DE10063703A1

DE10063703A1 - Fixiervorrichtung

Info

Publication number: DE10063703A1
Application number: DE10063703A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Samei; Kazunori Matsuo; Tomoyuki Noguchi; Yukinori Hara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: GB2357461A; CN1300965A; DE10063703B4; US20010018002A1; GB0030816D0; US6449457B2; GB2357461B; CN1196039C

Abstract

Die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt: eine Heizwalze, die aus einem magnetischen Metall hergestellt ist und die durch elektromagnetische Induktion erhitzt wird; eine Fixierwalze, die parallel zur Heizwalze angeordnet ist; ein Tonerheizmedium in Form eines Riemens des Endlostyps, der über die Heizwalze und die Fixierwalze gelegt ist, wobei der Riemen durch die Heizwalze erhitzt und durch die beiden Walzen gedreht wird; und eine Druckwalze, die an die Heizwalze über das Tonerheizmedium gepreßt wird, wobei sich die Druckwalze in derselben Richtung wie das Tonerheizmedium dreht, um ein Fixierspaltgebiet zu bilden. Die Konstruktion der vorliegenden Erfindung erzielt eine stabile Temperatursteuerung des Tonerheizmediums und liefert eine stabile Fixierqualität des Tonerbildes.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fixiervor richtung für bilderzeugende Vorrichtungen auf der Basis einer elektrostatischen Aufzeichnung oder einer elektrophotographi schen Aufzeichnung, wie Kopiergeräte, Fax-Geräte und Drucker. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf eine Toner fixiervorrichtung, die ein Verfahren der elektromagnetischen Induktionsheizung verwendet.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Zunehmend sind auf dem Markt Forderungen nach schnelleren bilderzeugenden Vorrichtungen, wie Drucker, Kopiergeräte und Faxgeräte mit einer verbesserten Energieausnutzung aufge taucht. Um solche Forderungen zu erfüllen, besteht der kriti sche Punkt darin, den thermischen Wirkungsgrad von Fixiervor richtungen, die in den bilderzeugenden Vorrichtungen verwen det werden, zu verbessern.

Während der bilderzeugenden Verfahren, wie der elektrophoto graphischen Aufzeichnung, der elektrostatischen Aufzeichnung und der magnetischen Aufzeichnung, bildet eine bilderzeugende Vorrichtung ein nicht fixiertes Tonerbild auf einem Aufzeich nungsmedium, wie auf Aufzeichnungsblätter, einem lichtemp findlichem Papier und einem elektrostatischen Aufzeichnungs papier, durch ein Bildübertragungsverfahren oder ein direktes Verfahren aus. Das nicht fixierte Tonerbild wird im allgemei nen durch eine Fixiervorrichtung auf der Basis von Kontakt heizverfahren, wie einem Verfahren mit einer heißen Walze, einem Filmheizverfahren oder einem elektromagnetisches Induk tionsheizverfahren fixiert.

Die Fixiervorrichtung des Verfahrens mit einer heißen Walze umfaßt in einer Grundkonstruktion ein Paar von Walzen, die eine in der Temperatur regulierte Fixierwalze, die eine Wär mequelle, wie ein Halogenlampe aufweist, und eine Druckwalze, die gegen die Fixierwalze drückt, umfaßt. Ein Aufzeichnungs medium wird in einen Abschnitt eingeschoben und durch ihn hindurch befördert, wobei die Fixierwalze und die Druckwalze in Kontakt miteinander kommen, einem sogenannten Fixierspalt gebiet, so daß ein nicht fixiertes Tonerbild durch die Hitze und den Druck, die durch die Walzen aufgebracht werden, ge schmolzen und fixiert wird.

Die Fixiervorrichtung des Filmheizverfahren ist beispielswei se in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung S 63-313182 und H 01-263679 beschrieben.

