DE60124490T2

DE60124490T2 - Anordnung zur Wärmefixierung und diese Anordnung enthaltendes Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE60124490T2
Application number: DE2001624490
Authority: DE
Inventors: Shohji Yokohama-shi Hayashi; Tadao Kakogawa-shi Uehara
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: JP2002123111A; DE60124490D1; US6594464B2; EP1205822A1; EP1205822B1; US20020044806A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fixiervorrichtung der Art mit einer Heizwalze, einer Fixierwalze, einem Endlosriemen, der über die Heizwalze und die Fixierwalze geführt ist, einer Presswalze, die gegen die Fixierwalze gepresst wird, und ein oder mehreren Kontaktelementen, die mit dem Riemen in Kontakt stehen und ein Tonerbild, das auf einem Aufzeichnungsmedium getragen wird, durch Führen des Aufzeichnungsmediums zwischen dem Riemen und der Presswalze fixieren, und eine Bilderzeugungsvorrichtung mit derselben.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Fixiervorrichtung der beschriebenen Art ist gewöhnlich in einem Kopierer, Drucker, Faxgerät oder einer ähnlichen elektrophotographischen Bilderzeugungsvorrichtung oder einer Multifunktionsvorrichtung mit zwei oder mehreren einer Kopiererfunktion, einer Druckerfunktion und einer Faxfunktion enthalten, wie z. B. in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-334997 gelehrt. Ein Endlosriemen, der in der Fixiervorrichtung enthalten ist, besitzt eine Wärmekapazität, die klein genug ist, um den Riemen in einem kurzen Zeitraum zu erwärmen. Dies verringert die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung. Kontaktelemente, die mit dem Riemen in Kontakt stehen, nehmen jedoch Wärme von dem Riemen und behindern daher wahrscheinlich die Erwärmung des Riemens, d. h. das Aufwärmen der Fixiervorrichtung.
Technologien in Bezug auf die vorliegende Erfindung sind auch z. B. in US-A-5890047 und in den japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 9-218601, 10-221982 und 2000-305393 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fixiervorrichtung, die in der Lage ist, die Menge an Wärme, die ein Endlosriemen auf Grund von Kontaktelementen verliert, effektiv zu verringern und dadurch die Aufwärmzeit mehr als herkömmlich zu verringern, und eine Bilderzeugungsvorrichtung mit derselben zu schaffen.
Eine Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert, vorteilhafte Ausführungsformen davon sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine Bilderzeugungsvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Fixiervorrichtung ist in Anspruch 6 definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich, in welchen:
1 eine Ansicht ist, die eine Bilderzeugungsvorrichtung zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ein Schnitt ist, der eine Fixiervorrichtung zeigt, die die vorliegende Erfindung verkörpert und die Vorrichtung von 1 umfasst;
3 ein Schnitt ist, der eine Zugwalze oder eine Reinigungswalze zeigt, die in einer Ausführungsform mit einer Zug/Reinigungswalze enthalten ist;
4 ein Schnitt ist, der eine erläuternde Ausführungsform zeigt;
5 ein Kurvenbild ist, das eine für die Modifikation von 4 spezielle Temperaturänderung ist, die zurzeit des Aufwärmens auftritt; und
6 bis 8 Schnitte sind, die jeweils eine weitere Modifikation der Ausführungsform zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen ist eine Bilderzeugungsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, gezeigt und beispielhaft als Farbdru cker implementiert. Wie gezeigt, besteht der Farbdrucker im Allgemeinen aus einem Bilderzeugungsmittel 1 zum Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Aufzeichnungsmedium und einer Fixiervorrichtung 2 zum Fixieren des Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium.
Das Bilderzeugungsmittel 1 umfasst eine erste bis vierte photoleitende Trommel 3Y, 3M, 3C und 3BK, die jeweils eine spezielle Form eines Bildträgers sind. Ein gelbes, ein magentafarbenes, ein zyanfarbenes und ein schwarzes Tonerbild werden auf den Trommeln 3Y, 3M, 3C bzw. 3BK erzeugt. Ein Bildübertragungsriemen (nachstehend einfach Riemen) 4 ist über eine Antriebswalze 5 und eine Abtriebswalze 6 geführt und in einer durch einen Pfeil A in 1 angegebenen Richtung beweglich. Der obere Lauf des Riemens 4, wie in 1 betrachtet, ist den Trommeln 3Y bis 3BK zugewandt. Da die Konfigurationen und Operationen zum Erzeugen von Tonerbildern auf den Trommeln 3Y bis 3BK identisch sind, konzentriert sich die folgende Beschreibung beispielhaft auf die Konfiguration und Operation zum Erzeugen eines Tonerbildes auf der Trommel 3Y.
