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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tonerbildfixiervorrichtung
zum schmelzen und Pressen eines Toners auf ein Aufzeichnungsmedium,
und zwar zum Fixieren des Toners auf einem Aufzeichnungsmedium in
einem Bildformsystem, wie beispielsweise einer Kopiermaschine, einem
Drucker, einem Faxgerät usw.
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Beschreibung verwandter
Technik
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Derartige
Tonerbildfixiervorrichtungen sind bekannt aus US-A-5 714 736 oder
US-A-5 666 623.
Eine kürzlich
entwickelte Tonerbildfixiervorrichtung zur Verwendung in elektrophotographischen
Maschinen ist in 9 der begleitenden Zeichnungen
dargestellt. Wie in 9 gezeigt, besitzt die Tonerbildfixiervorrichtung eine
Fixierrolle R1, eine Heiz- und Spannrolle R3, ein endloses Fixierband
B, herumgeführt
um die Rollen R1 und R3, und eine Andruckrolle R2, die unterhalb
der Fixierrolle R1 angebracht ist und gegen sie gepresst ist, wobei
das Fixierband B zwischen diesen angeordnet ist. Wenn ein Aufzeichnungsmedium
D in Form eines Blattes mit einem darauf getragenen nichtfixierten
Tonerbild in die Tonerbildfixiervorrichtung durch eine Blattzuführvorrichtung
eingeführt
wird, wird das Aufzeichnungsmedium D wieder erwärmt durch die Heiz- und Spannrolle
R3, und dann wird das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmedium D fixiert,
und zwar durch das Fixierband B in einer Anlageregion bzw. Anlagezone
zwischen den Rollen R1 und R2. Da das Aufzeichnungsmedium D vorgewärmt ist,
kann die Anlagezone auf eine relativ niedrige Temperatur eingestellt
sein. Das Fixierband B besitzt eine derartig geringe Heizkapazität, dass
bei Durchlauf des Aufzeichnungsmediums D durch die Anlagezone, die
Temperatur des Fixierbandes B rasch vermindert wird, um die Haftfähigkeit
des Toners zu erhöhen,
der von dem Fixierband B am Durchlass der Anlagezone abgetrennt
wird, und zwar um dadurch eine einfache Abtrennung des Toners von
dem Fixierband B zu ermöglichen.
Selbst wenn das Fixierband B frei von Öl oder mit einer geringen Menge
an Öl beschichtet
ist, kann ein deutliches fixiertes Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmedium
D erzeugt werden, und zwar ohne Versetzungen. Die in 9 dargestellte
Tonerbildfixiervorrichtung ist folglich in der Lage, die Probleme
der Tonertrennung und Ölbeschichtung
zu beheben, welche durch andere Tonerbildfixiervorrichtungen, die
lediglich eine Heizrolle verwenden, nicht beseitigt worden sind.
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Die
herkömmliche
Tonerbildfixiervorrichtung, wie bekannt aus JP-A-6-348 001 oder
DE-A-44 07 931 und wie in 9 dargestellt,
wird ausführlicher
beschrieben. Die Anpressrolle R2 ist direkt unterhalb der Fixierrolle
R1 positioniert, und die Heiz- und Spannrolle R3 ist der Fixierrolle
R1 vorgeschaltet angeordnet in Bezug auf die Richtung, in der das
Aufzeichnungsmedium D in die Tonerbildfixiervorrichtung eingespeist
wird, und zwar entlang des Fixierbandes B, welches um die Rollen
R1, R3 herumgeführt
ist.
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Die
Tonerbildfixiervorrichtung besitzt auch eine Ölbeschichtungsrolle R4, die
oberhalb eines oberen Laufs des Fixierbandes B angeordnet ist. Eine
Führungsplatte
G zum Tragen des Aufzeichnungsmediums D ist unterhalb eines unteren
Laufs des Fixierbandes B angeordnet, wobei ein Spalt zwischen der
Führungsplatte G
und dem unteren Lauf des Fixierbandes B als Vorheizdurchlass P zum
Vorwärmen
des Aufzeichnungsmediums D dient, wenn sich das Aufzeichnungsmedium
D unterhalb der Heiz- und Spannrolle R3 auf die Anlagezone zu bewegt.
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Das
Fixierband B ist auf einen gewünschten
Spannungspegel gespannt, wenn die Heiz- und Spannrolle R3 von der
Fixierrolle R1 durch einen Anpresshebel U fortgestoßen wird.
Das Fixierband B wird durch die Fixierrolle R1 betätigt, welche
an einen Betätiger
gekuppelt ist. Da das Fixierband B entsprechend gespannt ist, kann
es stabil um die Rollen R1, R3 rotieren ohne unerwünschten
Schlupf und Durchhängen.
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Eine
Heizvorrichtung H ist in der Heiz- und Spannrolle R3 untergebracht.
Die Heiz- und Spannrolle
R3 ist verbunden mit einem Heißleiter
bzw. Thermistor S zum Messen der Oberflächentemperatur eines Kerns
der Heiz- und Spannrolle R3.
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Während des
Fixiervorgangs, basierend auf einem Signal des Thermistors S, steuert
eine mit dem Thermistor S verbundene Steuervorrichtung (nicht gezeigt)
die Wärmemenge,
die durch die Heiz- und Spannrolle R3 erzeugt wird, damit die Oberflächentemperatur
des Kerns der Heiz- und Spannrolle R3 auf einem voreingestellten
Pegel gehalten wird.
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Die
Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1 variiert abhängig vom
Zeitraum, in dem sich das Fixierband gedreht hat und ist nicht konstant,
wenn das Aufzeichnungsmedium D die Anlagezone durchläuft. Wenn
der Zeitraum, in dem sich das Fixierband B gedreht hat, kurz ist,
dann ist die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1
niedrig. Um die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle
R1 zu erhöhen,
ist es notwendig die Temperatureinstellung für die Heiz- und Spannrolle
R3 zu erhöhen,
um dadurch die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle
R1 zu jeder Zeit in einen Fixiertemperaturbereich zu bringen.
