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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung und ein Fixierverfahren
für eine
elektrofotografische Einrichtung.
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In
einer Fixiervorrichtung für
eine elektrofotografische Einrichtung, die sowohl eine Heizwalze
mit Heizungen darin als auch eine gegen die Heizwalze wirkende Druckwalze
umfaßt,
und Aufzeichnungsmaterial, das ein Tonerbild auf seiner Oberfläche aufnimmt,
beidseitig einfaßt
und trägt,
während
sie das Aufzeichnungsmaterial in einem Druckabschnitt zwischen der
Heizwalze und der Druckwalze aufheizt und mit Druck beaufschlagt,
um das Tonerbild auf der Oberfläche
des Aufzeichnungsmaterials zu fixieren, ist es erforderlich, das
Tonerbild einem konstanten Wärmewert
auszusetzen, um eine stabile Fixierungsintensität des Tonerbilds zu erzielen.
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Ein
konventionelles Wärmesteuerungssystem
für eine
Heizwalze ist in folgender Art angeordnet (siehe JP-B 61-6385).
Es ist z.B. ein Temperaturerfassungselement in einem Abschnitt des Außenumfangs
der Heizwalze vorgesehen, und ein Sensorkopf ist bereitgestellt,
um dem Temperaturerfassungselement gegenüberzuliegen. Das Temperaturerfassungselement
erfasst die Temperatur der Heizwalze, und der Sensorkopf gibt ein
Signal aus, wenn er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegt.
Dann wird bestimmt, ob die Heizungen der Heizwalze in Übereinstimmung
mit dem Signal von dem Sensorkopf mit Strom versorgt werden sollen, oder
nicht, wodurch die Temperatur der Heizwalze gesteuert wird.
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Da
in der vorgenannten Konfiguration der konventionellen Temperaturerfassungseinrichtung das
Temperaturerfassungselement an dem Endabschnitt der Oberfläche ohne
Blattlauf der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung vorgesehen ist, war
es jedoch unmöglich,
die Temperatur in dem Mittelabschnitt (Blattlauffläche) der
Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung unmittelbar zu messen. Folglich
ist es sogar in einem Fall, wo die Temperatur der Blattlauffläche auf
der Heizwalze aufgrund der Hitzeabsorptionsfunktion des Toners und
des Aufzeichnungsmaterials (Blätter,
etc.) abnimmt und folglich der Temperaturverteilungszustand der
Heizwalze so wird, wie z.B. in 5 gezeigt,
unmöglich,
einen solchen Zustand zu erfassen. Als Folge war es unmöglich, eine
stabile Fixierungsintensität
des Tonerbilds zu erzielen.
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Aus
der
DE 33 09 398 A1 ist
eine Walzenfixiervorrichtung bekannt, die eine Andruckwalze und eine
Heizwalze umfasst. Zwei Temperaturfühler sind in der Mitte bzw.
nahe einer Stirnfläche
der Heizwalze in geringem Abstand zur Heizwalzenoberfläche angeordnet
und an eine Steuerung angeschlossen, welche die Stromzufuhr zu den
im Innern der Heizwalze angeordneten Heizelementen steuert bzw.
unterbricht, sobald die von den Temperaturfühlern gemessenen Temperaturen
vorgegebene Sollwerte erreichen.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fixiervorrichtung und
ein Fixierverfahren für eine
elektrofotografische Einrichtung bereitzustellen, mit denen die
Temperatur der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung konstant haltbar
und so eine stabile Fixierungsintensität erzielbar sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 und
5 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 4 beschrieben. Es wird eine Fixiervorrichtung für eine elektrofotografische
Einrichtung bereitgestellt, umfassend eine Heizwalze, die zumindest eine
Heizung enthält,
und eine Druckwalze, die gegen die Heizwalze wirkt, wobei Aufzeichnungsmaterial,
was ein Tonerbild darauf trägt,
in einem Druckabschnitt zwischen der Heizwalze und der Druckwalze derart
zweiseitig eingefasst und getragen ist, während es aufgeheizt und in
einem Druckabschnitt mit Druck beaufschlagt wird, dass das Tonerbild
auf einer Oberfläche
des Aufzeichnungsmaterials fixierbar ist, wobei die Fixiervorrichtung
weiterhin eine erste Temperaturerfassungseinrichtung die durch ein
Temperaturerfassungselement, das an einem Außenumfangsabschnitt der Heizwalze
vorgesehen ist, und einen Sensorkopf gebildet ist, der derart angeordnet ist,
dass er dem Temperaturerfassungselement gegenüberliegen kann, eine zweite
Temperaturerfassungseinrichtung, die durch eine Vielzahl von Temperaturerfassungselementen
gebildet ist, die in dazwischenliegenden konstanten Intervallen
entlang einer Axialrichtung der Heizwalze angeordnet und von dem
Außenumfang
der Heizwalze beabstandet sind, und eine Steuereinrichtung umfasst.,
zum Steuern des Anschaltens und des Abschaltens der Heizung gemäß Ausgangssignalen
von jeder der ersten und zweiten Temperaturerfassungseinrichtungen.
