DE19901467A1 - Fixierverfahren und Fixiervorrichtung - Google Patents
Fixierverfahren und FixiervorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fixierverfahren und eine Fixier
vorrichtung zur Verwendung in elektrophotographischen Druckgeräten, die
einen elektrophotographischen Prozeß benutzen, wie beispielsweise Kopier
geräte, Facsimilegeräte, Drucker, usw., und insbesondere auf ein Fixierverfahren
und eine Fixiervorrichtung zur Verwendung in elektrophotographischen Geräten,
die ein Vollfarbdrucken erlauben.
Gewöhnlich wird für Fixiervorrichtungen zur Verwendung in elektrophoto
graphischen Geräten, die elektrophotographische Prozesse einsetzen, wie
beispielsweise Kopiergeräten, Facsimilegeräten, Druckern, usw., allgemein ein
interner Heizprozeß angewandt, bei dem ein Blatt, das unfixierten Toner
aufweist, in einem Kontaktteil (Fixierabschnitt) zwischen einer Fixierwalze, in
der eine Heizeinrichtung untergebracht ist, und einer Druckbeaufschlagungs
walze, die in engem Kontakt mit der Fixierwalze kommt, eingeführt wird, und
der Toner wird unter einwirkender Wärme geschmolzen, um dadurch den Toner
auf dem Blatt dauerhaft festzulegen.
Eine schematische Struktur einer herkömmlichen Fixiervorrichtung, die das
beschriebene interne Heizsystem anwendet, ist in Fig. 11 gezeigt. Die Fixier
vorrichtung ist beispielsweise so aufgebaut, daß sie eine Fixierwalze 101, bei der
eine Silicongummischicht 101b auf ein Kernmetall 101a aus Aluminium auf
geschichtet ist, und eine Druckbeaufschlagungswalze 102, bei der eine Silicon
gummischicht 102b auf einem Kernmetall 102a aus Aluminium gebildet ist, auf
weist, wobei die Druckbeaufschlagungswalze 102 in Berührung mit der Fixier
walze 101 gebracht ist.
Die Fixierwalze 101 enthält darin eine Heizlampe 103 als eine Wärmequelle. Die
Fixierwalze 101 legt Wärme von der Innenseite aufgrund eines Meßergebnisses
durch einen Thermistor 104 an, der auf der Oberfläche der Fixierwalze 101 an
gebracht ist, damit die Oberfläche der Fixierwalze 101 auf eine vorbestimmte
Temperatur erwärmt wird, um bereit für einen Fixierbetrieb zu sein (im folgen
den als Aufwärmzeit bezeichnet).
Andererseits dreht sich die Druckbeaufschlagungswalze 102 unter Aufrecht
erhaltung eines Kontaktes mit der Fixierwalze 101 während der Aufwärmzeit.
Daher wird die Druckbeaufschlagungswalze 102 indirekt durch die Fixierwalze
101 erwärmt. Somit wird der Toner P auf dem Blatt P, das gerade zu dem
Kontaktteil zwischen der Fixierwalze 101 und der Druckbeaufschlagungswalze
102 transportiert ist, durch die Fixierwalze 101 und die Druckbeaufschlagungs
walze 102 erwärmt, wodurch der Toner T dauerhaft auf dem Blatt P fixiert bzw.
festgelegt wird.
Jedoch kann in dem Fall des Fixierens des Toners T auf dem Blatt P durch die
Fixiervorrichtung, die die beschriebene interne Heizmethode anwendet,
beispielsweise in dem Fall des Einsatzes von Toner, der gewünschte Freisetz-
bzw. Freigabeeigenschaften nicht aufweist, wie beispielsweise Farbtoner usw.,
der Toner an der Oberfläche der Schmelzwalze 101 (eine sogenannte Versetzung)
beim Fixierprozeß anhaften. Um insbesondere eine Farbentwicklung oder Tran
sparenz des Farbtoners zu verbessern, ist es erforderlich, die Fixiertemperatur
hoch einzustellen, um eine große Menge an Wärmeenergie dem Farbtoner zuzu
führen, der auf einer Mehrfachschicht gebildet ist. Wenn jedoch die Temperatur
der Fixierwalze 101 ansteigt, um den Toner T von der Fixierwalze 101 in einem
hochgeschmolzenen Zustand zu trennen, überschreitet die zwischen der Fixier
walze 101 und dem Toner T ausgeübte Haftung die interne Agglomerationskraft,
und der Toner T wird auf dessen Innenseite geteilt, was zu einer Versetzung
führt. Wenn andererseits ein Versuch unternommen wird, die Hochtemperatur
versetzung durch Absenken der Fixiertemperatur zu verhindern, kann die Fixier
stärke auf der Zwischenfläche zwischen dem Toner T und dem Blatt P reduziert
werden, was in einer unzureichenden Fixierstärke resultiert.
Um dem beschriebenen Problem entgegenzuwirken, wird insbesondere in der
Fixiervorrichtung des internen Heizsystems, das den Vollfarben-Elektrophoto
graphieprozeß anwendet, die Fixierwalze 101 bei einer hohen Temperatur
(beispielsweise bei etwa 180°C) gehalten, und ein Versetzungsverhinderungs
gebrauch-Öl 106 wirkt auf die Oberfläche der Fixierwalze 101 mittels eines
Ölauftragsmechanismus 105 ein, der zwischen einem Paar von Ölauftragwalzen
107 vorgesehen ist, und nachdem der Toner T auf dem Blatt P festgelegt ist, wird
das Blatt P aus der Fixierwalze 101 durch eine Trennklaue 108 entfernt,
wodurch das Blatt P mit dem darauf festgelegten Toner T von der Fixierwalze
101 abgetrennt wird.
Jedoch treten in dem Fall des Einwirkens des Versetzungsverhinderungs
gebrauch-Öles 106 auf die Oberfläche der Fixierwalze 101 die folgenden
Probleme auf:
- (1) Eine komplizierte Struktur wird benötigt, um gleichmäßig das Öl 106 auf die Fixierwalze 101 aufzutragen, was zu einer Steigerung in den Kosten für die Fixiervorrichtung führt.
- (2) Die Silicongummischicht 101b der Fixierwalze 101 verschlechtert sich und schwillt mit einer Einwirkung des Öles 106 an, was zu einer kürzeren Lebensdauer der Fixierwalze 101 führt.
- (3) Die Vorrichtung wird durch das Lecken des Öles 106 verschmutzt, was nachteilhaft andere Vorrichtungen beeinträchtigt.
- (4) Das Öl 106 kann auf dem Blatt P anhaften, was die Hände eines Benutzers verschmutzt und für diesen unbequem ist.
- (5) In dem Fall der Anwendung eines OHP (Overhead- bzw. Überkopfprojek tor) auf das Blatt P haftet das Öl 106 auf der Oberfläche des OHP, was dazu führt, daß die schwache Transparenz des OHP vermindert wird.
- (6) Eine periodische Wartung ist erforderlich, wie beispielsweise eine Zufuhr des Öles 106 usw., und ist somit für den Gebrauch unbequem.
Darüber hinaus wird in der herkömmlichen Fixiervorrichtung die Fixierwalze
101 von einer großen Wärmekapazität durch die Heizlampe 103 (beispielsweise
800 W), die darin untergebracht ist, erwärmt, und Wärme wird von der Ober
fläche der Fixierwalze 101 zu der Druckbeaufschlagungswalze 102 übertragen.
Als ein Ergebnis wird die Druckbeaufschlagungswalze 102 ebenfalls erwärmt,
wenn die Fixierwalze 101 erwärmt ist. Insbesondere wird in der herkömmlichen
Fixiervorrichtung des internen Heizsystems der größte Anteil der auf die Fixier
walze 101 einwirkenden Wärme durch die Druckbeaufschlagungswalze 102
absorbiert. Daher ist in der beschriebenen Fixiervorrichtung des internen
Druckbeaufschlagungssystems eine lange Aufheizzeit erforderlich, um die Ober
fläche der Fixierwalze 101 auf Temperaturen zu erwärmen, bei denen der Toner
T fixiert werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fixierverfahren und eine
Fixiervorrichtung vorzusehen, die ein Auftreten einer Versetzung verhindern,
ohne ein Auftragen von Öl zu benötigen, und die ein schwächeres Fixieren des
Toners reduzieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Fixierverfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 24 und eine Fixiervorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 9 vor.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Zur Lösung der obigen Aufgabe zeichnet sich also ein Fixierverfahren zum
Fixieren eines unfixierten Tonerbildes, das auf einem Aufzeichnungsmaterial
gebildet ist, indem ein Aufzeichnungsmaterial, auf dem ein unfixiertes Tonerbild
erzeugt ist, zu einem Kontaktteil zwischen einer Fixiereinrichtung und einer
Druckbeaufschlagungseinrichtung transportiert wird, um eine Oberfläche der
Fixiereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen, durch die folgenden Schritte aus:
- (i) Zuvor Gewinnen eines versetzungsfreien Bereiches, der durch eine kritische Grenzlinie festgelegt ist, die von einer Funktion einer Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungseinrichtung-Ober flächentemperatur erhalten ist, in welcher eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner auf dem Aufzeichnungsmaterial gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, und
- (ii) Steuern der Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur und der Druckbeauf schlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur an dem Kontaktteil, während das Aufzeichnungsmaterial dort hindurch transportiert wird, um in den versetzungsfreien Bereich zu fallen.
Gemäß der oben beschriebenen Anordnung kann durch Steuern der Ober
flächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der
Druckbeaufschlagungseinrichtung, um in den versetzungsfreien Bereich zu
fallen, ein Auftreten einer Versetzung verhindert werden, ohne das Versetzungs
verhinderungsgebrauch-Öl zu verwenden, und ein schwaches Fixieren des
Toners kann reduziert werden.
Bei dem herkömmlichen Verfahren wird insbesondere die Oberflächentemperatur
der Druckbeaufschlagungseinrichtung, nämlich die Beziehung zwischen der
Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur
der Druckbeaufschlagungseinrichtung, nicht berücksichtigt. Daher wird bei dem
herkömmlichen Verfahren die Druckbeaufschlagungseinrichtung erwärmt, wie
die Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung angehoben ist, und ein Fixier
betrieb wird in dem Bereich jenseits des versetzungsfreien Bereiches durch
geführt. Als ein Ergebnis der durch die Erfinder vorgenommenen Untersuchun
gen ist es jedoch offenbar, daß die kritische Grenzlinie besteht, die aus der
Funktion der Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächen
temperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung erhalten ist. Daher kann
durch Ausführen der Temperatursteuerung aufgrund der kritischen Grenzlinie
ein Qualitätsbild erzeugt werden, ohne das Versetzungsverhinderungsgebrauch
öl anzuwenden.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfaßt die erfindungsgemäße Fixiervorrichtung:
eine Fixiereinrichtung,
eine Druckbeaufschlagungseinrichtung, um eine Oberfläche der Fixierein richtung mit Druck zu beaufschlagen,
eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Fixiereinrichtung,
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Oberflä chentemperatur der Fixiereinrichtung in der Nähe des Kontaktteiles, wobei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Fixiereinrichtung vorgesehen ist,
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ober flächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Erfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungseinrichtung vorgesehen ist, und
eine Wärmeauftragssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung aufgrund der Ergebnisse der Erfassung durch die erste Temperaturerfassungs einrichtung und die zweite Temperaturerfassungseinrichtung, wobei die Wärmeauftrag-Steuereinrichtung die Fixiereinrichtung-Ober flächentemperatur und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächen temperatur an dem Kontaktteil steuert, während das Aufzeichnungsmaterial dort hindurch in einen versetzungsfreien Bereich transportiert wird, in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner auf dem Aufzeichnungs material gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, wobei der versetzungsfreie Bereich durch eine kritische Grenzlinie de finiert ist, die aus einer Funktion einer Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur erhalten ist.
eine Fixiereinrichtung,
eine Druckbeaufschlagungseinrichtung, um eine Oberfläche der Fixierein richtung mit Druck zu beaufschlagen,
eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Fixiereinrichtung,
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Oberflä chentemperatur der Fixiereinrichtung in der Nähe des Kontaktteiles, wobei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Fixiereinrichtung vorgesehen ist,
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ober flächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Erfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungseinrichtung vorgesehen ist, und
eine Wärmeauftragssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung aufgrund der Ergebnisse der Erfassung durch die erste Temperaturerfassungs einrichtung und die zweite Temperaturerfassungseinrichtung, wobei die Wärmeauftrag-Steuereinrichtung die Fixiereinrichtung-Ober flächentemperatur und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächen temperatur an dem Kontaktteil steuert, während das Aufzeichnungsmaterial dort hindurch in einen versetzungsfreien Bereich transportiert wird, in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner auf dem Aufzeichnungs material gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, wobei der versetzungsfreie Bereich durch eine kritische Grenzlinie de finiert ist, die aus einer Funktion einer Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur erhalten ist.
Gemäß der bevorzugten Anordnung kann durch Steuern der Oberflächentempe
ratur der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der Druckbeauf
schlagungseinrichtung innerhalb des versetzungsfreien Bereiches ein Auftreten
der Versetzung verhindert werden, ohne das Versetzungsverhinderungsgebrauch
öl zu verwenden, und ein schwaches Fixieren des Toners kann reduziert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Fixierstärke /Hochtemperatur-Versetzungskennlinien
diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 2 ein Temperatursteuerkennliniendiagramm einer Fixierwalzen-
Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungsband-
Oberflächentemperatur einer Fixiervorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Diagramm, das schematisch einen Laserdrucker zeigt, der
mit der Fixiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist,
Fig. 4 ein Diagramm, das schematisch die in Fig. 3 dargestellte Fixier
vorrichtung zeigt,
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das Prozesse von Steuerumdrehungen der
Fixierwalze während der Aufwärmzeit zeigt,
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das Prozesse der Steuerung der Oberflächen
temperatur der Fixierwalze und der Oberflächentemperatur des
Druckbeaufschlagungsbandes in dem Fixierprozeß zeigt,
Fig. 7 ein Diagramm, das schematisch die Struktur der Fixier
vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8 ein Diagramm, das schematisch die Struktur der Fixier
vorrichtung gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 9 ein Diagramm, das schematisch die Struktur einer Fixier
vorrichtung gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 10 eine erläuternde Darstellung, die die Struktur eines Heizrohres
zeigt, das in der in Fig. 9 dargestellten Fixiervorrichtung vor
gesehen ist, und
Fig. 11 ein Diagramm, das schematisch die Struktur einer herkömm
lichen Fixiervorrichtung zeigt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand
der Fig. 1 bis 6 beschrieben.
Verschiedene Untersuchungen wurden durch die Erfinder vorgenommen, um
eine Lösung für eine Versetzung und ein schwaches Fixieren des Toners in der
Fixiervorrichtung zu finden, welche das interne Heizsystem in dem elektrophoto
graphischen Prozeß verwendet. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß dann,
wenn die Fixiertemperatur angehoben wird, um eine verbesserte Farbentwick
lung und Transparenz zu erreichen, und um den Toner von der Fixiervorrich
tung (beispielsweise einer Fixierwalze) in einem hochgeschmolzenen Zustand zu
entfernen, Grenzlinien bestehen, die kritische Punkte anzeigen, die durch die
Funktion der Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächen
temperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung bei dem Kontaktteil (Fixier
walzenspalt) zwischen der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungs
einrichtung (beispielsweise weiter unten beschriebener Druckbeaufschlagungs
mechanismus) definiert sind, jenseits von denen die Haftkraft zwischen der
Fixierwalze und dem Toner die interne Agglomerationskraft überschreitet, der
Toner auf seiner Innenseite geteilt ist, und eine Versetzung (Hochtemperatur
versetzung) auftritt.
