DE4405084C2 - Tonerbild-Fixiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tonerbild-Fixiervorrichtung, spezieller die Struktur des Tonerbild-Fixierteils eines Laserdruckers oder eines Kopiergeräts, bei welcher Vorrich­ tung die Temperatur des Heizers für das Fixierteil gesteuert wird.

Eine Tonerbild-Fixiervorrichtung dient dazu, ein Tonerbild durch Aufschmelzen auf ein Blatt Papier zu fixieren. Erwär­ mung erfolgt durch eine Heizeinrichtung, die entweder in Berührung mit dem Blatt Papier steht oder zu diesem einen Abstand einhält. Im allgemeinen wird ein Verfahren mit einer beheizten Fixierwalze verwendet.

Das Verfahren mit der beheizten Fixierwalze ist dergestalt, daß ein Tonerbild, das mit Toner auf einem Blatt Papier ent­ wickelt wurde, durch Wärme fixiert wird, während das Papier durch eine Fixierwalzeneinrichtung läuft, die durch einen axial angeordneten Heizer auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird, wobei sich eine Papierandrück- und -förderwal­ ze drehen, die in Berührung mit der Fixierwalze stehen.

In der Vergangenheit wurde ein herkömmlicher Fixierheizer wie eine Halogenlampe verwendet, die aus einem Quarzrohr mit darin angebrachtem Wolframdraht mit einer Inertgasfüllung, die eine sehr kleine Menge eines Halogens enthält, besteht.

Die Lampe erzeugt Joulsche Wärme, wenn ein elektrischer Strom durch den Wolframdraht mit hohem Schmelzpunkt geleitet wird.

Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 57-82961 (An­ meldenummer 55-158843) beschreibt eine herkömmliche Halogen­ lampe zur Verwendung bei Kopiergeräten, bei der es sich um einen durchsichtigen Körper aus Quarzglas handelt, der einen gewendelten Wolframfaden mit Dotierelementen als lichtemit­ tierendem Teil verwendet und der mit Inertgas und einem re­ aktiven Trägergas gefüllt ist.

Der genannte Stand der Technik betrifft eine mit Gas gefüll­ te Halogenlampe. Die Erfindung betrifft eine Heizwalze, die einen Nichrom-Drahtheizer in einem Quarzrohr mit offenen En­ den enthält, bei welcher Heizwalze ein neues Temperatur­ steuerungsverfahren verwendet wird.

Ein herkömmlicher Halogenlampenheizer besteht aus einem Quarzrohr, in dessen Enden Anschlüsse mit einer Abdichtung aus einer Molybdänfolie eingesetzt sind, wobei sich ein doppelt gewendelter Wolframfaden zwischen den Anschlüssen innerhalb des Quarzrohrs erstreckt. Das abgedichtete Quarzrohr ist mit einem Inertgas gefüllt, das eine sehr kleine Menge an Halo­ gen enthält. Die Zuleitungsdrähte an beiden Anschlüssen sind jeweils mit dem Wolframfaden verbunden, der durch einen elektrischen Strom aufgeheizt wird, der von einer externen Spannungsquelle über die Zuleitungsdrähte zugeführt wird.

Der Heizteil H der Halogenlampe ist ein gewendelter Ab­ schnitt des Wolframfadens. Jedoch wird ein Bereich A nahe dem Anschlußteil durch Wärmeleitung heiß. Die Molybdänfolie ist ein Dichtmaterial mit einem thermischen Expansionskoef­ fizienten, der so ausgewählt wird, daß Auslecken des Halo­ gengases aus dem Quarzrohr verhindert wird, jedoch kann sie bei Temperaturen über 350°C oxidiert werden, was zu einer Verschlechterung ihrer Abdichtungseigenschaft führt. Um dies zu vermeiden, ist der Abdichtteil mit einer Einrichtung zum Schützen eines Temperaturanstiegs versehen.

Wie vorstehend beschrieben, sind die Länge und die Position des Heizteils H durch die Maximalbreite eines Blatt Papiers festgelegt, auf das ein Tonerbild zu fixieren ist. Wenn eine herkömmliche Halogenheizlampe so konstruiert wurde, daß ihr Abdichtteil eine Molybdänfolie bei einer Temperatur nicht über 350°C enthielt, mußte die Lampe notwendigerweise ver­ längert werden, wodurch verlängerte, nicht beheizte Ab­ schnitte A, B und C (nicht unter 30 mm) vorlagen. Infolge­ dessen war die Fixiereinheit vergrößert, und das Kopiergerät wies erhöhte Breite auf.

Wenn im Fixierteil eines Laserdruckers oder eines Kopier­ geräts, das unter schwierigen Temperaturbedingungen arbei­ tet, ein Heizer verwendet wird, der z. B. aus einem Nichrom- Draht mit großer Wärmekapazität besteht, wobei weder eine Befüllung mit Halogengas noch die Verwendung von Molybdän­ folien erforderlich ist, kann das herkömmliche Temperatur­ regelungsverfahren die Temperatur nicht innerhalb eines kon­ stanten Bereichs einregeln, d. h., daß sich die Temperatur vom vorgegebenen Bereich unterscheiden kann.