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Obige
und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen weiter hervorgehen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schemazeichnung, die die Gesamtanordnung einer elektrofotografischen
Einrichtung zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Hauptteil der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung
zeigt;
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3 ist
ein Blockdiagramm des Steuerungssystems der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung;
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4 ist
ein erklärendes
Diagramm zur Erfindung, was die entsprechende Temperaturverteilung
der Heizwalze entlang ihrer Axial(Längs)-Richtung zeigt; und
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5 ist
ein erklärendes
Diagramm zum Stand der Technik, das die entsprechende Temperaturverteilung
der Heizwalze entlang ihrer Axial(Längs)-Richtung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In 1 bezeichnet
ein Bezugszeichen 1 eine fotosensitive Trommel, die durch
das elektrofotografische Verfahren auf ihr ein Tonerbild formt und durch
eine Tragachse derart getragen ist, daß die fotosensitive Trommel
sich unter konstanter Geschwindigkeit in die Richtung dreht, die
durch einen Pfeil a gezeigt ist. Ein Aufladeelement 2 ist
vorgesehen, um der Oberfläche
der fotosensitiven Trommel gegenüberzuliegen, wodurch
die Oberfläche
der fotosensitiven Trommel 1, die das Aufladeelement 2 gegenüberliegend
passiert, einheitlich und gleichmäßig aufgeladen wird. Ein Laserstrahl 3 zum
Belichten der Oberfläche
der fotosensitiven Trommel 1, die gleichmäßig geladen
ist, wird durch ein Druckinformationssignal moduliert, das von einer
Informationsverarbeitungseinrichtung bereitgestellt wird, wodurch
ein latentes elektrostatisches Bild auf der Oberfläche der fotosensitiven
Trommel 1 gebildet wird. Ein Entwickler 4 ist
angeordnet, so daß er
der Oberfläche
der fotosensitiven Trommel 1, auf der das latente elektrostatische
Bild ausgebildet ist, gegenüberliegt.
Der Entwickler 4 weist eine Entwicklungsfunktion auf, die bewirkt,
daß pulvriger
Toner an der Oberfläche
der fotosensitiven Trommel 1 aufgrund der elektrostatischen
Kraft des latenten elektrostatischen Bilds haftet, wodurch ein Tonerbild
geformt wird.
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Ein
Blattmagazin 7 nimmt ein kontinuierliches Aufzeichnungsmaterial 6 (Druckblätter) von bandähnlicher
Konfiguration in gefaltetem Zustand auf, auf das das Tonerbild transferiert
und auf dem es fixiert wird, um einen Bilddruckvorgang darauf durchzuführen. Übergabewalzen 8a, 8b,
die einen Teil einer Druckblattübergabeeinrichtung
bilden, nehmen das Druckblatt 6 von dem Magazin 7 auf
und schicken es an die fotosensitive Trommel 1.
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Das
von den Übergabewalzen 8a, 8b ausgesendete
Druckblatt 6 wird derart in Berührung mit der Oberfläche der
fotosensitiven Trommel gebracht, daß das Tonerbild von der fotosensitiven
Trommel auf die Oberfläche
des Druckblatts übergeben
wird. Eine Übergabeeinheit 5 bringt
auf die rückwärtige Oberfläche des
Druckblatts 6, das in Berührung mit der fotosensitiven
Trommel 1 ist, elektrische Ladung auf, deren Polarität entgegengesetzt
zu der des Tonerbilds ist, wodurch auf der rückwärtigen Oberfläche des
Druckblatts 6 eine elektrostatische Kraft zum Bewegen (Übergeben)
des auf der Oberfläche
der fotosensitiven Trommel 1 gebildeten Tonerbilds zur Oberfläche des
Druckblatts 6 erzeugt wird.
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Übergabewalzen 9a, 9b,
die den anderen Teil der Druckblattübergabeeinrichtung bilden,
beschicken eine Vorheizung 10 mit dem Druckblatt 6, auf
das das Tonerbild transferiert oder übergeben wurde. Die Vorheizung 10 ist
an der stromaufwärtigen
Seite von Fixierwalzen 11 vorgesehen und wird in Berührung mit
der rückwärtigen Oberfläche des Druckblatts 6 gebracht,
auf dem das Tonerbild gehalten ist, wodurch das Druckblatt 6 vorgeheizt
wird.