Als ein Ergebnis von weiteren Untersuchungen haben die Erfinder auch erkannt,
daß eine Grenzlinie besteht, die kritische Punkte angibt, die durch die Funktion
der Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und die Oberflächentempe
ratur der Druckbeaufschlagungseinrichtung bei dem Kontaktteil (Fixierwalzen
spaltteil) zwischen der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungsein
richtung (beispielsweise Druckbeaufschlagungsmechanismus, der weiter unten
beschrieben wird), definiert sind, jenseits von denen die Haftung auf der
Zwischenfläche zwischen dem Toner und dem Aufzeichnungsmaterial vermindert
ist und eine ausreichende Fixierstärke nicht erhalten werden kann. Bei der
vorliegenden Erfindung bedeutet eine ausreichende Fixierstärke, daß ein
gewünschtes Ergebnis durch den (weiter unten beschriebenen) Biegetest erhal
ten werden kann und daß in einem praktischen Gebrauch der Abfall des Toners
kaum beobachtet wird.
Unter Berücksichtigung der obigen Anmerkungen haben die Erfinder Unter
suchungen vorgenommen, um ein vorteilhaftes Verfahren zum Übertragen von
Wärme auf den Toner von der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungs
einrichtung zu finden, indem die Temperaturen des Toners spezifiziert werden,
bei denen der Toner an dem Blatt haften kann und eine ausreichende Fixier
stärke zu erzielen ist, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu bewirken.
Die wünschenswerten Temperaturbedingungen des Toners, bei denen der Toner
an dem Blatt festgelegt werden kann, und bei denen eine ausreichende Fixier
stärke zu erzielen ist, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, werden
anhand der Fig. 1 erläutert.
Versuche wurden durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Oberflächen
temperatur T1 (°C) der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur T2 (°C)
der Druckbeaufschlagungseinrichtung zu finden, bei welcher der Toner an dem
Blatt haften kann und eine ausreichende Fixierstärke zu beobachten ist, ohne
eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen. Für die Versuche können beispiels
weise eine Fixierwalze und ein Druckbeaufschlagungsmechanismus, die weiter
unten näher erläutert werden, als die Fixiereinrichtung bzw. die Druckbeauf
schlagungseinrichtung verwendet werden. Für den Toner wird beispielsweise
Sharp JX 8200 eingesetzt.
Aus Kombinationen der Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und der
Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung sind jeweils
kritische Temperaturen, die eine Fixierstärke garantieren, damit der Toner an
dem Aufzeichnungsmaterial haftet, und kritische Temperaturen zur Erzeugung
einer Hochtemperaturversetzung, um eine Hochtemperaturversetzung zu verhin
dern, aufgetragen und durch Geraden bzw. lineare Linien angenähert.
Als ein Ergebnis kann aus der kritischen Temperatur, die die Fixierstärke garan
tiert, die erste kritische Grenzlinie a (kritische Grenzlinie, die Fixierstärke
garantiert), die durch die folgende Formel (a) angegeben ist, um eine genügende
Stärke zwischen dem Toner und dem Aufzeichnungsmaterial zu gewährleisten,
abgeleitet werden:
T2 ≧ -3,3 × T1 + 625 (°C) (a).
Aus der kritischen Temperatur für die Erzeugung der Hochtemperaturversetzung
kann die zweite kritische Grenzlinie b (kritische Grenzlinie für das Auftreten
einer Hochtemperaturversetzung), die durch die folgende Formel (b) angegeben
ist, um eine Hochtemperaturversetzung zu verhindern, abgeleitet werden:
T2 ≦ 0,5 × T1 +220 (°C) (b).
Insbesondere ist der in Fig. 1 gezeigte Temperaturbereich, der durch die erste
kritische Grenzlinie, die durch die Formel (a) gegeben ist, und durch die zweite
kritische Grenzlinie, die durch die Formel (b) gegeben ist, umschlossen ist, der
Bereich (im folgenden als ein versetzungsfreier Bereich oder Nichtversetzungs
bereich bezeichnet), in welchem dann, wenn der oben beschriebene Toner ein
gesetzt wird, eine ausreichende Stärke gewährleistet werden kann, ohne eine
Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, wie dies aus den obigen Versuchen
erhalten ist.
Sodann werden auf der Grundlage einer Simulation der Wärmeübertragung die
Temperaturen des Toners auf der ersten kritischen Grenzlinie a und der zweiten
kritischen Grenzlinie b aus der Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung
und der Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung
gewonnen. Als ein Ergebnis wird gefunden, daß die erste kritische Grenzlinie a
eine Grenze angibt, bei welcher die Temperatur der Zwischenfläche zwischen
dem Aufzeichnungsmaterial und dem Toner t1 °C ist, und die zweite kritische
Grenzlinie b gibt eine Grenze an, bei welcher die Temperatur der Grenze
zwischen dem Toner und der Fixiereinrichtung t2 °C beträgt. Insbesondere ist
der durch die erste kritische Grenzlinie a und die zweite kritische Grenzlinie b
umgebene Bereich der Bereich, der die Bedingung von t1 °C ≦ Absoluttemperatur
des Toners ≦ t2 °C erfüllt,
Aus dem Obigen kann ersehen werden, daß die gewünschte Temperatur bedingung des Toners durch t1 °C ≦ Absoluttemperatur des Toners ≦ t2 °C gegeben ist. Daher kann eine wünschenswerte Wärmeeinwirkung auf den Toner erhalten werden, indem die Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung bei dem Kontaktteil zwischen der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungs einrichtung so gesteuert wird, daß sie in den Nichtversetzungsbereich fällt, der durch die Grenzlinien einschließlich der ersten kritischen Grenzlinie a und der zweiten kritischen Grenzlinie b definiert ist. Indem insbesondere die Ober flächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung so gesteuert werden, daß sie in den beschriebenen Nichtversetzungsbereich fallen, kann eine gewünschte Ein wirkung der Wärme auf den Toner erreicht werden. Daher kann eine Versetzung verhindert werden, ohne Öl wie bei dem herkömmlichen Verfahren aufzutragen, und ein schwaches Tonerfixieren kann zurückgeführt werden.
Aus dem Obigen kann ersehen werden, daß die gewünschte Temperatur bedingung des Toners durch t1 °C ≦ Absoluttemperatur des Toners ≦ t2 °C gegeben ist. Daher kann eine wünschenswerte Wärmeeinwirkung auf den Toner erhalten werden, indem die Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung bei dem Kontaktteil zwischen der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungs einrichtung so gesteuert wird, daß sie in den Nichtversetzungsbereich fällt, der durch die Grenzlinien einschließlich der ersten kritischen Grenzlinie a und der zweiten kritischen Grenzlinie b definiert ist. Indem insbesondere die Ober flächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung so gesteuert werden, daß sie in den beschriebenen Nichtversetzungsbereich fallen, kann eine gewünschte Ein wirkung der Wärme auf den Toner erreicht werden. Daher kann eine Versetzung verhindert werden, ohne Öl wie bei dem herkömmlichen Verfahren aufzutragen, und ein schwaches Tonerfixieren kann zurückgeführt werden.
Um daher die Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Ober
flächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung so zu steuern, daß sie
in den Nichtversetzungsbereich fallen, ist es wünschenswert, die Oberflächen
temperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur T2 der
Druckbeaufschlagungseinrichtung um die Mittenlinie zwischen der ersten kriti
schen Grenzlinie a und der zweiten kritischen Grenzlinie b, d. h. auf die Tempe
raturen in der Nähe einer Linie zu steuern, die erhalten wird, indem Werte der
(Fixierstärke garantierenden Temperatur + der kritischen Temperatur, die eine
Versetzung bei hoher Temperatur liefert)/1 aufgrund der ersten kritischen
Grenzlinie a und der zweiten kritischen Grenzlinie b in dem Nichtversetzungs
bereich aufgetragen werden. Dies beruht darauf, daß selbst in dem Fall von
großen Schwankungen in der Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung
oder der Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung oder
der Umgebungstemperatur die Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung
und die Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung stabil
gesteuert werden können, um unter stabilen Bedingungen in den Nicht
versetzungsbereich zu fallen.
Da hier die kritische Temperatur für die Erzeugung einer Versetzung und die
Fixierstärke garantierende Temperatur des Toners abhängig von der Tonerart
differieren, ist es erforderlich, die erste kritische Grenzlinie a und die zweite
kritische Grenzlinie b für jede Art von Toner einzustellen.
Wenn zusätzlich die Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die
Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung so gesteuert
werden, daß sie in den Nichtversetzungsbereich fallen, ist es hinsichtlich einer
thermischen Verschlechterung der Fixiereinrichtung vorzuziehen, daß die Ober
flächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung so gesteuert wird, daß sie die folgen
de Bedingungen (c) erfüllt, da dann eine noch stabile Fixieroperation vor
genommen werden kann:
T1 ≦ 220 (°C) (c).
Indem insbesondere die Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die
Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung so gehalten
werden, daß sie in den nicht nur durch die erste kritische Grenzlinie a und die
zweite kritische Grenzlinie b, sondern auch durch die dritte kritische Grenzlinie
c (kritische Grenzlinie ist durch Formel (c) gegeben) umgebenen Bereich fallen,
kann die Versetzung verhindert werden, und ein schwaches Fixieren des Toners
kann zurückgefahren werden; damit kann eine wünschenswerte Fixieroperation
durchgeführt werden, indem eine thermische Verschlechterung der Fixierein
richtung verhindert wird.
Im Gegensatz hierzu wird in der herkömmlichen Fixiervorrichtung, die das inter
ne Heizsystem anwendet, während einer Aufwärmzeit, bis eine Fixieroperation
durchgeführt werden kann, da die Wärme von der auf eine vorbestimmte Tem
peratur aufgeheizten Fixierwalze zu der Druckbeaufschlagungswalze übertragen
wird und die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungswalze der Ober
flächentemperatur der Fixierwalze folgt, Wärme zur Einwirkung auf das Auf
zeichnungsmaterial gebracht, auf dem ein unfixiertes Tonerbild von der Fixier
walze und der Druckbeaufschlagungswalze erzeugt ist.
Daher sind die Temperaturkennlinien der Fixierwalze (Fixiereinrichtung) und der
Druckbeaufschlagungswalze (Druckbeaufschlagungseinrichtung) in dem
herkömmlichen internen Wärmeeinwirkungssystem durch die Linie d in Fig. 1
gezeigt, die durch die folgende Formel (d) erhalten wird:
Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungswalze =
1 × Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung - 20 (°C) (d).
Die obige Formel (a) kann auch umgeschrieben werden in:
Oberflächentemperatur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung/
Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung =
Temperaturgradient k
wobei ein Aufwärtsstoß-Temperaturgradient von k = 1 erhalten wird.
Wie oben beschrieben ist, wird bei dem herkömmlichen internen Heizverfahren
die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungswalze, insbesondere die
Beziehung zwischen der Oberflächentemperatur der Fixierwalze und der Oberflä
chentemperatur der Druckbeaufschlagungswalze (d. h. die Korrelation zwischen
der Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und der Oberflächentempe
ratur T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung) nicht besonders berücksichtigt.
Um in dem herkömmlichen Verfahren eine große Menge an Wärmeenergie dem
Toner zuzuführen, wird die Fixierwalze auf eine hohe Temperatur (beispielsweise
180°C) erwärmt, und die Oberfläche der Druckbeaufschlagungswalze folgt der
Oberfläche der Fixierwalze, die bei hoher Temperatur gehalten ist, und ein
Fixierbetrieb wird unter den Bedingungen durchgeführt, daß die jeweiligen
Oberflächen der Walzen über den Nichtversetzungsbereich hinaus erwärmt sind.
Um daher bei der das übliche interne Wärmeeinwirkungssystem verwendenden
herkömmlichen Fixiervorrichtung die Versetzung zu verhindern, ist der Ölauf
tragungsmechanismus erforderlich.
Um die obigen Probleme zu überwinden, steuert die vorliegende Erfindung die
Oberflächentemperatur T1 der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur
T2 der Druckbeaufschlagungseinrichtung so, daß sie in den Nichtversetzungs
bereich fallen. Als ein Ergebnis kann ein Ölauftragungsmechanismus aus
geschlossen werden, und es kann eine vereinfachte Struktur erhalten werden.
Da in der Fixiervorrichtung, die das herkömmliche interne Wärmeeinwirkungs
system anwendet, die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungswalze
infolge der Erwärmung der Oberfläche der Fixierwalze angehoben wird, beträgt,
falls versucht wird, die vorliegende Erfindung auf das herkömmliche Wärme
einwirkungssystem anzuwenden, ein erlaubter Temperaturbereich W1 der Fixier
walze, der innerhalb des Nichtversetzungsbereiches eingestellt werden kann, um
10 Grad.
Unter Berücksichtigung des handhabbaren Umgebungstemperaturbereiches von
5°C bis 35°C beträgt der erlaubte Temperaturbereich der Fixiereinrichtung 30
Grad.
Die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung haben eine Fixiervorrichtung
untersucht, auf die das erfindungsgemäße Fixierverfahren angewandt werden
kann.
Im folgenden wird die Struktur der das Fixierverfahren anwendenden Fixier
vorrichtung und des die Fixiervorrichtung anwendenden Fixierverfahrens näher
erläutert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Erläuterungen für den
Fall gegeben, in welchem die Fixiervorrichtung auf einen monochromen Laser
drucker als ein Beispiel des elektrophotographischen Gerätes angewandt ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt der Laserdrucker gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel einen Zufuhrabschnitt 10, eine Bilderzeugungsvorrichtung
20, einen Laserabtastabschnitt 30 und eine Fixiervorrichtung 50.
Der Laserdrucker der beschriebenen Anordnung überträgt ein Blatt P (Aufzeich
nungsmaterial) von dem Zufuhrabschnitt 10 zu der Bilderzeugungsvorrichtung
20. Die Bilderzeugungsvorrichtung 20 ist angeordnet, um ein Tonerbild auf
grund des Laserlichtes durch den Laserabtastabschnitt 30 zu erzeugen, und das
sich ergebende Tonerbild wird zu dem transportierten Blatt P übertragen. Das
Blatt P mit dem darauf übertragenen Tonerbild wird zu der Fixiervorrichtung 50
transportiert, wo das Tonerbild dauerhaft auf dem Blatt P festgelegt bzw. fixiert
wird. Zuletzt wird das Blatt P mit dem darauf festgelegten Tonerbild außerhalb
des externen Abschnittes durch Blatttransportwalzen 41 und 42, die strom
abwärts in der Blatttransportrichtung der Fixiervorrichtung 50 vorgesehen sind,
ausgegeben. Insbesondere wird das Blatt P zu einem Zufuhrtrog 11 der
Bilderzeugungsvorrichtung 20 und der Fixiervorrichtung 50 der Reihe nach
längs des Pfades in eine Richtung eines Pfeiles E, der in Fig. 3 gezeigt ist, trans
portiert, um zur Außenseite der Vorrichtung ausgegeben zu werden.
Der Blattzufuhrabschnitt 10 umfaßt den Zufuhrtrog 11, eine Zufuhrwalze 12,
eine Blatttrennreibungsplatte 13, eine Druckbeaufschlagungsfeder 14, einen
Blatterfassungsaktuator 15, einen Blatterfassungsfühler 16 und eine Steuer
schaltung 17. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel führt die Steuer
schaltung 17 eine gesamte Steuerung der jeweiligen Elemente durch, die in dem
Laserdrucker vorgesehen sind.
Der Zufuhrtrog 11 kann eine Vielzahl von Blättern P aufnehmen. Durch Drehen
in der Richtung eines Pfeiles transportiert die Zufuhrwalze 2 das auf den
Zufuhrtrog 11 gelegte Blatt P zu der Seite der Bilderzeugungsvorrichtung 20.
Hier wird die Blatttrennreibungsplatte 13 mit Druck auf die Zufuhrwalze 12
durch die Druckbeaufschlagungsfeder 14 beaufschlagt, und eine Vielzahl von
Blättern P, die auf dem Zufuhrtrog 11 liegen, werden Blatt für Blatt getrennt.