Während die Trommel 3Y im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 1 betrachtet, lädt eine Aufladewalze 7 gleichmäßig die Oberfläche der Trommel 3Y auf eine vorgewählte Polarität auf. Eine Laserschreibeinheit 8 tastet die aufgeladene Oberfläche der Trommel 3Y mit einem Laserstrahl L, der gemäß Bilddaten moduliert wird, ab, wodurch ein latentes Bild auf der Trommel 3Y erzeugt wird. Eine Entwicklungsvorrichtung 9 entwickelt das latente Bild mit gelbem Toner, um dadurch ein entsprechendes gelbes Tonerbild zu erzeugen.
Ein Papierblatt oder ein ähnliches Aufzeichnungsmedium P wird von einem Blattzufuhrabschnitt, der nicht gezeigt ist, einem Walzenspalt zwischen der Trommel 3Y und dem Riemen 3 zugeführt. Eine Bildübertragungswalze 10 ist dem Bildträger 3Y über den dazwischen liegenden Riemen 4 zugewandt und an diese wird eine Vorspannung angelegt, die in der Polarität zu dem auf der Trommel 3Y abgelagerten Toner entgegengesetzt ist. Die Vorspannung überträgt das gelbe Tonerbild von der Trommel 3Y auf das Papierblatt P. Ein Trommelreiniger 30 entfernt den auf der Trommel 3Y nach der Bildübertragung übrigen Toner.
Ein magentafarbenes, ein zyanfarbenes und ein schwarzes Tonerbild werden jeweils auf den Trommeln 3M, 3C und 3BK in exakt derselben Weise wie das gelbe Tonerbild erzeugt. Das magentafarbene, das zyanfarbene und das schwarze Tonerbild werden nacheinander über das gelbe Tonerbild auf das Papierblatt P übertragen, wobei ein Vollfarbbild vollendet wird. Das Papierblatt P mit dem Vollfarbbild wird zur Fixiervorrichtung 2 befördert. Die Fixiervorrichtung 2 fixiert das Vollfarbbild auf dem Papierblatt P. Anschließend wird das Papierblatt oder der Farbdruck P an ein Tablett, das nicht gezeigt ist, herausgetrieben.
Wie in 2 im Einzelnen gezeigt, umfasst die Fixiervorrichtung 2, die die vorliegende Erfindung verkörpert, eine Heizwalze 11, eine Fixierwalze 12 und eine Presswalze 13, die im Wesentlichen zueinander parallel sind. Ein Endlosriemen 14 ist über die Heizwalze 11 und die Fixierwalze 12 geführt. Die Heizwalze 11 ist ein hohler Zylinder, der aus Aluminium oder einem ähnlichen Metall gebildet ist, und mit einer dünnen Wanddicke versehen ist. Die Fixierwalze 12 besteht z. B. aus einem hohlen zylindrischen Kern mit einer dünnen Wand und einer Silikonkautschukschicht, die den äußeren Umfang des Kerns bedeckt. Die Presswalze 13 besteht auch z. B. aus einem hohlen zylindrischen Kern mit einer dünnen Wand und einer Silikonkautschukschicht, die den äußeren Umfang des Kerns bedeckt.
Der Riemen 14 besteht aus einer Basis und einer Oberflächenschicht oder Trennschicht, die die Oberfläche der Basis bedeckt. Die Basis besteht aus Nickel, Edelstahl oder einem ähnlichen Metall oder Polyimidharz oder ähnlichen Harz. Die Trennschicht ist beispielsweise aus Silikonkautschuk gebildet. Die Basis berührt die Heizwalze 11 und Fixierwalze 12.
Die Heizwalze 11, die Fixierwalze 12 und die Presswalze 13 sind an einem Rahmen, der nicht gezeigt ist und der in der Fixiervorrichtung enthalten ist, zapfengelagert. Die Presswalze 13 wird gegen die Fixierwalze 12 über den dazwischen liegenden Riemen 14 gepresst. Ein Antriebsmittel, nicht gezeigt, bewirkt, dass sich die Fixierwalze 12 und Presswalze 13 in entgegengesetzten Richtungen zueinander drehen, wie durch Pfeile in 1 angegeben. Der Riemen 14 läuft daher in einer Richtung, die durch einen Pfeil B angegeben ist, während bewirkt wird, dass sich die Heizwalze 11 in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung dreht.
