DE68921556T2

DE68921556T2 - Image fixing device.

Info

Publication number: DE68921556T2
Application number: DE1989621556
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Adachi; Atsushi Hosoi; Shigeo Kimura; Masahide Kinoshita; Shokyo Koh; Kensaku Kusaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2009-11-25
Also published as: EP0370519A2; EP0370519B1; EP0370519A3; DE68921556D1

Description

FIELD OF THE INVENTION AND STATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildfixiergerät zum Fixieren eines Tonerbilds auf einem Aufzeichnungsmedium, insbesondere auf ein Bildfixiergerät zum Erwärmen und Fixieren eines Tonerbilds durch einen Film hindurch.The present invention relates to an image fixing apparatus for fixing a toner image on a recording medium, particularly to an image fixing apparatus for heating and fixing a toner image through a film.

Bei einem in breiter Anwendung befindlichen Bildfixiergerät, bei dem ein unfixiertes Tonerbild fixiert wird, wird das Aufzeichnungsmedium durch einen Spalt hindurchgeführt, der zwischen einer auf einer bestimmten Temperatur gehaltenen Heizwalze und einer Druck- oder Andruckwalze, die eine elastische Schicht hat und in Druckberührung mit der Heizwalze ist, ausgebildet ist, wobei das Aufzeichnungsmedium das unfixierte Tonerbild trägt.In a widely used image fixing apparatus in which an unfixed toner image is fixed, the recording medium is passed through a nip formed between a heating roller maintained at a certain temperature and a pressure roller having an elastic layer and in pressure contact with the heating roller, the recording medium carrying the unfixed toner image.

Das herkömmliche Bildfixiersystem dieses Typs erfordert, daß die Heizwalze immer bei einer optimalen Temperatur beibehalten wird, um einen Hochtemperatur-Toneroffset und einen Niedertemperatur-Toneroffset zu vermeiden, und daß der zulässige Bereich der Temperatur schmal ist.The conventional image fixing system of this type requires that the heat roller is always maintained at an optimum temperature to avoid high-temperature toner offset and low-temperature toner offset, and that the allowable range of the temperature is narrow.

Um die Temperaturschwankung der Heizwalze zu reduzieren, ist es erforderlich, daß ihre Wärmekapazität groß ist, was das Ergebnis einer längeren Aufwärmdauer nach sich zieht. Um dieses Problem zu lösen, schlagen die US-A-3 578 797 und die JP-A-51 029 825 vor, daß der Toner durch ein Gewebe oder einen Bogen hindurch von einer Heizwalze erwärmt und geschmolzen wird.In order to reduce the temperature fluctuation of the heating roller, it is necessary that its heat capacity is large, which results in a longer warm-up time. To solve this problem, US-A-3 578 797 and JP-A-51 029 825 propose that the toner is heated by a heating roller through a web or sheet and is melted.

Ein Bildfixiergerät dieses Typs ist auch aus der Patentveröffentlichung US-A-3 811 828 bekannt. Das darin beschriebene Bildfixiergerät ist ein Bildfixiergerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Es weist aufAn image fixing device of this type is also known from the patent publication US-A-3 811 828. The image fixing device described therein is an image fixing device according to the preamble of claim 1. It comprises

eine Heizeinrichtung, die sich in einer Richtung erstreckt, welche sich mit der Bewegungsrichtung eines Aufzeichnungsmaterials kreuzt,a heating device extending in a direction that intersects with the direction of movement of a recording material,

einen Film in verschiebbarer Berührung mit der Heizeinrichtung, unda film in sliding contact with the heating device, and

ein Andruckelement, das mit der Heizeinrichtung zusammenwirken kann, um zwischen dem Film und der Heizeinrichtung einen Spalt auszubilden.a pressure element that can cooperate with the heating device to form a gap between the film and the heating device.

Die Heizeinrichtung ist eine Infrarot-Strahlungsquelle.The heating device is an infrared radiation source.

Es wurde ein Bildfixiergerät vorgeschlagen, bei dem eine Heizeinrichtung verwendet wird, die eine lineare Wärmeerzeugungsschicht mit sehr geringer Wärmekapazität hat, und zum Fixieren des Tonerbilds ein dünner Film verwendet wird, durch welchen die Aufwärmdauer signifikant reduziert oder beseitigt wird. Da die lineare Wärmeerzeugungsschicht jedoch eine sehr geringe Wärmekapazität hat, tritt zwischen dem Abschnitt, in dem die Wärmestrahlung oder -übertragung groß ist, und dem Abschnitt, in dem sie gering ist, eine Temperaturdifferenz auf, wenn der Fixiervorgang fortgesetzt wird. Die temperaturdifferenz zwischen dem Abschnitt, in dem das Aufzeichnungsmedium passiert, und dem Abschnitt, in dem das Aufzeichnungsmedium nicht passiert, tritt sogar in einem solchen starken Ausmaß auf, daß der Film verformt wird, oder die Wärmeerzeugungsschicht aufgrund des übermäßigen Temperaturanstiegs in dem Nicht-Wärme-Passageabschnitt geschmolzen wird.There has been proposed an image fixing apparatus in which a heater is used which has a linear heat generating layer with a very small heat capacity and a thin film is used for fixing the toner image, whereby the warm-up time is significantly reduced or eliminated. However, since the linear heat generating layer has a very small heat capacity, a temperature difference occurs between the portion where the heat radiation or transfer is large and the portion where it is small when the fixing operation is continued. The temperature difference between the portion where the recording medium passes and the portion where the recording medium does not pass occurs even to such a large extent that the film is deformed or the heat generating layer is melted due to the excessive temperature rise in the non-heat passage portion.

Das gleiche Problem gilt für das aus der US-A- 3 811 828 bekannte Bildfixiergerät.The same problem applies to the image fixing device known from US-A-3 811 828.

Ein Bildfixiergerät, welches theoretisch frei von dem vorhergehend genannten Problem ist, ist aus der Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP-A-59-149385 bekannt.An image fixing device which is theoretically free from the above-mentioned problem is known from the patent application publication JP-A-59-149385.

Gemäß dieser Veröffentlichung werden beide Endteile einer Widerstands-Wärmekörperschicht aus einem Material gefertigt, das einen höheren spezifischen Heizwert als das Schichtmaterial hat, das in dem Mittelteil des Wärmekörpers verwendet wird, um die Vorwärmzeit zu verkürzen und um eine einheitliche Erwärmungstemperatur über die gesamte Länge der Heizrolle hinweg zu erzielen.According to this publication, both end parts of a resistance heat sink layer are made of a material having a higher specific heating value than the layer material used in the middle part of the heat sink in order to shorten the preheating time and to achieve a uniform heating temperature over the entire length of the heating roll.

Es ist jedoch offensichtlich, daß es sehr schwierig ist, ein Wärmefixiergerät dieses Typs zu schaffen. Deshalb wird es kaum möglich sein, ein Fixiergerät dieses Typs herzustellen, welches absolut frei von dem vorhergehend genannten Problem ist.However, it is obvious that it is very difficult to create a heat fixing device of this type. Therefore, it will hardly be possible to produce a fixing device of this type which is absolutely free from the above-mentioned problem.

SUMMARY OF THE INVENTION

Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildfixiergerät zu schaffen, bei dem die Temperaturdifferenz entlang der Länge der Wärmeerzeugungsschicht kaum auftritt.Accordingly, a primary object of the present invention is to provide an image fixing apparatus in which the temperature difference along the length of the heat generating layer hardly occurs.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildfixiergerät zu schaffen, bei dem der Temperaturanstieg in dem Nicht-Bogen-Passageabschnitt verhindert wird.It is another object of the present invention to provide an image fixing apparatus in which the temperature rise in the non-sheet passage portion is prevented.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildfixiergerät zu schaffen, bei dem eine Wärmeerzeugungsschicht mit verteilten elektrischen Widerständen verwendet wird.It is another object of the present invention to provide an image fixing apparatus using a heat generating layer having distributed electrical resistances.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben durch die Schaffung der in dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 beanspruchten Merkmale gelöst, d. h. durch die Schaffung des Merkmals, daß die Heizeinrichtung eine Widerstands-Wärmeerzeugungsschicht aufweist, deren Dicke oder Breite und folglich deren widerstandswert pro Längeneinheit sich auf eine vorbestimmte Weise in ihrer Längsrichtung ändert.According to the present invention, these objects are achieved by providing the features claimed in the characterizing portion of claim 1, that is, by the Providing the feature that the heating device comprises a resistance heat generating layer whose thickness or width and hence whose resistance value per unit length changes in a predetermined manner in its longitudinal direction.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts, bei dem eine Bildfixiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.Fig. 1 is a sectional view of an image forming apparatus to which an image fixing device according to an embodiment of the present invention is applied.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Fixiergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Fig. 2 is an enlarged sectional view of the fixing apparatus according to an embodiment of the present invention.