Fig. 10 ist ein Teillängsschnitt durch einen herkömmlichen Halogenlampenheizer, der ein Quarzrohr 1 aufweist, in dessen jeweilige Enden Anschlüsse 3 mittels einer Dichtung 4 aus einer Molybdänfolie eingesetzt sind, wobei sich ein doppelt gewendelter Wolframfaden 2 innerhalb des Quarzrohrs zwischen den Anschlüssen erstreckt. Das abgedichtete Quarzrohr ist mit einem Inertgas gefüllt, das eine sehr kleine Menge Halo­ gen enthält. Beide Anschlüsse verfügen über Anschlußdrähte 5, die jeweils mit dem Wolframfaden 2 verbunden sind, der durch einen elektrischen Strom erhitzt wird, der über die Zuleitungsdrähte 5 von einer externen Spannungsquelle zuge­ führt wird. Der Heizabschnitt H der Halogenlampe ist der ge­ wendelte Abschnitt des Wolframfadens 2. Jedoch kann ein Ab­ schnitt A nahe jedem Anschlußabschnitt 3 durch Wärmeleitung heiß werden. Die Molybdänfolie 4 ist ein Abdichtmaterial mit einem thermischen Expansionskoeffizienten, der so gewählt ist, daß das Auslecken des Halogengases aus dem Quarzrohr 1 verhindert wird, jedoch kann sie bei Temperaturen über 350°C oxidiert werden, was zu einer Verschlechterung ihrer Dich­ tungseigenschaften führt. Um dies zu vermeiden, ist der Ab­ dichtabschnitt 4 mit einer Einrichtung versehen, die davor schützt, daß die Temperatur dort ansteigt.

Die Fig. 11 und 12 sind Ansichten für Abstrahlungsstrukturen des Abdichtungsabschnitts 4 bei herkömmlichen Halogenlampen. Die Abstrahlungsstruktur von Fig. 11 ist dergestalt, daß der gesamte Anschlußabschnitt 3 einschließlich des Abdichtungs­ abschnitts 4 der Umgebung ausgesetzt ist, um durch Abstrah­ lung gekühlt zu werden, während der Abschnitt des Quarzrohrs 1 zwischen den Abdichtungsabschnitten 4 in eine Heizwalze 6 eingesetzt ist und durch Wärmeisolierplatten 7 abgetrennt ist, um einen Temperaturabfall an der Heizwalze 6 zu verhin­ dern. Die Abstrahlungsstruktur von Fig. 12 ist dergestalt, daß der Abdichtungsabschnitt 4 völlig in eine Heizwalze 6 eingesetzt ist und mit einer Wärmeisolierplatte 8 mit einem Durchmesser versehen ist, der kleiner ist als der Innen­ durchmesser der Heizwalze 6, damit Wärme durch einen zwi­ schen der Wärmeisolierplatte 8 und der Heizwalze 6 gebilde­ ten Spalt 6a abstrahlen kann wie durch den Pfeil Q veran­ schaulicht, wodurch ein Temperaturanstieg des Dichtungsab­ schnitts verhindert wird.

Die Halogenlampe weist einen teuren Wolframfaden und ein mit Halogengas gefülltes Quarzrohr 1 auf. Unter Verwendung eines Nichrom-Drahtes ist es möglich, einen billigen Heizer klei­ ner Größe zu schaffen, der keine Füllung mit einem speziel­ len Gas erfordert. Die verwendbaren Nichrom-Drähte sind je­ doch dick und weisen eine große Wärmekapazität bei schlech­ tem Wärmeansprechverhalten auf. Daher kann ein Nichrom- Drahtheizer nicht mit einer herkömmlichen Temperaturregelung gesteuert werden.

Das herkömmliche Temperaturregelungsverfahren für Tonerbild­ fixierung mißt die Oberflächentemperatur einer Fixierwalze unter Verwendung eines Thermistors oder dergleichen, um den Strom in der Heizlampe für die Fixierwalze abhängig vom ge­ messenen Wert so einzustellen, daß in der Walze eine kon­ stante Temperatur aufrechterhalten wird. In der Praxis wird der Heizer abhängig vom gemessenen Wert der Oberflächentem­ peratur der Fixierwalze ein- und ausgeschaltet. Der Heizer wird eingeschaltet, wenn die gemessene Temperatur niedriger als der Sollwert ist, und er wird ausgeschaltet, wenn die gemessene Temperatur höher als der Sollwert ist. Z. B. ist es möglich, zum Beibehalten einer Oberflächentemperatur der Fixierwalze von 165°C das folgende Zweipunktregelungsverfah­ ren zu verwenden, wie es in Tabelle 1 dargestellt ist.