Der Blatterfassungsfühler 16 ist beispielsweise aus einem optischen Sensor
hergestellt, und der Blatterfassungsaktuator 15 besteht aus einem Glied, das in
einer Blatttransportrichtung durch das durch die Zufuhrwalze 12 transportierte
Blatt P geneigt oder gekippt werden kann. Insbesondere in dem Zustand, in
welchem der Blatterfassungsaktuator 15 nicht geneigt ist, trennt der
Blatterfassungsfühler 16 einen Lichtpfad ab und zeigt somit einen AUS-Zustand,
während in dem Zustand, in welchem der Blatterfassungsaktuator 15 geneigt
ist, ein optischer Pfad aufgebaut ist, um den EIN-Zustand anzugeben.
Die Steuerschaltung 17 sendet ein Bildsignal zu einer Laserdioden-Emissions
einheit 31 des Laserabtastabschnittes 30 aufgrund des Erfassungssignales von
dem Blatterfassungsfühler 16, um einen ElN/AUS-Betrieb der Leuchtdiode 31a
zu steuern.
Der Laserabtastabschnitt 30 umfaßt eine Laserdioden-Emissionseinheit 31,
einen Abtastspiegel 32, einen Abtastspiegelmotor 33 und Reflexionsspiegel 35,
36 und 37.
Der Abtastspiegelmotor 33 ist unter dem Abtastspiegel 32 vorgesehen, um den
Abtastspiegel 32 mit hoher Geschwindigkeit und bei einer festen Rate zu drehen.
Zusätzlich ist die Laserdioden-Emissionseinheit 31 auf dem Abtastspiegel 32
vorgesehen, um zusammen mit dem Abtastspiegel 32 umzulaufen. Insbesondere
wirft die Laserdioden-Emissionseinheit 31 das Laserlicht von der Leuchtdiode
31a auf den Reflexionsspiegel 36 während einer Drehung mit dem Abtastspiegel
32 bei hoher und konstanter Drehzahl.
Das Laserlicht 24 wird von den Reflexionsspiegeln 36, 35 und 37 reflektiert und
auf den Belichtungspunkt X der Bilderzeugungsvorrichtung 20 geleitet. Bei dem
Belichtungspunkt X tastet das Laserlicht 34 in einer Richtung senkrecht zu der
Blatttransportrichtung ab, und aufgrund der Daten des EIN/AUS-Betriebes von
der Steuerschaltung 17 wird der Photorezeptor 21 der Bilderzeugungsvorrich
tung 20 selektiv belichtet.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 20 umfaßt den Photorezeptor 21, die Über
tragungs- bzw. Transferwalze 22, das Ladeglied 23, die Entwicklerwalze 24, die
Entwicklereinheit 25 und die Reinigungseinheit 26.
Der Photorezeptor 21 ist derart angeordnet, daß die Ladungen, die auf die Ober
fläche des Ladegliedes 23 zuvor geladen sind, selektiv durch das Laserlicht 34
von dem Laserabtastabschnitt 30 entladen werden, um ein elektrostatisches
Latentbild auf der Oberfläche hiervon zu erzeugen.
Die Entwicklereinheit 25 umfaßt eine Entwicklerwalze 24 zum Zuführen eines
Toners zu dem Photorezeptor 21, und durch Umrühren des im Innenraum auf
bewahrten Toners wirken Ladungen auf den Toner ein, um diesen an der Ober
fläche der Entwicklerwalze 24 haften zu lassen. Dann wird durch die Funktion
des elektrischen Feldes, das durch eine an der Entwicklerwalze 24 anliegende
Entwicklervorspannung und ein Potential auf der Oberfläche des Photorezeptors
21 erzeugt ist, ein Tonerbild entsprechend einem elektrostatischen Latentbild,
das auf der Oberfläche des Photorezeptors erzeugt ist, auf dem Photorezeptor 21
gebildet.
Bei der Bilderzeugungsvorrichtung 20 wird durch die Funktion des elektrischen
Feldes der an der Transfer- bzw. Übertragungswalze anliegenden Transfer
spannung der Toner auf das Blatt P angezogen, das zwischen dem Photorezeptor
21 und der Transferwalze 22 transportiert ist, und der Toner wird auf das Blatt
P übertragen. Hier wird der Toner auf den Photorezeptor 21 zu dem Blatt P
durch die Transferwalze 22 übertragen, und der nicht übertragene, zurück
bleibende Toner wird durch die Reinigungseinheit 26 gesammelt.
Bei dem Bilderzeugungsgerät 20 wird das Blatt P mit dem darauf übertragenen
Tonerbild zu der Fixiervorrichtung 50 transportiert, und das Tonerbild wird dort
permanent festgelegt. Insbesondere wirken in der Fixiervorrichtung 50 eine
geeignete Temperatur und ein geeigneter Druck auf das Blatt P durch die Fixier
walze 51 und die Wärmeisolier-Druckbeaufschlagungswalze 53 über ein Druck
beaufschlagungsband 55 ein, das durch die Druckbeaufschlagungswalze 53 und
die Trägerwalze oder -rolle (Druckbeaufschlagungsband-Trägerrolle) 54 gespannt
ist, und die gesamte Oberfläche wird bei niedrigen Temperaturen gehalten. Die
Oberfläche der Fixierwalze 51 wird bei hohen Temperaturen gehalten. Nachdem
der Toner unter einwirkender Wärme geschmolzen ist, wird der Toner abgekühlt,
um auf dem Blatt P zur Lieferung eines sicheren Bildes festgelegt zu werden.
Dann wird in der Fixiervorrichtung 50 das Blatt P mit dem darauf erzeugten
Tonerbild zur Außenseite des Gerätes durch die Blatttransportwalzen 41 und 42,
die auf der Blattseite der Fixiervorrichtung 50 vorgesehen sind, transportiert.
Anhand der Fig. 4 wird die Fixiervorrichtung 50 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel in Einzelheiten erläutert.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt die Fixiervorrichtung 50 die Fixierwalze 51, die
als eine Fixiereinrichtung dient, und den Druckbeaufschlagungsmechanismus
52, der als eine Druckbeaufschlagungseinrichtung dient.
Der Druckbeaufschlagungsmechanismus 52 umfaßt die Druckbeaufschlagungs
walze 53, die parallel zu der Fixierwalze 51 vorgesehen ist, die Trägerwalze 54,
die auf der Stromaufseite in der Transportrichtung des Blattes p bezüglich der
Druckbeaufschlagungswalze 53 liegt, und ein Druckbeaufschlagungs-Endlos
band (im folgenden einfach als Druckbeaufschlagungsband bezeichnet) 55, das
durch eine vorbestimmte Ausdehnungskraft durch diese Walzen (Druck
beaufschlagungswalze 53 und Trägerwalze 54) gespannt bzw. gestreckt ist.
Das Druckbeaufschlagungsband 55 ist vorgesehen, um einen Kontaktteil (Fixier
walzenspaltabschnitt) zu bilden, indem es auf die Außenfläche der Fixierwalze
51 durch die Druckbeaufschlagungswalze 53 mit einer vorbestimmten Andruck
kraft gepreßt wird. Dann wird durch die Druckbeaufschlagungswalze 53 und die
Trägerwalze 54 das Druckbeaufschlagungsband 55 zu der Außenseite des
Kontaktteiles, der als ein Wärmeempfangsabschnitt dient, gespannt, und es wird
ein ausreichender Wärmefreigabebereich gebildet, um die Wärme freizugeben,
die durch den Kontakt mit der Fixierwalze 51 in dem Kontaktteil empfangen ist.
In dem Druckbeaufschlagungsband 55 entspricht der Bereich außerhalb des
Kontaktteiles dem Wärmefreigabebereich.
In der Fixiervorrichtung 50 können die Oberflächentemperatur T1 der Fixier
walze 51 (Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur T1) und die Oberflächentem
peratur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 (d. h. Druckbeaufschlagungs
einrichtung-Oberflächentemperatur T2) durch verschiedene Methoden gesteuert
werden, um in den Temperaturbereich zu fallen, der durch die Fixierstärke
garantierende Grenzlinie a und die kritische Grenzlinie b für die Erzeugung ei
ner Versetzung in dem in Fig. 1 gezeigten Fixierstärke/Hochtemperatur-Verset
zungskennliniendiagramm definiert ist, d. h. den Nichtversetzungsbereich bzw.
versetzungsfreien Bereich, der durch die kritische Grenzlinie a, die die Tempe
ratur auf der Zwischenfläche zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und dem
Toner angibt, welche eine ausreichende Stärke durch Kontaktieren des Toners
und des Aufzeichnungsmaterials bietet, und die zweite kritische Grenzlinie b,
die die Zwischenflächentemperatur zwischen der Fixiereinrichtung und dem
Toner angibt, ohne die Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, definiert ist, was
die kritischen Grenzlinien sind, die auf der Funktion zwischen der Fixiereinrich
tung-Oberflächentemperatur T1 und der Druckbeaufschlagungseinrichtung-
Oberflächentemperatur B2 beruhen.
Die einfachste Methode des Einstellens der Länge des Umfanges des Druck
beaufschlagungsbandes 55 liegt darin, daß in dem Fall, in welchem die Ober
flächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 innerhalb des Bereiches gesteuert ist,
der durch die Fixierstärke garantierende kritische Grenzlinie a und die die Ver
setzungserzeugung garantierende kritische Grenzlinie b in dem Fixierstärke/
Hochtemperatur-Versetzungskennliniendiagramm definiert ist, die Oberflächen
temperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 44 in den Temperaturbereich
fällt, der durch die Fixierstärke garantierende kritische Grenzlinie a und die
kritische Grenzlinie b für die Versetzungserzeugung in dem in Fig. 1 gezeigten
Fixierstärke/Hochtemperatur-Versetzungskennliniendiagramm festgelegt ist. In
diesem Fall ist es vorzuziehen, daß die Länge des Umfanges des Druckbeauf
schlagungsbandes 55 derart eingestellt wird, daß die Oberflächentemperatur des
Bandes 55 in einer Nähe der Mittellinie zwischen der Fixierstärke garantieren
den kritischen Grenzlinie a und der kritischen Grenzlinie b für Versetzungs
erzeugung ist.
Selbst in dem Fall, in dem große Schwankungen in der Oberflächentemperatur
T1 der Fixierwalze 51 und der Oberflächentemperatur T2 des Druckbe
aufschlagungsbandes 55 auftreten, können die Oberflächentemperatur T1 der
Fixierwalze 51 und die Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufsschlagungs
bandes 55 gesteuert werden, daß sie immer in den Nichtversetzungsbereich bzw.
versetzungsfreien Bereich fallen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann durch Vorsehen der Träger
walze 54 auf der Stromaufseite der Druckbeaufschlagungswalze 3 in der Trans
portrichtung des Blattes P das Band 55 längs der Transportrichtung des Blattes
P gespannt bzw. gestreckt werden. Als ein Ergebnis wird ein Wärmefreigabe
bereich längs der Transportrichtung des Blattes P auf der Stromaufseite in der
Transportrichtung des Blattes P gebildet. Aus diesem Grund wirkt das Druckbe
aufschlagungsband 55 als das Transportglied des Blattes (Aufzeichnungsmateri
al-Transporteinrichtung) und das Vorheizglied zum Heizen des Blattes P, um
Wärme zu dem Blatt P freizugeben und Wärme des Blattes P zu absorbieren.
Um bei der Struktur des bevorzugten Ausführungsbeispiels die Breite Wa des
Kontaktteiles zu 10 mm zu wählen und die Breite Wb des Vorheizbereiches
(Blatttransportbereich zu 75 mm zu wählen, kann die Ausdehnungskraft des
Druckbeaufschlagungsbandes 55 durch die Druckbeaufschlagungswalze 53 und
die Trägerwalze 54 eingestellt werden.
Das Druckbeaufschlagungsband 55 ist aus Harzen hergestellt, die einen hohen
Wärmefreigabe- und Kühleffekt mit kleiner Wärmekapazität bieten, wie
beispielsweise Polyimid, Nickel, usw., oder aus Wärmewiderstandsmaterial, wie
beispielsweise Metallen, usw. Das Druckbeaufschlagungsband 55 kann aus
lediglich dem Wärmewiderstandsmaterial bestehen; um jedoch die kritische
Temperatur für die Versetzungserzeugung zu erhöhen, kann die in Berührung
mit der Fixierwalze 51 befindliche Oberfläche der Wärmewiderstandsschicht 55a,
d. h. die Umfangsfläche des Druckbeaufschlagungsbandes 55, mit einem Material
beschichtet sein, das bezüglich Toner hohe Freigabeeigenschaften hat, damit
eine geschichtete Struktur gebildet wird, bei der die Überzugschicht 55b, die
hervorragende Freigabeeigenschaften zeigt, wie beispielsweise Silicongummi
(LIV), PFA (Perfluoroalkyl-Vinyl-Etherpolytetrafluoroethylen-Copolymer-Harz),
usw., aufgeschichtet ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für das Druckbeaufschlagungs
band 55 ein dünnes Filmband mit einer kleinen Wärmekapazität einer geschich
teten Struktur, bei der eine Überzugschicht 55b aus Silicongummi mit einer
Dicke von 0,05 mm auf einer Wärmewiderstandsschicht 55a aus Polyimid mit ei
ner Umfangslänge von 80 ∅ mm und einer Dicke von 0,05 mm gebildet wird, ver
wendet. Daher zeigt das Druckbeaufschlagungsband 55 hervorragende Effekte
für die Freigabewärme aus der Oberfläche und zum Unterdrücken eines Tempe
raturanstieges. Zusätzlich kann in dem Fall, in welchem das Druckbeauf
schlagungsband 55 die obige Struktur hat, die kritische Temperatur für eine
Versetzungserzeugung verbessert werden.
Die Druckbeaufschlagungswalze 53 setzt die Fixierwalze 51 über das Druck
beaufschlagungsband 55 unter Druck, und in dem Kontaktteil wird die Druck
beaufschlagungswalze 53 durch die Fixierwalze 51 über das Druckbeauf
schlagungsband 55 in dem Kontaktteil erwärmt. Aus diesem Grund wird die
Druckbeaufschlagungswalze 53 durch ein Material mit niedriger Wärmeleitfähig
keit gebildet, vorzugsweise durch ein Wärmewiderstandsmaterial, wie beispiels
weise ein Schaumstoff-Widerstandsmaterial. Wenn die Druckbeaufschlagungs
walze 53 aus einem Wärmeisoliermaterial, wie beispielsweise einem elastischen
Schaumstoffglied, usw., hergestellt ist, kann, da die durch die Fixierwalze 51
empfangene Wärme dazu neigt, die Druckbeaufschlagungswalze 53 über das
Druckbeaufschlagungsband 55 schichtförmig zu gestalten, ein Tempera
turanstieg des Druckbeaufschlagungsbandes 55 bei dem Kontaktteil unterdrückt
werden. Indem daher die Druckbeaufschlagungswalze 53 aus einem
Wärmeisoliermaterial hergestellt wird, ist es mit einem Anstieg in der Tempera
tur der Fixierwalze 51 weniger wahrscheinlich, daß die Oberflächentemperatur
T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 in dem Kontaktteil, die der Ober
flächentemperatur der Fixierwalze 51 folgt, schwankt. Als ein Ergebnis können
durch Steuern einer Einwirkung von Wärme auf die Fixierwalze 51 gemäß der
Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 die Ober
flächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Oberflächentemperatur T2 des
Druckbeaufschlagungsbandes 5 innerhalb des Nichtversetzungsbereiches ein
gestellt werden.
Insbesondere enthält in dem Fall der Anwendung der Druckbeaufschlagungs
walze 53, da Schaum innerhalb vorliegt, das Walzenmaterial Luft von kleiner
Wärmeleitfähigkeit. Indem daher das Schaumstoffe aufweisende elastische Glied
eingesetzt wird, können Wärmeisoliereigenschaften im Vergleich mit dem Fall
verbessert werden, in welchem elastisches Material ohne Schaumstoffe verwen
det wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Walze mit einer kleinen
Wärmeleitfähigkeit, die aus einem Siliconschwamm mit einem Durchmesser ∅
von 30 mm hergestellt ist, für die Druckbeaufschlagungswalze 53 angewandt.