Fig. 3 ist eine längsseitige Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts, bei dem eine Bildfixiervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.Fig. 3 is a longitudinal sectional view of an image forming apparatus to which an image fixing device according to another embodiment of the present invention is applied.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht des Bildfixiergeräts gemäß diesem Ausführungsbeispiel.Fig. 4 is an enlarged view of the image fixing apparatus according to this embodiment.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Heizelements, das in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 verwendet wird.Fig. 5 is a sectional view of a heating element used in the embodiment of Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines Heizelements und einer Druckwalze, die in Fig. 4 verwendet sind.Fig. 6 is a front view of a heating element and a pressure roller used in Fig. 4.

Fig. 7 ist eine Draufsicht von einer Form des Wärmeerzeugungselements.Fig. 7 is a plan view of one form of the heat generating element.

Fig. 8 und Fig. 9 sind andere Beispiele des Wärmeerzeugungselements.Fig. 8 and Fig. 9 are other examples of the heat generating element.

Fig. 10 veranschaulicht die Wärmeabstrahlung.Fig. 10 illustrates the heat radiation.

Fig. 11 ist eine grafische Darstellung einer Temperaturverteilung entlang der Länge des Wärmeerzeugungselements.Fig. 11 is a graphical representation of a temperature distribution along the length of the heat generating element.

Fig. 12 ist eine Draufsicht von einer Form des Wärmeerzeugungselements gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Temperaturdifferenz in der Verteilung reduziert wird..Fig. 12 is a plan view of a form of the heat generating element according to another embodiment of the present invention in which the temperature difference in the distribution is reduced.

Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines Bildfixiergeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Fig. 13 is a sectional view of an image fixing apparatus according to another embodiment of the present invention.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den bei liegenden Zeichnungen beschrieben, wobei die Elemente, welche einander entsprechende Funktionen haben, gleiche Bezugszeichen haben.The preferred embodiments of the present invention will be described in conjunction with the accompanying drawings, wherein the elements having corresponding functions have the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts, bei dem eine Bildfixiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Bilderzeugungsgerät weist eine aus durchsichtigem Material wie zum Beispiel Glas bestehende Vorlagen-Tragplatte 71 auf, welche in den durch einen Pfeil a bezeichneten Richtungen hin und her verschiebbar ist, um eine Vorlage abzutasten. Rechts unter der Vorlagen-Tragplatte 1 ist eine Anordnung von abbildenden Elementen 2 mit kurzer Brennweite und kleinem Durchmesser angeordnet. Ein Bild G von einer auf die Vorlagen-Tragplatte 1 gelegten Vorlage wird mittels einer Beleuchtungs-Lampe 7 beleuchtet, und das durch das mittels der Vorlage G reflektierte Licht geschaffene Lichtbild wird mittels der Anordnung 2 durch einen Schlitz auf eine lichtempfindliche Trommel 3 abgebildet. Die lichtempfindliche Trommel 3 ist in der durch einen Pfeil b bezeichneten Richtung drehbar. Das Gerät weist ferner eine Ladeeinrichtung 4 zum einheitlichen Laden der lichtempfindlichen Trommel 3 auf, welche mit einer lichtempfindlichen Zinkoxidschicht oder einer lichtempfindlichen organischen Halbleiter-Schicht beschichtet ist. Die mittels der Ladeeinrichtung 4 einheitlich aufgeladene lichtempfindliche Trommel 3 wird über die Anordnung 2 mit dem Lichtbild belichtet, so daß auf ihr ein elektrostatisches latentes Bild ausgebildet wird. Das elektrostatische latente Bild wird mittels einer Entwicklungsvorrichtung 5 mit Tonerpartikeln, die Harzmaterial enthalten, das mittels Wärme erweicht oder geschmolzen wird, zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Andererseits wird ein Übertragungsmaterial P, welches ein bogenartiges Aufzeichnungsmedium ist, das in einer Kassette S enthalten ist, mittels einer Aufnahmewalze 6 und eines Paars von miteinander in Druckberührung stehenden Förderwalzen 9 in zeitlicher Abstimmung Beziehung mit dem Bild auf der lichtempfindlichen Trommel 3 der lichtempfindlichen Trommel 3 zugeführt. Das Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 3 wird mittels einer Übertragungs-Entladeeinrichtung 8 auf das Übertragungsmaterial P übertragen. Danach wird das mittels einer bekannten Abtrenneinrichtung von der lichtempfindlichen Trommel 3 abgetrennte Übertragungsmaterial P entlang einer Förderführung 10 in ein Bildfixiergerät 20 gefördert, in dem es einem Erwärmungs- und Fixiervorgang unterzogen wird. Abschließend wird es auf eine Ablage 11 abgegeben. Nachdem das Tonerbild übertragen ist, wird der auf der lichtempfindlichen Trommel 3 zurückbleibende Toner mittels einer Reinigungsvorrichtung 12 entfernt.Fig. 1 is a sectional view of an image forming apparatus using an image fixing device according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus comprises an original support plate 71 made of transparent material such as glass, which is movable back and forth in the directions indicated by an arrow a to scan an original. An array of imaging elements 2 with a short focal length and a small diameter is arranged on the right under the original support plate 1. An image G of an original placed on the original support plate 1 is illuminated by an illumination lamp 7, and the light image created by the light reflected by the original G is imaged by the array 2 through a slit onto a photosensitive drum 3. The photosensitive drum 3 is in the direction indicated by an arrow b. The apparatus further comprises a charger 4 for uniformly charging the photosensitive drum 3 coated with a photosensitive zinc oxide layer or a photosensitive organic semiconductor layer. The photosensitive drum 3 uniformly charged by the charger 4 is exposed to the light image through the assembly 2 so that an electrostatic latent image is formed thereon. The electrostatic latent image is developed into a visible image by a developing device 5 with toner particles containing resin material which is softened or melted by heat. On the other hand, a transfer material P which is a sheet-like recording medium contained in a cassette S is fed to the photosensitive drum 3 by a take-up roller 6 and a pair of feed rollers 9 in pressure contact with each other in timing relation with the image on the photosensitive drum 3. The toner image on the photosensitive drum 3 is transferred to the transfer material P by means of a transfer discharge device 8. Thereafter, the transfer material P separated from the photosensitive drum 3 by means of a known separating device is conveyed along a conveying guide 10 into an image fixing device 20 in which it is subjected to a heating and fixing process. Finally, it is discharged onto a tray 11. After the toner image is transferred, the toner remaining on the photosensitive drum 3 is removed by means of a cleaning device 12.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bildfixiergeräts 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Das Bildfixiergerät 20 weist ein Wärmeerzeugungselement 21 auf, das ein Basiselement, das aus elektrisch isolierendem und warmebeständigem Material wie zum Beispiel Aluminiumoxid o. dgl. oder einem Verbundmaterial, das dieses enthält, besteht, eine Wärmeerzeugungsschicht 28 in der Form einer/eines aus Ta&sub2;N o. dgl. bestehenden Zeile oder Streifens, und eine aus Ta&sub2;O&sub5; o. dgl. bestehende Oberflächenschutzschicht hat, die widerstandsfähig gegenüber dem Gleiten ist. Die untere Fläche des Wärmeerzeugungselements 21 ist glatt, und dessen vordere und hintere Abschnitte sind abgerundet, um ein gleichmäßiges Gleiten eines wärmebeständigen Films 23 zu erlauben, der als ein Fixierfilm dient. Der Fixierfilm 23 besteht zum Beispiel aus PET, das zum Zweck der Wärmebeständigkeit behandelt wurde, welches eine Dicke von ungefähr 6 um hat. Er ist auf eine Filmzuführwelle 24 gewickelt. Der Film wird in der durch einen Pfeil c bezeichneten Richtung zugeführt. Der wärmebeständige Fixierfilm 23 ist mit der Oberfläche des Wärmeerzeugungselements 21 in Berührung und wird mittels einer Abtrennwalze 26, die eine starke Krümmung hat, auf einer Filmaufwickelwelle 27 aufgewickelt. Durch die Bezugszeichen 30 und 32 sind ein wärmebeständiger Bogensensor und eine Führung bezeichnet.Fig. 2 is an enlarged sectional view of the image fixing apparatus 20 according to this embodiment. The image fixing apparatus 20 comprises a heat generating member 21 comprising a base member made of electrically insulating and heat-resistant material such as alumina or the like or a composite material containing the same, a heat generating layer 28 in the form of a Ta₂N or the like, and a surface protective layer made of Ta₂O₅ or the like which is resistant to sliding. The lower surface of the heat generating element 21 is smooth, and its front and rear portions are rounded to allow smooth sliding of a heat-resistant film 23 serving as a fixing film. The fixing film 23 is made of, for example, PET treated for heat resistance which has a thickness of about 6 µm. It is wound on a film feed shaft 24. The film is fed in the direction indicated by an arrow c. The heat-resistant fixing film 23 is in contact with the surface of the heat generating element 21 and is wound on a film take-up shaft 27 by means of a separating roller 26 having a large curvature. The reference numerals 30 and 32 designate a heat-resistant sheet sensor and a guide.