Herkömmliches Temperaturregelungsverfahren
Temperatur (°C)
Heizer
nicht unter 165
AUS
nicht über 165	EIN

Unter Bezugnahme auf Tabelle 1 und Fig. 13 wird die Heizer­ regelung nachfolgend erläutert (Fig. 14 zeigt ein Beispiel für die Anwendung des Verfahrens von Fig. 13).

Wie in Fig. 13 dargestellt, wird die gemessene Temperatur zunächst dahingehend überprüft, ob sie über 165°C liegt oder nicht (Schritt 1). Der Heizer wird eingeschaltet, wenn der Meßwert unter 165°C liegt (Schritt 2), oder er wird ausge­ schaltet, wenn der Meßwert über 165°C liegt (Schritt 3). Diese Schritte werden wiederholt, um die Oberflächentempera­ tur des Fixierabschnitts auf einem konstanten Wert zu hal­ ten.

Wie in Fig. 14 dargestellt, beginnt die Temperaturregelung mit der Überprüfung, nachdem eine Sekunde verstrichen ist (Schritt 1). Andere Prozesse als der Heizvorgang erfolgen vor dem Ablauf einer Sekunde, und die Heizerregelung wird aktiviert, nachdem eine Sekunde verstrichen ist (Schritt 2).

Eine weitere bekannte Tonerbild-Fixiervorrichtung (DE 26 54 992 A1) weist eine zylindrische Fixierwalze auf, in der ein Heizelement aus einem Nickel-Chrom-Draht angeordnet ist. Da­ mit die in der Fixierwalze entwickelte Wärme nicht auf das Lager der Fixierwalze übertragen wird, sind an den Enden der Fixierwalze adiabatische Kunstharzelemente zwischen der Fi­ xierwalze und dem Lager angeordnet. Die Fixierwalze wird je­ doch nicht durch die Kunstharzelemente abgedichtet. Außerdem ist der Abstand zwischen dem effektiven Ende des Heizele­ ments und dem elektrischen Anschluß des Heizelements sehr groß.

Bei der durch die Offenlegungsschrift DE 29 01 731 A1 offen­ barten Tonerbild-Fixiervorrichtung wird keine zylindrische Heizwalze verwendet. Ein Blatt Papier, auf das ein Tonerbild fixiert wird, durchläuft eine Papierbahn, an deren entgegen­ gesetzten Seiten Nichrom-Heizelemente angeordnet sind. Bei dieser Fixiervorrichtung soll jedoch ein Durchhängen des Heizelements infolge von Wärmedehnung durch Stützelemente verhindert werden, da ansonsten das Blatt Papier entzünden werden könnte.

Aus der Patentschrift DE 39 43 166 C2 ist ein Verfahren zum Regeln der Temperatur einer Tonerbild-Fixiervorrichtung be­ kannt. Dabei stellt eine Temperaturmeßeinrichtung fest, ob die Temperaturänderung eines Heizelementes einen Aufwärts­ trend oder einen Abwärtstrend aufweist. Das Heizelement bleibt beim Aufheizen solange eingeschaltet, bis eine obere Temperatur überschritten wird und wird beim Abkühlen erst dann wieder eingeschaltet, wenn eine untere Temperatur un­ terschritten wird. Bei einem solchen Verfahren besteht je­ doch keine Abhängigkeit von einem Ein­ schalt/Ausschaltintervall des Heizelements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tonerbild-Fi­ xiervorrichtung mit schmalem, billigem Lampenheizer anzuge­ ben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Lehre von An­ spruch 1 gegeben. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß sie ei­ nen Lampenheizer mit einem Nichrom-Draht verwendet, der in einem Quarzrohr ohne Inertgas und Halogengas zwischen zwei Haltern aufgespannt ist. Dadurch, daß ein billiger Nichrom- Draht statt eines teuren Wolframdrahts verwendet werden kann und daß keine spezielle Gasfüllung erforderlich ist, kann der Lampenheizer und damit die Tonerbild-Fixiervorrichtung sehr billig sein.

Damit eine erfindungsgemäße Tonerbild-Fixiervorrichtung zu­ verlässig betrieben werden kann, weist sie vorteilhafterwei­ se außer dem ebengenannten Lampenheizer noch eine spezielle Temperaturregelungseinrichtung auf. Diese stellt das Ein­ schalt/Ausschalt-Verhältnis für den Heizer abhängig von der Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und derjenigen Temperatur ein, die um eine vorgegebene Zeitspanne früher gemessen wurde, und auch abhängig vom genannten Verhältnis in der vorigen Zeitspanne. Dadurch kann die Temperatur des Lampenheizers trotz Verwendung des Nichrom-Drahts mit hoher Wärmekapazität zuverlässig eingestellt werden.

Weiterhin werden vorteilhafte Ausführungsformen von Haltern für den Nichrom-Draht angegeben.