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Wenn
die in 9 dargestellte Tonerbildfixiervorrichtung verwendet
wird, um fortlaufend Vollfarbkopien zu erzeugen, erhöht sich,
da die Zeitspanne, in welcher das Fixierband B sich gedreht hat,
zunimmt, auch die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle
R1, und ebenso erhöht
sich die Temperatur des Auslasses der Anlagezone. 10 der
begleitenden Zeichnungen zeigt die Temperaturkennlinien der in 9 dargestellten
Tonerbildfixiervorrichtung.
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In 10 stellt
die horizontale Achse die Zeitspanne grafisch dar, in welcher sich
das Fixierband B gedreht hat, und die vertikale Achse bildet die
Temperatur des Fixierbandes B auf den Rollen R1, R3 ab. Zuerst wird
unten eine Temperaturkennlinie der Tonerbildfixiervorrichtung beschrieben,
und zwar zu dem Zeitpunkt, an dem die Wärmemenge, die von der Heizvorrichtung
H abgestrahlt wird, gesteuert wird, um die Temperatur des Fixierbandes
B auf der Heiz- und Spannrolle R3 mit einer voreingestellten Temperatur
T2 abzugleichen. Eine durchgezogene Wellenlinie W1 bildet die Temperatur
des Fixierbandes B auf der Heiz- und Spannrolle R3 ab, und eine
durchgezogene Kurve C1 stellt die Temperatur des Fixierbandes B
auf der Fixierrolle R1 dar.
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Nach
einer Standby-Periode, während
sich der Zeitraum, in dem sich das Fixierband B gedreht hat, erhöht, steigt
die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1. Wenn die
Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1 eine Temperaturobergrenze
T1 eines Temperaturbereichs zur Tonerbildfixierung übersteigt,
erhöht
sich die Möglichkeit
von Heißblattversetzungen,
d. h. Blattversetzungen bei hohen Temperaturen, oder von Papierstaus.
Wenn die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1 unter
eine untere Grenztemperatur T1' eines
Temperaturbereichs zur Tonerbildfixierung fällt, steigt die Möglichkeit
von Kaltblattversetzungen, d. h. Blattversetzungen bei kalten Temperaturen,
oder von nichtfixierte Tonerzonen. Daher sollte die Temperatur des
Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1 in dem Temperaturbereich zur
Tonerbildfixierung gehalten werden, der zwischen der oberen Grenztemperatur
T1 und der unteren Grenztemperatur T1' liegt.
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Die
oben beschriebene Tendenz nimmt mit der linearen Geschwindigkeit
des Fixierbandes B zu, wie man aus der unten gezeigten Tabelle 1
erkennen kann.
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Tabelle
1 führt
die Ergebnisse eines Tests auf, der durchgeführt wurde, um die Temperaturen
des Fixierbandes B auf der Heiz- und Spannrolle R1 und der Fixierrolle
R1 zu messen, und zwar nachdem sich das Fixierband für vorgegebene
Leerlaufzeiten bei unterschiedlichen linearen Geschwindigkeiten
gedreht hat, und auch um zu überprüfen, ob
Staus oder Versetzungen auftraten.
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Der
Test verwendete ein Fixierband, welches eine Polyimidschicht von
100 μm Dicke
und eine Silikongummischicht von 100 μm Dicke aufwies, eine Fixierrolle
aus Silikonschwamm mit einer Härte
von 30 HS und einer Dicke von 4 mm, und eine Andruckrolle aus Silikonschwamm
mit einer Härte
von 40 HS und einer Dicke von 4 mm. Die Heiz- und Spannrolle wurde
auf 150°C
erhitzt und das Aufzeichnungsmedium waren Papierblätter mit
einem Gewicht von 45 kg pro 1.000 Blatt, A4 Größe (52,3 g/m2)
und einem Druck von 14,6 kg auf einer Seite durch eine Andruckrolle
ausgesetzt. Die Blätter
Papier waren mit Toner beschichtet, und zwar völlig über deren gesamte Oberfläche mit keinem tonerfreien
Bereich an ihren Führungskanten.
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Wie
aus Tabelle 1 entnommen werden kann, steigt, wenn die lineare Geschwindigkeit
des Fixierbandes B von 80 mm/sek. auf 120 mm/sek. erhöht wird,
die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1 schneller über die
obere Grenztemperatur T1 der Temperaturspanne für die Tonerbildfixierung, was
eine größere Möglichkeit
von Blattversetzungen oder Papierstaus zur Folge hat.
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Der
obige Nachteil, d. h. Blattversetzungen und Papierstaus, kann vermieden
werden, wenn die Temperatur des Fixierbandes B auf der Heiz- und
Spannrolle R3 auf eine Temperatur von T2', niedriger als die voreingestellte
Temperatur T2, eingestellt wird, so dass die Temperatur des Fixierbandes
B der Fixierrolle R1 gleich oder niedriger als die obere Grenztemperatur
T1 an ihrem Maximum ist, wie durch die gestrichelten Kennlinien
W2, C2 angezeigt wird. Jedoch wird es eine längere Zeitspanne brauchen,
bis die Temperatur des Fixierbandes B auf der Fixierrolle R1 die
untere Grenztemperatur T1' der
Temperaturspanne für
die Tonerbildfixierung erreicht hat, mit dem Ergebnis, dass die
Fixierbereitschaftszeit, d. h. die Zeitspanne, die für eine Tonerbildfixiervorrichtung
notwendig ist, um bereit für
die Fixierung von Tonerbildern zu werden, von TS auf TS' ansteigt.