Die Wärmeerzeugungsschicht 28 des Wärmeerzeugungselements 21 hat eine geringe Wärmekapazität und wird impulsweise mit Energie versorgt, worauf sie wird jedesmal sofort auf ungefähr 300ºC erwärmt. Die vornliegenden und die rückwärtigen Kanten des Aufzeichnungsbogens P, auf welchem das unfixierte Tonerbild ausgebildet ist, werden durch einen Aufzeichnungsbogen-Erfassungshebel 25 und einen Aufzeichnungsbogen-Erfassungssensor 29 erfaßt. In Antwort auf die Erfassungsvorgänge wird die Wärmeerzeugungsschicht 28 bei Bedarf mit Energie versorgt. Die Versorgung des Wärmeerzeugungselements 21 mit Energie kann in Übereinstimmung mit der Positionserfassung des Übertragungsmaterials P unter Verwendung eines Bogenzuführsensors eines Bilderzeugungsgeräts gesteuert werden, mit welchem das Bildfixiergerät verwendet wird.The heat generating layer 28 of the heat generating member 21 has a small heat capacity and is energized in pulses, and is heated to about 300°C each time. The leading and trailing edges of the recording sheet P on which the unfixed toner image is formed are detected by a recording sheet detecting lever 25 and a recording sheet detecting sensor 29. In response to the detections, the heat generating layer 28 is energized as needed. The energization of the heat generating member 21 can be controlled in accordance with the position detection of the transfer material P using a sheet feed sensor of an image forming apparatus with which the image fixing apparatus is used.

Andererseits weist die Andruckwalze 22 einen Kern, der aus Metall o. dgl. besteht, und eine elastische Schicht auf, die aus Silikongummi o. dgl. besteht. Sie wird durch eine nicht gezeigte Antriebsquelle angetrieben und wird durch den Fixierfilm 23 hindurch, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Übertragungsmaterial P bewegt, das entlang einer Förderführung 10 vorwärts geschoben wird und das unfixierte Tonerbild T aufweist, an das Wärmeerzeugungselement 21 gedrückt. Die Fördergeschwindigkeit durch die Andruckwalze 22 ist vorzugsweise im wesentlichen gleich der Fördergeschwindigkeit des Bogens während der Erzeugung des unfixierten Tonerbilds auf dem Aufzeichnungsbogen. Die Geschwindigkeit des Fixierfilms 23 wird unter Berücksichtigung dieser Geschwindigkeit festgelegt.On the other hand, the pressure roller 22 has a core made of metal or the like and an elastic layer made of silicone rubber or the like. It is supported by a not shown and is pressed against the heat generating member 21 through the fixing film 23 which moves at the same speed as the transfer material P which is fed along a conveying guide 10 and has the unfixed toner image T. The conveying speed by the pressure roller 22 is preferably substantially equal to the conveying speed of the sheet during the formation of the unfixed toner image on the recording sheet. The speed of the fixing film 23 is determined in consideration of this speed.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Wärmeerzeugungsschicht 28 auf die Versorgung mit Energie hin sofort erwärmt, und deshalb ist es nicht notwendig, der Wärmeerzeugungsschicht 28 mehr oder weniger Energie zuzuführen, wenn der Bildfixiervorgang nicht ausgeführt wird. Aus diesem Grunde werden die Temperaturen der Druckwalze und des warmebeständigen Bogens nicht erhöht, wenn der Bildfixiervorgang nicht ausgeführt wird. Während dem Fixiervorgang sind der wärmebeständige Film 23, das Tonerbild T und das Übertragungsmaterial P zwischen die Wärmeerzeugungsschicht 28 und die Druckwalze 22 eingefügt, und außerdem ist die Wärmeerzeugungsdauer kurz, was das Ergebnis eines steilen Temperaturgradienten nach sich zieht, wodurch die Druckwalze 22 nicht so leicht in ihrer Temperatur erhöht wird. Die Temperatur wird auf einem geringeren Wert als dem Schmelzpunkt des Toners aufrechterhalten, selbst wenn der Bilderzeugungsvorgang praktisch ununterbrochen ausgeführt wird.In this embodiment, the heat generating layer 28 is immediately heated upon supply of energy, and therefore it is not necessary to supply more or less energy to the heat generating layer 28 when the image fixing operation is not carried out. For this reason, the temperatures of the pressure roller and the heat-resistant sheet are not increased when the image fixing operation is not carried out. During the fixing operation, the heat-resistant film 23, the toner image T and the transfer material P are interposed between the heat generating layer 28 and the pressure roller 22, and furthermore, the heat generating time is short, resulting in a steep temperature gradient, whereby the pressure roller 22 is not easily increased in temperature. The temperature is maintained at a value lower than the melting point of the toner even when the image forming operation is carried out practically continuously.

Bei dem Gerät dieses Ausführungsbeispiels wird der aus einem wärmeschmelzbaren Toner bestehende Toner T auf dem Übertragungsmaterial P zuerst mittels des Bogenerzeugungselements 21 durch den wärmebeständigen Film hindurch, der als der Fixierfilm dient, erwärmt und geschmolzen, und insbesondere wird dessen Oberfläche auf einen Wert aufgeheizt, der stark über dem Schmelzpunkt liegt, wodurch der Toner vollständig erweicht und geschmolzen wird. Zu diesem Zeitpunkt stellt die Andruckwalze 23 einen engen Kontakt bzw. eine enge Berührung zwischen dem Wärmeerzeugungselement 21, dem Fixierfilm 23, dem Tonerbild T und dem Aufzeichnungsbogen P her, so daß die Wärmeübertragung effizient ist.In the apparatus of this embodiment, the toner T consisting of a heat-fusible toner on the transfer material P is first heated and melted by the arc forming member 21 through the heat-resistant film serving as the fixing film, and particularly, the surface thereof is heated to a value much higher than the melting point, whereby the toner is completely softened and melted. At this time, the pressure roller 23 makes close contact between the heat generating member 21, the fixing film 23, the toner image T and the recording sheet P, so that the heat transfer is efficient.

Danach wird die Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungselements 21 gestoppt, und der Aufzeichnungsbogen P wird weiter vorgeschoben und wird von dem Wärmeerzeugungselement 21 abgetrennt, wodurch die Wärme des Tonerbilds T abgestrahlt wird, so daß das Tonerbild T abgekühlt und verfestigt wird. Dann wird der wärmebeständige Film 23 mittels der Abtrennwalze 26, welche eine starke Krümmung hat, von dem Aufzeichnungsbogen P abgetrennt. Zu diesem Zeitpunkt wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Temperatur der Andruckwalze 22 auf einem Wert aufrechterhalten, der geringer als der Schmelzpunkt des Toners ist, und deshalb wird die Wärmeabstrahlung des Tonerbilds T unterstützt. Dies reduziert die Zeit, die zum Abkühlen erforderlich ist, so daß die Größe des Geräts reduziert werden kann.Thereafter, the heat generation of the heat generating member 21 is stopped, and the recording sheet P is further fed and is separated from the heat generating member 21, whereby the heat of the toner image T is radiated so that the toner image T is cooled and solidified. Then, the heat-resistant film 23 is separated from the recording sheet P by means of the separation roller 26 having a large curvature. At this time, in this embodiment, the temperature of the pressure roller 22 is maintained at a value lower than the melting point of the toner, and therefore the heat radiation of the toner image T is promoted. This reduces the time required for cooling, so that the size of the apparatus can be reduced.