Eine Tonerbild-Fixiervorrichtung mit einem Lampenheizer ge­ mäß Anspruch 1 und einer Temperaturregelungseinrichtung ge­ mäß Anspruch 4 kann billig mit kleiner Breite hergestellt werden, und ihre Temperatur kann zuverlässig eingeregelt werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbei­ spiele im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Konstruktionsansicht zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tonerbild- Fixiervorrichtung.

Fig. 2 ist eine Ansicht zum Erläutern eines anderen Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tonerbild-Fixiervor­ richtung.

Fig. 3A, 3B und 3C sind Diagramme zum Anstellen von Verglei­ chen zwischen der Erfindung und dem Stand der Technik, was die Beziehung zwischen dem Kantenabstand von Papier und der Länge einer Fixierwalze betrifft.

Fig. 4 ist eine Konstruktionsansicht zum Erläutern einer Temperaturregelung bei der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Zeitsteuerdiagramm zum Erläutern eines Tempe­ raturregelungsverfahrens bei der Erfindung.

Fig. 6 bis 8 sind Flußdiagramme (1), (2) bzw. (3) zum Regeln eines Heizers bei der Erfindung.

Fig. 9 ist eine Ansicht, die eine Hauptroutine bei der Er­ findung zeigt.

Fig. 10 ist ein Teillängsschnitt durch einen bekannten Halo­ genlampenheizer.

Fig. 11 und Fig. 12 sind Ansichten, die Abstrahlungsstruktu­ ren am Dichtungsabschnitt einer bekannten Halogenlampe zei­ gen.

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm für eine herkömmliche Tempera­ turregelung.

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm für eine herkömmliche Anwendung der Temperaturregelung gemäß Fig. 13.

Fig. 1 ist eine Konstruktionsansicht zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tonerbild- Fixiervorrichtung. Folgende Teile sind dargestellt: ein An­ triebsrad 11, Lager 12 und 13, ein Rahmen 14, Lampenhalter 15 und 16, ein Lampen(Heiz)-Teil 17, ein Quarzrohr 18, Kera­ mikhalter 19 und 20, Umfangsbereiche 19a und 20a, Klemman­ schlüsse 21 und 22, Zuleitungsdrähte 23 und 24, ein Nichrom- Draht 25 und eine Heizwalze 26.

Das Lampenteil 17 ist ein Quarzrohr 18 mit Haltern 16 aus stark adiabatischem Material (d. h. aus Keramik), in das an beiden Enden Klemmanschüsse 21 und 22 aus rostfreiem Stahl durch Einpressen in jeweilige Halter 16 angebracht sind, wobei sich ein Nichrom-Draht 25 zwischen den Klemmanschlüs­ sen 21 und 22 erstreckt und mit seinen Enden an diesen befe­ stigt ist. Die Klemmanschlüsse sind mit mit einer Wärmeener­ giequelle verbundenen Zuleitungsdrähten 23 und 24 verbunden.

Die dargestellten Keramikhalter 19 und 20 weisen dieselbe Zylinderform mit Flanschabschnitten 19a, 20a auf, deren Durchmesser im wesentlichen mit demjenigen des Quarzrohrs übereinstimmt.

Die Keramikhalter 19 und 20 sind jeweils mit den Enden 15b und 16b der L-förmigen Lampenhalter 15 und 16 verbunden. Die anderen Enden 15a und 16a der Halter 15 und 16 sind mit dem C-förmigen Rahmen 14 verbunden, der als Halteteil zum dreh­ baren Halten der Heizwalze 26 durch die Lager 12 und 13 dient, die das Quarzrohr axial innerhalb des Rahmens halten.

Die Heizwalze 26 weist Öffnungen an beiden Enden auf. Ein Antriebsrad 11 ist auf ein Ende der Heizwalze 26 aufgesetzt, um die Drehbewegung von einem (nicht dargestellten) An­ triebsmotor zu übertragen.

Fig. 2 ist eine Darstellung zum Erläutern eines anderen Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tonerbild-Fixier­ vorrichtung. Es sind Keramikhalter 27 und 28 dargestellt. Teile, die solchen, die in Fig. 1 dargestellt sind, ähnlich sind, sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.

Die Fixiervorrichtung von Fig. 2 unterscheidet sich von der Konstruktion der Vorrichtung von Fig. 1 nur durch die Kera­ mikhalter 27 und 28, die dieselbe Zylinderform aufweisen und an deren Rändern 27a bzw. 28a Flansche integral angeformt sind. Die Außendurchmesser dieser Flanschabschnitte entspre­ chen im wesentlichen dem Durchmesser der Heizwalze 26.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, weist die Lampe 17 der Fixiervorrichtung einen sehr einfachen Aufbau auf, bei dem sich der Nichrom-Draht 25 axial innerhalb des Quarzrohrs 18 erstreckt, ohne daß irgendeine Gasfüllung erforderlich ist.