Andererseits ist unter Walzen, die das Druckbeaufschlagungsband 55 spannen
bzw. strecken, die Trägerwalze 54, die die Fixierwalze 51 nicht preßt, aus einem
Material von hoher Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität hergestellt,
insbesondere aus beispielsweise einem metallischen Material wie z. B. SUS,
Aluminium, usw., vorzugsweise einem metallischen Material von hoher Dichte.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für die Trägerwalze 54 eine Fest
körperwalze aus Aluminium mit einem Durchmesser ∅ von 30 mm angewandt.
Durch Verwenden der Trägerwalze, die außerhalb des Kontaktteiles vorgesehen
und aus einem Material von großer Wärmekapazität hergestellt ist, das eine her
vorragende Wärmeleitfähigkeit zeigt, wie beispielsweise einem metallischen
Material, usw., kann, wie oben beschrieben ist, in dem Fall eines aufeinander
folgenden Fixierens des Toners T auf das Blatt P die direkt von der Fixierwalze
51 auf die Druckbeaufschlagungswalze übertragene Wärmeenergie während der
Bereitschaftszeit für den Transport des Blattes P absorbiert und in der Bereit
schaftszeit der Fixieroperation freigegeben werden. Als ein Ergebnis kann ein
Temperaturanstieg in dem Kontaktteil des Druckbeaufschlagungsbandes 55
reduziert werden. Durch Gestalten der Trägerwalze 54 mit einer Festkörper- oder
Vollstruktur, die das Material anwendet, kann eine noch verbesserte Wärme
kapazität erreicht werden.
Die Metalloberfläche der Trägerwalze 54 kann beibehalten werden, wie diese
vorliegt jedoch kann sie mit einem Material eines hohen Reibungskoeffizienten,
wie beispielsweise Fluorkohlenstoffgummi, usw., belegt werden, so daß das
Druckbeaufschlagungsband 55 unter stabilen Bedingungen gedreht werden
kann.
Die Druckbeaufschlagungswalze 53 ist mit der Fixierwalze 51 mittels eines
Getriebes verbunden oder verriegelt. Wenn insbesondere die Fixierwalze 51 in
einer Richtung eines Pfeiles A mittels einer (weiter unten zu beschreibenden)
Antriebseinrichtung umläuft, werden die Druckbeaufschlagungswalze 53, die
Trägerwalze 54 und das Druckbeaufschlagungsband 55 so angetrieben, daß sie
sich in der Richtung eines Pfeiles B drehen.
In der Nähe des Kontaktteiles auf dem Innenumfang (Rückfläche) des Druck
beaufschlagungsbandes 55 ist ein Thermistor 56 angebracht, der als Druck
beaufschlagungsband-Temperaturerfassungseinrichtung (zweite Tempera
turerfassungseinrichtung) dient, und die Oberflächentemperatur T2 des Druck
beaufschlagungsbandes 55 wird erfaßt.
Die Fixierwalze 51 ist mit der Heizlampe 51c auf ihrer Innenseite als Wärme
quelle (Heizeinrichtung) versehen, und bezüglich der Drehrichtung der Fixier
walze 51 ist in der Nähe der Stromaufseite des Kontaktteiles (Fixierwalzenspalt
teil) die Fixierwalzen-Temperaturerfassungseinrichtung (erste Tempera
turerfassungseinrichtung) zum Erfassen der Oberflächentemperatur T1 der
Fixierwalze 51 als Thermistor 57 angeordnet.
Die Fixierwalze 51 ist so strukturiert, daß sie ein Kernglied 51a einer Zylinder
nachlaufgestalt aus Aluminium, USU, usw. und eine Überzugschicht 51b aus
einem zusammengesetzten Material usw. aufweist, das hervorragende Wärmewi
derstandseigenschaften und Freigabeeigenschaften hat, um die Oberfläche des
Kerngliedes 51a zu kontaktieren.
Für das zusammengesetzte Harzmaterial, das die Überzugschicht 51b bildet,
kann in geeigneter Weise beispielsweise ein Polymermaterial, wie z. B. Silicon
gummi, Fluorkohlenstoffgummi, usw., ein Fluorkohlenstoffharz, wie z. B. PFA,
PTEF (Polytetrafluorethylen), usw. oder ein Gemisch aus diesem Fluorkohlen
stoffharz und Fluorkohlenstoffgummi angewandt werden. Sie bieten hervor
ragende Wärmewiderstandseigenschaften und Freigabeeigenschaften, ohne die
Wärme aus der Überzugschicht 51b freizusetzen, die durch die Heizlampe 51c
auf der Innenseite der Fixierwalze 51 erwärmt ist. Vorteilhafte Eigenschaften
dieser Materialien liegen auch darin, daß eine vorbestimmte Walzenspaltbreite
gebildet werden kann, indem in geeigneter Weise und flexibel eine Deformierung
durch die Druckbeaufschlagungswalze 53 über das Druckbeaufschlagungsband
55 vorgenommen wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt eine solche Struktur vor, daß
eine Aluminium-Zylinderwalze mit einem Durchmesser ∅ von 30 mm und einer
Dicke von 1,5 mm als Kernmaterial 51a verwendet wird, wobei eine Überzug
schicht 51b aus Silicongummi mit einer Dicke von 1 mm aufgetragen oder auf
geformt ist. Zusätzlich beträgt die Nennleistung der innerhalb der Fixierwalze 51
vorgesehenen Heizlampe 51c 800 W.
Der Betrieb der Fixiervorrichtung 50 mit dem anhand der Fig. 1 und 2
beschriebenen Aufbau wird im folgenden mittels der Fig. 4 bis 6 näher
erläutert.
In der Fixiervorrichtung 50 wird während der Aufwärmzeit die Oberfläche der
Fixierwalze 51 durch die Heizlampe 51c erwärmt. Die Oberflächentemperatur T1
der Fixierwalze 51 wird durch den Thermistor 57 erfaßt, und die Leitfähigkeit
der Heizlampe 51c wird durch die Steuerschaltung 17 (Wärmesteuereinrichtung)
aufgrund des Erfassungssignales so gesteuert, daß die Oberfläche auf eine vor
bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches (Nichtversetzungsbereich) erhitzt
wird, die durch die Fixierstärke garantierende kritische Grenzlinie a und die
kritische Grenzlinie b für die Erzeugung einer Versetzung in dem Fixierstärke/
Hochtemperatur-Versetzungskennliniendiagramm, das in Fig. 2 gezeigt ist,
definiert ist. Wie oben beschrieben ist, arbeitet in dem vorliegenden Aus
führungsbeispiel die Steuerschaltung 17 auch als die Leitfähigkeits-Steuer
einrichtung (Wärmeeinwirkungs-Steuereinrichtung) zum Steuern der Leitung zu
der Heizlampe 51c, d. h., der Einwirkung von Wärme durch die Fixierwalze 51. In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Fixierwalze 51 auf 187°C
erwärmt, und das Druckbeaufschlagungsband 55 wird auf 50°C erwärmt.
In der beschriebenen Fixiervorrichtung 50 ist es vorzuziehen, daß die Fixier
walze 51 und der Druckbeaufschlagungsmechanismus 52 beide ein Umlaufen
während der Aufwärmzeit unterbrechen bzw. stoppen.
Daher wird die Fixierwalze 51 durch die Steuerschaltung 17 so gesteuert, daß
nach Erfassen der Tatsache, daß die Oberfläche der Fixierwalze 51 auf eine
vorbestimmte Temperatur erwärmt ist, die Fixierwalze 51 das Umdrehen stoppt.
Insbesondere arbeitet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuer
schaltung 17 als Drehstart-Steuereinrichtung zum Starten der Umdrehungen
der Fixierwalze 51 und des Druckbeaufschlagungsmechanismus 52.
Die obige Steuerung der Fixierwalze 51 während der Aufwärmzeit wird im folgen
den anhand der Flußdiagramme der Fig. 1 und 5 erläutert.
Zunächst startet, wenn die Stromversorgung des Laserdruckers eingeschaltet
wird, die Fixiervorrichtung usw. ein Aufwärmen, die Steuerschaltung beginnt ein
Erfassen der Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 durch den Thermistor
57 (S1), und die Ziel- bzw. Soll-Temperatur auf der Oberfläche der Fixierwalze
51 wird auf Tm (S2) eingestellt, um die Heizlampe 51c EIN-zuschalten (S3).
Dann wird bestimmt, ob die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 auf
die Zieltemperatur Tm erwärmt ist (S4). Wenn sodann die Oberflächentempera
tur T1 der Fixierwalze 51 auf die Zieltemperatur Tm erwärmt ist, wird fest
gestellt, daß die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 in dem Fixier
walzenspaltteil auf eine Temperatur angehoben ist, bei der eine Fixieroperation
ausgeführt werden kann (die Fixierwalze 51 wurde aufgewärmt). Anschließend
wird der Antriebsabschnitt (Antriebseinrichtung) zum Antreiben der Fixierwalze
51 auf EIN gesetzt (S5), und er treibt die Fixierwalze 51 an, damit diese umläuft.
Da hier die Druckbeaufschlagungswalze 53, die den Druckbeaufschlagungs
mechanismus 52 bildet, mit der Fixierwalze 51 und dem Getriebe verkettet ist,
laufen, wenn die Fixierwalze 51 in der Richtung eines Pfeiles A umläuft, indem
der Antriebsabschnitt angetrieben wird, die Druckbeaufschlagungswalze 53, die
Trägerwalze 54 und das Druckbeaufschlagungsband 55 in der Richtung eines
Pfeiles B um.
Wie oben beschrieben ist, ist in der Fixiervorrichtung 50 während der Aufwärm
zeit zum Aufwärmen der Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 auf eine
vorbestimmte Temperatur, falls die Fixierwalze 51 und der Druckbeauf
schlagungsmechanismus 52 ein Umlaufen beenden, selbst wenn die Oberfläche
der Fixierwalze 51 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt ist, eine Wärme
menge, die von der Fixierwalze 51 auf das Druckbeaufschlagungsband 55 über
tragen ist, klein, und die Wärmeenergie, die durch den Kontakt mit dem Druck
beaufschlagungsband 55 zu übernehmen ist, kann reduziert werden, um so die
Aufwärmzeit zu verringern.
Wenn die Fixiervorrichtung 50 aufgewärmt wurde, um für einen Fixierbetrieb
bereit zu sein, läuft die Fixierwalze 51 in einer Richtung eines Pfeiles A mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 120 mm/s um, und das Blatt P mit einem unfixier
ten Toner T darauf wird zu dem Kontaktteil zwischen der Fixierwalze 51 und
dem Druckbeaufschlagungsband 55 von der Richtung eines Pfeiles G trans
portiert.
Hier werden die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Ober
flächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 durch den Thermi
stor 57 bzw. 56 erfaßt. Aufgrund des Erfassungssignales steuert die Steuer
schaltung 17 die Leitung zu der Heizlampe 51c in einer solchen Weise, daß die
Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Oberflächentemperatur T2
des Druckbeaufschlagungsbandes 55 bei dem Kontaktteil (Fixierwalzenspaltteil)
zwischen der Fixierwalze 51 und dem Druckbeaufschlagungsband in den Bereich
(Nichtversetzungsbereich) fallen, der durch die Fixierstärke garantierende kriti
sche Linie a und die kritische Grenzlinie b für die Erzeugung einer Versetzung
definiert ist.
Im folgenden wird die Steuerung der Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze
51 und der Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 für
den Fixierbetrieb anhand der Flußdiagramme der Fig. 1, 2 und 6 beschrieben.
Wenn die Fixiervorrichtung 50 aufgewärmt wurde, um für die Fixieroperation
bereit zu sein, startet die Steuerschaltung 17 ein Erfassen der Oberflächen
temperatur T1 der Fixierwalze 51 und der Oberflächentemperatur T2 des Druck
beaufschlagungsbandes 55 mittels der Thermistoren 57 bzw. 56 (S6) und stellt
die Zieltemperatur auf der Oberfläche der Fixierwalze 51 auf TN (S7) ein und
nimmt die Heizlampe 51c in Betrieb (S8).
Hier kann die Zieltemperatur Tn der Oberfläche der Fixierwalze 51 aus der
Funktion der Oberflächentemperatur T1 des Druckbeaufschlagungsbandes 55
berechnet werden (Tn = f (T2)). welche derart eingestellt wird, daß die Ober
flächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Oberflächentemperatur T2 des
Druckbeaufschlagungsbandes 55 in den Bereich (Nichtversetzungsbereich bzw.
versetzungsfreier Bereich) fallen, der durch die Fixierstärke garantierende
kritische Grenzlinie a und die kritische Grenzlinie b für die Erzeugung einer
Versetzung in dem Fixierstärke/Hochtemperatur-Versetzungskennlinien
diagramm, das in Fig. 1 gezeigt ist, definiert ist, vorzugsweise auf die Tempera
tur auf der Mittenlinie zwischen der eine Fixierstärke garantierenden kritischen
Grenzlinie a und der kritischen Grenzlinie b für die Erzeugung einer Versetzung.
Hier sind das Temperatursteuerkennliniendiagramm der Oberflächentemperatur
T1 der Fixierwalze 51 und das Temperatursteuerkennliniendiagramm der Ober
flächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 (Oberflächentempe
ratur T1 der Fixierwalze 51 und Oberflächentemperatur T2 des Druckbeauf
schlagungsbandes 55) in Fig. 2 gezeigt.
Es ist hier vorzuziehen, daß die Zieltemperatur Tn auf der Oberfläche der Fixier
walze 51 nicht höher als 220°C eingestellt wird, um die thermische Haltbarkeit
der Fixierwalze 51 zu sichern. Für den Produktpegel, der einen verbesserten
Sicherheitspegel bietet, wie dies durch die Strichlinie (Grenzlinie) angegeben ist,
die in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Temperatur nicht höher als 200°C eingestellt.
Wenn hier die Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55
zu niedrig ist, kann der Nichtversetzungsbereich bzw. versetzungsfreie Bereich
schmaler gemacht werden. Daher ist die Oberflächentemperatur T2 des Druck
beaufschlagungsbandes 55 vorzugsweise auf nicht weniger als 40°C eingestellt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Tn durch die folgende Gleichung
erhalten:
Tn = f (T2)
= (Fixierstärke garantierende kritische Temperatur + kritische Tempe
ratur für die Erzeugung einer Versetzung)/2.
Im folgenden wird bestimmt, ob die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51
nicht kleiner als die Zieltemperatur Tn ist (S9). Wenn hier die Oberflächen
temperatur T1 der Fixierwalze 51 angehoben wird, um nicht kleiner als die Ziel
temperatur Tn zu sein, wird die Heizlampe 51c abgeschaltet (S10).
Danach wird wieder bestimmt, ob die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze
51 nicht größer als die Zieltemperatur Tn ist (S11). Wenn die Oberflächen
temperatur T1 der Fixierwalze 51 so erfaßt wird, daß sie unter der Zieltempera
tur Tn ist, geht eine Sequenz zu S8 weiter, um die Heizlampe 51c einzuschalten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die in der Fixierwalze 51 vor
gesehene Heizlampe 51c insbesondere aufgrund der Oberflächentemperatur T2
des Druckbeaufschlagungsbandes 55 und der Oberflächentemperatur T1 der
Fixierwalze 51, wie diese durch die Thermistoren 56 und 57 erfaßt sind, gesteu
ert, um die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Oberflächen
temperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 innerhalb des Nicht
versetzungsbereiches bzw. versetzungsfreien Bereiches zu halten.
Unter der oben beschriebenen Steuerung können, wie dies durch die in Fig. 2
dargestellte Temperaturwelligkeit e' angegeben ist, die Oberflächentemperatur T1
der Fixierwalze 51 und die Oberflächentemperatur T2 des Druckbeauf
schlagungsbandes 55 in eine Nähe der Zieltemperatur gesteuert werden, wie dies
durch die Strichlinie e in Fig. 2 angegeben ist.