Wie im vorangehenden beschrieben ist, wird das Tonerbild T einmal vollständig erweicht und geschmolzen, und wird dann verfestigt, und deshalb ist die Koagulierungskraft des Toners sehr stark, und der Toner verhält sich als eine Masse. Außerdem zieht, da der Toner durch die Andruckwalze 22 angedrückt wird, wenn er mittels Wärme erweicht und geschmolzen ist, mindestens ein Teil des Tonerbilds T in die Oberflächenschicht des Übertragungsmaterials P ein, und wird dann abgekühlt und verfestigt. Dies erlaubt, daß das Tonerbild T auf dem Öbertragungsmaterial P ohne Toner-Offset zum wärmebeständigen Fixierfilm 23 fixiert wird.As described in the foregoing, the toner image T is once completely softened and melted and then solidified, and therefore the coagulating force of the toner is very strong and the toner behaves as a mass. In addition, since the toner is pressed by the pressure roller 22 when it is softened and melted by heat, at least a part of the toner image T is absorbed into the surface layer of the transfer material P and then cooled and solidified. This allows the toner image T to be fixed on the transfer material P without toner offset to the heat-resistant fixing film 23.

Hierin wird der Zustand des Toners, auf den in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, beschrieben. Der hierin verwendete Tonerschmelzpunkt bedeutet die minimale Temperatur, die zum Fixieren des Toners erforderlich ist, und deckt den Fall, in dem dessen Viskosität bei der minimalen fixierfähigen Temperatur auf einen solchen Bereich abfällt, in dem er als geschmolzen bezeichnet werden kann, und deckt den Fall ab, in dem die Viskosität bei der minimalen fixierfähigen Temperatur auf einen solchen Bereich abfällt, in dem er als erweicht bezeichnet werden kann.Herein, the state of the toner referred to in this specification is described. The toner melting point used herein means the minimum Temperature required for fixing the toner, and covers the case where the viscosity thereof at the minimum fixable temperature drops to such a range where it can be said to be molten, and covers the case where the viscosity thereof at the minimum fixable temperature drops to such a range where it can be said to be softened.

Deshalb kann es, selbst wenn aus Bequemlichkeit gesagt wird, daß der Toner geschmolzen ist, eigentlich bedeuten, daß der Viskositätsabfall in einen solchen Bereich erfolgt ist, in dem er eigentlich erweicht ist. In ähnlicher Weise kann er, wenn aus Bequemlichkeit gesagt wird, daß der Toner abgekühlt und verfestigt ist, in Abhängigkeit von den Materialien des Toners im eigentlichen Sinne nicht verfestigt sein, sondern es kann bedeuten, daß die Viskosität bedeutend gesteigert ist.Therefore, even if it is said for convenience that the toner is melted, it may actually mean that the viscosity has dropped to such a range that it is actually softened. Similarly, if it is said for convenience that the toner is cooled and solidified, depending on the materials of the toner, it may not be solidified in the true sense, but it may mean that the viscosity is significantly increased.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts, bei dem das Fixiergerät dieses Ausführungsbeispiels angewendet wird. Im allgemeinen ähnelt es dem Gerät gemäß Fig. 1, und deshalb wird die detaillierte Beschreibung außer für das Fixiergerät weggelassen.Another embodiment will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a sectional view of an image forming apparatus to which the fixing apparatus of this embodiment is applied. In general, it is similar to the apparatus of Fig. 1, and therefore the detailed description is omitted except for the fixing apparatus.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Fixiergeräts gemäß diesem Ausführungsbeispiel.Fig. 4 is a sectional view of the fixing device according to this embodiment.

Das Fixiergerät weist einen Fixierfilm 34 in der Form eines endlosen Bandes, welches um eine Antriebswalze 35 auf der linken Seite, eine Folgewalze 36 auf der leichten Seite, eine unterhalb der Antriebswalze 35 angeordnete Abtrennwalze 37 gespannt ist, und eine unter Antriebswalze 35 und der Folgewalze 36 angeordnete lineare Heizeinrichtung 30 mit geringer Wärmekapazität auf. Diese vier Elemente 35, 36, 37 und 30 erstrecken sich parallel zueinanderThe fixing device comprises a fixing film 34 in the form of an endless belt which is stretched around a drive roller 35 on the left side, a follower roller 36 on the light side, a separating roller 37 arranged below the drive roller 35, and a linear heater 30 with a low heat capacity arranged below the drive roller 35 and the follower roller 36. These four elements 35, 36, 37 and 30 extend parallel to each other.

Die Folgewalze 36 dient auch als eine Spannwalze für den Fixierfilm 34 in der Form eines endlosen Bandes, und der Fixierfilm 34 wird durch die antreibende Drehung der Antriebswalze 35 in Uhrzeigerrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, d. h. mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Übertragungsmaterial P, auf dem das unfixierte Tonerbild Ta ist, ohne Falten, Wellenbewegung oder Verzögerung in der Uhrzeigerrichtung gedreht.The follower roller 36 also serves as a tension roller for the fixing film 34 in the form of an endless belt, and the fixing film 34 is rotated clockwise by the driving rotation of the drive roller 35 at a predetermined speed, i.e., at the same speed as the transfer material P on which the unfixed toner image Ta is, without wrinkles, undulation or delay.

Ein Druckelement 22 hat die Form einer Druckwalze, die eine elastische Gummischicht, die eine gute Ablöseeigenschaft hat, wie zum Beispiel Silikongummi hat. Sie wird durch eine nicht gezeigte Andruckeinrichtung an die untere Fläche der Heizeinrichtung 20 gedrückt, wobei der untere Durchlauf des endlosen Fixierfilms 24 unter dem Gesamtdruck von zum Beispiel 4 - 7 kg dazwischen eingelegt ist. Sie ist in der Richtung entsprechend der Förderung des Übertragungsmaterialbogens P, d. h. in der Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn drehbar.A pressing member 22 is in the form of a pressure roller having an elastic rubber layer having a good releasing property, such as silicon rubber. It is pressed by a pressing means not shown to the lower surface of the heater 20 with the lower pass of the endless fixing film 24 interposed therebetween under the total pressure of, for example, 4 - 7 kg. It is rotatable in the direction corresponding to the conveyance of the transfer material sheet P, i.e., in the counterclockwise direction.

Der Fixierfilm 34 in der Form eines endlosen Bandes wird gedreht und wird wiederholt zum Wärmefixieren der Tonerbilder verwendet, und deshalb hat sein Material eine - gute Wärmebeständigkeit, Löse- oder Ablöseeigenschaft und Haltbarkeit, und hat eine geringe Dicke von im allgemeinen nicht mehr als 100 um, vorzugsweise von nicht mehr als 50 um. Er ist zum Beispiel ein Einzelschichtfilm aus einem wärmebeständigen Harzmaterial wie zum Beispiel Polyimid, Polyetherimid oder PEA, einem Kopolymerharz von Tetrafluorethylen und Perfluoralkyl-Vinylether, oder ein Verbundfilm, der zum Beispiel einen Film mit einer Dicke von 20 um aufweist, der mindestens an der mit dem Bild in Berührung bringbaren Seite mit einer Ablöseschicht von 10 um Dicke aus PTFE-Harz (Tetrafluorethylen-Harz) beschichtet ist, dem elektrisch leitfähiges Material zugefügt ist.The fixing film 34 in the form of an endless belt is rotated and is repeatedly used for heat-fixing the toner images, and therefore its material has good heat resistance, release or peeling property and durability, and has a small thickness of generally not more than 100 µm, preferably not more than 50 µm. It is, for example, a single-layer film made of a heat-resistant resin material such as polyimide, polyetherimide or PEA, a copolymer resin of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, or a composite film comprising, for example, a film having a thickness of 20 µm coated at least on the side contactable with the image with a release layer of 10 µm thick made of PTFE resin (tetrafluoroethylene resin) to which electrically conductive material is added.