Im Fall der vorangehenden Fixiervorrichtung wird ein Auf zeichnungsmedium in engen Kontakt mit einer Heizvorrichtung gebracht, wobei diese eng an einem Stützelement über einen dünnen hitzefesten Fixierfilm befestigt ist. Der Fixierfilm wird gegen den Heizkörper geschoben und die Hitze wird vom Heizkörper über den Film auf das Aufzeichnungsmedium übertra gen. Die Heizvorrichtung in der Fixiervorrichtung ist eine keramische Heizvorrichtung, die so konstruiert ist, daß eine Widerstandsschicht auf einem hitzefesten Substrat, das iso lierende Eigenschaften und eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf weist, wie Aluminia (Al₂O₃) oder Aluminiumnitrid (AlN), ange ordnet ist. Da diese Fixiervorrichtung den dünnen Fixierfilm mit einer geringen Wärmekapazität verwendet, ist ihre Wärme leitfähigkeit höher als die der Fixiervorrichtung, die er hitzte Walzen verwendet. Somit erreicht die Fixiervorrichtung einer kürzere Aufwärmzeit, einen schnelleren Start und eine verbesserte Energieeffizienz.

Die offengelegte japanische Patentschrift H 08-22206 be schreibt eine Fixiervorrichtung auf der Basis eines elektro magnetischen Induktionsheizverfahrens. Gemäß diesem Verfahren wird eine Joulesche Wärme durch einen Wirbelstrom, der in ei nem magnetischen Metallelement durch ein Wechselfeld erzeugt wird, erzeugt, wobei dieses eine Heizvorrichtung, die die Me tallelemente enthält, durch eine elektromagnetische Induktion erhitzt.

Nachfolgend wird eine Beschreibung der Fixiervorrichtung auf der Basis der elektromagnetischen Induktionsheizung gegeben.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine konventionel le Fixiervorrichtung für eine elektromagnetische Induktions heizung zeigt.

Wie Fig. 5 zeigt, umfaßt die konventionelle Fixiervorrich tung:
eine Führung 21, die in der Innenfläche eines Films an geordnet ist;
eine Heizvorrichtung 20, die in der Führung 21 angeord net ist, wobei diese eine Spuleneinheit 18 und ein magneti sches Metallelement 19, einen Heizkörper, umfaßt;
einen hitzefesten zylindrischen Film 17, der die Führung 21 umgibt, so daß das magnetisches Metallelement 19 sich in Kontakt mit dessen innerer Oberfläche befindet; und
eine Druckwalze 22, die ein Fixierspaltgebiet N (fixing nip region N) mit dem Film 17 durch ein Pressen gegen den Film 17 am Ort, wo das magnetische Metallelement 19 angeord net ist, bildet, und den Film 17 dreht.

Der Film 17 ist entweder aus:

a) einem einschichtigen Film aus PTFE, PFA oder FEP; oder
b) einem Verbundfilm, wobei die äußere Oberfläche eines Films, der aus Polyimiden, Polyamid-Imiden, PEEK, PES oder PPS hergestellt ist, mit einem PTFE, PFA oder FEP beschichtet ist. Die Dicke des Films beträgt nicht mehr als 100 µm und vorzugsweise liegt sich zwischen 20 µm und 50 µm.

Die Führung 21 ist aus einem Material, wie PEEK und PPS mit einer Steifigkeit und hitzeresistenten Eigenschaften, herge stellt. Die Heizvorrichtung 20 ist ungefähr im Zentrum der Längsrichtung der Führung 21 eingebettet.

Die Druckwalze 22 umfaßt einen Kern 22a und eine umgebende hitzeresistente Gummischicht 22b, die aus Silikongummi oder derartigen Materialien mit einer guten Ablöseeigenschaft (re leasing ability) zusammengesetzt ist. Die Druckwalze 22 ist so angeordnet, daß sie gegen das magnetische Metallelement 19 der Heizvorrichtung 20 über den Film 17 mit einem vorbestimm ten Druck durch die Verwendung von Lagern oder anderen ergän zenden Druckelementen (die nicht dargestellt sind) drückt. Die Druckwalze 22 dreht sich durch eine Antriebsvorrichtung im Gegenuhrzeigersinn.

Die Drehung der Druckwalze 22 verursacht eine Reibung zwi schen der Druckwalze 22 und dem Film 17 und sie übt eine Drehkraft auf den Film 17 aus. Der Film 17 gleitet und dreht sich, während er eng am magnetischen Metallelement 19 der Heizvorrichtung 20 befestigt ist.