Die Fixiervorrichtung 50 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
hinsichtlich der Fixierstärke und eines Auftretens der Versetzung bewertet und
die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Für einen Vergleich wird die
herkömmliche Fixiervorrichtung des internen Heizsystems bezüglich der Fixier
stärke und eines Auftretens der Versetzung bewertet, und die Ergebnisse sind in
Tabelle 2 angegeben. Die Bewertung der Fixierstärke wird durch den folgenden
Biegetest vorgenommen.
Eine Aufzeichnungs/Fixieroperation eines Festkörperteiles eines Aufzeich
nungsmaterials (Blatt P) von 5 cm × 5 cm wird ausgeführt.
Danach wird der Mittenteil des Aufzeichnungsteiles des Aufzeichnungs
materials leicht nach innen gebogen und durch Rollen des zylindrischen
Gewichtes von 1 kg auf das Aufzeichnungsmaterial wird der Mittenteil des
Aufzeichnungsteiles gebogen.
Danach wird die Faltung geöffnet, und die Faltung wird mit einer Gaze
gerieben, um den abgefallenen Toner abzuwischen.
Der Zustand des abgefallenen Toners (Fixiereigenschaften) wird durch
Vergleichen mit zuvor vorbereiteten Proben durch Augenschein bewertet. Die
Proben werden für die folgenden fünf Pegel, abhängig von dem Zustand des
abgefallenen Toners vorbereitet.
Pegel 1: Eine wesentliche Menge an Toner ist abgefallen;
Pegel 2: Eine große Menge an Toner ist abgefallen;
Pegel 3: Es ist offensichtlich, daß abgefallener Toner vorliegt;
Pegel 4: Eine kleine Menge an Toner ist abgefallen; und
Pegel 5: Abgefallener Toner wird kaum beobachtet.
Pegel 2: Eine große Menge an Toner ist abgefallen;
Pegel 3: Es ist offensichtlich, daß abgefallener Toner vorliegt;
Pegel 4: Eine kleine Menge an Toner ist abgefallen; und
Pegel 5: Abgefallener Toner wird kaum beobachtet.
Bei der vorliegenden Erfindung wird für das Ergebnis des Biegetestes der Pegel 5
als wünschenswert betrachtet (durch o in den Tabellen angegeben), und es wird
festgestellt, daß eine ausreichende Fixierstärke gewährleistet werden kann.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, ist die Fixiervorrichtung 50 so strukturiert, daß die
Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 folgt, und somit kann die Ober
flächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 innerhalb des Nicht
versetzungsbereiches bzw. versetzungsfreien Bereiches gehalten werden, und ein
Auftreten der Versetzung kann verhindert werden, ohne Versetzungsver
hinderungsgebrauch-Öl zur Anwendung zu bringen, und es kann schließlich eine
ausreichende Fixierstärke gewonnen werden.
Andererseits ist bei Anwendung der Fixiervorrichtung des herkömmlichen
internen Heizsystems die Oberflächentemperatur der Fixierwalze
(Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur T1) abgesenkt, und die Oberflächen
temperatur der Druckbeaufschlagungswalze (Druckbeaufschlagungseinrichtung-
Oberflächentemperatur T2) sowie die Oberflächentemperatur der Fixierwalze
(Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur T1) sind innerhalb des Nichtver
setzungsbereiches bzw. versetzungsfreien Bereiches gehalten, wobei ein Auf
treten der Versetzung verhindert und eine ausreichende Fixierstärke gewähr
leistet werden kann. Wie jedoch aus den in Tabelle 2 angegebenen Ergebnissen
zu ersehen ist, beträgt bei der Fixiervorrichtung, die das herkömmliche Heiz
system anwendet, um das Fixierverfahren der vorliegenden Erfindung einsetzen
zu können, der erlaubte Bereich der Temperatur der Fixierwalze, der innerhalb
des Nichtversetzungsbereiches eingestellt werden kann, um 10 Grad, was für
praktische Anwendungen nicht geeignet ist.
Wenn dagegen die Fixiervorrichtung 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
eingesetzt wird, indem beispielsweise die Oberflächentemperatur T1 des Druck
beaufschlagungsbandes 55, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, auf 80°C eingestellt
wird, ist die erlaubte Temperaturspanne W2, die innerhalb des Nichtversetzungs
bereiches eingestellt werden kann, um 55 Grad, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist,
und der für die Temperatur erlaubte Bereich von nicht weniger als 30 Grad kann
unter stabilen Bedingungen gewährleistet werden. Daher kann gesehen werden,
daß die Fixiervorrichtung 50 für das Fixierverfahren der vorliegenden Erfindung
geeignet ist.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
auf den Toner T, der elektrostatisch an dem Blatt P haftet, das zu dem Kontakt
teil (Fixierwalzenspaltteil) gefördert ist, eine gewünschte Wärme und ein
gewünschter Druck von der Fixierwalze 51 bzw. dem Druckbeaufschlagungs
mechanismus 52 einwirken. Als ein Ergebnis wird der Toner T, der elektro
statisch an dem Blatt P haftet, unter einwirkender Wärme geschmolzen, und er
kann auf dem Blatt P ohne Erzeugung einer Versetzung und ohne Einwirkung
von Öl fixiert werden.
Wie oben beschrieben ist, kann durch Ausführen der erläuterten Fixieroperation
mittels der Fixiervorrichtung 50 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein Auftreten der Versetzung verhindert werden, und ein schwaches Fixieren des
Toners T usw. kann reduziert werden. Als ein Ergebnis kann ein Qualitätsbild
erzeugt werden. Zusätzlich kann durch Anwenden der Fixiervorrichtung und des
Fixierverfahrens beispielsweise während der Aufwärmzeit ein übermäßiges
Freisetzen von Wärme von der Fixierwalze 51 zu dem Druckbeaufschlagungs
mechanismus 52 verhindert werden, und eine Aufwärmzeit bzw. Aufheizzeit kann
reduziert werden, um insbesondere für einen Hochgeschwindigkeitsdrucker
geeignet zu sein.
Das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel ist derart angeordnet, daß die
Fixierwalze 51 lediglich mittels der Druckbeaufschlagungswalze 42 mit Druck
beaufschlagt wird. Jedoch kann beispielsweise eine Anordnung so getroffen
werden, daß die Fixierwalze 51 durch eine Vielzahl von Walzen mit Druck beauf
schlagt wird, welche den Fixierwalzenspaltabschnitt vergrößern.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel spannt außer der Druckbeauf
schlagungswalze 52 lediglich die Trägerwalze 53 das Druckbeaufschlagungsband
55. Um jedoch die Länge des Druckbeaufschlagungsbandes 55 oder die Ausdeh
nungskraft einzustellen oder die Temperatur des Druckbeaufschlagungsbandes
55 zu steuern, kann eine solche Anordnung vorgesehen werden, daß eine
Vielzahl von Walzen, die die Fixierwalze nicht unterdrücken, vorgesehen wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Fixiereinrichtung aus der
Fixierwalze, und die Druckbeaufschlagungseinrichtung ist durch den Druck
beaufschlagungsmechanismus gebildet. Jedoch kann eine solche Anordnung vor
liegen, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung aus einer Walze besteht, die
aus einem Material einer kleinen Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise
Wärmeisoliermaterial, hergestellt ist, und als ein ausreichender Wärmefreigabe
bereich dient, und ein erlaubter Temperaturbereich der Fixierwalze von nicht
weniger als 30 Grad kann in dem Nichtversetzungsbereich bzw. versetzungs
freien Bereich erhalten werden.
Wie oben beschrieben ist, umfaßt das Fixierverfahren zum Fixieren eines
unfixierten Tonerbildes, das auf einem Aufzeichnungsmaterial durch Trans
portieren eines Aufzeichnungsmaterials, auf dem ein unfixiertes Tonerbild
erzeugt ist, zu einem Kontaktteil zwischen der Fixiereinrichtung und der Druck
beaufschlagungseinrichtung gebildet ist, um die Oberfläche der Fixiereinrichtung
mit Druck zu beaufschlagen, vorzugsweise die folgenden Schritte:
- (i) Zuvor Gewinnen eines Nichtversetzungsbereiches, der definiert ist durch eine kritische Grenzlinie, gewonnen aus einer Funktion einer Fixiereinrich tung-Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungseinrichtung- Oberflächentemperatur, bei welcher eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner auf das Aufzeichnungsmaterial gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, und
- (ii) Steuern der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und der Druck beaufschlagungs-Oberflächentemperatur bei dem Kontaktteil, während Aufzeichnungsmaterial dort hindurchtransportiert wird, um in den Nicht versetzungsbereich zu fallen.
Es ist vorzuziehen, daß die kritische Grenzlinie wenigstens eine erste kritische
Grenzlinie, die Temperaturen an einer Zwischenfläche zwischen dem Aufzeich
nungsmaterial und dem Toner angibt, welche eine ausreichende Fixierstärke
zum Fixieren des Toners auf dem Aufzeichnungsmaterial gewährleisten, und eine
zweite kritische Grenzlinie, welche Temperaturen einer Zwischenfläche zwischen
der Fixiereinrichtung und dem Toner angibt, bei welchen eine Hochtemperatur
versetzung nicht eintritt, umfaßt.
Es ist außerdem vorteilhaft, daß die kritische Grenzlinie weiterhin eine kritische
Grenzlinie umfaßt, die Temperaturen angibt, bei welchen eine Wärmehaltbarkeit
bzw. -festigkeit der Fixiereinrichtung garantiert werden kann.
Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur
und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur bei dem
Kontaktteil zu einer Zeit, zu welcher das Aufzeichnungsmaterial dort hindurch
transportiert wird, um eine Mittenlinie zwischen der ersten kritischen Grenzlinie
und der zweiten kritischen Grenzlinie gesteuert werden,
Weiterhin ist es vorzuziehen, daß der oben beschriebene Schritt (ii) die folgenden Schritte aufweist:
Messen der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und der Druck beaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur und
Steuern der Wärmeeinwirkung auf die Fixiereinrichtung aufgrund der Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur und der Druckbeaufschlagungs einrichtung-Oberflächentemperatur.
Weiterhin ist es vorzuziehen, daß der oben beschriebene Schritt (ii) die folgenden Schritte aufweist:
Messen der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und der Druck beaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur und
Steuern der Wärmeeinwirkung auf die Fixiereinrichtung aufgrund der Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur und der Druckbeaufschlagungs einrichtung-Oberflächentemperatur.
Es ist auch vorteilhaft, daß das oben beschriebene Verfahren außerdem den
Schritt des Steuerns der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungs
einrichtung umfaßt. Um ein Umlaufen zu beginnen, wenn eine Oberflächentem
peratur der Fixiereinrichtung als bereit für eine Fixieroperation festgestellt wird.
Wie oben erläutert wurde, zeichnet sich die erfindungsgemäße Fixiervorrichtung
durch die folgenden Merkmale aus:
Eine Fixiereinrichtung,
eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Beaufschlagen einer Ober fläche der Fixiereinrichtung mit Druck,
eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Fixiereinrichtung,
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ober flächentemperatur der Fixiereinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Fixiereinrichtung vorgesehen ist,
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ober flächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Erfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungseinrichtung vorgesehen ist, und
eine Wärmeeinwirkungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung aufgrund von Ergebnissen der Erfassung der ersten Tempe raturerfassungseinrichtung und der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung,
wobei die Wärmeeinwirkungssteuereinrichtung die Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächen temperatur bei dem Kontaktteil, während das Aufzeichnungsmaterial dorthin durchtransportiert wird, innerhalb eines Nichtversetzungsbereiches steuert, in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner auf dem Aufzeichnungsmaterial gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperatur versetzung zu erzeugen, wobei der Nichtversetzungsbereich definiert ist durch eine kritische Grenzlinie, die erhalten ist aus einer Funktion einer Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungsein richtung-Oberflächentemperatur.
Eine Fixiereinrichtung,
eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Beaufschlagen einer Ober fläche der Fixiereinrichtung mit Druck,
eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Fixiereinrichtung,
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ober flächentemperatur der Fixiereinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Fixiereinrichtung vorgesehen ist,
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ober flächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Erfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungseinrichtung vorgesehen ist, und
eine Wärmeeinwirkungssteuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung aufgrund von Ergebnissen der Erfassung der ersten Tempe raturerfassungseinrichtung und der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung,
wobei die Wärmeeinwirkungssteuereinrichtung die Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächen temperatur bei dem Kontaktteil, während das Aufzeichnungsmaterial dorthin durchtransportiert wird, innerhalb eines Nichtversetzungsbereiches steuert, in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner auf dem Aufzeichnungsmaterial gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperatur versetzung zu erzeugen, wobei der Nichtversetzungsbereich definiert ist durch eine kritische Grenzlinie, die erhalten ist aus einer Funktion einer Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur und einer Druckbeaufschlagungsein richtung-Oberflächentemperatur.
Die beschriebene Anordnung kann außerdem eine Rotationsstartsteuerein
richtung umfassen, um die Fixiereinrichtung und die Druckbeaufschlagungsein
richtung so zu steuern, daß ein Umdrehen gestartet wird, wenn die Oberflächen
temperatur der Fixiereinrichtung, die durch die erste Temperaturerfassungsein
richtung detektiert ist, eine Temperatur erreicht, bei welcher eine Fixieroperation
vorgenommen werden kann.
Es ist auch vorteilhaft, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung wenigstens
eine Druckbeaufschlagungswalze, die aus einem Isoliermaterial hergestellt und
parallel zu der Fixiereinrichtung vorgesehen ist, um eine Oberfläche der
Fixiereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen, wobei wenigstens eine Druck
beaufschlagungsband-Trägerwalze außerhalb des Kontaktteiles angeordnet ist,
und ein Druckbeaufschlagungsband, das zur Außenseite des Kontaktteiles durch
die Druckbeaufschlagungswalze und die Druckbeaufschlagungsband-Trägerwalze
gespannt bzw. gestreckt ist, aufweist.
Bei der obigen Anordnung ist es vorteilhaft, daß das Wärmeisoliermaterial ein
elastisches Glied aus Schaumstoff ist.
Es ist auch vorzuziehen, daß das Druckbeaufschlagungsband in der Trans
portrichtung des Aufzeichnungsmaterials zu einer Stromaufseite des Kontakt
teiles in der Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials gespannt bzw.
gestreckt ist.
Es ist auch vorteilhaft, daß die Fixiervorrichtung der beschriebenen Struktur
außerdem eine Aufzeichnungsmaterial-Anzieheinrichtung aufweist, um das
Aufzeichnungsmaterial auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes
anzuziehen, wobei das Druckbeaufschlagungsband als eine Aufzeichnungs
material-Transporteinrichtung wirkt, um das Aufzeichnungsmaterial, auf dem
ein unfixiertes Tonerbild erzeugt ist, zu dem Kontaktteil zu transportieren,
während es auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes angezogen
wird.
Für das Druckbeaufschlagungsband wird vorzugsweise ein Druck
beaufschlagungsband eines dünnen Filmes einer geschichteten Struktur
angewandt, wobei ein Freigabematerial auf das Wärmewiderstandsmaterial
geschichtet ist.
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
anhand der Fig. 7 beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung sind Bau
teile, die die gleiche Funktion wie in den obigen Ausführungsbeispielen haben,
mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden hier nicht näher
beschrieben.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, hat die Fixiervorrichtung gemäß dem vorliegenden Aus
führungsbeispiel die gleiche Struktur wie die Fixiervorrichtung 50 des ersten
Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß eine Strom- bzw. Spannungsquelle
61 (Aufzeichnungsmaterial-Anzieheinrichtung) zum Anlegen einer Spannung an
die Trägerwalze 54 außerdem vorhanden ist.
Das Blatt P, an dem der Toner T haftet, wird negativ geladen, und durch Anlegen
einer positiven Spannung an die Trägerwalze 54 (500 V in dem vorliegenden Aus
führungsbeispiel) kann das Blatt P mit dem Toner T, der dort noch nicht fest
gelegt ist, elektrisch zu der Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes 55
angezogen werden. Gemäß der beschriebenen Anordnung kann im Vergleich mit
einem Fall, in welchem keine Spannung an die Trägerwalze 54 angelegt wird, das
Blatt P zu dem Fixierwalzenspaltabschnitt befördert werden, während ein
engerer Kontakt mit dem Druckbeaufschlagungsband beibehalten wird.