Die lineare Heizeinrichtung 30 mit geringer Wärmekapazität, die als das Heizelement dient, welches hierin im folgenden beschrieben wird, weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Aluminiumoxid-Basisplatte 31, und eine Wärmeerzeugungsschicht 32 in der Form einer Zeile oder eines Streifens auf, die durch Aufbringen eines Wärmebeständigkeits-Materials wie zum Beispiel Silber-Palladium geschaffen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die zeilenförmige oder streifenförmige Wärmeerzeugungsschicht 32 durch den Anschluß an den längsseitigen gegenüberliegenden Endabschnitten mit Energie versorgt, um entlang der gesamten Länge des Wärmeerzeugungsschicht 32 Wärme zu erzeugen. Die Energieversorgung erfolgt in der Form von Impulsen von 100 V Gleichspannung, die eine Dauer von 20 ms haben. Ein Energieversorgungs- Steuerkreis arbeitet derart, daß die Breite des Impulses auf der Basis der Solltemperatur, der durch das Temperaturerfassungselement 33 erfaßten Temperatur und der Energieabstrahlung geändert wird. Die Impulsdauer wird innerhalb des Bereichs zwischen 0,5 - 5 ms geregelt, und die Temperatur der Wärmeerzeugungsschicht 32 wird sofort auf die Versorgung mit dem Energieimpuls hin auf ungefähr 200 - 300ºC erhöht. Ein Bogensensor zum Erfassen der vornliegenden und rückwärtigen Kanten des Bogen ist stromauf des Fixiergeräts 20 mit Bezug auf die Übertragungsmaterial-Förderrichtung und in einer Position nahe des Fixiergeräts vorhanden, obwohl er nicht gezeigt ist. Durch das Bogenerfassungssignal des Sensors wird die Periode der Versorgung der Wärmeerzeugungsschicht 32 mit Energie innerhalb der Periode eingegrenzt, in welcher der Bogen P in dem Fixiergerät 20 vorhanden ist.The low heat capacity linear heater 30 serving as the heating element described hereinafter comprises, in this embodiment, an alumina base plate 31 and a heat generating layer 32 in the form of a line or stripe formed by depositing a heat-resisting material such as silver-palladium. In this embodiment, the line or stripe heat generating layer 32 is energized through the connection at the longitudinal opposite end portions to generate heat along the entire length of the heat generating layer 32. The energization is in the form of pulses of 100 V DC having a duration of 20 ms. A power supply control circuit operates to change the width of the pulse based on the set temperature, the temperature detected by the temperature detecting element 33, and the energy radiation. The pulse width is controlled within the range of 0.5 - 5 ms, and the temperature of the heat generating layer 32 is raised to about 200 - 300°C immediately upon the supply of the power pulse. A sheet sensor for detecting the leading and trailing edges of the sheet is provided upstream of the fixing device 20 with respect to the transfer material conveying direction and at a position close to the fixing device, although it is not shown. By the sheet detection signal of the sensor, the period of supplying the heat generating layer 32 with energy is limited within the period in which the sheet P is present in the fixing device 20.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Fixierfilm die Form eines nichtendlosen Films haben.In this embodiment, the fixing film may be in the form of a non-continuous film.

Das unfixierte Tonerbild Ta wird in einen Spalt eingeleitet, der zwischen dem Fixierfilm 34 und der Druckwalze 22 ausgebildet ist, und wird vorgeschoben, während es durch diese gepreßt wird. In dem Spalt wird das Tonerbild Ta durch die Wärme von der Wärmeerzeugungsschicht 32 zu einem geschmolzenen Tonerbild Tb erwärmt. Danach wird, zu der Zeit, wenn das Tonerbild die Abtrennwalze 37 erreicht, das geschmolzene Tonerbild Tb zu einem verfestigten Tonerbild Tc abgekühlt und verfestigt.The unfixed toner image Ta is introduced into a nip formed between the fixing film 34 and the pressure roller 22 and is advanced while being pressed by the latter. In the nip, the toner image Ta is the heat from the heat generating layer 32 into a molten toner image Tb. Thereafter, by the time the toner image reaches the separating roller 37, the molten toner image Tb is cooled and solidified into a solidified toner image Tc.

Die Heizeinrichtung 30 wird mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Heizeinrichtung 30. Ein Heizeinrichtungs-Haltelement 30a ist ein verlängertes Element mit einem rechtwinkligen Querschnitt, das sich in einer seitlichen Richtung des Fixierfilms (der Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Fixierfilms 34) erstreckt und aus einem Material mit hoher Steifigkeit und geringer thermischer Leitfähigkeit wie zum Beispiel PPS, Polyimid oder Bakelit besteht. Das Halteelement 30a besteht zumindestens an dem Abschnitt, an dem es mit der Heizeinrichtung 31a in Berührung ist, aus dem wärmebständigen Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit, und an den anderen Abschnitten aus einem anderen Material.The heater 30 will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 is a sectional view of the heater 30. A heater holding member 30a is an elongated member having a rectangular cross section extending in a lateral direction of the fixing film (the direction perpendicular to the moving direction of the fixing film 34) and is made of a material having high rigidity and low thermal conductivity such as PPS, polyimide or Bakelite. The holding member 30a is made of the heat-resistant material having low thermal conductivity at least at the portion where it is in contact with the heater 31a, and of another material at the other portions.

Eine Heizeinrichtung 31 ist verlängert und einstückig an der unteren Fläche des Halteelements 30a befestigt. Die Heizeinrichtung 31 in diesem Ausführungsbeispiel weist eine Aluminiumoxid-Basisplatte 31a (elektrisch isolierend und thermisch hochleitfähig) mit einer Länge von 240 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,1 mm, eine Glasurschicht 31b, die eine Dicke von 100 um hat und an der unteren Fläche der Basisplatte 31a ausgebildet ist, eine Wärmeerzeugungswiderstandsschicht (Wärmeerzeugungsschicht) 32, die aus Silber-Palladium (Ag/Pd) mit einer Dicke von 10 um in der Form einer Zeile oder eines Streifens besteht, die/der entlang der Länge der Glasurschicht im wesentlichen in deren Mitte mittels eines Siebdruckverfahrens geschaffen wird, und eine Heizeinrichtungsoberflächen-Schutzschicht 31c auf, die aus einem Anti-Verschleißmaterial wie zum Beispiel Glas mit einer Dicke von 10 um besteht, das auf die Wärmeerzeugungsschicht 32 und die Glasurschicht 31b geschichtet ist. Durch ein Bezugszeichen 33 ist ein Temperaturerfassungselement, das eine geringe Wärmekapazität hat, wie zum Beispiel ein Perlenthermistor bezeichnet, das innerhalb des mittleren Abschnitts oder in Kontakt mit dem mittleren Abschnitt (in einer Längsrichtung) der Rückseite (oberen Seite) der Heizeinrichtungs-Basisplatte 31 angeordnet ist.A heater 31 is extended and integrally secured to the lower surface of the holding member 30a. The heater 31 in this embodiment comprises an alumina base plate 31a (electrically insulating and highly thermally conductive) having a length of 240 mm, a width of 10 mm and a thickness of 0.1 mm, a glaze layer 31b having a thickness of 100 µm and formed on the lower surface of the base plate 31a, a heat generating resistance layer (heat generating layer) 32 made of silver-palladium (Ag/Pd) having a thickness of 10 µm in the form of a line or stripe created along the length of the glaze layer substantially at the center thereof by a screen printing method, and a heater surface protective layer 31c made of an anti-wear material such as glass having a thickness of 10 µm coated on the heat generating layer 32 and the glaze layer 31b. Denoted by a reference numeral 33 is a temperature detecting element having a small heat capacity such as a bead thermistor, which is arranged within the central portion or in contact with the central portion (in a longitudinal direction) of the back side (upper side) of the heater base plate 31.

Der obere Abschnitt der Fläche der Druckwalze 22 ist durch den Fixierfilm 34 hindurch oder durch den Fixierfilm 34 und den Übertragungsbogen P (Aufzeichnungsmaterial) hindurch mit einem festgelegten Druck an die untere Fläche des Heizelements 31 der Heizeinrichtung 30 gedrückt.The upper portion of the surface of the pressure roller 22 is pressed through the fixing film 34 or through the fixing film 34 and the transfer sheet P (recording material) to the lower surface of the heating element 31 of the heater 30 at a predetermined pressure.