Wenn die Heizvorrichtung 20 eine vorbestimmte Temperatur er reicht, so wird ein Aufzeichnungsmedium 11, das ein nicht fi xiertes Tonerbild T, das in einem (nicht dargestellten) Bild ausformungsabschnitt ausgebildet wurde, aufweist, zwischen den Film 17 und die Druckwalze 22 im Fixierspaltgebiet N eingeschoben. Das Aufzeichnungsmedium 11 wird sandwichartig zwi schen die Druckwalze 22 und den Film 17 eingeschlossen und bewegt sich durch das Fixierspaltgebiet N. Während das Auf zeichnungsmedium 11 sich durch das Fixierspaltgebiet N be wegt, wird Wärme vom magnetischen Metallelement 19 über den Film 17 auf das Aufzeichnungsmedium 11 übertragen, und dessen nicht fixiertes Tonerbild wird geschmolzen und fixiert. Am Ausgang des Fixierspaltgebiets N wird das Aufzeichnungsmedium 11 von der Oberfläche des Films 17 getrennt und in eine (nicht dargestellte) Papierschale gebracht.

In der Fixiervorrichtung, die auf dem elektromagnetischen In duktionsheizverfahren basiert, kann ein magnetisches Metall element 19, eine Induktionsheizvorrichtung, dicht am Toner bild T, das auf dem Aufzeichnungsmedium 11 ausgeformt ist, über den Film 17 angeordnet werden. Somit ist im Vergleich zur Fixiervorrichtung, die das Filmheizverfahren verwendet, eine höhere Wärmeeffizienz erreichbar.

Fixiervorrichtungen für die Vollfarbbild- Ausbildungsvorrichtungen müssen über vier Schichten von To nerteilchen erhitzen und schmelzen. Um dies zu erreichen, muß eine Fixiervorrichtung des elektromagnetischen Induktions heizverfahrens eine nachgiebige Gummischicht von 200 µm auf der Oberfläche des Films verwenden, so daß das Tonerbild pas send eingeschlossen und gleichmäßig erhitzt und geschmolzen wird.

Wenn jedoch der Film mit einer nachgiebigen Schicht der Dicke 200 µm beschichtet wird, wie beispielsweise mit Silikongummi, so erniedrigt sich die Wärmeausbeute durch die niedrige Wär meleitfähigkeit der nachgiebigen Schicht. Somit wird die Dif ferenz zwischen der Temperatur zwischen der inneren Oberflä che des Films, die durch die Heizvorrichtung erhitzt wird, und der äußeren Oberfläche, die sich in Kontakt mit dem Toner befindet, beachtlich.

Somit wird es schwierig, die Temperatur der Oberfläche des Films, die als ein Heizmedium für den Toner dient und einen wesentlichen Einfluß auf den Fixierzustand des Toners hat, zu steuern.

Die vorliegende Erfindung versucht eine Fixiervorrichtung, basierend auf dem elektromagnetischen Induktionsheizverfahren bereit zu stellen, die die Temperatur des Tonerheizmediums in einer stabilen Weise steuert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt:
eine Heizwalze, die aus einem magnetischen Metall herge stellt und durch eine elektromagnetische Induktionsheizung erhitzt wird;
eine Fixierwalze, die parallel zur Heizwalze angeordnet ist;
ein Tonerheizmedium in Form eines Endlosbandes, das über die Heizwalze und die Fixierwalze geführt ist, wobei das Me dium durch die Heizwalze erhitzt und durch die zwei Walzen gedreht wird; und
eine Druckwalze, die auf die Fixierwalze durch das To nerheizmedium gedrückt wird, wobei sich die Druckwalze in derselben Richtung wie das Tonerheizmedium dreht, um ein Fi xierspaltgebiet auszubilden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da das magnetische Me tall für das Basismaterial des Tonerheizmediums verwendet wird, das Tonerheizmedium durch die Induktionsheizung effi zienter geheizt.