Daher kann gemäß der beschriebenen Anordnung die auf dem Druckbeauf
schlagungsband 55 gespeicherte Wärme durch das Blatt P wirksam absorbiert
werden, und ein noch verbesserter Effekt bei der Unterdrückung eines Tempera
turanstiegs in dem Kontaktteil mit dem Druckbeaufschlagungsband 55 kann
erreicht werden. Darüber hinaus kann gemäß dem vorliegenden Verfahren im
Vergleich mit einem Fall ohne Anlegung einer Spannung der Wärmefreigabe
bereich des Druckbeaufschlagungsbandes 55 reduziert werden, und es kann eine
kompakte Abmessung der Vorrichtung erreicht werden. Weiterhin kann durch
Vorheizen des Blattes P die Heiztemperatur der Fixierwalze 51 niedrig innerhalb
der Spanne des Nichtversetzungsbereiches eingestellt werden, und es kann eine
Reduktion in der Aufwärmzeit erzielt werden.
Solange das Blatt P befördert werden kann, während es zu dem Druckbeauf
schlagungsband 55 angezogen ist, ist die Methode des Anziehens des Blattes P
nicht besonders begrenzt.
Wie oben beschrieben, kann die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung
mit der Grundstruktur des ersten Ausführungsbeispiels so gestaltet sein, daß
außerdem die Aufzeichnungsmaterial-Anzieheinrichtung vorhanden ist, um das
Aufzeichnungsmaterial auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes
anzuziehen, wobei das Druckbeaufschlagungsband auch als eine Aufzeichnungs
material-Transporteinrichtung wirkt, um das Aufzeichnungsmaterial, auf dem
ein unfixiertes Tonerbild erzeugt ist, zu dem Kontaktteil zu transportieren,
während es auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes angezogen
wird.
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
anhand der Fig. 8 erläutert. Zur Vereinfachung der Erläuterungen sind die
Bauteile mit den gleichen Funktionen wie in den vorangehenden Ausführungs
beispielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden hier nicht näher
beschrieben.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Fixiervorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel angeordnet, um ein elektromagnetisches Solenoid 62
(Bewegungseinrichtung) mit der Druckbeaufschlagungswalze 53 aufgrund der
Struktur der Fixiervorrichtung 50 des ersten Ausführungsbeispiels zu verbinden.
Gemäß der Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird während der
Zeitdauer, in welcher der Transport des Blattes P nicht ausgeführt wird, wie
beispielsweise während der Aufheizzeit, und einer Bereitschaftszeit zum
Transportieren des Blattes P für ein nachfolgendes Fixieren des Toners T an dem
Blatt P der Druckbeaufschlagungsmechanismus 52 von der Fixierwalze 51
getrennt.
Insbesondere ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Blatterfassungs
aktuator bzw. ein Blatterfassungsbetätigungsglied 15 (Aufzeichnungsmaterial-
Erfassungseinrichtung) gekippt oder geneigt, und ein Blatterfassungsfühler bzw.
-sensor 16 (Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung) ist EIN-geschaltet.
Nach Erfassen eines Transportes des Blattes P zu der Seite der Bilderzeugungs
vorrichtung 20 aufgrund des Erfassungssignales steuert die Steuerschaltung 17
das elektromagnetische Solenoid 62, um das Druckbeaufschlagungsband 55 auf
der Fixierwalze 51 über die Druckbeaufschlagungswalze 53 mit Druck zu beauf
schlagen. Nachdem das Blatt P transportiert wurde, wird andererseits der
Druckbeaufschlagungsmechanismus 52 von der Fixierwalze 51 getrennt. Ins
besondere arbeitet bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerschal
tung 17 auch als Trenn/Steuereinrichtung.
Daher kann gemäß der beschriebenen Anordnung durch Reduzieren der Zeit
dauer, in welcher die Fixierwalze 51 und das Druckbeaufschlagungsband 55
einander direkt berühren bzw. kontaktieren, ohne das Blatt P dazwischen auf
zuweisen, die Wärmeleitfähigkeit von der Fixierwalze 51 zu dem Druckbeauf
schlagungsband 55 in dem Fixierwalzenspaltabschnitt reduziert werden. Somit
erlaubt die beschriebene Anordnung eine Unterdrückung des Tempera
turanstiegs des Druckbeaufschlagungsbandes 55, und der Druckbeauf
schlagungsmechanismus 52 beaufschlagt die Fixierwalze 51 bei Bedarf mit
Druck, um dadurch zu verhindern, daß die Fixierwalze 51 permanent durch ein
wirkenden Druck deformiert wird.
Indem der Druckbeaufschlagungsmechanismus 52 so angeordnet ist, daß er
beweglich in Berührung mit und getrennt von der Fixierwalze 51 gelagert ist,
kann die Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 durch
den Kontakt und die Trennung des Druckbeaufschlagungsmechanismus 52
gesteuert werden.
Gemäß der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels können durch die inner
halb der Fixierwalze 51 vorgesehene Heizlampe 51c, um Wärme aufgrund der
Oberflächentemperatur T des Druckbeaufschlagungsbandes 55 einwirken zu
lassen, die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Oberflächen
temperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 innerhalb des Nicht
versetzungsbereiches gesteuert werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann zusätzlich zu der oben beschriebenen Struktur des ersten Ausführungs
beispiels durch Steuern des Druckbeaufschlagungsbandes 55, um aufgrund der
Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 in Berührung
und Trennlage zu kommen, die Oberflächentemperatur T2 des Druck
beaufschlagungsbandes 55 in einfacherer Weise gesteuert werden.
Wie oben beschrieben ist, können in dem Fall eines Trennens des Druck
beaufschlagungsbandes 55 aufgrund lediglich der Transportdaten des Blattes P
(d. h., der Trennzustand des Druckbeaufschlagungsbandes 55 wird zwischen
einem Transportieren des Blattes P und einem Transportieren im Bereitschafts
zustand geschaltet), da ein Anstieg in der Temperatur des Druckbeauf
schlagungsbandes 55 unterdrückt werden kann, die Oberflächentemperatur T1
der Fixierwalze 51 und die Oberflächentemperatur T2 des Druckbeauf
schlagungsbandes 55 einfach gesteuert werden.
Wie oben beschrieben ist, kann das Fixierverfahren mit der Grundanordnung des
ersten Ausführungsbeispiels außerdem den Schritt des Trennens der Druck
beaufschlagungseinrichtung von der Fixiereinrichtung umfassen, wenn das Auf
zeichnungsmaterial nicht durch den Kontaktteil transportiert wird.
Wie oben beschrieben ist, kann die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung
mit der Grundstruktur des ersten Ausführungsbeispiels so angeordnet sein, daß
außerdem eine Bewegungseinrichtung vorhanden ist, um die Druckbeauf
schlagungseinrichtung zu verfahren, damit sie in Berührung mit und getrennt
von der Fixiereinrichtung ist.
Es ist auch vorteilhaft, daß die Fixiervorrichtung außerdem aufweist:
Eine Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Aufzeichnungsmaterials, wobei diese Aufzeichnungsmaterial-Erfassungsein richtung auf einer Stromaufseite in der Transportrichtung des Aufzeichnungs materials gelegen ist,
wobei die Druckbeaufschlagungseinrichtung beweglich durch die Fi xiereinrichtung gelagert ist, um in Kontakt mit und getrennt von der Fixierein richtung derart zu sein, daß nach Erfassen des Aufzeichnungsmaterials durch die Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung die Fixiereinrichtung sich zu bewegen vermag, damit diese in Berührung mit der Fixiereinrichtung ist.
Eine Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Aufzeichnungsmaterials, wobei diese Aufzeichnungsmaterial-Erfassungsein richtung auf einer Stromaufseite in der Transportrichtung des Aufzeichnungs materials gelegen ist,
wobei die Druckbeaufschlagungseinrichtung beweglich durch die Fi xiereinrichtung gelagert ist, um in Kontakt mit und getrennt von der Fixierein richtung derart zu sein, daß nach Erfassen des Aufzeichnungsmaterials durch die Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung die Fixiereinrichtung sich zu bewegen vermag, damit diese in Berührung mit der Fixiereinrichtung ist.
Bei der beschriebenen Anordnung kann die Druckbeaufschlagungseinrichtung
gelagert sein, um beweglich zu sein, so daß sie in Kontakt mit und getrennt von
der Fixiereinrichtung ist, wobei die Fixiereinrichtung selbst festgelegt ist.
23719 00070 552 001000280000000200012000285912360800040 0002019901467 00004 23600Die folgende Beschreibung erläutert ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 9 und 10. Zur Vereinfachung der
Erläuterung sind Bauteile mit den gleichen Funktionen wie diejenigen in dem
ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen und
werden hier nicht näher erläutert.
Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, hat die Fixiervorrichtung des vorliegenden
Ausführungsbeispiels die Struktur der Fixiervorrichtung 50, die bei dem ersten
Ausführungsbeispiel angewandt wird, wenn von den folgenden Ausnahmen
abgesehen wird. Anstelle der Voll- bzw. Festkörperwalze, die aus Aluminium
hergestellt ist, wird ein Heizrohr, das aus einer Hohlwalze 54 besteht, in welcher
eine Umwälzlösung 54a eingeschlossen ist, für die Trägerwalze 54 angewandt.
Die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist derart strukturiert, daß die
auf dem Druckbeaufschlagungsband 55 gespeicherte Wärme zu dem Außen
seitenabschnitt über das Heizrohr freigegeben wird.
Für das Heizrohr kann beispielsweise ein Kupfer-, Aluminium- oder SUS-Rohr
angewandt werden. Der Druck im Innern des Heizrohres ist reduziert, und ein
Wärmemedium, wie beispielsweise Wasser, Freon, Ammoniak, usw., bildet darin
eine Umwälzlösung 54a, wobei eine Wärmeübertragung durch die Bewegung des
Dampfes der Umwälzlösung 54a sowie Ausnutzen und Empfangen von latenter
Wärme der Verdampfung vorgenommen wird.
Für das Heizrohr ist ein Wärmefreisetzabschnitt La vorgesehen, um sich in einer
Axialrichtung des Heizrohres, d. h. in der Breitenrichtung des Druckbeauf
schlagungsbandes 55, zu erstrecken. Sodann liegt in der Nähe des Wärme
freigabeabschnittes La ein Kühlgebläse 63 vor.
Als ein Ergebnis wird die von dem Druckbeaufschlagungsband 55 zu dem Heiz
rohr übertragene Wärme zu dem Wärmefreigabeabschnitt La durch die Umwälz
lösung 4a überführt und in dem Wärmefreigabeabschnitt La durch das Kühl
gebläse 63 abgekühlt. Als Ergebnis wird das Heizrohr vollständig abgekühlt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch den Thermistor 56, der
auf der Rückfläche des Druckbeaufschlagungsbandes 55 vorgesehen ist, die
Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 erfaßt, und eine
Luftströmung des Kühlgebläses 63 wird durch die Steuerschaltung 17 so
gesteuert, daß die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51 und die Ober
flächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 in den Nicht
versetzungsbereich fallen.
Es ist wirksam, das Heizrohr während der Zeit abzukühlen, in welcher die Fixier
walze 51 und das Druckbeaufschlagungsband 55 einander direkt berühren, ohne
ein Blatt P dazwischen aufzuweisen, wie beispielsweise bei einer Wartezeit zum
Transportieren des Blattes P. In diesem Fall können das Vorliegen des Trans
portes des Blattes P und die Erfassung des Blattes P durch den Blatterfassungs
aktuator 15 (Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung) und den Blatter
fassungsfühler 16 (Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung) ausgeführt
werden.
Daher werden gemäß der beschriebenen Anordnung wie bei der Struktur des
dritten Ausführungsbeispiels die Oberflächentemperatur T1 der Fixierwalze 51
und die Oberflächentemperatur T2 des Druckbeaufschlagungsbandes 55 nicht
nur durch Steuern einer Einwirkung von Wärme durch die innerhalb der Fixier
walze 51 vorgesehene Heizlampe 51c, sondern auch durch Kühlen des Druck
beaufschlagungsbandes 55 durch das Heizrohr gesteuert. Als ein Ergebnis kann
der Prozeß der Steuerung der Oberflächentemperaturen (der Oberflächentem
peratur T1 der Fixierwalze 51 und der Oberflächentemperatur T2 des Druck
beaufschlagungsbandes 55) noch weiter vereinfacht werden.
Bei den beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen wurden Erläu
terungen für den Fall der Anwendung der Fixiervorrichtung der vorliegenden
Erfindung auf den monochromen bzw. Einfarben-Laserdrucker gegeben; jedoch
soll die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt sein, und sie kann auf
Farblaserdrucker, Farbkopiergeräte, usw. angewandt werden.
Wie oben beschrieben ist, kann das Fixierverfahren der vorliegenden Erfindung
zum Fixieren eines Toners auf einem Aufzeichnungsmaterial durch Transpor
tieren des Aufzeichnungsmaterials mit dem darauf erzeugten Tonerbild zu einem
Kontaktteil zwischen einer Fixiereinrichtung (beispielsweise einer Fixierwalze)
und einer Druckbeaufschlagungseinrichtung (beispielsweise einem Druck
beaufschlagungsmechanismus, der mit einem Druckbeaufschlagungsband ver
sehen ist), um die Oberfläche der Fixiereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen,
so ausgestaltet sein, daß die Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und
die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung bei dem
Kontaktteil zu der Zeit, zu der das Aufzeichnungsmaterial dort hindurch ver
läuft, so gesteuert sind, daß sie in den Nichtversetzungsbereich fallen, der durch
kritische Grenzlinien festgelegt ist, die durch die Funktion der Oberflächen
temperatur der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur der Druck
beaufschlagungseinrichtung erhalten sind, wobei die kritischen Grenzlinien
wenigstens (a) eine erste kritische Grenzlinie, die die Zwischenflächentemperatur
zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und dem Toner angibt, welche eine ausrei
chende Fixierstärke des Toners und des Aufzeichnungsmaterials bietet, und (b)
eine zweite kritische Grenzlinie, die eine Zwischenflächentemperatur zwischen
der Fixiereinrichtung und dem Toner angibt, bei welcher eine Hochtemperatur
versetzung nicht auftritt, umfaßt.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann durch Steuern der Oberflächen
temperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der Druck
beaufschlagungseinrichtung innerhalb des Nichtversetzungsbereiches ein Auf
treten einer Versetzung verhindert werden, ohne das Versetzungsverhinderungs
gebrauch-Öl zu verwenden, und ein schwaches Fixieren des Toners kann
reduziert werden.
Insbesondere wird bei dem herkömmlichen Verfahren die Oberflächentemperatur
der Druckbeaufschlagungseinrichtung, vorzugsweise die Beziehung zwischen der
Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der
Druckbeaufschlagungseinrichtung, nicht berücksichtigt. Daher wird bei dem
herkömmlichen Verfahren die Druckbeaufschlagungseinrichtung erwärmt, wenn
die Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung ansteigt, und eine Fixieropera
tion wird in dem Bereich jenseits des Nichtversetzungsbereiches vorgenommen.
Jedoch wird es als ein Ergebnis der von den Erfindern durchgeführten Unter
suchungen klar, daß eine kritische Grenzlinie vorliegt, die erhalten ist aus der
Funktion der Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächen
temperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung. Daher kann durch Ausführen
der Temperatursteuerung aufgrund der kritischen Grenzlinie ein Qualitätsbild
erzeugt werden, ohne das Versetzungsverhinderungsgebrauch-Öl anzuwenden.
Bei dem beschriebenen Fixierverfahren ist es vorzuziehen, daß der Nicht
versetzungsbereich weiter durch die dritte kritische Grenzlinie definiert wird, die
die Temperatur angibt, bei welcher die thermische Haltbarkeit der Fixier
vorrichtung gewährleistet werden kann.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann, da eine thermische Verschlech
terung der Fixiervorrichtung ebenfalls zu vermeiden ist, ein Fixierbetrieb beson
ders vorteilhaft ausgeführt werden.