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Die
Vorheizung 10 ist z.B. derart angeordnet, daß eine Elektroheizung
an der rückwärtigen Oberfläche einer
Wärmeübertragungseinheit
befestigt ist, mit der die rückwärtige Oberfläche des
Druckblatts 6 in Berührung
gerät.
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Die
Vorheizung 10 heizt das Druckblatt 6 in einem
Maß auf,
daß das
an dem Druckblatt 6 haftende Tonerbild aufgeweicht wird,
während
das Druckblatt 6 sich in Berührung mit der Oberfläche der
Vorheizung 10 bewegt. Die Temperatur der Vorheizung 10 kann
eingestellt werden, indem der Strom, mit dem die Elektroheizungen
beaufschlagt werden, durch eine Temperatursteuereinrichtung oder
-regeleinrichtung 16 gesteuert wird.
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Das
Paar Fixierwalzen 11, das durch eine Heizwalze 11a und
eine Druckwalze 11b gebildet wird, wobei letztere gegen
die Heizwalze 11a wirkt, heizen das Druckblatt 6 auf,
das in Berührung
mit der Vorheizung 10 gebracht und vorgeheizt wurde, und beaufschlagen
es mit Druck, wodurch das Tonerbild auf der Oberfläche des
Druckblatts 6 fixiert wird. Das von den Fixierwalzen 11 ausgesendete
Druckblatt 6 wird durch Zugwalzen 12a, 12b eingezogen,
dann gefaltet und in einer Ablage 13 aufgenommen. Wahlweise
wird das in die Zugwalzen eingezogene Druckblatt aus der elektrofotografischen
Einrichtung ausgeworfen und zu einer weiteren elektrofotografischen Einrichtung
oder einer (nicht gezeigten) Nachverarbeitungseinrichtung versendet,
die in einem hinteren Abschnitt dieser elektrofotografischen Einrichtung angeordnet
sind.
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2 zeigt
die detaillierte Konfiguration der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung.
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In 2 sind
eine Vielzahl von Heizungen 14 mit jeweils unterschiedlichen
Heizflächen
innerhalb der Heizwalze 11a vorgesehen. Ein Temperaturerfassungselement 15,
wie z.B. ein thermisch beschreibbarer Chip, ist um einem Endabschnitt
des Außenumfangs
der Heizwalze 11a entlang ihrer Axialrichtung angebracht.
Ein Sensorkopf 17 ist derart angeordnet, daß er dem
Temperaturerfassungselement 15 entgegengesetzt sein oder
gegenüberliegen kann.
Eine erste Temperaturerfassungseinrichtung 18 ist durch
das Temperaturerfassungselement 15 und den Sensorkopf 17 gebildet.
In der Nähe
des Mittelabschnitts der Heizwalze 11a entlang ihrer Axialrichtung
ist eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung 19 vorgesehen,
die durch eine Vielzahl von Thermistoren, etc. gebildet ist, die
in konstantem Abstand von dem Außenumfang der Heizwalze 11a angeordnet
sind. Die zweite Temperaturerfassungseinrichtung 19 ist
in Übereinstimmung
mit den Heizflächen
der Heizungen 14 vorgesehen.
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In 2 beschreibt
ein Bezugszeichen 25 ein Tonerbild, das auf dem Druckblatt 6 ausgebildet ist.
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Der
Betrieb dieser Fixiervorrichtung wird unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben
werden.
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In
vorgenannter Konfiguration wird, wenn ein Stromschalter für die elektrofotografische
Einrichtung, die als Drucker dient, angeschaltet wird, um den Drucker
zu starten, die Heizwalze 11a sich zu drehen beginnen.
In diesem Zustand wird der Blattübergabevorgang
angehalten und das Blatt wird nicht in Berührung mit der Heizwalze gebracht.
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Wenn
sich die Heizwalze 11a dreht, wird ein Signal von dem Sensorkopf
für eine
konstante Zeitdauer jedesmal ausgegeben, wenn das Temperaturerfassungselement 15 dem
Sensorkopf 17 gegenüberliegt.
Wenn die Erfassungstemperatur des Temperaturerfassungselements 15 beispielsweise
auf 180°C
eingestellt wurde, wird das vorgenannte Signal für die konstante Zeitdauer weiterhin
ausgegeben, bis die erfaßte
Temperatur 180°C
erreicht, aber gestoppt, wenn die erfaßte Temperatur 180°C erreicht.
Die Oberflächentemperatur
der Heizwalze 11a wird sich nach Ablauf der vorbestimmten
Zeit ab einem Zeitpunkt stabilisieren, wo die erfaßte Temperatur
180°C erreicht.