Dies beseitigt das Erfordernis, instabile Abdichtmaterialien zu verwenden, wodurch das Verhältnis der Länge des Heizab­ schnitts H zur Gesamtlänge der Heizlampe vergrößert werden kann. Die Heizwalze 26 kann sich um die Achse der Heizlampe 17 drehen. Die Oberflächentemperatur der so aufgebauten Heizwalze 26 der Fixiervorrichtung muß über die gesamte Län­ ge ihres Heizabschnitts, der der Breite eines Blatt Papiers, auf das das Tonerbild aufzuschmelzen ist, auf einen gleich­ mäßigen Wert eingestellt werden. Dieser Parameter der erfin­ dungsgemäßen Fixiervorrichtung wird mit demjenigen beim Stand der Technik verglichen.

Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen zum Vergleich Versuchsdaten für die Beziehung zwischen der Länge des Endabschnitts einer Heizlampe und der Position der Kante eines Blatt Druck­ papiers, auf das ein Tonerbild durch die bekannte Vorrich­ tung (Fig. 3A) bzw. durch die Ausführungsbeispiele der Er­ findung (Fig. 3B und 3C) gedruckt wurde. In diesen Figuren ist die Temperatur entlang der Ordinate und die Länge ent­ lang der Abszisse aufgetragen. Die Buchstaben A, B und C in der Fig. 3A kennzeichnen den Abstand zwischen den jeweiligen Heizerenden und den Klemmanschlüssen 3, wie in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellt. Auf entsprechende Weise geben die Buchstaben A′ und A′′ die Abstände zwischen den Enden der Nichrom-Drähte 25 und den Klemmanschlüssen 22 an, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

In den Fig. 3A, 3B und 3C ist der Abstand zwischen dem Lam­ penende und der Kante des gleichmäßig beheizten Papiers für die bekannte Vorrichtung (Fig. 3A) mit [I] bezeichnet, dage­ gen mit [II] und [III] für die Ausführungsbeispiele der Er­ findung (Fig. 3B und 3C). Der Abstand [III] ist kleiner als der Abstand [II], der kleiner als der Abstand [I] ist. Dem­ gemäß sind die Größen (Breiten) zunehmend kleiner (Fig. 3C < Fig. 3B < Fig. 3A). Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind schmaler als die bekannten.

Fig. 4 ist eine Darstellung für den Aufbau eines Beispiels einer Temperaturregelungseinheit für eine erfindungsgemäße Tonerbild-Fixiervorrichtung. In Fig. 4 sind eine Spannungs­ quelle 31, ein Heizer (Nichrom-Draht) 32, eine Temperatur­ meßeinheit 33 und eine Temperaturregelungseinheit 34 darge­ stellt.

Die Temperaturmeßeinheit 33 mißt die aktuelle Temperatur des Heizers 32. Die Temperaturregelungseinheit 34 erzeugt ein Regelungssignal abhängig von der Differenz zwischen der ak­ tuellen Temperatur und der vorigen Temperatur, wie sie um eine vorgegebene Zeitspanne früher gemessen wurde, und sie liefert die Differenz an die Spannungsquelle 31, die so ein- oder ausgeschaltet wird, daß sie die Heiztemperatur auf einen Sollwert einstellt.

Fig. 5 ist ein Zeitsteuerdiagramm zum Erläutern eines Tempe­ raturregelungsverfahrens bei der Erfindung. Die Dauer des Einschaltzustandes des Heizers wird durch zwei Faktoren festgelegt, nämlich die gemessene aktuelle Temperatur und die Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und dem um eine vorgegebene Zeitspanne früher gemessenen Wert. Die aktuelle Temperatur und die Anzahl von Bezugspunkten für die Solltemperatur, die Differenz und die Anzahl von Bezugspunk­ ten für die Differenztemperatur sowie das Einschaltverhält­ nis für den Heizer können aus Versuchsergebnissen auf die bestgeeigneten Werte eingestellt werden. Wenn es erwünscht ist, daß der Heizer auf einer konstanten Temperatur, z. B. auf 165°C, bleibt, wird er so ein- und ausgeschaltet, wie dies in Tabelle 2 dargestellt ist.