Es ist weiterhin vorzuziehen, daß die Oberflächentemperatur der Fixiervorrich
tung und die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung in
einer Nähe der Mittenlinie zwischen der ersten kritischen Grenzlinie und der
zweiten kritischen Grenzlinie gesteuert werden können, während das Aufzeich
nungsmaterial durch den Kontaktteil des Aufzeichnungsmaterials transportiert
wird.
Selbst wenn große Schwankungen in der Oberflächentemperatur der Fixierein
richtung oder der Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung
oder Schwankungen in der Umgebungstemperatur vorliegen, können gemäß der
beschriebenen Anordnung die Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und
die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung so gesteuert
werden, daß sie unter stabilen Bedingungen in den Nichtversetzungsbereich
fallen.
In jeder der beschriebenen Anordnungen ist es vorzuziehen, daß das
Wärmeisoliermaterial für die Druckbeaufschlagungseinrichtung angewandt wird,
und daß die Fixiereinrichtung aufgrund der Oberflächentemperatur der
Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungs
einrichtung, wie diese erfaßt sind, erwärmt wird.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann durch Anwenden des Wärmeisolier
materials für die Druckbeaufschlagungseinrichtung die Wärmespeicherung der
Druckbeaufschlagungseinrichtung unterdrückt werden. Daher kann eine starke
Schwankung in der Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungsein
richtung, wie diese durch die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungs
einrichtung verursacht ist, verhindert werden. Als ein Ergebnis können durch
Steuern der Erwärmung der Fixiereinrichtung gemäß der Oberflächentemperatur
der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der Druckbeauf
schlagungseinrichtung die obigen Oberflächentemperaturen so gesteuert werden,
daß sie in den Nichtversetzungsbereich fallen.
Bei der beschriebenen Anordnung ist es vorzuziehen, daß die Druckbeauf
schlagungseinrichtung von der Fixiereinrichtung bei Bedarf getrennt ist.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann die Zeitdauer, in welcher die
Fixiereinrichtung und die Druckbeaufschlagungseinrichtung direkt in Kontakt
miteinander sind, ohne ein Aufzeichnungsmaterial dazwischen aufzuweisen, wie
beispielsweise während der Wartezeit für ein Transportieren des Aufzeichnungs
materials usw., reduziert werden, und die Wärmemenge, die von der Fixierein
richtung auf die Druckbeaufschlagungseinrichtung in den Kontaktbereich über
tragen ist, kann reduziert werden. Daher kann gemäß der beschriebenen Anord
nung ein Anstieg in der Temperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung
unterdrückt werden, und die Druckbeaufschlagungseinrichtung beaufschlagt die
Fixiereinrichtung mit Druck lediglich bei Bedarf, und eine permanente Defor
mation der Fixiereinrichtung unter einem einwirkenden Druck kann verhindert
werden.
Da darüber hinaus die Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungs
einrichtung gesteuert werden kann, indem die Druckbeaufschlagungseinrichtung
verfahren wird, um in Berührung mit und getrennt von der Druckbeauf
schlagungseinrichtung zu sein, kann die Oberflächentemperatur der Druck
beaufschlagungseinrichtung innerhalb des Nichtversetzungsbereiches gesteuert
werden.
Es ist weiterhin eine Anordnung derart möglich, daß die Fixiereinrichtung und
die Druckbeaufschlagungseinrichtung ein Umlaufen beginnen, wenn die Ober
flächentemperatur der Fixiereinrichtung bereit für eine Fixieroperation wird.
Gemäß der beschriebenen Anordnung unterbrechen die Fixiereinrichtung und
die Druckbeaufschlagungseinrichtung ein Umdrehen während der Aufwärmzeit,
bis die Oberfläche der Fixiereinrichtung auf Temperaturen erwärmt ist, bei
welcher eine Fixieroperation ausgeführt werden kann. Wenn daher das
Wärmeisoliermaterial für die Druckbeaufschlagungseinrichtung angewandt wird,
kann, selbst wenn die Fixiereinrichtung während der Aufwärmzeit erwärmt wird,
im Vergleich mit der Anordnung, bei welcher diese Einrichtungen rotieren, eine
Menge an Wärme, die von der Fixiereinrichtung zu der Druckbeaufschlagungs
einrichtung übertragen ist, reduziert werden, um dadurch die Aufwärmzeit zu
vermindern.
Wie oben beschrieben ist, kann die Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die eine Fixiereinrichtung und die Druckbeaufschlagungseinrichtung
aufweist, um die Oberfläche der Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Toner
bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial durch Transportieren des Aufzeich
nungsmaterials mit einem darauf erfolgten Tonerbild zu einem Kontaktabschnitt
zwischen der Fixiereinrichtung und der Druckbeaufschlagungseinrichtung so
angeordnet werden, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung eine
Wärmeisolierstruktur in dem Kontaktteil aufweist, und die Fixiereinrichtung
umfaßt außerdem eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Oberfläche der
Fixiereinrichtung, die erste Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der
Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung in der Nähe des Kontaktteiles, wo
bei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles
der Fixiereinrichtung vorgesehen ist, die zweite Temperaturerfassungseinrich
tung zum Erfassen der Oberflächentemperatur der Druckbeaufschlagungsein
richtung in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Temperaturer
fassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungs
einrichtung vorgesehen ist, und eine Wärmesteuereinrichtung zum Steuern der
Heizeinrichtung aufgrund des Ausgangssignales der ersten Temperaturer
fassungseinrichtung und der zweiten Temperaturerfassungseinrichtung, wobei
die Wärmesteuereinrichtung die Heizeinrichtung derart steuert, daß die Ober
flächentemperatur der Fixiereinrichtung und die Oberflächentemperatur der
Druckbeaufschlagungseinrichtung bei dem Kontaktteil in einen Nichtver
setzungsbereich fallen, der durch kritische Grenzlinien definiert ist, die aus der
Funktion der Oberflächentemperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächen
temperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung erhalten sind, wobei die
kritischen Grenzlinien aufweisen: (a) die erste kritische Grenzlinie, die die
Temperatur der Zwischenfläche zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und dem
Toner angibt, welche eine ausreichende Fixierstärke zwischen dem Toner und
dem Aufzeichnungsmaterial bietet, und (b) die zweite kritische Grenzlinie, die die
kritische Temperatur zwischen der Fixiereinrichtung und dem Toner angibt, bei
welcher eine Hochtemperaturversetzung nicht auftritt.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann durch Steuern der Oberflächen
temperatur der Fixiereinrichtung und der Oberflächentemperatur der Druck
beaufschlagungseinrichtung innerhalb des Nichtversetzungsbereiches ein Auf
treten der Versetzung verhindert werden, ohne das Versetzungsverhinderungs
gebrauch-Öl zu verwenden, und ein schwaches Fixieren des Toners kann redu
ziert werden.
Die beschriebene Fixiervorrichtung kann so angeordnet werden, daß sie außer
dem eine Bewegungseinrichtung, um die Druckbeaufschlagungseinrichtung so
zu verfahren, daß sie in Berührung mit und getrennt von der Fixiereinrichtung
ist, und eine Aufzeichnungsmaterial-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des
Aufzeichnungsmaterials aufweist, wobei die Aufzeichnungsmaterial- Erfassungs
einrichtung auf der Stromaufseite in der Transportrichtung des Aufzeichnungs
materials gegenüber der Druckbeaufschlagungseinrichtung angeordnet ist, und
die Druckbeaufschlagungseinrichtung durch die Fixiereinrichtung gelagert ist,
um in der Lage zu sein, in Berührung mit und getrennt von der Fixiereinrichtung
zu sein derart, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung die Fixiereinrichtung
berührt, wenn das Aufzeichnungsmaterial durch die Aufzeichnungsmaterial-
Erfassungseinrichtung erfaßt wird.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann die Zeitdauer, in welcher die
Fixiereinrichtung und die Druckbeaufschlagungseinrichtung in direktem Kontakt
miteinander sind, ohne ein Aufzeichnungsmaterial dazwischen aufzuweisen, wie
bei der Wartezeit für ein Transportieren des Aufzeichnungsmaterials usw., redu
ziert werden, und eine Menge an Wärme, die von der Fixiereinrichtung zu der
Druckbeaufschlagungseinrichtung in dem Kontaktteil übertragen ist, kann
reduziert werden. Daher kann gemäß der beschriebenen Anordnung ein Anstieg
in der Temperatur der Druckbeaufschlagungseinrichtung unterdrückt werden,
und die Druckbeaufschlagungseinrichtung beaufschlagt die Fixiereinrichtung
mit Druck lediglich bei Bedarf, und eine permanente Deformation der Fixierein
richtung unter einwirkendem Druck kann verhindert werden.
In jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann eine solche Anordnung
getroffen werden, daß weiterhin eine Rotationsstartsteuereinrichtung vorgesehen
ist, um die Fixiereinrichtung und die Druckbeaufschlagungseinrichtung so zu
steuern, daß ein Umdrehen beginnt, wenn die Oberflächentemperatur der
Fixiereinrichtung, wie diese durch die erste Temperaturerfassungseinrichtung
festgestellt ist, eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
In der beschriebenen Struktur kann beispielsweise eine derartige Anordnung
getroffen werden, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung wenigstens ein
Druckbeaufschlagungsband, das aus einem Wärmeisoliermaterial hergestellt ist,
das parallel zu der Fixiereinrichtung vorgesehen ist, und wenigstens eine Druck
beaufschlagungsband-Trägerwalze, die außerhalb des Kontaktteiles vorgesehen
ist, sowie ein Druckbeaufschlagungsband, daß zur Außenseite des Kontaktteiles
durch die Druckbeaufschlagungswalze und die Druckbeaufschlagungsband-
Trägerwalze gespannt bzw. gestreckt ist, aufweist.
Die Fixiervorrichtung mit der oben beschriebenen Anordnung bietet eine weite
erlaubte Temperaturspanne für die Fixierwalze innerhalb des Nichtversetzungs
bereiches und kann Änderungen bzw. Schwankungen in der Umgebungstempera
tur handhaben. Daher kann die Fixiervorrichtung in geeigneter Weise für das
Fixierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
Für das Wärmeisoliermaterial kann beispielsweise ein elastisches Schaumstoff
material verwendet werden.
In dem Fall, in welchem das Wärmeisoliermaterial durch das elastische Schaum
stoffmaterial gebildet ist, zeigt das Wärmeisoliermaterial hervorragende Wär
meisoliereigenschaften durch Luftschäume, die in dem elastischen Glied enthal
ten sind. Daher kann in dem Fall, in welchem das Wärmeisoliermaterial durch
ein elastisches Schaumstoffglied gebildet ist, eine Übertragung der Wärme zu der
Druckbeaufschlagungswalze oder die Speicherung der Wärme noch unterdrückt
werden, und ein Temperatursanstieg des Druckbeaufschlagungsbandes aufgrund
der Berührung mit der Fixierwalze kann wirksam unterdrückt werden. Darüber
hinaus kann, da die Menge an Wärme, die von der Fixierwalze zu der Druck
beaufschlagungswalze übertragen ist, gering ist, eine Aufwärmzeit weiter redu
ziert werden.
Es kann eine solche Anordnung getroffen werden, daß das Druckbeauf
schlagungsband in der Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials zu der
Stromaufseite in der Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials gespannt
oder gestreckt ist.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann das Aufzeichnungsmaterial vor
geheizt werden, indem die Freigabe von Wärme ausgenutzt wird, und eine Fixier
walze kann bei einer geringeren Temperatur gestaltet werden. Zusätzlich kann
durch die Effekte der Absorbierung von Wärme von dem Aufzeichnungsmaterial
ein Temperaturanstieg des Druckbeaufschlagungsbandes unterdrückt werden.
Gemäß der beschriebenen Anordnung unterbrechen die Fixiereinrichtung und
die Druckbeaufschlagungseinrichtung ein Umlaufen während der Aufwärmzeit,
bis die Oberfläche der Fixiereinrichtung auf Temperaturen erwärmt ist, bei
welchen eine Fixieroperation stattfinden kann. Wenn daher das Wärmeisolier
material für die Druckbeaufschlagungseinrichtung angewandt wird, kann selbst
dann, wenn die Fixiereinrichtung während der Aufwärmzeit erwärmt wird, im
Vergleich mit der Anordnung, bei der diese Einrichtungen umlaufen, eine Menge
an Wärme, die von der Fixiereinrichtung auf die Druckbeaufschlagungseinrich
tung übertragen ist, reduziert werden, um so die Aufwärmzeit bzw. Aufheizzeit
zu reduzieren.
Jede der beschriebenen Strukturen kann so angeordnet werden, daß sie außer
dem eine Aufzeichnungsmaterial-Absorptionseinrichtung aufweist, um ein Auf
zeichnungsmaterial auf der Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes zu
absorbieren, wobei das Druckbeaufschlagungsband als die Aufzeichnungsmate
rial-Transporteinrichtung zum Transportieren des Aufzeichnungsmaterials mit
einem darauf erzeugten Tonerbild zu dem Kontaktteil durch die Aufzeichnungs
material-Absorptionseinrichtung wirkt, während es zu der Oberfläche des Druck
beaufschlagungsbandes angezogen ist.
Da gemäß der beschriebenen Anordnung das Aufzeichnungsmaterial transpor
tiert werden kann, während es auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungs
bandes angezogen wird, kann das Aufzeichnungsmaterial Wärme von dem
Druckbeaufschlagungsband zur Sicherheit absorbieren. Als Ergebnis können
verbesserte Effekte hinsichtlich der Unterdrückung eines Temperaturanstieges
des Druckbeaufschlagungsbandes erzielt werden.
Es ist vorzuziehen, daß wenigstens eine der Druckbeaufschlagungsband-Träger
walzen aus einem metallischen Material hergestellt ist.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann, da die Druckbeaufschlagungsband-
Trägerwalze aus einem metallischen Material von großer Wärmekapazität herge
stellt ist, die Wärme des Druckbeaufschlagungsbandes temporär durch die
Druckbeaufschlagungsband-Trägerwalze absorbiert werden, und die Wärme
kann während der Wartezeit für die Fixieroperation freigesetzt werden. Daher
kann gemäß der beschriebenen Anordnung ein Temperaturanstieg des Endlos-
Druckbeaufschlagungsbandes reduziert werden.
Es kann auch eine Anordnung derart getroffen werden, daß wenigstens eine der
Druckbeaufschlagungsband-Trägerwalzen ein Heizrohr ist, und daß die Fixier
vorrichtung außerdem ein Kühlgebläse zum Abkühlen des Heizrohres umfaßt.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann, da die an dem Druckbeauf
schlagungsband gespeicherte Wärme über das Heizrohr abgekühlt werden kann,
das Druckbeaufschlagungsband gekühlt werden, und ein Anstieg in der Tempera
tur des Druckbeaufschlagungsbandes kann reduziert werden. Zusätzlich kann,
indem die Oberflächentemperatur der Fixierwalze und die Oberflächentempera
tur des Druckbeaufschlagungsbandes so gesteuert werden, daß sie in den Nicht
versetzungsbereich fallen, die Oberflächentemperatur des Druckbeauf
schlagungsbandes reduziert werden, und die obigen Oberflächentemperaturen
können einfach gesteuert werden.
In jeder beschriebenen Anordnung kann ein dünnes Band einer geschichteten
Struktur, bei welcher ein Freigabematerial auf das Wärmewiderstandsmaterial
aufgetragen ist, für das Druckbeaufschlagungsband angewandt werden.
Gemäß der beschriebenen Anordnung kann ein Temperaturanstieg des Druck
beaufschlagungsbandes vermindert werden, da eine große Wirkung der Freigabe
von Wärme von der Oberfläche des Bandes zu erzielen ist.