Diesbezüglich
kann die vorbestimmte Zeit unter Berücksichtigung des Überschwingens,
etc., des ausgegebenen Signals unmittelbar nach Erreichen der erfaßten Temperatur
von 180°C
willkürlich
eingestellt werden. Die Heizflächen der
Heizungen 14 werden natürlich
eingestellt, indem berücksichtigt
wird, daß eine
gleichmäßige Temperaturverteilung
in einem Zustand erzielt wird, in dem die erfaßte Temperatur erreicht ist
und stabil bei 180°C gehalten
wird.
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Wie
oben beschrieben, versieht eine Steuereinheit 20 eine Antriebseinheit 21 mit
einem Antriebssignal, lediglich in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal
der ersten Temperaturerfassungseinrichtung 18, um die Heizungen 14 an- und abzuschalten,
wodurch die Heizwalze 11a derart gesteuert wird, daß sie eine
Idealtemperaturverteilung beibehält,
wie in 4 gezeigt.
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Dann
werden die Ausgangswerte der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung 19 zu
diesem Zeitpunkt jeweils von Analogwerten in Digitalwerte durch
einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler 22 der Steuereinheit 20 gewandelt,
dann in eine CPU 23 geschickt und in einem Speicher 24 gespeichert.
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Sogar
wenn die Oberflächentemperatur
der Heizwalze 11a 180°C
erreicht, werden aufgrund der Variationen der Widerstandswerte der
jeweiligen Temperaturerfassungseinrichtungen (Thermistoren) 19 selbst,
der Variationen der Entfernung zwischen der Oberfläche der
Heizwalze 11a und den Thermistoren 19, etc., die
Ausgangswerte der jeweiligen Thermistoren 19 in dem Idealtemperaturverteilungszustand
der Heizwalze auf folgende Weise variieren. Das heißt, daß beispielsweise
der
Ausgangswert des ersten Thermistors 3,0 V beträgt, der
Ausgangswert
des zweiten Thermistors 2,9 V und der
Ausgangswert des dritten
Thermistors 2,5 V.
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Diesbezüglich werden
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Ausgangswerte der jeweiligen Thermistoren im voraus
in dem Speicher 24 gespeichert. Zum Ausführungszeitpunkt
des Druckvorgangs (d.h., in einem Zustand, in dem ein Blatt durch die
Heizwalze und die Druckwalze beidseitig eingefaßt und getragen wird, während es
durch diese Bauteile erhitzt und mit Druck beaufschlagt wird), versendet
die Steuereinheit 20 das Heizungsantriebsignal zur Antriebseinheit 21,
wodurch die Heizungen 14 an- und abgeschaltet werden, so
daß die
Ausgangswerte der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung 19 gleich
den Ausgangswerten werden, die vorher in dem Speicher 24 gespeichert
wurden.
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Gemäß einer
solchen Anordnung kann verwirklicht werden, daß die Heizwalze 11a die
in 4 gezeigte Idealtemperaturverteilung aufweist,
ohne durch die Abweichungen der Ausgangswerte der Thermistoren beeinflußt zu werden,
die aufgrund der Variationen der Widerstandswerte der als zweite Temperaturerfassungseinrichtung 19 verwendeten Thermistoren,
der Variationen des Abstands zwischen der Außenumfangsoberfläche der
Heizwalze 11a und der Temperaturerfassungseinrichtung,
etc., entstehen. Entsprechend wird es möglich, einen konstanten Wärmewert
auf den Toner aufzubringen, wodurch eine stabile Fixierungsintensität erzielt
wird.
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Wie
oben beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Fixiervorrichtung
und ein Fixierverfahren für
eine elektrofotografische Einrichtung bereitzustellen, die geeignet
sind, die Temperatur der Heizwalze entlang ihrer Axialrichtung konstant
zu halten und eine stabile Fixierungsintensitiät zu erzielen.
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Die
voranstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist rein erläuternd
und beispielhaft gegeben worden. Es ist nicht beabsichtigt, die
Erfindung auf exakt die offenbarte Ausführungsform zu beschränken, oder
sie zu erschöpfen,
und Abwandlungen und Veränderungen sind
in Anbetracht obiger Lehre möglich
oder können aus
dem Ausüben
der Erfindung hervorgehen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und
beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische
Anwendung zu erläutern,
und um es einem Fachmann zu ermöglichen,
die Erfindung in vielfachen Ausführungsformen
und mit verschiedenen Abwandlungen zu benutzen, so wie sie für die besondere
beabsichtigte Verwendung geeignet sind. Der Umfang der Erfindung
wird durch die im folgenden beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente
definiert.