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Nachdem
das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmedium D fixiert ist, wird die
Blatteinspeisevorrichtung zur Einspeisung des Aufzeichnungsmediums
D in die Tonerbildfixiervorrichtung deaktiviert, der Betrieb des
Fixierbandes B angehalten, und die Heizvorrichtung H enterregt,
woraufhin die Tonerbildfixiervorrichtung in eine Standby-Betriebsart übergeht.
Sobald die Tonerbildfixiervorrichtung in die Standby-Betriebsart übergeht,
fällt die
Oberflächentemperatur
des Fixierbandes B und der Fixierrolle R1 allmählich. Wenn die Standby-Betriebsart
für eine
lange Zeitspanne anhält,
dann werden das Fixierband B und die Fixierrolle R1 so kalt, dass
es, wenn wieder ein Fixiervorgang begonnen wird, eine lange Zeitperiode
dauert, bis die Fixierrolle R1 auf die Temperaturspanne für eine Tonerbildfixierung
erhitzt wird. Als Resultat ergibt sich, dass der Benutzer für eine lange
Zeitspanne warten muss, bis die Tonerbildfixiervorrichtung wieder
betriebsfähig
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Tonerbildfixiervorrichtung
zu schaffen, die wirksam Blattversetzungen und Papierstaus vermeidet,
nichtfixierte Tonerbilder sicher auf Aufzeichnungsmedien fixiert,
und die Fixierbereitschaftszeit ab dem Ende einer Standby-Betriebsart
verkürzt,
selbst wenn die Standby-Betriebsart
für einen
langen Zeitraum bestanden hat, und zwar so dass der Benutzer nicht
lange warten muss, bis ein Fixiervorgang beginnt.
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Um
das oben erwähnte
Ziel zu erreichen, wird eine Tonerbildfixiervorrichtung gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Folgendes
umfasst: eine Fixierrolle, eine Andruckrolle, die normalerweise
gegen die Fixierrolle gedrückt
wird, um ein Blatt mit einem nichtfixierten Tonerbild getragen auf einer
Oberfläche
davon gegen die Fixierrolle zu drücken, um das nichtfixierte
Tonerbild auf dem Blatt dann zu fixieren, wenn das Blatt in einer
Richtung durch eine Rollkontaktzone zwischen der Fixierrolle und
der Anpressrolle läuft;
eine Heizrolle angeordnet auf einer Seite der Fixierrolle entgegengesetzt
zur Andruckrolle, wobei die Heizrolle eine Wärmequelle darinnen angeordnet
aufweist, zur Erwärmung
der Heizrolle; ein endloses Wärmeübertragungsband
herumgeführt
um die Heizrolle und die Fixierrolle, um Wärme von der Wärmequelle
zum Erhitzen des nichtfixierten Tonerbilds auf dem Blatt dann zu übertragen,
wenn das Blatt durch die Rollkontaktzone läuft; und eine Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung
zur Aufrechterhaltung der Temperaturen der Fixierrolle und der Andruckrolle
in einem vorbestimmten Temperaturbereich in einer Standby-Betriebsart.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, die ferner eine Betätigungsvorrichtung
zum Drehen von mindestens der Andruckrolle und eine Heizsteuervorrichtung
zum Steuern der Heiz- und Wärmequelle,
aufweist.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, die ferner eine Detektiervorrichtung zum Detektieren
der Temperatur der Andruckrolle umfasst, und zwar dadurch gekennzeichnet,
dass die Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung Mittel
aufweist zur Steuerung der Wärmesteuervorrichtung
zur Energieversorgung der Heizquelle und auch zur Steuerung der
Betätigungsvorrichtung,
um die Andruckrolle zu verdrehen, um das erwähnte endlose Wärmeübertragungsband
zu verdrehen, um dadurch die Fixierrolle und die damit in Kontakt
befindliche Andruckrolle zu erhitzen, wenn die Temperatur der Andruckrolle
als niedriger bestimmt wird als der erwähnte vorbestimmte Temperaturbereich, und
zwar basierend auf der Temperatur der Andruckrolle detektiert durch
die Detektiervorrichtung.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, wobei die Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung
Mittel aufweist zum Steuern der Heizsteuervorrichtung, zur Enterregung
der Heizquelle und auch zur Steuerung der Betätigungsvorrichtung, zum Stoppen der
Andruckrolle für
eine vorbestimmte Zeitperiode, nachdem die Wärmequelle enterregt ist, dann,
wenn die Temperatur der Andruckrolle als höher liegend als der erwähnte vorbestimmte
Temperaturbereich festgestellt wird, und zwar basierend auf der
Temperatur der Andruckrolle, detektiert durch die Detektiervorrichtung.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, wobei die Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung
Mittel aufweist zum Stoppen der Steuerung der Heizsteuervorrichtung und
der Betätigungsvorrichtung,
dann, wenn die Standby-Betriebsart beendet wird.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, die weiterhin eine Zählvorrichtung
zum Messen einer vom Start oder Beginn der Standby-Betriebsart vergangenen
Zeitperiode umfasst, wobei die Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung
Mittel aufweist, zum Steuern der Heizsteuervorrichtung, zur Erregung
der Heizquelle und zum Steuern der Betätigungsvorrichtung, zum Drehen
der Andruckrolle mit einem ersten Zeitintervall gemessen durch die
Zählvorrichtung vom
Start der Standby-Betriebsart, und um dadurch das Fixierband und
die Andruckrolle, gehalten im Rollkontakt damit, zu erhitzen.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, wobei die Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung
Mittel aufweist, zum Steuern der Heizsteuervorrichtung und zum Erregen
der Heizquelle für
ein zweites Zeitintervall und ferner zur Steuerung der Betätigungsvorrichtung
zur Verdrehung der Andruckrolle für ein drittes Zeitintervall.