Heizeinrichtungen oder Wärmequellen 15, 16 und 17 sind in der Heizwalze 11, der Fixierwalze 12 bzw. der Druckwalze 13 angeordnet. Eine der Heizeinrichtungen 16 und 17 kann weggelassen werden, falls erwünscht. Die Heizeinrichtung 15 kann außerhalb der Heizwalze 11 angeordnet sein. Ferner kann von einer Heizwalze Gebrauch gemacht werden, die integral mit einer Wärmequelle ausgebildet ist, so dass sich die Heizwalze selbst erwärmt. Dies gilt auch für die Heizquellen zum Erwärmen der Fixierwalze 12 und der Presswalze 13.
Im Betrieb werden die Heizwalze 11, die Fixierwalze 12, die Presswalze 13 und der Riemen 14 in der vorstehend angegebenen Weise angetrieben. Die Heizeinrichtungen 15, 16 und 17 erwärmen die Heizwalze 11, die Fixierwalze 12 bzw. die Presswalze 13. Wärme wird von den Walzen 11 bis 13 auf den Riemen 14 übertragen, so dass der Riemen 14 auf eine Temperatur erwärmt wird, die zum Fixieren des Tonerbildes geeignet ist. In diesem Zustand tritt das Papierblatt P, das ein Tonerbild T darauf trägt, in einen Walzenspalt N entlang einer Einlassführung 18 ein, wie durch einen Pfeil C angegeben. Das Tonerbild T wird mit dem Riemen 14 in Kontakt gebracht. Im Spalt N werden die Fixierwalze 12 und die Presswalze 13 über den dazwischen liegenden Riemen 14 gegeneinander gepresst. Folglich wird das Tonerbild T durch Wärme geschmolzen und auf dem Papierblatt P fixiert. Das aus dem obigen Spalt N kommende Papierblatt P wird entlang einer Auslassführung 19 befördert. Wenn die Trennschicht des Riemens 14 durch Silikonkautschuk implementiert ist, verbessert sie den Glanz und daher die Qualität des fixierten Farbbildes.
Die Fixiervorrichtung 2 umfasst außerdem ein oder mehrere Kontaktelemente, die mit dem Riemen 14 in Kontakt stehen. In 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der eine Zugwalze 20, eine Reinigungswalze 21 und eine Beschichtungswalze 22 mit der äußeren Oberfläche des Riemens 14 in Kontakt stehen. Die Zugwalze 20 bringt einen Zug auf den Riemen 14 auf, während die Reinigungswalze 21 die Oberfläche des Riemens 14 reinigt. Die Beschichtungswalze 22 trägt Silikonöl oder eine ähnliche Antioffsetflüssigkeit auf die Oberfläche des Riemens 14 auf. Diese Walzen 20 bis 22 sind auch am Rahmen der Fixiervorrichtung 2 zapfengelagert und werden durch den Riemen 14 angetrieben. Die Walzen 20 bis 22 können durch ein Antriebsmittel zwangsläufig angetrieben werden, falls erwünscht.
Eine Flüssigkeitszufuhrwalze 23 wird mit der Beschichtungswalze 22 in Kontakt gehalten und ist am Rahmen der Fixiervorrichtung 2 zapfengelagert. Die Flüssigkeitszufuhrwalze 23, die auch durch den Riemen 14 angetrieben wird, führt die Antioffsetflüssigkeit zur Oberfläche der Beschichtungswalze 22 zu. Die Antioffset flüssigkeit wird dann von der Beschichtungswalze 22 zum Riemen 14 übertragen, wodurch der Offset des Toners vom Papierblatt P an den Riemen 14 verhindert wird. Selbst wenn einiger Toner vom Papierblatt P auf den Riemen 14 übertragen wird, entfernt die gegen den Riemen 14 gepresste Reinigungswalze 21 den Toner erfolgreich und verhindert dadurch, dass sich der Toner auf dem Papierblatt P ablagert und es verschmiert.