Tabelle 2

Temperaturregelungsverfahren bei der Erfindung

Temperaturmessungen werden mit einem Zeitintervall von unge­ fähr einer Sekunde ausgeführt, und der Heizer wird gemäß Fig. 5 ein- und ausgeschaltet. Wie in Tabelle 2 dargestellt, ändert der Heizer seinen aktuellen Zustand nicht, wenn die Differenz innerhalb des Temperaturbereichs 165°C - 160°C Null ist. Wenn sich die Temperatur ändert, z. B. 166°C 165°C → 165°C → 164°C → 165°C, ändert sich die Differenz zu 0% → 9% → 9% → 18% → 0%. Anders gesagt, ist dann, wenn die aktuelle Temperatur 166°C beträgt, der Zustand 0%, un­ abhängig von der Differenz zur vorigen Temperatur, und daher wird der Heizer ausgeschaltet. Wenn sich die aktuelle Tempe­ ratur auf 165°C ändert, beträgt die aktuelle Temperatur gegenüber der vorigen (166°C) -1°C, und daher wird der An­ steuerwert aus dem Schnittpunkt von 165°C und -1 gemäß Tabelle 2 auf 9% festgelegt. Der Heizer wird 90 ms einge­ schaltet. Wenn sich die Temperatur erneut auf 165°C ändert, beträgt die Differenz zum vorigen Wert (165°C) 0, und der Ansteuerwert wird aus dem Schnittpunkt zwischen den Linien für 165°C und 0 gemäß Tabelle 2 zu 9% festgelegt. Der Heizer wird für 90 ms eingeschaltet. Dann wird die Temperatur 164°C. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Differenz gegenüber dem Vorwert (165°C) -1. Daher wird die Ansteuerungswert aus dem Schnittpunkt von 164°C und -1 in Tabelle 2 zu 18% festgelegt. Der Heizer wird für 180 ms eingeschaltet. Dann ändert sich die Temperatur erneut auf 165°C, die Differenz zum vorigen Wert (164°c) beträgt +1, und daher wird der Ansteuerungswert aus dem Schnittpunkt von 165°C und +1 in Tabelle zu 0% festgelegt.

In den Fig. 6, 7 und 8 sind Flußdiagramme zum Steuern der Heizertemperatur dargestellt, die die folgenden Schritte aufweisen:

Die Temperaturregelungseinheit überprüft, ob die gemessene Temperatur nicht unter 166°C liegt (Schritt 1). Wenn die Temperatur 166°C entspricht oder höher ist, stellt sie den Ansteuerwert auf 0% (Schritt 2) und schaltet den Heizer aus (Schritt 3). Wenn die Temperatur unter 166°C liegt, ermit­ telt die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur nicht unter 165°C liegt (Schritt 4). Wenn die Temperatur 165°C be­ trägt, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Dif­ ferenz nicht kleiner als 1 ist (Schritt 5). Wenn die Diffe­ renz nicht kleiner als 1 ist, führt die Temperaturregelungs­ einheit den Vorgang von Schritt 2 erneut aus. Bei einer Differenz von kleiner als 1 überprüft die Temperaturrege­ lungseinheit, ob die Differenz nicht größer als -1 ist (Schritt 6). Bei einer Differenz nicht kleiner als -1 ermit­ telt sie, ob der vorige Ansteuerwert 0% ist oder nicht (Schritt 7). Bei einem Ansteuerwert von 0% kehrt die Tempe­ raturregelungseinheit zum Anfangsschritt zurück. Bei einer Differenz von weniger als -1 (Schritt 6) stellt die Tempera­ turregelungseinheit den Ansteuerwert auf 9% (Schritt 8).

Bei einem vorigen Ansteuerwert mit einem anderen Wert als 0% (Schritt 7) stellt die Temperaturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 9% (Schritt 8) und schaltet den Heizer aus.

Wenn die Temperatur im Schritt 4 unter 165°C liegt, beur­ teilt die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur nicht unter 164°C liegt (Schritt 9). Wenn die Temperatur 164°C entspricht oder höher ist, ermittelt die Temperatur­ regelungseinheit, ob die Differenz 0 beträgt oder nicht (Schritt 10). Wenn die Differenz nicht 0 ist, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Differenz nicht mehr als -1 ist (Schritt 11). Wenn die Differenz nicht kleiner als -1 ist, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Diffe­ renz 1 ist oder nicht (Schritt 12). Wenn die Differenz nicht 1 ist, führt die Temperaturregelungseinheit den Vorgang von Schritt 2 aus. Bei einer Differenz von 0 im Schritt 10 er­ mittelt die Temperaturregelungseinheit, ob der vorangehende Ansteuerwert 9% beträgt oder nicht (Schritt 13). Bei einem Ansteuerwert von 9% schaltet sie den Heizer ab. Wenn der Ansteuerwert nicht 9% beträgt, stellt sie den Ansteuerwert auf 18% (Schritt 14) und schaltet den Heizer aus. Wenn die Differenz im Schritt 11 kleiner als -1 ist, stellt die Tem­ peraturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 18% (Schritt 14) und schaltet den Heizer aus. Wenn die Differenz im Schritt 12 1 beträgt, stellt die Temperaturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 9% (Schritt 8) und schaltet den Heizer ein.