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Gemäß einem
achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, wobei das dritte Zeitintervall länger ist als das zweite Zeitintervall.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, wobei die Standby-Betriebsart-Temperatursteuervorrichtung
Mittel aufweist zum Stoppen der Steuerung der Heizsteuervorrichtung
und der Betätigungsvorrichtung,
dann, wenn die Standby-Betriebsart gelöscht ist.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tonerbildfixiervorrichtung
vorgesehen, wobei der vorbestimmte Temperaturbereich geringer ist
als eine Temperatur bei der das nichtfixierte Tonerbild auf dem
Blatt fixiert wird.
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Die
obigen und andere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Beispielform darstellen, deutlich
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine geschnittene Vorderansicht einer Tonerbildfixiervorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Darstellung, die zeigt, wie eine Fixierrolle und
eine Andruckrolle in Rollkontakt miteinander gehalten werden;
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3 ist
eine schematische Vorderansicht eines Betätigungsmechanismus der in 1 gezeigten Tonerbildfixiervorrichtung;
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Steuersystems zur Steuerung einer Heizquelle
in der in 1 dargestellten Tonerbildfixiervorrichtung;
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5 ist
ein Diagramm, welches die Winkel zeigt, die in einem Experiment
eingestellt wurden, welches durchgeführt wurde, um den zulässigen Positionsbereich
einer Heizrolle in Bezug auf die Fixierrolle zu überprüfen;
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6 ist
ein Diagramm, welches die Temperaturkennlinie eines Fixierbandes
auf den Rollen zeigt, dargestellt, wenn ein Temperatursteuerungsvorgang
ausgeführt
wird durch eine Steuerschaltung der in 1 dargestellten
Tonerbildfixiervorrichtung;
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7 ist
ein Diagramm, welches die Temperaturkennlinie eines Fixierbandes
auf den Rollen zeigt, dargestellt, wenn ein Temperatursteuerungsvorgang
ausgeführt
wird durch Tests der Steuerschaltung der in 1 dargestellten
Tonerbildfixiervorrichtung;
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8 ist
eine geschnittene Vorderansicht einer Tonerbildfixiervorrichtung
gemäß einer
Modifikation der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine geschnittene Vorderansicht einer herkömmlichen Tonerbildfixiervorrichtung;
und
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10 ist
ein Diagramm, welches die Temperaturkennlinien eines Fixierbandes
auf Rollen der herkömmlichen,
in 9 dargestellten Tonerbildfixiervorrichtung zeigt;
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Detailliere
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Allgemeine Struktur der
Tonerbildfixiervorrichtung 10
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Wie
in 1 dargestellt, besitzt eine Tonerbildfixiervorrichtung 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 12,
welches an einen Rahmen eines elektronischen Bildformsystems (nicht
dargestellt), wie zum Beispiel ein elektrophotographisches Kopiersystem,
befestigt werden soll. Das Gehäuse 12 umfasst
eine Basisplatte 14, die direkt an dem Rahmen fixiert wird,
ein Paar von vertikalen Seitenplatten 16, die an den jeweiligen
Seitenkanten der Basisplatte 14 errichtet sind, eine Oberabdeckung 18,
die an den Seitenplatten 16 angebracht ist, um die oberen
rechten Bereiche der Seitenplatten 16 abzudecken, und eine
linke Abdeckung 20, die auf den Seitenplatten 16 angebracht
ist, um die linken Seitenbereiche der Seitenplatten 16 abzudecken.
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Die
Oberabdeckung 18 ist fest an den Seitenplatten 16 angebracht.
Ein Schwinghebel 22 ist schwenkbar getragen auf den rechten
Teilen der Seitenplatten 16 durch eine erste Schwenkwelle 24,
die an einem rechten Ende des Schwinghebels 22 angeordnet
ist, um für
Schwingbewegung um die erste Schwenkwelle 24 einen offenen
Raum an einem linken Ende des Schwinghebels 22 vorzusehen.
Die linke Abdeckung 20 ist schwenkbar getragen auf den
Seitenplatten 16 durch eine zweite Schwenkwelle 26,
die an einem unteren Ende der linken Abdeckung 20 angeordnet
ist, und zwar für
Schwingbewegung um die zweite Schwenkwelle 24 einen offenen
Raum an einem oberen Ende der linken Abdeckung 20 vorzusehen.
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Die
Tonerbildfixiervorrichtung 10 besitzt eine Rollenanordnung,
die Folgendes umfasst: eine Fixierrolle 28, die drehbar
auf den Seitenplatten 16 getragen ist zur Drehung um eine
feste Achse; eine Andruckrolle 30, die schräg nach unten
von der Fixierrolle 28 gelagert ist, und zwar in Rollkontakt
mit der Fixierrolle 28 und drehbar getragen auf den Seitenplatten 16 zur
Drehung um eine feste Achse, die parallel zu der fixierten Achse
der Fixierrolle 28 ist; und eine Heizrolle 34,
die schräg
nach oben von der Fixierrolle 28 angeordnet ist und drehbar gelagert
ist auf dem Schwinghebel 22 zur Drehung um ihre eigene
Achse. Die Heizrolle 34 besitzt eine darin angeordnete
Heizvorrichtung 32, wie beispielsweise eine Halogenlampe
oder Ähnliches.
Ein endloses Fixierband (Wärmeübertragungsband) 36 ist
herumgeführt
um die Fixierrolle 28 und die Heizrolle 34.
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Die
Fixierrolle 28 umfasst eine elastische Rolle, und die Andruckrolle 30 umfasst
eine Rolle, die härter ist
als die Fixierrolle 28. Wie in der 2 gezeigt,
haben die Fixierrolle 28 und die Andruckrolle 30 jeweilige Zentren
bzw. Mitten O1, O2, die in einer Entfernung D voneinander entfernt
angeordnet sind, die etwas geringer ist als die Summe (R1 + R2)
ihrer Radien R1, R2. In einem Rollkontaktbereich (Anlagezone) zwischen
der Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30, werden
die Fixierrolle 28 und die Andruckrolle 30 in
Rollkontakt miteinander gehalten, und zwar unter einem vorbestimmten
Druck P1, so dass die Fixierrolle 28 eine Außenumfangsoberfläche besitzt,
die teilweise konkav gemacht wird durch die Andruckrolle 30,
die in Rollkontakt damit gehalten wird, wodurch eine ausreichende
Anlagebreite in einer Richtung über
die Achsen der Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 vorgesehen
wird.