Die Zugwalze 20 presst die äußere Oberfläche des Riemens 14, um den Riemen 14 ständig in einer gedehnten Position zu halten. Außerdem dient die Zugwalze 20 zum Entfernen des Toners, dessen Entfernung der Reinigungswalze 21 misslungen ist, vom Riemen 14. Die Zugwalze 20 ist stromabwärts vom Spalt N in der Bewegungsrichtung des Riemens 14, jedoch stromaufwärts von der Beschichtungswalze 22 angeordnet. Daher wird ein Teil des Riemens 14, der von der Zugwalze 20 wegbewegt wird und wo kein Toner existiert, zur Beschichtungswalze 22 gebracht. Die Beschichtungswalze 22 wird daher vor einer Verunreinigung geschützt, die die Antioffsetfunktion der Walze 22 verschlechtern würde.
Der Riemen 14 besitzt eine Wärmekapazität, die klein genug ist, um das Aufwärmen der Fixiervorrichtung 2 zu beschleunigen. Insbesondere wird beispielsweise zum Zeitpunkt des Einschaltens Strom zu den Heizeinrichtungen 15 bis 17 zugeführt, um das Erwärmen des Riemens 14 über die Walzen 11 bis 13 zu beginnen. In diesem Moment verringert eine solche kleine Wärmekapazität des Riemens 14 einen Zeitraum, der erforderlich ist, damit der Riemen 14 eine vorgewählte Fixiertemperatur erreicht. In einer Fixiervorrichtung des Typs mit einer Fixierwalze mit einer Oberflächenschicht, die aus Silikonkautschuk gebildet ist, und einer Presswalze, die direkt gegeneinander gepresst werden, ist dagegen die Dicke und daher die Wärmekapazität der Oberflächenschicht groß und erhöht die Aufwärmzeit auf etwa 7 Minuten oder dergleichen.
Das Problem bei einer herkömmlichen Fixiervorrichtung unter Verwendung eines Riemens besteht jedoch darin, dass Kontaktelemente, die mit dem Riemen in Kontakt stehen, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und daher große Wärmekapazität aufweisen und daher zum Zeitpunkt der Aufwärmung Wärme vom Riemen nehmen, wie vorher erörtert. Dies verhindert, dass die Aufwärmzeit in einem merklichen Grad verringert wird. Insbesondere soll angenommen werden, dass eine herkömmliche Fixiervorrichtung auch die in 2 gezeigte Konfiguration aufweist. Dann war es üblich, die Zugwalze 20 durch einen Aluminiumkern und eine Silikonkautschukschicht, die den Kern bedeckt, zu implementieren. In diesem Fall nimmt zum Zeitpunkt des Aufwärmens die Silikonkautschukschicht viel Wärme von Riemen 14 und verlangsamt die Aufwärmung.
Angesichts des Obigen besitzt in der erläuternden Ausführungsform mindestens eines der Kontaktelemente, die mit dem Riemen 14 in Kontakt stehen, eine Oberfläche, die aus mindestens einem wärmebeständigen Filz und einem wärmebeständigen Harz gebildet ist. Vorzugsweise sollte mindestens eine der Zugwalze 20 und der Reinigungswalze 21 eine Oberfläche aufweisen, die aus mindestens einem eines wärmebeständigen Filzes und eines wärmebeständigen Harzes gebildet ist.
3 zeigt eine spezielle Konfiguration von jeder der Reinigungswalze 21 und der Zugwalze 20. Wie gezeigt, besteht die Walze 20 oder 21 aus einem hohlen, zylindrischen Kern 24, der aus Aluminium oder einem ähnlichen Metall gebildet ist, und einer Oberflächenschicht 25, die den äußeren Umfang des Kerns 24 bedeckt. Die Oberflächenschicht 25, die mit dem Riemen 14 in Kontakt stehen soll, ist aus einem wärmebeständigen Harz, z. B. Teflon (Handelsname), gebildet. Alternativ kann die ganze Walze 20 oder 21 aus wärmebeständigem Harz gebildet sein. Ferner kann die Oberflächenschicht 25 der Walze 20 oder 21 aus wärmebeständigem Filz gebildet sein. In dieser Weise ist zumindest ein Teil der Walze 20 oder 21, der mit dem Riemen 14 in Kontakt steht, z. B. die Oberflächenschicht 25 in 3, aus mindestens einem von wärmebeständigem Filz und wärmebeständigem Harz gebildet. Der wärmebeständige Filz und das wärmebeständige Harz weisen beide eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit und daher eine kleinere Wärmekapazität als Silikonkautschuk auf. Die Walze 20 oder 21 nimmt daher nicht viel Wärme vom Riemen 14, wenn sie mit dem Riemen 14 in Kontakt steht. Dies beschleunigt erfolgreich die Temperaturerhöhung des Riemens 14 und verringert folglich die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung 2.