Wenn die Temperatur im Schritt 9 unter 164°C liegt, über­ prüft die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur nicht unter 163°C liegt (Schritt 15). Wenn die Temperatur 163°C entspricht oder höher ist, ermittelt die Temperatur­ regelungseinheit, ob die Differenz 0 beträgt oder nicht (Schritt 17). Wenn die Differenz nicht 0 beträgt, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Differenz nicht mehr als -1 beträgt oder nicht (Schritt 17). Wenn die Differenz nicht kleiner als -1 ist, ermittelt die Temperaturregelungs­ einheit, ob die Differenz 1 ist oder nicht (Schritt 18). Wenn die Differenz nicht 1 ist, führt die Temperaturrege­ lungseinheit den Vorgang von Schritt 2 aus. Bei einer Diffe­ renz von 0 im Schritt 16 ermittelt die Temperaturregelungs­ einheit, ob der vorangehende Ansteuerwert 18% betrug oder nicht (Schritt 19). Bei einem Ansteuerwert von 18% schaltet sie den Heizer ein. Wenn der Ansteuerwert nicht 18% be­ trägt, stellt sie den Ansteuerwert auf 27% (Schritt 20) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Differenz im Schritt 17 kleiner als -1 ist, stellt die Temperaturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 27% (Schritt 20) und schaltet den Hei­ zer ein. Wenn die Differenz im Schritt 18 den Wert 1 hat, setzt die Temperaturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 18% (Schritt 14) und schaltet den Heizer ein.

Wenn die Temperatur im Schritt 15 unter 163°C liegt, ermit­ telt die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur nicht unter 162°C liegt (Schritt 21). Wenn die Temperatur 162°C entspricht oder höher ist, ermittelt die Temperaturrege­ lungseinheit, ob die Differenz 0 beträgt oder nicht (Schritt 22). Wenn die Differenz nicht 0 beträgt, ermittelt die Tem­ peraturregelungseinheit, ob die Differenz nicht mehr als -1 beträgt (Schritt 23). Wenn die Differenz nicht kleiner als -1 ist, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Differenz 1 ist oder nicht (Schritt 24). Wenn die Differenz nicht 1 ist, führt die Temperaturregelungseinheit den Vor­ gang von Schritt 2 aus. Bei einer Differenz von 0 im Schritt 22 ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob der voran­ gehende Ansteuerwert 27% beträgt oder nicht (Schritt 25). Bei einem Ansteuerwert von 27% schaltet sie den Heizer ein. Wenn der Ansteuerwert nicht 27% beträgt, setzt sie den An­ steuerwert auf 36% (Schritt 26) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Differenz im Schritt 23 kleiner als -1 ist, setzt die Temperaturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 36% (Schritt 26) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Dif­ ferenz im Schritt 24 den Wert 1 hat, setzt die Temperatur­ regelungseinheit den Ansteuerwert auf 27% (Schritt 20) und schaltet den Heizer ein.

Wenn die Temperatur im Schritt 21 unter 162°C liegt, ermit­ telt die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur nicht unter 161°C liegt (Schritt 27). Wenn die Temperatur 161°C beträgt oder höher ist, ermittelt die Temperaturregelungs­ einheit, ob die Differenz 0 beträgt oder nicht (Schritt 28). Wenn die Differenz nicht 0 beträgt, ermittelt die Tempera­ turregelungseinheit, ob die Differenz nicht über -1 ist oder nicht (Schritt 29). Wenn die Differenz nicht kleiner als -1 ist, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Diffe­ renz 1 ist oder nicht (Schritt 30). Wenn die Differenz nicht 1 ist, führt die Temperaturregelungseinheit den Vorgang von Schritt 2 aus. Bei einer Differenz von 0 im Schritt 28 er­ mittelt die Temperaturregelungseinheit, ob der vorige An­ steuerwert 36% betrug oder nicht (Schritt 31). Bei einem Ansteuerwert von 36% schaltet sie den Heizer ein. Wenn der Ansteuerwert nicht 36% beträgt, setzt sie den Ansteuerwert auf 54% (Schritt 32) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Differenz im Schritt 29 kleiner als -1 ist, setzt die Tem­ peraturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 54% (Schritt 32) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Differenz im Schritt 30 den Wert 1 hat, setzt die Temperaturregelungsein­ heit den Ansteuerwert auf 54% (Schritt 26) und schaltet den Heizer ein.

Wenn die Temperatur im Schritt 27 kleiner als 161°C ist, überprüft die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur 160°C entspricht oder höher ist (Schritt 33). Wenn die Tem­ peratur 160°C beträgt, ermittelt die Temperaturregelungsein­ heit, ob die Differenz 0 beträgt oder nicht (Schritt 34). Wenn die Differenz nicht 0 beträgt, ermittelt die Tempera­ turregelungseinheit, ob die Differenz nicht mehr als -1 ist oder nicht (Schritt 35). Wenn die Differenz nicht kleiner als -1 ist, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Differenz 1 ist oder nicht (Schritt 36). Wenn die Differenz nicht 1 ist, führt die Temperaturregelungseinheit den Vor­ gang von Schritt 2 aus. Bei einer Differenz von 0 im Schritt 34 ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob der voran­ gehende Ansteuerwert 54% beträgt oder nicht (Schritt 37). Bei einem Ansteuerwert von 54% schaltet sie den Heizer ein. Wenn der Ansteuerwert nicht 54% beträgt, setzt sie den An­ steuerwert auf 72% (Schritt 38) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Differenz im Schritt 35 kleiner als der Wert -1 ist, setzt die Temperaturregelungseinheit den Ansteuer­ wert auf 72% (Schritt 38) und schaltet den Heizer ein. Wenn die Differenz im Schritt 36 den Wert 1 hat, setzt die Tempe­ raturregelungseinheit den Ansteuerwert auf 54% (Schritt 32) und schaltet den Heizer ein.