Fig. 6 ist eine Vorderansicht der Heizeinrichtung 30 und der Druckwalze 22, die durch den Fixierfilm 34 und den Übertragungsbogen P hindurch an erstere gedrückt wird. Fig. 7 zeigt eine Flächenform der Ag/Pb-Wärmeerzeugungswiderstandsschicht, die als das Wärmeerzeugungselement 32 dient, das auf der Glasurschicht 31b der Heizeinrichtung 31 entlang deren Länge ausgebildet ist. Die Wärmeerzeugungswiderstandsschicht hat einen zeilenförmigen oder streifenförmigen effektiven Wärmeerzeugungsabschnitt 32a (der Widerstand pro Längeneinheit beträgt 1 Ohm/cm) mit einer Breite von 1 mm, einer Dicke von 10 um und einer Länge von 230 mm(l&sub1;) und einen Abschnitt 32b mit geringer Wärmeerzeugung (Abschnitt mit geringem Widerstand, der einen Widerstand von 0,2 Ohm/cm hat) mit einer Breite von 5 mm und einer Dicke von 10 um. Die Abschnitte 32b mit geringer Wärmeerzeugung sind breiter und erstrecken sich fortlaufend von jedem der Längsenden des effektiven Wärmeerzeugungsabschnitts 32a aus. An die zwei breiten Abschnitte 32b mit geringer Wärmeerzeugung sind Energiezuführungselektroden 32c geklemmt.Fig. 6 is a front view of the heater 30 and the pressure roller 22 pressed against the former through the fixing film 34 and the transfer sheet P. Fig. 7 shows a surface shape of the Ag/Pb heat generating resistor layer serving as the heat generating element 32 formed on the glaze layer 31b of the heater 31 along the length thereof. The heat generating resistance layer has a line-shaped or strip-shaped effective heat generating portion 32a (resistance per unit length is 1 ohm/cm) having a width of 1 mm, a thickness of 10 µm and a length of 230 mm (l₁) and a low heat generating portion 32b (low resistance portion having a resistance of 0.2 ohm/cm) having a width of 5 mm and a thickness of 10 µm. The low heat generating portions 32b are wider and extend continuously from each of the longitudinal ends of the effective heat generating portion 32a. Power supply electrodes 32c are clamped to the two wide low heat generating portions 32b.

Wenn den Elektroden 32c elektrische Energie zugeführt wird, erzeugt das Wärmeerzeugungselement (Ag/Pd) 32 Wärme. Die Mengen an pro Längeneinheit erzeugter Wärme betragen bei den breiten Abschnitten 32b mit geringer Wärmeerzeugung an den entgegengesetzten Enden ein Fünftel der Menge an Wärme pro Längeneinheit bei dem effektiven Wärmeerzeugungsabschnitt 32a, da die Breite fünfmal breiter ist, und deshalb beträgt der Widerstand ein Fünftel, obwohl sie die gleiche Dicke haben (10 um).When electric power is supplied to the electrodes 32c, the heat generating element (Ag/Pd) 32 generates heat. The amounts of heat generated per unit length are the opposite ends one fifth of the amount of heat per unit length at the effective heat generating portion 32a because the width is five times wider, and therefore the resistance is one fifth even though they have the same thickness (10 µm).

Hauptsächlich durch die Wärmeerzeugung des effektiven Wärmeerzeugungsabschnitts 32a wird die Temperatur der Aluminiumoxid-Basisplatte 31a erhöht, und deren Temperatur wird durch das Temperaturerfassungselement 33 erfaßt und diese wird zu einem nicht gezeigten Energieversorgungs-Steuerkreis zurückgeführt. Durch die Steuerung der Energieversorgung für das Wärmeerzeugungselement 33 wird die Temperatür des Fixierspalts entsprechend dem effektiven Wärmeerzeugungabschnitt 32a bei einer vorbestimmten Fixiertemperatur aufrechterhalten. In Fig. 6 und 7 sind die Beziehungen von l&sub2; > g&sub1; > l&sub1; > g&sub2; gezeigt, wobei l&sub2; eine Länge der Druckwalze 22 ist, g&sub1; eine Breite des Fixierfilms 34 ist und g&sub2; eine maximale Breite des Übertragungsmaterials ist, das verwendet werden kann. Deshalb entsprechen die Abschnitte angrenzend den gegenüberliegenden Endabschnitten der Wärmeerzeugungselemente, in denen der Fixierfilm 34 nicht durch die Druckwalze 22 angedrückt wird, den breiten Wärmeerzeugungsabschnitten 32b mit geringer Wärmeerzeugung.Mainly by the heat generation of the effective heat generating portion 32a, the temperature of the alumina base plate 31a is raised, and the temperature thereof is detected by the temperature detecting element 33 and fed back to a power supply control circuit not shown. By controlling the power supply to the heat generating element 33, the temperature of the fixing gap corresponding to the effective heat generating portion 32a is maintained at a predetermined fixing temperature. In Figs. 6 and 7, the relationships of l₂ > g₁ > l₁ > g₂ are shown, where l₂ is a length of the pressure roller 22, g₁ is a width of the fixing film 34, and g₂ is a maximum width of the transfer material that can be used. Therefore, the portions adjacent to the opposite end portions of the heat generating elements in which the fixing film 34 is not pressed by the pressure roller 22 correspond to the wide heat generating portions 32b with little heat generation.

Demgemäß wird es vermieden, daß die Abschnitte angrenzend den gegenüberliegenden Enden der Heizeinrichtung, die nicht mit dem Fixierfilm oder der Druckwalze 22 in Berührung sind, aufgrund der unzureichenden Wärmeabstrahlung übermäßig erwärmt werden, was als Ergebnis die Beschädigung (dem Schmelzen) der Wärmeerzeugungsschicht entsprechend diesem Abschnitt nach sich ziehen würde.Accordingly, it is prevented that the portions adjacent to the opposite ends of the heater which are not in contact with the fixing film or the pressure roller 22 are excessively heated due to insufficient heat radiation, which would result in the damage (melting) of the heat generating layer corresponding to that portion.

Die Untersuchungen haben gezeigt, daß, wenn die Heizeinrichtung an den längsseitigen gegenüberliegenden Enden die Wärmeerzeugungsabschnitte 32b aufweist, welche die gleiche Breite, Dicke und den gleichen Widerstand (1 Ohm/cm) wie der effektive Wärmeerzeugungsabschnitt 32a haben (die gegenüberliegenden Endabschnitte sind nicht mit dem Fixierfilm in Berührung), die nicht mit dem Fixierfilm in Berührung stehenden Wärmeerzeugungsabschnitte 32b aufgrund der übermäßigen Erwärmung gebrochen werden, wenn die Energie nur für einige Minuten ununterbrochen zugeführt wird. Andererseits gibt es bei der Heizeinrichtung, die den effektiven Wärmeerzeugungsabschnitt 32a und die breiten Abschnitte mit geringer Wärmeerzeugung (Abschnitte mit geringem Widerstand) 32a an den gegenüberliegenden Enden aufweist (d. h., die eine Widerstandsverteilung hat, bei der der Widerstand in dem Abschnitt 32a hoch ist und der Widerstand in dem Abschnitt 32b gering ist), kein Problem, selbst nachdem sie für mehrere hundert Stunden ununterbrochen mit Energie versorgt wird.The investigations have shown that if the heating device has the heat generating sections 32b at the longitudinal opposite ends, which have the same width, thickness and resistance (1 ohm/cm) as the effective heat generating portion 32a (the opposite end portions are not in contact with the fixing film), the heat generating portions 32b not in contact with the fixing film are broken due to excessive heating if the power is continuously supplied for only a few minutes. On the other hand, the heater having the effective heat generating portion 32a and the wide low heat generating portions (low resistance portions) 32a at the opposite ends (that is, having a resistance distribution in which the resistance in the portion 32a is high and the resistance in the portion 32b is low) has no problem even after being continuously supplied with power for several hundred hours.

Das Mittel zur Schaffung der Widerstandsverteilung in der Richtung der Länge des Wärmeerzeugungselements 32 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel darin, die Dicke konstant zu schaffen und die Breite unterschiedlich zu schaffen. Die Mittel können verschieden sein. Die Breite wird zum Beispiel konstant geschaffen, aber die Dicke wird verändert, oder der Widerstand der Materials wird entlang der Länge verändert.The means for providing the resistance distribution in the direction of the length of the heat generating element 32 in this embodiment is to make the thickness constant and to make the width different. The means may be different. For example, the width is made constant but the thickness is changed, or the resistance of the material is changed along the length.

In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die längsseitigen Endabschnitte des Wärmeerzeugungselements 32b, an denen es nicht mit dem Fixierfilm in Berührung ist, eine Dicke t&sub2; haben, welche größer als die Dicke t&sub1; des effektiven Wärmeerzeugungsabschnitts 32a ist, wohingegen die Breiten der Abschnitte 32a und 32b gleich sind. Bei einer derartigen Vorgehensweise erzeugen die gegenüberliegenden Endabschnitte eine kleinere Menge an Wärme.In Fig. 8, an embodiment is shown in which the longitudinal end portions of the heat generating member 32b where it is not in contact with the fixing film have a thickness t2 which is larger than the thickness t1 of the effective heat generating portion 32a, whereas the widths of the portions 32a and 32b are equal. In such an approach, the opposite end portions generate a smaller amount of heat.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Abschnitte 32b aus einer Silberschicht 32b' bestehen, die einen Widerstand hat, der geringer als der von Silber- Palladium ist.Fig. 9 shows an embodiment in which the sections 32b consist of a silver layer 32b' which has a resistance which is lower than that of silver Palladium is.