Gemäß der Konstruktion der vorliegenden Erfindung wird das Tonerheizmedium zum Fixierspaltgebiet gesandt, während sehr kleine Temperaturdifferenzen zwischen den inneren und äußeren Oberflächen des Tonerheizmediums aufrecht gehalten werden. Somit kann die Temperatur des Tonerheizmediums genau gesteu ert werden, so daß die Tonerbilder in einer stabilen Art fi xiert werden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Fixiervorrichtung einer bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2A ist eine Schnittansicht, die eine Anordnung einer Spule, einer Induktionsheizvorrichtung, auf einer Spulenfüh rungsplatte der Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2B ist eine Seitenansicht, die eine Anordnung einer Spule, einer Induktionsheizvorrichtung, auf einer Spulenfüh rungsplatte der Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die das magnetische Wechselfeld und die Erzeugung eines Wirbelstroms in der Fi xiervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 4 zeigt eine Fixiervorrichtung einer anderen bevorzug ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine konventionel le Fixiervorrichtung des elektromagnetischen Induktionsheiz typs zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die Fig. 1-4 beschrieben. Die Elemente, die gemeinsam in den Fig. 1 bis 4 gezeigt sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine redun dante Beschreibung wird weggelassen.

Die Fixiervorrichtung in Fig. 1 umfaßt:
eine Heizwalze 1, die durch elektromagnetische Induktion eines Induktionsheizelements 6 geheizt wird;
eine Fixierwalze 2, die parallel zur Heizwalze 1 ange ordnet ist;
einen hitzefesten Riemen des Endlostyps (Tonerheizmedi um) 3, der über die Heizwalze 1 und die Fixierwalze 3 geführt ist, wobei der Riemen durch die Heizwalze 1 beheizt und durch die Drehung einer der Walzen in der Richtung gedreht wird, die durch einen Pfeil A gezeigt ist; und
eine Druckwalze 4, die auf die Fixierwalze 2 über den Riemen 3 gepreßt wird.

Die Heizwalze 1 ist aus einem hohlen zylindrischen magneti sche Metall, wie Eisen, Kobalt, Nickel und Legierungen sol cher Metalle, hergestellt. In dieser Ausführungsform beträgt der äußere Durchmesser der Heizwalze 1 beispielsweise 20 mm und die Dicke beträgt beispielsweise 0,3 mm, und ihre Tempe ratur steigt durch ihre niedrige Wärmekapazität schnell an.

Die Fixierwalze 2 umfaßt einen metallischen Kern 2a, der aus Metallen wie rostfreiem Stahl hergestellt ist, und ein nach giebiges Element 2b, das den metallischen Kern 2a bedeckt, wobei das nachgiebige Element 2b aus festem oder geformten hitzebeständigem Silikongummi hergestellt ist. Der äußere Durchmesser der Fixierwalze 2 beträgt 30 mm. Er wird größer gemacht als die Heizwalze 1, so daß die Druckwalze 4 und die Fixierwalze 2 auf einer vorbestimmten Breite in Kontakt mit einander kommen, wenn sie durch den Druck der Druckwalze 4 gedrückt werden. Die Dicke des nachgiebigen Elements 2b be trägt 3 bis 8 mm und die Härte beträgt 15-50° (Asker-Härte: die Härte A, die durch den JIS (Japan Industrial Standard) gemessen wird, beträgt 6-25°). Diese Konfiguration ergibt eine kleinere Wärmekapazität der Heizwalze 1 als der Fixier walze 2, was zu einer schnellen Erhitzung der Heizwalze 1 führt, um somit die Aufwärmzeit zu verkürzen.

Der Riemen 3, der die Heizwalze 1 und die Fixierwalze 2 über brückt, wird an einer Position W1, wo er in Kontakt mit der. Heizwalze 1 kommt, durch die Induktionsheizvorrichtung 6 er hitzt. Wenn sich die Walzen 1 und 2 drehen, so wird die inne re Oberfläche des Riemens 3 kontinuierlich erhitzt, und auf diese Weise wird der gesamte Riemen erhitzt.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Riemen 3 ein Verbundschichtriemen, der eine Heizschicht 3a, die aus einem magnetischen Metall, wie Eisen, Kobalt, Nickel oder Legierungen solcher Metalle als Basismaterial hergestellt ist, und einer Ablöseschicht 3b, die aus einem nachgiebigen Element, wie Silikongummi oder Fluorcarbonkautschuk hergestellt ist, umfaßt.

Die Verbundschicht hilft, die Temperaturen des Riemens 3 zu stabilisieren und verbessert die Zuverlässigkeit, sogar wenn ein fremder Gegenstand zwischen den Riemen 3 und die Heizwal ze 1 gelangt und eine Lücke erzeugt. Das kommt daher, da Hit ze von der Heizschicht 3a, die durch die elektromagnetische Induktion erzeugt wird, den Riemen 3 aufheizt.

