerung des Papierlaufes.

Soll die Andrückwalze 9 im abgeschwenkten Zustand der Fixierwalze 11 ausgetauscht werden, wird entsprechend der Darstellung der Figur 8 die Verriegelung zwischen beweglichem Aufnahmebolzen 57 und Andrückwalze 9 durch Ziehen am Bedienknopf 60 gelöst. Die Andrückwalze kann dann aus der Fixierstation von unten her vorzugsweise mit Schutzhandschuhen entnommen werden. Schutzhandschuhe 50 sind notwendig wenn ein Austausch der Andrückwalze 9 zusammen mit dem Heizwalztausch im heißen Zustand der Fixierstation erfolgen soll.

Bezugszeichenliste

5 Federn
6 Ansatz
7 Nockenscheibe
8 Schwingen
9 Andrückwalze
10 Gestell
11 Fixier- und Heizwalze

12 Teflonbeschichtung
13 Alurohr
14 Lagerflansch
15 Halte- und Führungsöffnung

16 Lagerelement
17 Antriebseinrichtung
18 Riemenrad
19/1 Lager
19/2 Lager
20 Zentrierstück
21 Zentrieransatz
21/1 Schrauben
22 Tellerfedern
22/1 Scheibe
23 Mitnehmerteil
24, 25 Flügelschrauben
24/1 Halterung
24/2 Filz
26 Halteklauen
27 Ansatz
28 Nut
29 Griff
30 Strahlermodul
31 Winkel
32 Durchgangsöffnung
33 Griffstück
34 Ansatz
35 Klemmschraube 36 Hülse
37 Trichter
38, 39 Stecker
40 Halterung (Parkposition)
41 Auflageelemente
42 Zentrieransatz
50 Schutzhandschuhe
51 Abkühlablage für die Fixierwalze 52 Auflageböcke
53 Stahlrohr
54 Silikonkautschuk
55 Kugellager
56 feststehender Bolzen
57 beweglicher Aufnahmebolzen
58 Führungshülse
59 Feder
60 Bedienkopf
61 Hülle
62 kragenformiger Ansatz
63 Anschlag
64 Schrittmotor
65 Klauenkupplung
66 Nockenwelle
67 Einstellmechanismus
68 Lager
69 Einstellschrauben
70 Abtasteinrichtung