Zum Zweck der Schaffung einer einheitlichen Fixiereigenschaft entlang der Länge ist es wichtig, daß der Heizeinrichtungsabschnitt (der effektive Wärmeerzeugungsabschnitt 32a des Wärmeerzeugungselements 32) entsprechend dem Breitebereich g&sub2;, welchen der Übertragungsbogen P während dem Fixiervorgang passiert, eine einheitliche Temperaturverteilung in der Längsrichtung schafft.For the purpose of providing a uniform fixing property along the length, it is important that the heater portion (the effective heat generating portion 32a of the heat generating element 32) provides a uniform temperature distribution in the longitudinal direction corresponding to the width range g2 through which the transfer sheet P passes during the fixing operation.

Wie in Fig. 10 und 11 dargestellt ist, ist die Temperaturverteilung jedoch aufgrund der Differenz in der Wärmeübertragung oder -abstrahlung in der Längsrichtung der Heizeinrichtung nicht einheitlich, wie in Fig. 11 durch die gestrichelte Linie B gezeigt ist, da sich die Wärme leicht durch die Halteelemente 50 für das Wärmeerzeugungselement hindurch angrenzend den gegenüberliegenden Enden der Heizeinrichtung 30 ausbreitet, wie in Fig. 10 durch Pfeile gezeigt ist, und da auch die Schaffung des Temperaturerfassungselements 33 oder der thermischen Schmelze 33a in der Mitte der Rückseite der Heizeinrichtung in einer unterschiedlichen Wärmeabstrahlungseigenschaft dort resultiert.However, as shown in Figs. 10 and 11, the temperature distribution is not uniform due to the difference in heat transfer or radiation in the longitudinal direction of the heater as shown by the dashed line B in Fig. 11, since the heat easily spreads through the heat generating element holding members 50 adjacent the opposite ends of the heater 30 as shown by arrows in Fig. 10, and also since the creation of the temperature detecting element 33 or thermal melt 33a in the center of the rear side of the heater results in a different heat radiation property there.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 ist die Breite der Wärmeerzeugungsschicht 32 in der Längsrichtung in Abhängigkeit von der Temperaturverteilung, d. h. von der Differenz der Wärmeabstrahlung unter der Bedingung, daß die Dicke konstant ist, verändert, wodurch die Temperaturverteilung entlang der Länge der Heizeinrichtung in dem Bereich, den der Übertragungsbogen P passiert, einheitlich geschaffen wird, wie es durch eine durchgezogene Linie A in Fig. 11 gezeigt ist. Bei einer derartigen Vorgehensweise wird die Temperatur der Heizeinrichtung in dem Abschnitt, den der Übertragungsbogen während dem Fixiervorgang passiert, entlang der Längsrichtung einheitlich, so daß die einheitliche Fixiereigenschaft geschaffen wird.In an embodiment shown in Fig. 12, the width of the heat generating layer 32 in the longitudinal direction is changed depending on the temperature distribution, i.e., the difference in heat radiation under the condition that the thickness is constant, thereby making the temperature distribution along the length of the heater uniform in the portion through which the transfer sheet P passes, as shown by a solid line A in Fig. 11. With such a procedure, the temperature of the heater in the portion through which the transfer sheet P passes during the fixing operation becomes uniform along the longitudinal direction, so that the uniform fixing property is provided.

Die Wärmeerzeugungsschicht 32 der Heizeinrichtung 30 kann zusätzlich zu dem Silber-Palladium aus Nickel-Chrom, Wolfram, Rutheniumoxid (RuO&sub2;), Ta&sub2;N, aus einem elektrischen Widerstandsmaterial, das hauptsächlich eines oder mehrere von diesen enthält, oder aus einer keramischen Heizeinrichtung in der Form einer Wärmeerzeugungsfläche bestehen. Das Temperaturerfassungselement 33 kann die Form eines Temperaturerfassungswiderstandsfilms wie zum Beispiel eines Pt- Films, der (durch Siebdruck o. dgl.) auf die Rückseite des Heizeinrichtungssubstrats 31a oder auf die Glasurschichtoberfläche auf derselben Seite wie die Wärmeerzeugungsschicht 32 parallel zu der Wärmeerzeugungsschicht 32 aufgebracht wird, oder die Form einer Schichtung darauf haben. Die Wärmeerzeugungsschicht 32 kann auf der Rückseite der Basisplatte 31a ausgebildet sein.The heat generating layer 32 of the heater 30 may be made of nickel-chromium, tungsten, ruthenium oxide (RuO₂), Ta₂N, an electrical resistance material mainly containing one or more of these, or a ceramic heater in the form of a heat generating surface, in addition to the silver-palladium. The temperature detecting element 33 may be in the form of a temperature detecting resistance film such as a Pt film deposited (by screen printing or the like) on the back of the heater substrate 31a or on the glaze layer surface on the same side as the heat generating layer 32 in parallel with the heat generating layer 32, or may be laminated thereon. The heat generating layer 32 may be formed on the back of the base plate 31a.

Wenn der Fixierfilm die Form eines nicht endlosen Films hat, wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann ein austauschbarer aufgerollter Film angewandt werden, wobei eine neue Filmrolle eingesetzt wird, wenn fast der gesamte Fixierfilm auf der Aufwickelachse aufgewickelt ist (Aufwickel- und Austauschtyp).When the fixing film is in the form of a non-endless film as shown in Fig. 2, a replaceable rolled film may be adopted, wherein a new film roll is inserted when almost all of the fixing film is wound on the winding shaft (winding and replacing type).

Bei diesem Typ kann die Dicke des Fixierfilms unabhängig von der Haltbarkeit des Fixierfilms wesentlich reduziert sein, so daß der Energieverbrauch reduziert werden kann. Der Fixierfilm kann in diesem Fall zum Beispiel aus einem weniger teuren Material wie zum Beispiel einem PET-Film (Polyester) bestehen, welcher zum Zweck der Wärmebeständigkeit behandelt ist, der zum Beispiel eine Dicke von 12,5 um oder weniger hat.In this type, the thickness of the fixing film can be significantly reduced regardless of the durability of the fixing film, so that the energy consumption can be reduced. The fixing film in this case can be made of, for example, a less expensive material such as a PET (polyester) film treated for heat resistance, for example, having a thickness of 12.5 µm or less.

Alternativ dazu kann, da der Toneroffset zu der Oberfläche des Fixierfilms praktisch nicht erzeugt wird, der gebrauchte Fixierfilm, der auf der Aufwickelwelle aufgewickelt ist, auf die Zuführwelle zurückgespult werden, oder die Aufwickelwelle und die Zuführwelle werden untereinander ausgetauscht, um den Fixierfilm wiederholt zu verwenden, wenn die thermische Verformung oder die thermische Schädigung des Fixierfilms nicht signifikant ist (Typ mit Rückspulung und wiederholter Verwendung).Alternatively, since the toner offset to the surface of the fixing film is practically not generated, the used fixing film wound on the take-up shaft can be rewound onto the feed shaft, or the take-up shaft and the feed shaft are connected to each other. replaced to use the fixing film repeatedly when the thermal deformation or thermal damage of the fixing film is not significant (rewinding and repeated use type).

Bei dieser Ausführung besteht der Fixierfilm vorzugsweise aus einem Material, das eine hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit aufweist, wie zum Beispiel einem Polyimidharzfilm mit einer Dicke von 25 um, welcher mit einer Ablöseschicht beschichtet ist, die aus Fluorharz o. dgl. mit einer guten Ablöseeigenschaft besteht, um einen Mehrschichtfilm zu bilden. Vorzugsweise ist ein Mechanismus zum Lösen des Druckkontakts geschaffen, um den Druckkontakt zwischen der Heizeinrichtung und der Andruckwalze während dem Rückspulvorgang automatisch zu lösen.In this embodiment, the fixing film is preferably made of a material having high heat resistance and mechanical strength, such as a polyimide resin film having a thickness of 25 µm, which is coated with a release layer made of fluororesin or the like having a good release property to form a multi-layer film. Preferably, a pressure contact releasing mechanism is provided to automatically release the pressure contact between the heater and the pressure roller during the rewinding operation.