Die Dicke der Heizschicht 3a beträgt vorzugsweise 20-50 µm, und idealerweise ungefähr 30 µm.

Wenn die Heizschicht 3a dicker als 50 µm ist, so wird die Verwindungsbelastung, die durch die Drehung des Riemens er zeugt wird, groß. Somit verursachen Scherkräfte Sprünge und schwächen in einigen Fällen die mechanische Festigkeit be trächtlich. Wenn die Heizschicht 3a dünner als 20 µm ist, so wird eine Längsbelastung, die durch das Mäandern des Riemens während der Drehung erzeugt wird, auf die Enden des Riemens ausgeübt, was zur Entwicklung von Sprüngen oder Rissen im Verbundschichtriemen führt.

Die bevorzugte Dicke der Ablöseschicht 3b beträgt zwischen 100 und 300 µm und idealerweise ungefähr 200 µm. Wenn die Dicke innerhalb dieses Bereichs liegt, so kann das Tonerbild T, das auf dem Aufzeichnungsmedium 11 ausgebildet wird, durch die Oberflächenschicht des Riemens 3 in ausreichender Weise eingeschlossen werden, so daß das Tonerbild T gleichmäßig er hitzt und geschmolzen werden kann.

Wenn die Ablöseschicht 3b dünner als 100 µm ist, so wird die thermische Kapazität des Riemens 3 klein. Somit fällt die Temperatur auf der Oberfläche des Riemens während des Fixier verfahrens des Toners signifikant ab, so daß eine ausreichen de Fixierung nicht erzielt werden kann. Wenn andererseits die Ablöseschicht 3b dicker als 300 µm ist, so wird die Wärmeka pazität des Riemens 3 größer, was zu einer Verlängerung der Aufwärmzeit führt. Weiterhin wird, da die Temperatur der Oberfläche des Riemens während des Tonerfixierverfahrens nicht schnell abfällt, eine Verfestigung des geschmolzenen Toners nahe dem Ausgang des Fixierabschnitts behindert. Somit wird ein sogenannten heißer Versatz getriggert, der die Ablö sezuverlässigkeit des Riemens erniedrigt und es ermöglicht, daß der Toner am Riemen kleben bleibt.

Die innere Oberfläche der Heizschicht 3a kann mit Harz be schichtet sein, um eine Oxidation des Metalls zu verhindern und die Kontaktzustände mit der Heizwalze 1 zu verbessern.

Als Basismaterial des Riemens 3 kann die Heizschicht 3a, die aus den obigen Metallen hergestellt ist, durch eine hitzefe ste Harzschicht, die aus Harzen wie Fluorcarbonharzen, Poyi mid-Harzen, Polyamid-Harzen, Polyamideimide-Harz, PEEK, PES und PPS hergestellt ist, ersetzt werden.

Wenn das Basismaterial aus einer Harzschicht mit einer großen Hitzefestigkeit hergestellt ist, so kann der Riemen 3 durch seine Krümmung leicht an der Heizwalze befestigt werden, wo bei die Hitze von der Heizwalze 1 zum Riemen 3 wirksam über tragen werden kann.

In diesem Fall weist die Harzschicht vorzugsweise eine Dicke von 20-150 µm und idealerweise um 75 µm auf. Wenn die Harz schicht dünner als 20 µm ist, so kann man keine ausreichende mechanische Festigkeit gegen ein Mäandern während der Rotati on des Riemens erzielen. Wenn andererseits die Harzschicht dicker als 150 µm ist, so wird die Hitze nicht wirksam von der Heizwalze 1 zur Ablöseschicht 3b des Riemens 3 übertra gen, da die Wärmeleitfähigkeit des Harzes klein wird. Somit verschlechtert sich der Fixierzustand.

Die Druckwalze 4 umfaßt einen Metallrohrkern 4a, der aus ei nem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie beispiels weise Kupfer und Aluminium, hergestellt ist, und auf der Oberfläche des Kerns 4a ein nachgiebiges Element 4b, das eine hohe Hitzefestigkeit und Tonerablösefähigkeit aufweist, be sitzt. Der Metallkern 4a kann aus rostfreiem Stahl statt aus den vorher erwähnten Materialien hergestellt sein.