Wenn die Temperatur im Schritt 33 kleiner als 160°C ist, überprüft die Temperaturregelungseinheit, ob die Temperatur im Bereich von 159°C bis 110°C liegt oder nicht (Schritt 39). Wenn die Temperatur innerhalb von 159°C - 110°C liegt, ermittelt die Temperaturregelungseinheit, ob die Differenz 2 oder größer ist (Schritt 40). Wenn die Differenz 2 oder grö­ ßer ist, geht die Temperaturregelungseinheit zum Schritt 2 über. Wenn die Temperatur im Schritt 39 außerhalb des Be­ reichs von 159°C bis 110°C liegt und die Differenz im Schritt 40 kleiner als 2 ist, setzt die Temperaturregelungs­ einheit den Ansteuerwert auf 100% (Schritt 41) und schaltet den Heizer ein (Schritt 42).

Fig. 9 zeigt die Hauptroutine unter Verwendung des Tempera­ turregelungsverfahrens bei der Erfindung. Die Routine star­ tet die Temperaturregelungseinheit und überprüft dann, ob nach dem Start 1 Sekunde verstrichen ist (Schritt 1). Wenn 1 Sekunde verstrichen ist, startet die Routine die Heizerre­ gelung (Schritt 2). Wenn nach dem Schritt 1 noch keine Se­ kunde verstrichen ist, ermittelt die Routine das von der Heizerregelungseinheit vorgegebene Ansteuerzeitverhältnis, und sie ermittelt, ob die Ansteuerzeit abgelaufen ist oder nicht (Schritt 3). Wenn die Ansteuerzeit abgelaufen ist, schaltet die Routine den Heizer aus (Schritt 4). Wenn die Ansteuerzeit im Schritt 3 noch nicht abgelaufen ist, kehrt die Routine zum Schritt 1 zurück.

Claims (5)

1. Tonerbild-Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Tonerbil­ des auf einem Blatt Papier durch Aufschmelzen von Toner, mit

• - einer zylindrischen Heizwalze (26), die drehbar gelagert ist und an ihren beiden Enden Öffnungen aufweist;
• - einem Lampenteil (17) zum Beheizen der Heizwalze (26), mit einem Lampenhalter (15, 16) zum Halten der Lampe innerhalb der Heizwalze (26),
  • - wobei das Lampenteil ein zylindrisches Quarzrohr (18) mit Öffnungen an beiden Enden aufweist, in dem sich ein Heizdraht (25) erstreckt, der an seinen beiden Enden über Klemmanschlüsse (21, 22) mit einer Energiequelle verbunden ist;
• - einer Temperaturmeßeinrichtung (33); und
• - einer Temperaturregelungseinrichtung (34);
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß der Heizdraht ein Nichrom-Draht (25) ist, und
• - daß Halter (19, 20, 27, 28) aus wärmeisolierendem Material in die jeweiligen Endöffnungen des Quarzrohrs (18) einge­ setzt sind, um die jeweiligen Klemmanschlüsse (21, 22) für den Nichrom-Draht zu halten und die Endöffnungen abzudecken.

2. Tonerbild-Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Halter (19, 20) ein zylindrischer Körper mit einem Flansch an seinem Umfang (19a, 20a) ist, mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen dem Außen­ durchmesser des Quarzrohrs (18) entspricht.

3. Tonerbild-Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Halter (27, 28) ein zylindrischer Körper mit einem Flansch an seinem Umfang (27a, 28a) ist, mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen dem Außen­ durchmesser der Heizwalze (26) entspricht.

4. Tonerbild-Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Tonerbil­ des auf einem Blatt Papier durch Aufschmelzen von Toner, mit

• - einer zylindrischen Heizwalze (26), die drehbar gelagert ist und an ihren beiden Enden Öffnungen aufweist;
• - einem Lampenteil (17) zum Beheizen der Heizwalze (26), mit einem Lampenhalter (15, 16) zum Halten der Lampe innerhalb der Heizwalze (26),

gekennzeichnet durch eine Temperaturregelungseinrichtung (34), welche die von einer Temperaturmeßeinrichtung (33) ge­ messene Oberflächentemperatur der Heizwalze (26) jeweils mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand erfaßt und das Ein­ schalt/Ausschalt-Verhältnis des Lampenteils (17) abhängig von der Differenz zwischen der aktuellen Oberflächentempera­ tur und der vorhergehend gemessenen Oberflächentemperatur, wie sie um die vorgegebene Zeitspanne früher gemessenen wurde, sowie abhängig von der aktuell gemessenen Oberflä­ chentemperatur steuert.