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Die
Tonerbildfixiervorrichtung 10 besitzt auch eine Ölauftragrolle 38,
um Silikonöl
auf eine Außenumfangsoberfläche des
Fixierbandes 36 aufzutragen und um die Außenoberfläche des
Fixierbandes zu säubern, eine
erste Schraubenfeder 40 zum senkrechten Andrücken der Ölauftragrolle 38 gegen
das senkrecht dazu befindliche Fixierband 36, um das Fixierband 36 zu
spannen, und eine zweite Schraubenfeder 42 zum senkrechten
Drücken
der Heizrolle 34 normalerweise in eine Richtung weg von
der Fixierrolle 28, um das Fixierband 36 zu spannen
in Zusammenarbeit mit der ersten Schraubenfeder 40.
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Die
Oberabdeckung 18 besitzt einen rechten Unterteil, welcher
nach innen in das Gehäuse 12 gebogen
ist. Eine Führungsplatte 44 ist
unter dem gebogenen rechten Unterteil der Oberabdeckung 18 positioniert und
weit von ihr beabstandet. Die Führungsplatte 44 und
der gebogene rechte Unterteil der Oberabdeckung 18 bilden
gemeinsam einen Einlassanschluss 46 zwischen sich, um dort
hindurch ein Blatt S mit einem darauf getragenen, nichtfixierten
Tonerbild (im Folgenden als ein „nichtfixiertes Tonerblatt" bezeichnet) in das
Gehäuse 12 einzuführen bzw.
einzuspeisen, und zwar in der Richtung (Einspeisrichtung) die durch
den Pfeil in der 1 angezeigt wird.
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Die
Führungsplatte 44 ist
schräg
aufwärts
nach links geneigt, so dass die Höhe der Führungsplatte fortschreitend
in das Gehäuse 12 hinein
zunimmt. Die Führungsplatte 44 hat
ein Einlassende, d. h. ein rechtes Ende, welches in konfrontierender
bzw. sich gegenüberstehender
Beziehung zu einem Auslassende eines Blatteinspeisendlosbandes EB
positioniert ist, welches in dem elektrophotographischen Kopiersystem
benachbart zu dem rechten Ende des Einlassanschlusses 46 positioniert
ist. Die Führungsplatte 44 hat
ein Auslassende, d. h. ein linkes Ende, welches in gegenüberstehender
Beziehung zu einem Rollkontaktbereich (Anlagezone) zwischen der
Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 positioniert
ist.
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Wenn
das nichtfixierte Tonerblatt S in der Einspeisrichtung, die durch
den Pfeil angezeigt wird, auf die Tonerbildfixiervorrichtung 10 zu
durch das endlose Band EB eingespeist wird, berührt das Vorder- bzw. Führungsende
des nichtfixierten Tonerblatts S die Führungsplatte 44 und
wird dann durch diese geführt,
um sich schräg
aufwärts
in den Rollkontaktbereich zwischen der Fixierrolle 28 und
der Andruckrolle 30 zu bewegen.
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Ein
Blattausgabedurchlass 48 ist definiert über der linken Abdeckung 20 zur
Ausgabe eines Blattes mit einem Tonerbild, welches mit Hitze und
Druck durch die Fixierrolle 28 und die Andruckrolle 30 in
dem Rollkontaktbereich darauf fixiert wurde. Ein solches Blatt wird
im Folgenden als „fixiertes
Tonerblatt" bezeichnet
werden. Der Blattausgabedurchlass 48 ist so orientiert,
dass er das fixierte Tonerblatt im Wesentlichen aufwärts entlang
einer vertikalen Ebene abgibt.
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Eine
untere Ausgaberolle 50 ist drehbar gelagert auf der linken
Abdeckung 20 zwischen dem Blattausgabedurchlass 48 und
dem Rollkontaktbereich. Die untere Ausgaberolle 50 wird
betätigt
durch einen Betätigungsmechanismus 52 (später beschrieben),
um mit einer höheren
Geschwindigkeit zu rotieren als die Andruckrolle 30, d.
h. mit einer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl, die 5% größer ist
als die Geschwindigkeit, mit welcher die Andruckrolle 30 rotiert.
Eine obere Ausgaberolle 54 ist schräg oberhalb der unteren Ausgaberolle 50 positioniert
und wird in Rollkontakt mit der unteren Ausgaberolle 50 gehalten,
und zwar unter elastischen Kräften
einer Blattfeder 56. Die obere Ausgaberolle 54 ist
in Bezug auf die untere Ausgaberolle 50 so positioniert,
dass eine Linie, die die Mitten der oberen und unteren Ausgaberollen 54, 50 miteinander
verbindet, sich im Wesentlichen senkrecht über einen Blattausgabedurchlass
erstreckt, entlang welcher das fixierte Tonerbild von dem Rollkontaktbereich
zum Blattausgabedurchlass 48 geliefert wird.
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In
der so konstruierten Tonerbildfixiervorrichtung 10, hat
das nichtfixierte Tonerblatt S, welches durch das endlose Band EB
auf die Führungsplatte 44 eingespeist
wurde, eine untere Oberfläche,
und zwar gegenüber
dem nichtfixierten Tonerbild, und getragen von der Führungsplatte 44,
und wird von der Führungsplatte 44 auf
den Rollkontaktbereich (Anlagezone) zu geführt zwischen die Fixierrolle 28 und
die Andruckrolle 30, wobei das Fixierband 36 um
die Fixierrolle 28 herumgeführt ist. Wenn das nichtfixierte
Tonerblatt S unter Druck zwischen der Fixierrolle 28 und
der Andruckrolle 30 hindurchgeht, wird das nichtfixierte
Tonerbild auf dem Blatt mit Hitze und Druck fixiert.