Es soll angenommen werden, dass die Oberflächenschicht 25 der Reinigungswalze 21 aus wärmebeständigem Harz gebildet ist. Dann kann eine Klinge, die nicht gezeigt ist, gegen die Oberflächenschicht 25 gepresst werden, um den auf der Oberflächenschicht 25 abgelagerten Toner abzukratzen. In einem solchen Fall sollten Antriebsmittel, die nicht gezeigt sind, vorzugsweise die Reinigungswalze 21 antreiben, um die Drehung der Walze 21 trotz der Reibungskraft der Klinge, die auf die Walze 21 wirkt, sicherzustellen. Wenn die Oberflächenschicht 25 aus wärmebeständigem Filz gebildet ist, sollte der Filz nur ausgetauscht werden, wenn viel Toner auf dem Filz abgelagert ist.
In der erläuternden Ausführungsform ist die Beschichtungswalze 22 aus Metall gebildet. Die Beschichtungswalze 22 verformt sich daher wenig und kann gleichmäßig gegen den Riemen 14 gepresst werden, um die Antioffsetflüssigkeit gleichmäßig auf den Riemen 14 aufzutragen. Die Flüssigkeitszufuhrwalze 23 ist aus dem obigen Grund auch aus Metall gebildet. Die Beschichtungswalze 22, die aus Metall gebildet ist, nimmt jedoch wahrscheinlich Wärme vom Riemen 14. Angesichts dessen kann zumindest ein Teil der Beschichtungswalze 22, von dem erwartet wird, dass er mit dem Riemen 14 in Kontakt steht, auch aus mindestens einem von einem wärmebeständigen Filz und wärmebeständigen Harz gebildet sein. Dies gilt auch für die Flüssigkeitszufuhrwalze 23. In der erläuternden Ausführungsform sind alle Kontaktelemente, die mit dem Riemen 14 in Kontakt stehen, aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und kleiner Wärmekapazität gebildet, was die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung 2 effektiv verringert.
4 zeigt eine erläuternde Ausführungsform. Wie gezeigt, wird eine Zug/Reinigungswalze 26 gegen den Riemen 14 gepresst und spielt die Rolle der Zugswalze 20, 2, und jene der Reinigungswalze 21, 2, gleichzeitig. Insbesondere bringt die Zug/Reinigungswalze 26 einen Zug auf den Riemen 14 auf und reinigt gleichzeitig die Oberfläche des Riemens 14.
Die in 4 gezeigte Konfiguration ist ohne Rücksicht auf das Material der Zug/Reinigungswalze 26 ausführbar. In der speziellen Modifikation ist ein Teil der Walze 26, von dem erwartet wird, dass er mit dem Riemen 14 in Kontakt steht, auch aus mindestens einem von einem wärmebeständigen Filz und wärmebeständigen Harz gebildet. Wie in 3 gezeigt, besteht die Walze 26 insbesondere auch aus dem Kern 24 und der Oberflächenschicht 25, die aus Teflon oder einem ähnlichen wärmebeständigen Harz oder wärmebeständigen Filz gebildet ist. Alternativ kann die ganze Walze 26 aus einem wärmebeständigen Harz gebildet sein und gegen den Riemen 14 gepresst werden. In jedem Fall nimmt die Walze 26 ein Minimum an Wärme vom Riemen 14. Ferner verringert die mit dem Riemen 14 in Kontakt stehende Walze 26 auch die Aufwärmzeit mehr als zwei Walzen 20 und 21, 2, die beide mit dem Riemen 14 in Kontakt stehen. Überdies verringert die Modifikation die Anzahl von Walzen, die mit dem Riemen in Kontakt stehen, und vereinfacht dadurch die Struktur der Fixiervorrichtung 2, während ihre Kosten verringert werden.