Die Druckwalze 4 drückt die Fixierwalze 2 über den Riemen 3 und bildet das Fixierspaltgebiet N. In dieser Ausführungsform schneidet jedoch, da die Druckwalze härter als die Fixierwal ze 2 ist, die Druckwalze 4 in die Fixierwalze 2 (und den Rie men 3). Dadurch folgt das Medium 11 dem äußeren Umfang der Druckwalze 4, was die Ablösefähigkeit des Mediums 11 vom Rie men 3 verbessert. Der äußere Durchmesser der Druckwalze 4 be trägt ungefähr 30 mm, und entspricht damit ungefähr dem der Fixierwalze 2. Die Dicke ist jedoch um ungefähr 2-5 mm dün ner als die der Fixierwalze 2, und die Oberflächenhärte ist 20-60° (Asker-Härte: Härte gemessen durch die JISA beträgt 6-25°) härter als die Fixierwalze 2, wie das vorher erwähnt wurde.

Die Induktionsheizvorrichtung 6, die die Heizwalze 1 durch elektromagnetische Induktion erhitzt, umfaßt eine Spule 7, eine Magnetisiervorrichtung und eine Spulenführungsplatte 8, auf die die Magnetspule 7 gewickelt ist. Die Spulenführungs platte 8 ist halbzylindrisch und sie ist in der Nähe des äu ßeren Umfangs der Heizwalze 1 angeordnet. Wie Fig. 2B zeigt, wird die Spule 7 durch das wechselnde Herumwinden eines lan gen Drahtes für die Spule um die Spulenführungsplatte 8 in einer Richtung der Achse der Heizwalze 1 hergestellt. Die Länge der Spule ist dieselbe wie das Gebiet, in dem der Rie men 3 und die Heizwalze 1 in Kontakt kommen.

Diese Konstruktion erlaubt es der Heizwalze 1, das größtmög liche Gebiet zu haben, das durch die elektromagnetische In duktion der Induktionsheizvorrichtung 6 erhitzt wird. Weiter hin wird die Kontaktzeit zwischen der erhitzten Oberfläche der Heizwalze 1 und dem Riemen 3 am längsten. Somit wird die Wärmeleiteffizienz zum Riemen 3 erhöht.

Die Spule 7 wird mit einer Antriebsleistungsquelle mit einem variablen Frequenzoszillator verbunden.

Neben der Spule 7 ist ein halbzylindrischer Spulenkern 9, der aus einem ferromagnetischen Material, wie Ferrit, hergestellt und auf einem Spulenkernstützteil 10 befestigt, angeordnet. In dieser Ausführungsform weist der Spulenkern 9 eine relati ve Permeabilität von 2500 auf.

Die Spule 7 wird mit einem hochfrequenten Wechselstrom von 10 kHz-1 MHz, vorzugsweise von 20 kHz-800 kHz von der An triebsleistungsquelle versorgt, wodurch die Spule 7 ein Wech selfeld erzeugt. An und um die Kontaktposition W1 der Heiz walze 1 und des hitzefesten Riemens 3 beeinflußt das Wechsel feld die Heizwalze 1 und die Heizschicht 3a, was bewirkt, daß ein Wirbelstrom I in die Heizwalze 1 und die Heizschicht 3a in der Richtung B, die in Fig. 3 gezeigt ist, fließt, eine Richtung, die verhindert, daß das Wechselfeld sich ändert.

Der Wechselstrom I erzeugt Joulesche Wärme gemäß dem Wider stand der Heizwalze 1 und der Heizschicht 3a, und verursacht über die elektromagnetische Induktion hauptsächlich im und um den Kontaktbereich der Heizwalze 1 und des Riemens 3, der die Heizschicht 3a aufweist, eine Aufheizung.

Die Temperatur der inneren Oberfläche des Riemens 3, der in vorangehender Weise erhitzt wird, wird in der Nähe des Ein gangs zum Fixierspaltgebiet N durch einen Temperatursensor 5, der mit sehr wärmeempfindlichen Temperaturmeßelementen, wie einem Thermistor, der in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Riemens 3 angeordnet ist, hergestellt ist, gemessen.