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Fixierrolle 28
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Die
Fixierrolle 28 weist einen Kern 28A auf, der drehbar
auf den Seitenplatten 16 gelagert ist durch Lager (nicht
gezeigt) und eine Rollenhülse 28B,
die koaxial über
den Kern 28A gepasst ist. Das Fixierband 36 ist
herumgeführt
um die Rollenhülse 28B.
Die Fixierrolle 28 hat einen Außendurchmesser von 38,5 mm
in diesem Ausführungsbeispiel.
Der Kern 28A weist eine Welle aus Eisen mit einem Durchmesser
von 25 mm auf, und die Rollenhülse 28B besteht
aus einem wärmebeständigen,
elastischen Material aus Silikongummi mit einer Wanddicke von 6,75
mm. Genau gesagt ist die Rollenhülse 28B aus
Silikongummischwamm hergestellt mit einer Asker Modell C Härte von
35.
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Wie
in 3 dargestellt, besitzt der Kern 28A ein
Ende kombiniert mit einer Welle, die koaxial gekuppelt ist an ein
erstes angetriebenes Zahnrad 58 durch eine Einweg-Kupplung 60 (weiter
unten beschrieben). Das erste angetriebene Zahnrad 58 ist
in Eingriff gehalten mit einem Getriebezahnrad 62 des Betätigungsmechanismus 52.
Antriebskräfte,
erzeugt durch den Betätigungsmechanismus 52,
werden durch das Getriebezahnrad 62 an das erste angetriebene
Zahnrad 58 übertragen,
welches im Uhrzeigersinn gedreht wird, um die Fixierrolle 28 durch
die Einweg-Kupplung 60 zu
drehen.
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Andruckrolle 30
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst die Andruckrolle 30 einen
Kern 30A, der drehbar auf den Seitenplatten 16 gelagert
ist, und zwar durch Lager (nicht dargestellt) und eine Rollenhülse 30B,
die koaxial über
den Kern 30A gepasst ist. Die Andruckrolle 30 besitzt
einen Außendurchmesser
von 35 mm in diesem Ausführungsbeispiel.
Der Kern 30A umfasst eine Welle aus Eisen mit einem Durchmesser
von 32 mm, und die Rollenhülse 30B ist
aus einem wärmebeständigen,
elastischen Material aus Silikongummi mit einer Wanddicke von 1,5
mm hergestellt. Genau gesagt besteht die Rollenhülse 30B aus Silikongummischwamm
mit einer JIS Modell A Härte
von 20, die härter
ist als die Rollenhülse 28B.
Die Außenumfangsoberfläche der
Rollenhülse 30B ist
abgedeckt mit einem Rohr aus Fluoroplastik mit einer Wanddicke von
50 μm.
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Wie
in 3 dargestellt, hat der Kern 30A eine
Ende, welches mit einer Welle kombiniert ist, die koaxial an ein
zweites angetriebenes Zahnrad 64 gekuppelt ist, welches
in Eingriff mit einem ersten angetriebenen Zahnrad 58 gehalten
ist. Antriebskräfte
werden von dem ersten angetriebenen Zahnrad 58 an das zweite
angetriebene Zahnrad 64 übertragen, welches die Andruckrolle 30 im
Uhrzeigersinn dreht.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Andruckrolle 30 als eine primäre Antriebsrolle verwendet,
und zwar zum Einstellen einer Geschwindigkeit, mit welcher das nichtfixierte
Tonerblatt durch die Anlagezone eingespeist wird. Das Verhältnis der Getriebe-
bzw. Zahnradzähne
der ersten und zweiten angetriebenen Zahnräder 58, 64 wird
so gewählt,
dass die Umfangsgeschwindigkeit der Fixierrolle 28, wenn
diese thermisch ausgedehnt ist, nicht größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit
der Andruckrolle 30. Genau gesagt ist die Geschwindigkeit,
mit welcher die Fixierrolle 28 durch das erste angetriebene
Zahnrad 58 gedreht wird, etwas niedriger als die Geschwindigkeit,
mit welcher diese in Reibungseingriff mit der Andruckrolle 30 durch
das Fixierband 36 gedreht wird.
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Die
Andruckrolle 30 ist nicht direkt unterhalb der Fixierrolle 28 positioniert,
sondern sie ist in der Einspeisrichtung zu einer Position direkt
unterhalb der Fixierrolle 28 stromabwärts versetzt. Genau gesagt
ist die Andruckrolle 30 in Bezug auf die Fixierrolle 28 so
positioniert, dass ein spitzer Winkel zwischen einer vertikalen Linie
geformt wird, die durch die Mitte der Fixierrolle 28 hindurchgeht,
und einem Linienabschnitt der durch die Mitten der Fixierrolle 28 und
der Andruckrolle 30 hindurchgeht. Der Linienabschnitt,
der durch die Mitten der Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 hindurchgeht
erstreckt sich senkrecht zu der Einspeisrichtung über den Rollkontaktbereich.
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Einweg-Kupplung 60
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Die
Einweg-Kupplung 60 ermöglicht
der Fixierrolle 28, sich relativ zum ersten angetriebenen
Zahnrad 58 im Uhrzeigersinn zu drehen, aber verhindert,
dass die Fixierrolle 28 sich relativ zum ersten angetriebenen Zahnrad 58 entgegen
dem Uhrzeigersinn dreht, d. h. sie dreht die Fixierrolle 28 und
das erste angetriebene Zahnrad 58 übereinstimmend miteinander.