5 zeigt Versuchsergebnisse in Bezug auf die Aufwärmung der Konfiguration von 4 nach dem Einschalten. Für Versuche hatte die Walze 23 die in 3 gezeigte Konfiguration, die aus dem Kern 24 und der aus wärmebeständigem Filz gebildeten Oberflächenschicht 25 bestand. In 5 geben eine durchgezogene Kurve, eine gestrichelte Kurve und eine Strich-Punkt-Kurve jeweils die Temperatur der Heizwalze 11, die Temperatur der Presswalze 13 und die Temperatur des Riemens 14 an. Hinsichtlich des Riemens 14 wurde die Temperatur auf der Einlassseite des Walzenspalts N gemessen, 4.
Wie in 5 gezeigt, beginnt beim Einschalten der Bilderzeugungsvorrichtung der Strom zu den Heizeinrichtungen 15 bis 17 zugeführt zu werden. Wenn die Heizwalze 11 auf 150°C erwärmt ist, werden die Fixierwalze 12 und die Presswalze 13, die in einem Stopp gehalten werden, in den durch Pfeile in 4 angegebenen Richtungen angetrieben, was bewirkt, dass der Riemen 14 die Drehung in der Richtung B beginnt. In dieser Weise wird der Riemen 14 vorläufig gedreht (nachstehend Vordrehung) und erwärmt. Beim Start der Vordrehung des Riemens 14 nimmt der Riemen 14 Wärme von der Heizwalze 11 mit dem Ergebnis, dass die Temperatur der Heizwalze 11 gesenkt wird. Die Temperatur der Heizwalze 11 steigt jedoch wieder an. Wenn die Heizwalze 11 auf 130°C erwärmt ist, werden der Riemen 14 und die Presswalze 13 zum Stoppen gebracht. Anschließend, wenn die Heizwalze 11 auf eine vorgewählte Temperatur (180° in dieser Modifikation) erwärmt ist, endet das Aufwärmen der Fixiervorrichtung 2. In 5 ist die Aufwärmzeit 210 Sekunden. In dieser Stufe ist die Fixierwalze 12 nicht vollständig aufgewärmt und nimmt daher Wärme vom Riemen 14. Folglich wird die Temperatur des Riemens 14 gesenkt und auf einem im Wesentlichen konstanten Wert gehalten. Wenn der Riemen 14 in der Richtung des Pfeils B beim Start einer Bilderzeugungsoperation angetrieben wird, wird ein Teil des Riemens 14, der mit der Heizwalze 11 in Kontakt gehalten wird, zum Walzenspalt N, 4, gebracht. Folglich wird der Riemen 14 unmittelbar auf die Temperatur zum Fixieren von Tonerbildern erwärmt.
Vergleichsbeispiele sind folgendermaßen. In einem Vergleichsbeispiel war die in der Fixiervorrichtung von 2 enthaltene Reinigungswalze 21 aus Aluminium mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet, während die Zugwalze 20 aus einem Kern und einer Silikonkautschukschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestand. Eine Aufwärmzeit, die bei diesem Vergleichsbeispiel gemessen wurde, war 259 Sekunden, folglich länger als die Aufwärmzeit, die mit dem Beispiel von 5 mit 49 Sekunden erreichbar ist.
In einem weiteren Vergleichsbeispiel hatte die Zug/Reinigungswalze 26 eine Silikonkautschukschicht, die den Kern bedeckte. Eine bei diesem Vergleichsbeispiel gemessene Aufwärmzeit war 243 Sekunden, folglich länger als die Aufwärmzeit, die mit dem Beispiel von 4 mit 33 Sekunden erreichbar ist.
In einem weiteren Vergleichsbeispiel war die ganze Zug/Reinigungswalze 26 aus Aluminium gebildet. Eine Aufwärmzeit, die bei diesem Vergleichsbeispiel gemessen wurde, war länger als die Aufwärmzeit, die mit dem Beispiel von 5 mit 16 Sekunden erreichbar ist.
In den vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispielen war die Reinigungswalze 21 oder die Zug/Reinigungswalze 26, die aus Aluminium gebildet war, ein hohler Zylinder mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einer Wanddicke von 2,5 mm und einer Länge von 320 mm. Die Walze 21 oder 26 erhöhte die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung um etwa 5 Sekunden, wenn sie massiv war, wie durch Experimente bestimmt. Mit Bezug auf JIS (japanischer Industriestandard) 4804 bestand die Walze 20 mit der Silikonkautschukschicht aus einem massiven Kern, der aus SUM bestand und einen Durchmesser von 14 mm hatte, und einer 2 mm dicken Silikonkautschukschicht, die auf dem Kern ausgebildet war; die Walze 20 hatte einen Durchmesser von 18 mm und eine Länge von 320 mm. In dem Beispiel von 5 hatte die Zug/Reinigungswalze 26 einen 2 mm dicken Filz anstelle der Silikonkautschukschicht.