Mit dieser Konstruktion wird, da der Temperatursensor 5 die äußere Oberfläche des Riemens 3 nicht beschädigt, eine stabi le Fixierkapazität aufrecht gehalten, und die Temperatur des Riemens 3 direkt vor dem Eintritt in das Fixierspaltgebiet N kann detektiert werden. Basierend auf den Ausgangssignalen, basierend auf der Temperaturinformation, kann die Leistungs eingabe in die Induktionsheizvorrichtung 6 gesteuert werden, um somit sicher die Temperatur des Riemens 3 bei beispiels weise 180°C zu halten. Gemäß dieser Ausführungsform werden, da das Fixierspaltgebiet N mit dem Riemen 3, der durch die Heizwalze 1, die durch die Induktionsheizvorrichtung 6 er hitzt wird, und die Druckwalze 4 erhitzt wird, Temperaturdif ferenzen zwischen den äußeren und inneren Oberflächen des Riemens 3 beschränkt, wenn das Tonerbild T, das auf dem Medi um 11 im (nicht dargestellten) Bildausformungsteil ausgeformt wurde, in das Fixierspaltgebiet N eintritt. Dadurch kann ein sogenanntes Überschießen, bei welchem die Temperaturen der Oberfläche des Riemens übertrieben hoch im Vergleich mit der eingestellten Temperatur werden, verhindert werden. Dadurch kann die Temperatur des Riemens 3, ein Tonerheizmedium, in stabiler Weise gesteuert werden.

Somit sichert im Fixierverfahren der Riemen 3, dessen Tempe ratur in engen Grenzen gesteuert wird, und der in Kontakt mit dem Tonerbild T kommt, eine hohe Fixierqualität.

Die zweite Fixiervorrichtung dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.

Wie Fig. 4 zeigt, so umfaßt in der zweiten Fixiervorrichtung eine Induktionsheizvorrichtung 12:
eine Spule 13;
eine Spulenführungsplatte 14, auf welche die Spule 13 gewickelt ist; und
einen Spulenkern 15, der durch einen Spulenkernstützteil 16, das neben der Spule 13 angeordnet ist, fixiert ist.

In dieser Vorrichtung beträgt das Heizgebiet W2 ungefähr die Hälfte des Kontaktgebiets der halbzylindrischen Induktionsheizvorrichtung, da die Induktionsheizvorrichtung 12 einen Viertelzylinder umfaßt.

Mit dieser Konfiguration kann die Induktionsheizvorrichtung 12 kleiner ausgebildet werden, so daß die Fixiervorrichtung selbst in ihrer Größe reduziert werden kann, um somit die Ko sten der Komponenten zu reduzieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Fixierspaltgebiet ein Tonerheizmedium, das durch die Heizwalze, die durch die Induktionsheizvorrichtung geheizt wird, erhitzt wird, und ei ne Druckwalze. Durch diese Konstruktion werden die Temperatu ren der äußeren und inneren Oberflächen des Tonerheizmediums nahezu auf den gleichen Werten gehalten, wenn es in das Fi xierspaltgebiet eintritt. Somit können die Temperaturen des Tonerheizmediums in einer stabilen Art gesteuert werden.

Die Wirkung der vorliegenden Erfindung kann folgendermaßen zusammengefaßt werden.