Genau gesagt, wenn die Fixierrolle 28 kalt ist, d. h. wenn
die Fixierrolle 28 und das Fixierband 36 durch
die Andruckrolle 30 angetrieben werden, während das
Fixierband 36 in Reibungseingriff mit der Andruckrolle 30 und
die Fixierrolle 28 in Reibungseingriff mit dem Fixierband 36 gehalten
ist, ist die Umfangsgeschwindigkeit der Fixierrolle 28 bei
ihrer Drehung im Uhrzeigersinn gleich der Umfangsgeschwindigkeit
der Andruckrolle 30 und ist folglich etwas höher als
die Umfangsgeschwindigkeit des ersten angetriebenen Zahnrades 58.
Die Differenz zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Fixier rolle 28 und
des ersten angetriebenen Zahnrades 58 wird durch die Einweg-Kupplung 60 absorbiert.
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Wenn
die Heizrolle 34 durch die Heizvorrichtung 32 erwärmt wird,
und die Fixierrolle 28 durch das Fixierband 36 erwärmt wird,
nimmt der Außendurchmesser
der Fixierrolle 28 zu, da sie sich thermisch ausdehnt, und
die Umfangsgeschwindigkeit der Fixierrolle nimmt zu. Da die Umfangsgeschwindigkeit
der Fixierrolle 28 nicht höher wird als die Umfangsgeschwindigkeit
der Andruckrolle 30, wird der Anstieg der Umfangsgeschwindigkeit
der Fixierrolle 28 durch die Einweg-Kupplung 60 absorbiert.
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Die
Einweg-Kupplung 60 bietet die folgenden Vorteile: Falls
die Einweg-Kupplung 60 nicht verwendet würde, wenn
ein Blatt mit einer glänzenden
und schlüpfrigen
Oberfläche,
wie etwa ein beschichtetes Blatt, als ein nichtfixiertes Tonerblatt
in den Rollkontaktbereich eingespeist wird, würde das Fixierband 36 gegen
das nichtfixierte Tonerblatt rutschen und keine Antriebskräfte würden übertragen
werden von der Andruckrolle 30 zu dem Fixierband 36 und
der Fixierrolle 28, welche dann nicht durch die Andruckrolle 30 angetrieben
würde. Daher
würde das
nichtfixierte Tonerblatt im Rollkontaktbereich eingeklemmt werden,
oder selbst wenn das nichtfixierte Tonerblatt durch den Rollkontaktbereich
passieren würde,
würde das
nichtfixierte Tonerbild auf dem nichtfixierten Tonerblatt abgerieben
und durch das im Stillstand gehaltene Fixierband 36 beschädigt werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
jedoch, wird, da die Einweg-Kupplung 60 mit der Fixierrolle 28 und
dem ersten angetriebenen Zahnrad 58 verbunden ist, selbst
wenn die Antriebskräfte
von der Andruckrolle 30 nicht auf das Fixierband 36 übertragen
werden, die Fixierrolle 28 im Uhrzeigersinn von dem ersten
angetriebenen Zahnrad 58 durch die Einweg-Kupplung 60 gedreht,
wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Fixierrolle 28 anfängt langsamer
zu werden als die Umfangsgeschwindigkeit des ersten angetriebenen
Zahnrads 58. Daher geht das nichtfixierte Tonerblatt verlässlich durch
den Rollkontaktbereich hindurch, zum effektiven Schutz gegen Blatt-
bzw. Papierstau in der Anlagezone und Tonerbildstörungen auf
dem Blatt.
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Heizrolle 34
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In
diesem Ausführungsbeispiel
weist die Heizvorrichtung in der Heizrolle 34 eine 800
W Halogenlampe auf, die ausgelegt ist, Licht von einer Intensität auszustrahlen,
die in den gegenüberliegenden
Endbereichen 50% größer ist
als in ihrem zentralen Bereich. Die Heizrolle 34 umfasst
einen Kern in Form eines Aluminiumrohrs mit einem Durchmesser von
30 mm und einer Wanddicke von 3,5 mm. Der Kern ist mit einer Polytetrafluoroethylen-(PTFE)-Schicht
mit einer Dicke von 20 μm
beschichtet. Ein kreisförmiger
Kragen bzw. Bund 66 aus wärmebeständigem Polyetheretherketon
(PEEK) mit einem Durchmesser von 30 mm ist pressgepasst über jedes
der gegenüberliegenden
Lagerenden des Kerns, um zu verhindern, dass das Fixierband 36 verbogen
bzw. verzerrt oder aus seiner Position verschoben wird.
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Fixierband 36
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Das
Fixierband 36 besitzt vorzugsweise eine Wärmekapazität von 0,002
cal/°C–0,025 cal/°C pro cm2, um dadurch in der Lage zu sein, den nichtfixierten
Toner auf dem nichtfixierten Tonerblatt S auf eine Fixiertemperatur
vorzuwärmen,
und zwar durch Wärmestrahlung,
um dadurch den Toner ohne das Anlegen übermäßiger Wärme zu fixieren. In diesem
Ausführungsbeispiel,
weist das Fixierband 36 eine endlose Bandbasis aus Polyimid
mit einer Dicke von 100 μm
auf und eine wärmebeständige, elastische
Trennschicht aus Silikongummi, die zu einer Dicke von 150 μm auf einer
Außenumfangsoberfläche der
endlosen Bandbasis aus Polyimid aufgetragen ist.
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Alternativ
kann das Fixierband 36 eine endlose Bandbasis aus galvanogeformtem
Nickel mit einer Dicke von 40 μm
und einer wärmebeständigen,
elastischen Trennschicht aus Silikongummi umfassen, die aufgetragen
ist zu einer Dicke von 150 μm
auf einer Außenumfangsoberfläche der
endlosen Bandbasis aus galvanogeformtem Nickel.