Wenn ein Teil des Kontaktelements, von dem erwartet wird, dass er mit dem Riemen 14 in Kontakt steht, aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, d. h. einem wärmebeständigen Filz oder wärmebeständigen Harz, gebildet ist, nimmt das Kontaktelement, wie vorstehend angegeben, ein Minimum an Wärme vom Riemen 14 und verringert daher die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung. Obwohl keine Elemente im Prinzip mit dem Riemen 14 in Kontakt stehen sollten, um die Aufwärmung zu beschleunigen, ist eine solche Konfiguration nicht ausführbar. Daher ist es bevorzugt, die Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Kontaktelements zu verringern, um dadurch Wärme, die das Kontaktelement vom Riemen 14 nimmt, so weit wie möglich zu verringern. Der hohle Kern des Kontaktelements verringert die Wärmekapazität des Kontaktelements weiter und daher Wärme, die das Kontaktelement vom Riemen 14 nimmt.
In der vorstehend beschriebenen erläuternden Ausführungsform und Modifikation davon wird die Beschichtungswalze oder das Kontaktelement 22 mit jenem Teil des Riemens 14 in Kontakt gehalten, der mit der Heizwalze 11 in Kontakt steht. Wenn die Heizeinrichtung 15 eingeschaltet wird, aber sich der Riemen 14 nicht dreht, nimmt die Beschichtungswalze 22 ständig Wärme von einem Teil des Riemens 14, der mit der Walze 22 in Kontakt steht. Dieser Teil des Riemens 14 wird jedoch ständig durch die Heizwalze 11 erwärmt und daher an einer Abkühlung gehindert. Es folgt, dass beim Start einer Bilderzeugungsoperation der obige Teil des Riemens 14 daran gehindert wird, viel Wärme an den Toner auf dem Aufzeichnungsmedium P freizusetzen und die Fixierung fehlerhaft zu machen. Dies ermöglicht, dass die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung effektiv verringert wird. Aus demselben Grund kann die Beschichtungswalze 22, wenn die Heizeinrichtung 16 die Fixierwalze 12 erwärmt, mit dem Teil des Riemens 14 in Kontakt gehalten werden, der mit der Fixierwalze 12 in Kontakt steht, wie in 6 gezeigt.
Es soll angenommen werden, dass die Beschichtungswalze 2 mit dem Teil des Riemens 14 in Kontakt steht, der mit weder der Heizwalze 11 noch der Fixierwalze 12 in Kontakt steht. Zum Zeitpunkt der Aufwärmung nimmt dann die Beschichtungswalze 22, die nicht vollständig erwärmt ist, viel Wärme von dem Teil des Riemens 14, der mit der Walze 22 in Kontakt steht, auf Grund der kleinen Wärmekapazität des Riemens 14, was die Temperatur des obigen Teils des Riemens 14 verringert. Wenn der obige Teil des Riemens 14 den Walzenspalt N am Beginn der Bewegung des Riemens 14 erreicht, kann er folglich keine ausreichende Menge an Wärme an den Toner geben, und macht die Fixierung fehlerhaft. Deshalb steht die Beschichtungswalze 22 mit der Heizwalze 11 oder der Fixierwalze 12 über den dazwischen liegenden Riemen 14 in Kontakt, wie vorher angegeben.
Die Zugwalze 20, die Reinigungswalze 21 und die Zug/Reinigungswalze 26 können jeweils auch mit einem Teil des Riemens 14, der mit der Heizwalze 11 in Kontakt steht, oder einem Teil desselben, der mit der Fixierwalze 12 in Kontakt steht, aus dem vorstehend beschriebenen Grund in Kontakt stehen. 6 zeigt eine weitere Modifikation der erläuternden Ausführungsform. Wie gezeigt, steht die Reinigungswalze 21 mit der durch die Heizeinrichtung 16 zu erwärmenden Fixierwalze 12 in derselben Weise wie in 2 in Kontakt. In dieser Modifikation steht die Zugwalze 20 mit einem Teil des Riemens 14 in Kontakt, der mit der durch die Heizeinrichtung 15 zu erwärmenden Heizwalze 11 in Kontakt steht.