Wenn, wie bei dem Rückspul-Typ und dem Typ mit endlosem Band, der Fixierfilm wiederholt verwendet wird, kann ein Filzkissen geschaffen sein, um die Filmoberfläche zu reinigen, und um durch Imprägnieren des Kissens mit einem Öl eine geringfügige Menge an Ablösemittel wie zum Beispiel Silikonöl aufzubringen, wodurch die Oberfläche des Films saubergehalten wird und eine gute Ablöseeigenschaft beibehalten wird. Wenn der Fixierfilm mit einem isolierenden Fluorharz behandelt wird, kann leicht eine elektrische Ladung auf dem Film erzeugt werden, wobei die elektrische Ladung das Tonerbild stört. In diesem Fall kann der Fixierfilm mit einer Entladungsbürste abgerieben werden, die elektrisch geerdet ist, um den Film zu entladen. Im Gegensatz dazu kann der Film durch das Anlegen einer Vorspannung an eine derartige Bürste ohne Erdung elektrisch geladen werden, solange das Tonerbild nicht gestört ist. Eine mögliche Maßnahme gegen die Störung des Bildes aufgrund der elektrischen Aufladung ist es, dem Fixierfilm Ruß o. dgl. zuzufügen. Das gleiche Mittel ist gegen die elektrische Aufladung der Andruckwalze anwendbar. Als eine weitere Alternative kann ein Anti-Elektrisierungsmittel aufgebracht oder zugefügt werden.When, as in the rewind type and the endless belt type, the fixing film is used repeatedly, a felt pad may be provided to clean the film surface and to apply a small amount of a releasing agent such as silicone oil by impregnating the pad with an oil, thereby keeping the surface of the film clean and maintaining a good releasing property. When the fixing film is treated with an insulating fluororesin, an electric charge is easily generated on the film, and the electric charge disturbs the toner image. In this case, the fixing film may be rubbed with a discharging brush which is electrically grounded to discharge the film. In contrast, the film may be electrically charged by applying a bias voltage to such a brush without grounding as long as the toner image is not disturbed. One possible measure against the disturbance of the image due to the electric charge is to add carbon black or the like to the fixing film. The same means is applicable against the electric charge of the pressure roller. As a further alternative, an anti-electrification agent can be applied or added.

Sowohl bei dem Endlosband-Typ als auch bei dem Aufwickel-und Austausch-Typ und dem Typ mit Rückspulung und wiederholter Verwendung kann der Fixierfilm die Form einer abnehmbar befestigbaren Kassette haben, welche an einer festgelegten Position des Fixiergeräts abnehmbar befestigbar ist, um den Austausch o. dgl. des Fixierfilms zu ermöglichen.In each of the endless belt type, the take-up and replacement type and the rewind and repeated use type, the fixing film may be in the form of a detachably attachable cassette which is detachably attachable to a predetermined position of the fixing device to enable replacement or the like of the fixing film.

Der Aufbau der Heizeinrichtung 20 und die Energieversorgungssteuerung für die Wärmeerzeugungsschicht sind nicht auf die im vorangehenden beschriebenen Möglichkeiten eingeschränkt. Die Wärmeerzeugungsschicht kann eine Chip-Zeile aus Keramikmaterial, das PTC-Eigenschaften hat, oder ein Dickschichtwiderstandsmaterial sein. Die Energieversorgungssteuerung ist nicht auf die impulsweise Versorgung mit Energie eingeschränkt, sondern kann die Form einer normalen Wechselspannungs-Energieversorgung haben.The structure of the heater 20 and the power supply control for the heat generating layer are not limited to those described above. The heat generating layer may be a chip line made of a ceramic material having PTC properties or a thick film resistance material. The power supply control is not limited to the pulsed power supply, but may be in the form of a normal AC power supply.

Der mittels des Erwärmungsschritts erwärmte und geschmolzene Toner kann durch die spontane Wärmeabstrahlung oder durch eine Zwangskühlung unter Verwendung eines Lüfters oder von Wärmeabstrahlrippen abgekühlt und verfestigt werden. Gemäß Fig. 2 und 4 wird der Toner nicht zwangsläufig an der Position der Abtrennwalze abgekühlt oder verfestigt. Wenn der Toner die Eigenschaft hat, daß er bei der hohen Temperatur ausreichend geschmolzen wird, ist es möglich, wie in Fig. 13 gezeigt ist, daß das Aufzeichnungsmaterial (Übertragungsbogen) P, nachdem der Toner in dem Erwärmungsschritt (im Fixierspalt) bei der hohen Temperatur ausreichend geschmolzen ist, sofort nach dem Erwärmungsschritt ohne den Abkühlschritt von der Oberfläche des Fixierfilms 24 abgetrennt wird.The toner heated and melted by the heating step may be cooled and solidified by the spontaneous heat radiation or by forced cooling using a fan or heat radiation fins. As shown in Figs. 2 and 4, the toner is not necessarily cooled or solidified at the position of the separation roller. If the toner has the property of being sufficiently melted at the high temperature, it is possible, as shown in Fig. 13, that the recording material (transfer sheet) P, after the toner is sufficiently melted at the high temperature in the heating step (in the fixing nip), is separated from the surface of the fixing film 24 immediately after the heating step without the cooling step.

In der vorangehenden Beschreibung ist ein elektrofotografisches Kopiergerät des Bildübertragungstyps gezeigt, aber die Einrichtung und der Vorgang für die Bilderzeugung sind nicht auf diesen Typ eingeschränkt. Es kann von einem Typ sein, bei dem ein Tonerbild direkt auf einem Elektrofax- Bogen oder einem elektrostatischen Aufzeichnungsbogen o. dgl. ausgebildet und getragen wird, bei dem das Bild magnetisch ausgebildet und aufgezeichnet wird, bei dem das Tonerbild mittels eines anderen Bilderzeugungsvorgangs und einer anderen Einrichtung mit einem wärmeschmelzbaren Toner auf einem Aufzeichnungsmedium ausgebildet wird. Beispiele derartiger Geräte sind ein Kopiergerät des Wärmefixierungstyps, ein Laserstrahldrucker, ein Faximile-Gerät, ein Mikrofilmlese-Drucker, eine Anzeigevorrichtung und eine Aufzeichnungsvorrichtung. Die vorliegende Erfindung ist bei diesen anwendbar.In the foregoing description, an electrophotographic copying machine of the image transfer type is shown, but the means and process for image formation are not limited to this type. It may be of a type in which a toner image is directly formed and carried on an electrofacsimile sheet or an electrostatic recording sheet or the like, in which the image is magnetically formed and recorded, in which the toner image is formed on a recording medium by means of another image forming process and another means with a heat-fusible toner. Examples of such apparatus are a heat-fixing type copying machine, a laser beam printer, a facsimile machine, a microfilm reader printer, a display device and a recording device. The present invention is applicable to these.

Während die Erfindung mit Bezug auf die hierin offenbarten Bauarten beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Details eingeschränkt, und diese Anmeldung soll auch solche Modifikationen oder Abänderungen abdecken, wie sie zum Zweck der Verbesserung oder innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche auftreten können.While the invention has been described with reference to the structures disclosed herein, it is not limited to the details set forth, and this application is intended to cover such modifications or variations as may occur for the purpose of improvement or within the scope of the following claims.

Claims

1. Image fixing device, with

a heating device (30) which extends in a direction which intersects with the direction of movement of a recording material (P),

a film (34) in sliding contact with the heating device (30), and

a pressure element (22) which can cooperate with the heating device (30) to form a gap between the film (34) and the heating device (30),

characterized in that the heating device (30) has a resistive heat generating layer (32a, 32b) whose width or thickness and consequently whose resistance value per unit length changes in a predetermined manner in its longitudinal direction.

2. An apparatus according to claim 1, wherein the resistance heat generating layer (32a, 32b) has a larger width or thickness and consequently a smaller resistance value per unit length in longitudinal edge portions than in a central portion.

3. Device according to claim 1, wherein a contact area between the pressure element (22) and the heating device (30) is shorter than a length of the resistive heat generating layer (32a, 32b), the resistive heat generating layer having a larger width or thickness and hence a smaller resistance value per unit length in a non-contact region than in the contact region.

4. An apparatus according to claim 1, wherein the film (34) slides on the heater (30) during a fixing operation, and wherein the resistance heat generating layer (32a, 32b) has a length that is greater than the width of the film, and the resistance heat generating layer (32a, 32b) has a larger width or thickness and thus a smaller resistance value per unit length in a portion where it is not in contact with the film (34) than in a portion where it is in contact with the film (34).