Es ist zu verstehen, daß die oben beschriebene Erfindung offenbar auf ver
schiedene Weise realisiert werden kann. Solche Änderungen sollen nicht als
Abweichung vom Geist der Erfindung verstanden werden, und jede derartige
Modifikation, die für den Fachmann selbstverständlich ist, soll als im Bereich
der folgenden Patentansprüche enthalten betrachtet werden.
Claims (24)
1. Fixierverfahren zum Fixieren eines unfixierten Tonerbildes, das auf einem
Aufzeichnungsmaterial (P) erzeugt ist, durch Transportieren eines Aufzeich
nungsmaterials (P), auf dem ein unfixiertes Tonerbild erzeugt ist, zu einem
Kontaktteil zwischen einer Fixiereinrichtung (51) und einer Druckbeauf
schlagungseinrichtung (52), um eine Oberfläche der Fixiereinrichtung (51) mit
Druck zu beaufschlagen,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- (i) Zuvor Gewinnen eines versetzungsfreien Bereiches, der definiert ist durch eine kritische Grenzlinie, die erhalten ist aus einer Funktion einer Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1), und einer Druckeinrichtung- Oberflächentemperatur (T2), in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fi xieren von Toner (T) auf dem Aufzeichnungsmaterial (P) gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, und
- (ii) Steuern der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druckbeaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur (T2) bei dem Kontaktteil, während das Aufzeichnungsmaterial (P) dort hindurchtransportiert wird, um in den versetzungsfreien Bereich zu fallen.
2. Fixierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
kritische Grenzlinie wenigstens eine erste kritische Grenzlinie (a), die Tempera
turen einer Zwischenfläche zwischen dem Aufzeichnungsmaterial (P) und dem
Toner (T) angibt, welche eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren des Toners
(T) auf dem Aufzeichnungsmaterial (P) bieten, und eine zweite kritische Grenz
linie (b), welche Temperaturen einer Zwischenfläche zwischen der Fixierein
richtung (51) und dem Toner (T) anzeigt, bei welchen eine Hochtemperatur
versetzung nicht auftritt, aufweist.
3. Fixierverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
kritische Grenzlinie außerdem eine dritte kritische Grenzlinie (c) aufweist, die
Temperaturen angibt, bei welchen eine thermische Haltbarkeit der Fixierein
richtung (51) gewährleistet ist.
4. Fixierverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und die Druckbeauf
schlagungseinrichtung- Oberflächentemperatur (T2) bei dem Kontaktteil,
während das Aufzeichnungsmaterial (P) dort hindurchtransportiert wird, um
eine Mittenlinie zwischen der ersten kritischen Grenzlinie (a) und der zweiten
kritischen Grenzlinie (b) gesteuert sind.
5. Fixierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) aus einem
wärmeisolierenden Material hergestellt ist.
6. Fixierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schritt (ii) außerdem die folgenden Schritte aufweist:
Messen der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druck beaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur (T2) und
Steuern der Wärmeeinwirkung auf die Fixiereinrichtung (51) aufgrund der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druckbeaufschlagungs einrichtung-Oberflächentemperatur (T2).
Messen der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druck beaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur (T2) und
Steuern der Wärmeeinwirkung auf die Fixiereinrichtung (51) aufgrund der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druckbeaufschlagungs einrichtung-Oberflächentemperatur (T2).
7. Fixierverfahren nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch den
folgenden weiteren Schritt:
Trennen der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) von der Fixiereinrich tung (51), wenn das Aufzeichnungsmaterial (P) nicht durch den Kontaktteil transportiert wird.
Trennen der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) von der Fixiereinrich tung (51), wenn das Aufzeichnungsmaterial (P) nicht durch den Kontaktteil transportiert wird.
8. Fixierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin gekenn
zeichnet durch den folgenden Schritt:
Steuern der Fixiereinrichtung (51) und der Druckbeaufschlagungsein richtung (52), um ein Umlaufen zu beginnen, wenn die Fixiereinrichtung-Ober flächentemperatur (T2) als bereit für eine Fixieroperation erfaßt wird.
Steuern der Fixiereinrichtung (51) und der Druckbeaufschlagungsein richtung (52), um ein Umlaufen zu beginnen, wenn die Fixiereinrichtung-Ober flächentemperatur (T2) als bereit für eine Fixieroperation erfaßt wird.
9. Fixiervorrichtung, umfassend:
eine Fixiereinrichtung (51),
eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (52), um eine Oberfläche der Fixiereinrichtung (51) mit Druck zu beaufschlagen, und
eine Heizeinrichtung (51c) zum Erwärmen der Fixiereinrichtung (51), gekennzeichnet durch:
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung (57) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur (T1) der Fixiereinrichtung (51) in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Fixiereinrichtung (51) vorgesehen ist,
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung (58) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur (T2) der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Erfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) vorgesehen ist, und
eine Wärmeeinwirkung-Steuereinrichtung (17) zum Steuern der Heizeinrichtung (51c) aufgrund der Ergebnisse der Erfassung durch die erste Temperaturerfassungseinrichtung (57) und die zweite Temperaturerfassungs einrichtung (56),
wobei die Wärmeeinwirkung- Steuereinrichtung (17) die Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur (T1) und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Ober flächentemperatur (T2) bei dem Kontaktteil, während das Aufzeichnungsmate rial (P) dort hindurchtransportiert wird, in einen versetzungsfreien Bereich steuert, in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner (P) auf dem Aufzeichnungsmaterial (P) gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, wobei der versetzungsfreie Bereich durch eine kritische Grenzlinie definiert ist, die erhalten ist aus einer Funktion der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druckbeauf schlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur (T2).
eine Fixiereinrichtung (51),
eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (52), um eine Oberfläche der Fixiereinrichtung (51) mit Druck zu beaufschlagen, und
eine Heizeinrichtung (51c) zum Erwärmen der Fixiereinrichtung (51), gekennzeichnet durch:
eine erste Temperaturerfassungseinrichtung (57) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur (T1) der Fixiereinrichtung (51) in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die erste Temperaturerfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Fixiereinrichtung (51) vorgesehen ist,
eine zweite Temperaturerfassungseinrichtung (58) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur (T2) der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) in einer Nähe des Kontaktteiles, wobei die zweite Erfassungseinrichtung in einer Nähe des Kontaktteiles der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) vorgesehen ist, und
eine Wärmeeinwirkung-Steuereinrichtung (17) zum Steuern der Heizeinrichtung (51c) aufgrund der Ergebnisse der Erfassung durch die erste Temperaturerfassungseinrichtung (57) und die zweite Temperaturerfassungs einrichtung (56),
wobei die Wärmeeinwirkung- Steuereinrichtung (17) die Fixiereinrichtung- Oberflächentemperatur (T1) und die Druckbeaufschlagungseinrichtung-Ober flächentemperatur (T2) bei dem Kontaktteil, während das Aufzeichnungsmate rial (P) dort hindurchtransportiert wird, in einen versetzungsfreien Bereich steuert, in welchem eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren von Toner (P) auf dem Aufzeichnungsmaterial (P) gewährleistet werden kann, ohne eine Hochtemperaturversetzung zu erzeugen, wobei der versetzungsfreie Bereich durch eine kritische Grenzlinie definiert ist, die erhalten ist aus einer Funktion der Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und der Druckbeauf schlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur (T2).
10. Fixiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
kritische Grenzlinie eine erste kritische Grenzlinie (a), die Temperaturen einer
Zwischenfläche zwischen dem Aufzeichnungsmaterial (P) und dem Toner (T)
anzeigt, welche eine ausreichende Fixierstärke zum Fixieren des Toners (T) auf
dem Aufzeichnungsmaterial (P) bieten, und eine zweite kritische Grenzlinie (b),
welche Temperaturen einer Zwischenfläche zwischen der Fixiereinrichtung (51)
und dem Toner (T) anzeigt, bei welchen eine Hochtemperaturversetzung nicht
auftritt, umfaßt.
11. Fixiervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
kritische Grenzlinie außerdem eine dritte kritische Grenzlinie (c) aufweist, die
Temperaturen anzeigt, bei welchen eine thermische Haltbarkeit der Fixier
vorrichtung (51) gewährleistet ist.
12. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) ein wärmeisolierendes
Material umfaßt.
13. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiterhin gekenn
zeichnet durch:
eine Bewegungseinrichtung (62) zum Bewegen der Druckbeaufschlagungs einrichtung (52), um in Kontakt mit und getrennt von der Fixiereinrichtung (51) zu sein.
eine Bewegungseinrichtung (62) zum Bewegen der Druckbeaufschlagungs einrichtung (52), um in Kontakt mit und getrennt von der Fixiereinrichtung (51) zu sein.
14. Fixiervorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin gekennzeichnet durch:
eine Aufzeichnungsmaterial- Erfassungseinrichtung (15, 16) zum Erfassen des Aufzeichnungsmaterials (P), wobei die Aufzeichnungsmaterial-Erfassungs einrichtung (15, 16) auf einer Stromaufseite in einer Transportrichtung des Auf zeichnungsmaterials (P) vorgesehen ist,
wobei die Bewegungseinrichtung (62) die Fixiereinrichtung (51) und die Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) in Berührung miteinander nach Erfassen des Aufzeichnungsmaterials (P) durch die Aufzeichnungsmaterial-Erfassungs einrichtung (15, 16) bringt.
eine Aufzeichnungsmaterial- Erfassungseinrichtung (15, 16) zum Erfassen des Aufzeichnungsmaterials (P), wobei die Aufzeichnungsmaterial-Erfassungs einrichtung (15, 16) auf einer Stromaufseite in einer Transportrichtung des Auf zeichnungsmaterials (P) vorgesehen ist,
wobei die Bewegungseinrichtung (62) die Fixiereinrichtung (51) und die Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) in Berührung miteinander nach Erfassen des Aufzeichnungsmaterials (P) durch die Aufzeichnungsmaterial-Erfassungs einrichtung (15, 16) bringt.
15. Fixiervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) derart gelagert ist, daß sie
beweglich ist, um in Berührung mit und getrennt von der gerade festgelegten
Fixiereinrichtung (51) zu sein.
16. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, weiterhin gekenn
zeichnet durch:
eine Rotationsstart-Steuereinrichtung zum Steuern der Fixiereinrichtung (51) und der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52), um ein Umlaufen zu beginnen, wenn die durch die erste Temperaturerfassungseinrichtung (57) fest gestellte Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur eine Temperatur erreicht, um bereit für eine Fixieroperation zu sein.
eine Rotationsstart-Steuereinrichtung zum Steuern der Fixiereinrichtung (51) und der Druckbeaufschlagungseinrichtung (52), um ein Umlaufen zu beginnen, wenn die durch die erste Temperaturerfassungseinrichtung (57) fest gestellte Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur eine Temperatur erreicht, um bereit für eine Fixieroperation zu sein.
17. Fixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckbeaufschlagungseinrichtung (52) aufweist:
wenigstens eine Druckbeaufschlagungswalze (53), die aus einem isolieren den Material hergestellt ist, wobei die Druckbeaufschlagungswalze (53) parallel zu der Fixiereinrichtung (51) vorgesehen ist, um eine Oberfläche der Fixiereinrichtung (51) mit Druck zu beaufschlagen, und wenigstens eine Druck beaufschlagungsband-Trägerwalze (54) hat, die außerhalb des Kontaktteiles vorgesehen ist, wobei ein Druckbeaufschlagungsband (55) zur Außenseite des Kontaktteiles durch die Druckbeaufschlagungswalze (53) und die Druck beaufschlagungsband-Trägerwalze (54) gespannt bzw. gestreckt ist.
wenigstens eine Druckbeaufschlagungswalze (53), die aus einem isolieren den Material hergestellt ist, wobei die Druckbeaufschlagungswalze (53) parallel zu der Fixiereinrichtung (51) vorgesehen ist, um eine Oberfläche der Fixiereinrichtung (51) mit Druck zu beaufschlagen, und wenigstens eine Druck beaufschlagungsband-Trägerwalze (54) hat, die außerhalb des Kontaktteiles vorgesehen ist, wobei ein Druckbeaufschlagungsband (55) zur Außenseite des Kontaktteiles durch die Druckbeaufschlagungswalze (53) und die Druck beaufschlagungsband-Trägerwalze (54) gespannt bzw. gestreckt ist.
18. Fixiervorrichtung nach Anspruch 12 oder 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das wärmeisolierende Material ein elastisches Schaumstoffglied ist.
19. Fixiervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das
Druckbeaufschlagungsband (55) in der Transportrichtung des Aufzeichnungs
materials (P) zu einer Stromaufseite des Kontaktteiles in der Transportrichtung
des Aufzeichnungsmaterials (P) gespannt bzw. gestreckt ist.
20. Fixiervorrichtung nach Anspruch 19, weiterhin gekennzeichnet durch:
eine Aufzeichnungsmaterial-Anzieheinrichtung (61) zum Anziehen des Aufzeichnungsmaterials (P) auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungs bandes (55),
wobei das Druckbeaufschlagungsband (55) auch als eine Aufzeichnungs material-Transporteinrichtung wirkt um das Aufzeichnungsmaterial (P), auf dem ein unfixiertes Tonerbild erzeugt ist, zu einem Kontaktteil zu transpor tieren, während es auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes (55) angezogen wird.
eine Aufzeichnungsmaterial-Anzieheinrichtung (61) zum Anziehen des Aufzeichnungsmaterials (P) auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungs bandes (55),
wobei das Druckbeaufschlagungsband (55) auch als eine Aufzeichnungs material-Transporteinrichtung wirkt um das Aufzeichnungsmaterial (P), auf dem ein unfixiertes Tonerbild erzeugt ist, zu einem Kontaktteil zu transpor tieren, während es auf die Oberfläche des Druckbeaufschlagungsbandes (55) angezogen wird.
21. Fixiervorrichtung nach Anspruch 17, 19 oder 20, dadurch gekennzeich
net, daß wenigstens eine Druckbeaufschlagungsband-Trägerwalze (54) aus
einem metallischen Material hergestellt ist.
22. Fixiervorrichtung nach Anspruch 17, 19, 20 oder 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens eine Druckbeaufschlagungsband-Trägerwalze (54) ein
Heizrohr ist und ein Kühlgebläse (63) zum Kühlen des Heizrohres vorgesehen
ist.
23. Fixiervorrichtung nach Anspruch 17, 19, 20, 21 oder 22, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckbeaufschlagungsband (55) ein dünner Film
einer geschichteten Struktur ist, wobei ein Freigabematerial auf ein Wärme
widerstandsmaterial geschichtet ist.
24. Fixierverfahren zum Fixieren eines unfixierten Tonerbildes auf ein
Aufzeichnungsmaterial (P) durch Transportieren des Aufzeichnungsmaterials
(P), auf dem ein unfixiertes Tonerbild erzeugt ist, zu einem Kontaktteil zwischen
einer Fixiereinrichtung (51) und einer Druckbeaufschlagungseinrichtung (52),
um eine Oberfläche der Fixiereinrichtung (51) mit Druck zu beaufschlagen,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Fixiereinrichtung-Oberflächentemperatur (T1) und eine Druck
beaufschlagungseinrichtung-Oberflächentemperatur (T2) gesteuert sind, um in
einen versetzungsfreien Bereich zu fallen, der durch eine kritische Grenzlinie
definiert ist, die erhalten ist, durch eine Funktion der Fixiereinrichtung-Ober
flächentemperatur und der Druckbeaufschlagungseinrichtung-Fixiertemperatur,
wobei die kritische Grenzlinie wenigstens eine erste kritische Grenzlinie (a), die
Temperaturen einer Zwischenfläche zwischen dem Aufzeichnungsmaterial (P)
und dem Toner (T) angibt, bei welchen eine ausreichende Fixierstärke zum
Fixieren des Toners (T) auf dem Aufzeichnungsmaterial (P) gewährleistet werden
kann, und eine zweite kritische Grenzlinie (b), die Temperaturen einer
Zwischenfläche zwischen der Fixiereinrichtung (51) und dem Toner (T), bei
welchen eine Hochtemperaturversetzung nicht auftritt, angibt, umfaßt.
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