7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Wie gezeigt, steht die Zug/Reinigungswalze 26 mit einem Teil des Riemens 14 in Kontakt, der mit der Fixierwalze 12 in Kontakt steht, die durch die Heizeinrichtung 16 erwärmt wird. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Wie gezeigt, steht die Zug/Reinigungswalze 26 mit einem Teil des Riemens 14 in Kontakt, der mit der Heizwalze 11 in Kontakt steht, die durch die Heizeinrichtung 15 erwärmt wird.
Wie vorstehend angegeben, sollte mindestens ein Kontaktelement vorzugsweise mit einem Teil des Riemens 14 in Kontakt stehen, der mit der Heizwalze 11 in Kontakt steht. Ebenso sollte mindestens ein Kontaktelement vorzugsweise mit einem Teil des Riemens 14 in Kontakt stehen, der mit der Fixierwalze 12 in Kontakt steht. Diese Konfiguration verringert sicher die Aufwärmzeit der Fixiervorrichtung.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auf einen breiten Bereich von Bilderzeugungsvorrichtungen, einschließlich der in 1 gezeigten Vorrichtung, anwendbar ist, da sie eine einfache, kostengünstige Fixiervorrichtung, die in einem kurzen Zeitraum aufgewärmt werden kann, und eine Bilderzeugungsvorrichtung mit derselben schafft.
Verschiedene Modifikationen werden für Fachleute nach dem Erhalten der Lehren der vorliegenden Offenbarung ohne Abweichung vom Schutzbereich der Ansprüche möglich.

Claims

Fixiervorrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes, das auf einem Aufzeichnungsmedium (P) gebildet ist, die umfasst: eine Heizwalze (11), die mit einer Heizeinrichtung (15) versehen ist; eine Fixierwalze (12); einen Endlosriemen (14), der über die Heizwalze (11) und die Fixierwalze (12) geführt ist und umlaufend angetrieben wird; eine Presswalze (13), die über den dazwischen befindlichen Endlosriemen (14) gegen die Fixierwalze (12) gepresst wird, um einen Walzenspalt (N) zu bilden, wobei das Aufzeichnungsmedium (P) durch den Walzenspalt (N) zwischen dem Riemen (14) und der Presswalze (13) geführt wird; und wenigstens ein Kontaktelement (20, 21, 22, 26), das mit dem Riemen (14) in Kontakt ist; wobei ein Teil des wenigstens einen Kontaktelements (20, 21, 22), das mit dem Riemen (14) in Kontakt ist, aus einem wärmebeständigen Filz und/oder einem wärmebeständigen Harz gebildet ist, wobei die Fixierwalze (12) und/oder die Presswalze (13) mit einer zusätzlichen Heizeinrichtung (16, 17) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kontaktelement (20, 22, 26) mit einer Oberfläche eines Teils des Riemens (4), der die Heizwalze (11) berührt, in Kontakt ist und wenigstens ein Kontaktelement (21; 26) mit einer Oberfläche eines Teils des Riemens (4), der die Fixierwalze (12) berührt, in Kontakt ist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das wenigstens eine Kontaktelement (20, 21, 22) entweder eine Zugwalze (20), um auf den Riemen (14) einen Zug auszuüben, oder eine Reinigungswalze (21), um eine Oberfläche des Riemens (14) zu reinigen, umfasst.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein Teil der Zugwalze (20) oder ein Teil der Reinigungswalze (21), die den Riemen (14) berührt, aus einem wärmebeständigen Filz und/oder einem wärmebeständigen Harz gebildet ist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das wenigstens eine Kontaktelement (20, 21, 22) eine Zug-/Reinigungswalze umfasst, um auf den Riemen (14) einen Zug auszuüben und um eine Oberfläche des Riemens zu reinigen.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Teil der Zug-/Reinigungswalze, die den Riemen (14) berührt, aus dem wärmebeständigen Filz und/oder dem wärmebeständigen Harz gebildet ist.
Bilderzeugungsvorrichtung, die umfasst: Bilderzeugungsmittel, um ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsmedium (P) zu erzeugen; und eine Fixiervorrichtung (2) nach den Ansprüchen 1 bis 5.