- Wenn magnetische Metalle für das Basismaterial des riemen artigen Tonerheizmediums verwendet werden, so können Unter schiede bei den Temperaturen im Tonerheizmedium eingeschränkt werden, sogar wenn eine Lücke zwischen dem Tonerheizmedium und der Heizwalze auftritt, da das Tonerheizmedium sich selbst durch die elektromagnetische Induktion erhitzt. Somit kann man eine hohe Zuverlässigkeit bei der Fixierung erhal ten.
- Wenn das Basismaterial des Tonerheizmediums aus einem hit zefesten Harz aufgebaut ist, so kann das Tonerheizmedium fle xibel auf der Heizwalze in Übereinstimmung mit ihrer Krümmung befestigt werden. Dies gestattet eine wirksame Wärmeübertra gung von der Heizwalze zum Tonerheizmedium.
- Durch das Bedecken des Basismaterials des Tonerheizmediums mit einer nachgiebigen Ablöseschicht in einer Dicke von 100- 300 µm, kann die Oberflächenschicht des Tonerheizmediums in ausreichender Weise das Tonerbild, das auf dem Aufzeichnungs medium ausgebildet ist, umschließen. Somit kann das Tonerbild gleichmäßig erhitzt und geschmolzen werden.
- Wenn die Induktionsheizvorrichtung entlang des äußeren Um fangs der Heizwalze über dieselbe Länge wie das Kontaktgebiet der Heizwalze und des Tonerheizmediums angeordnet ist, kann das Gebiet der Heizwalze, das durch die Induktionsheizvor richtung durch die elektromagnetische Induktion erhitzt wird, maximiert werden. Weiter befinden sich die Oberfläche der heißen Heizwalze und des Tonerheizmediums für die längste mögliche Zeit in Kontakt. Somit wird die Wärmeleitung weiter effizient.
- Wenn die Induktionsheizvorrichtung um den äußeren Umfang der Heizwalze über eine Länge angeordnet ist, die kürzer als der Kontaktwinkel der Heizwalze und des Tonerheizmediums ist, kann die Induktionsheizvorrichtung kleiner ausgebildet wer den, um somit die Größe der Fixiervorrichtung zu reduzieren und die Kosten der Komponenten zu senken.
- Wenn der äußere Durchmesser der Heizwalze kleiner als die Fixierwalze ist, so wird die Wärmekapazität der Heizwalze kleiner als die der Fixierwalze, womit die Heizwalze schnell erhitzt werden kann, was die Aufwärmzeit verkürzt.
- Wenn der Temperatursensor, der die Temperaturen des Toner heizmediums detektiert, auf der inneren Oberfläche des Toner heizmediums nach dem Eingang des Fixierspaltgebiets angeord net ist, so daß sich der Sensor in Kontakt mit dem Tonerheiz medium befindet, so beschädigt der Sensor die äußere Oberflä che des Tonerheizmediums nicht, und es kann eine stabile Fixierleistung aufrecht erhalten werden. Da der Sensor die Tem peratur des Tonerheizmediums kurz vor dem Eintritt in das Fi xierspaltgebiet detektieren kann, kann die Temperatur des To nerheizmediums stetig aufrecht erhalten werden.

Claims

1. Fixiervorrichtung, umfassend:
eine Heizwalze, die aus einem magnetischen Metall herge stellt ist und durch eine elektromagnetische Induktionshei zung erhitzt wird;
eine Fixierwalze, die parallel zur Heizwalze angeordnet ist;
ein Tonerheizmedium in Form eines Riemens des Endlos typs, der über die Heizwalze und die Fixierwalze gelegt ist, wobei dieses Tonerheizmedium in Form des Riemens des Endlos typs durch die Heizwalze erhitzt und durch die beiden Walzen gedreht wird; und
eine Druckwalze, die auf die Fixierwalze über das Toner heizmedium gepreßt wird, und sich in derselben Richtung wie das Tonerheizmedium dreht, um ein Fixierspaltgebiet zu bil den.

2. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Basismaterial des Tonerheizmediums aus einem magnetischen Metall ausgebil det ist.

3. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Material des Tonerheizmediums aus einem hitzefesten Harz ausgebildet ist.

4. Fixiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Ober fläche des Basismaterials mit einer nachgiebigen Schicht in einer Dicke von 100-300 µm beschichtet ist.

5. Fixiervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die nachgiebige Schicht eine Ablöseeigenschaft aufweist.

6. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Vorrichtung für die elektromagnetische Induktionsheizung entlang einem äußeren Umfang der Heizwalze über dieselbe Länge, die das Kontaktgebiet der Heizwalze und des Tonerheizme diums bilden, angeordnet ist.

7. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Vorrichtung für die elektromagnetische Induktionsheizung entlang einem äußeren Umfang der Heizrolle über eine Länge angeordnet ist, die kürzer als der Kontaktbogen der Heizwalze und des Tonerheizmediums ist.

8. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der äußere Durchmesser der Heizwalze kürzer als der der Fi xierwalze ist.

9. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei sie weiter einen Temperatursensor umfaßt, der nahe dem Fi xierspaltgebiet angeordnet ist, wobei der Temperatursensor sich in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Tonerheizmedi ums befindet.