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Ölauftragrolle 38
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Die Ölauftragrolle 38 dient
zum Auftragen einer geringen Menge von Silikonöl auf die Außenumfangsoberfläche des
Fixierbandes 36, um das Blatt S einfach von dem Fixierband 36 abzutrennen.
Die Ölauftragrolle 38 weist
eine Trag- bzw. Stützwelle
auf, die drehbar in einer Ummantelung 68 getragen wird
zur Drehung um eine fixierte Achse, und eine wärmebeständige Papierschicht, die über die
Stützwelle
gepasst und mit Silikonöl imprägniert ist.
In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Stützwelle
eine Eisenwelle mit einem Durchmesser von 8 mm, und die wärmebeständige Papierschicht
ist mit einem Film bzw. einer Schicht aus porösen bzw. durchlässigen fluorhaltigen
Kunststoffen mit einer Dicke von 100 μm abgedeckt. Die Ölauftragrolle 38 besitzt einen
Durchmesser von 22 mm. Die so konstruierte Ölauftragrolle 38 ist
imstande, beständig
eine kleine Menge von Silikonöl
an der Außenumfangsoberfläche des
Fixierbandes 36 aufzutragen.
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Die
Außenumfangsoberfläche der Ölauftragrolle 38 ist
mit Schmutz, wie beispielsweise Tonerpartikeln, beschmiert, welcher
von der Außenumfangsoberfläche des
Fixierbandes 36 übertragen
wird. Eine Reinigungsbürste 39 wird
in Gleitkontakt mit der Außenumfangsoberfläche der Ölauftragrolle 38 gehalten,
um derartigen Schmutz von der Außenumfangsoberfläche der Ölauftragrolle 38 zu
entfernen und um so die Ölauftragrolle 38 zu
reinigen.
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Spannmechanismus für das Fixierband 36
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Wie
oben beschrieben, besitzt ein Mechanismus zum Spannen des Fixierbandes 36 die
erste Schraubenfeder 40 zum senkrecht Andrücken der Ölauftragrolle 38 gegen
das Fixierband 36, und zwar senkrecht dazu zum Spannen
des Fixierbandes 36, und die zweite Schraubenfeder 42 zum
senkrechten Drücken
der Heizrolle 34 in eine Richtung weg von der Fixierrolle 28 zum
Spannen des Fixierbandes 36 in Zusammenwirkung mit der
ersten Schraubenfeder 40.
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Die
erste Schraubenfeder 40 ist an der linken Abdeckung 20 angebracht
zum senkrechten Andrücken der
Ummantelung 68, auf welcher die Ölauftragrolle 38 drehbar
getragen wird, in Richtung zum Fixierband 36. Die Ummantelung 68 wird
beweglich getragen von einem Führungsring 70 auf
einer der Seitenplatten 16 zur Bewegung in Richtung zu
und weg von dem Fixierband 36. Wenn die linke Abdeckung 20 nach
links über
die zweite Schwenkwelle 26 aufgeschwenkt wird, wird die
erste Schraubenfeder 40 außer Eingriff mit der Ummantelung 68 gebracht,
wobei die Ölauftragrolle 38 von
dem Fixierband 36 freigegeben wird. Wenn die linke Abdeckung 20 nach
rechts über
die zweite Schwenkwelle 26 aufgeschwenkt wird, drückt die
erste Schraubenfeder 40 auf die Ummantelung 68 mit
einer Andruckkraft P2, wodurch die Ölauftragrolle 38 veranlasst
wird, auf das Fixierband 36 mit einer gewissen Spannung
zu drücken.
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Die
zweite Schraubenfeder 42 ist mit dem linken Ende des Schwinghebels 22 und
der Seitenplatte 16 verbunden, um den Schwinghebel 22 senkrecht
dazu zu zwingen, sich im Uhrzeigersinn um die erste Schwenkwelle 24 zu
drehen, d. h. um die Heizrolle 34 auf dem Schwinghebel 22 unter
einer Andruckkraft P3 in einer Richtung weg von der Fixierrolle 28 zu
schieben. Auf diese Weise wird dem Fixierband 36 die erwünschte Spannung
gegeben.
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Die
Heizrolle 34 wird daher weg von der Fixierrolle 28 durch
den Schwinghebel 22 verlagert, und zwar unter der Vorspannung
der zweiten Schraubenfeder 42, wodurch das um die Heizrolle 34 und
die Fixierrolle 28 herumgeführte Fixierband 36 gespannt
wird.
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Das
auf diese Weise durch die erste und zweite Schraubenfeder 40, 42 gespannte
Fixierband 36 wird in Reibungseingriff mit der Andruckrolle 30 gehalten
und dadurch angetrieben. Wenn das Fixierband 36 durch die
Andruckrolle 30 angetrieben wird, wird die Fixierrolle 28 dadurch
stabil angetrieben, und zwar ohne Schlupf und Durchhängen in
Bezug auf das Fixierband 36.
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Betätigungsmechanismus 52
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Wie
in 3 gezeigt, wird das Getriebezahnrad 62 in
Eingriff gehalten mit einem Abtriebszahnrad GE, welches durch einen
Zahnradsatz (nicht gezeigt) mit einem Betätiger in dem elektrophotographischen
Kopiersystem verbunden ist, wenn die Tonerbildfixiervorrichtung 10 in
dem elektrophotographischen Kopiersystem installiert ist. Das Getriebezahnrad 62 kann
angetrieben werden, um durch das Ausgabezahnrad GE zu drehen. Der
Betätigungsmechanismus
besitzt auch, zusätzlich
zu dem Getriebezahnrad 62, das erste angetriebene Zahnrad 58,
welches in Eingriff mit dem Getriebezahnrad 62 gehalten
wird und gekuppelt ist mit der Fixierrolle 28 durch die
Einweg-Kupplung 60, und das zweite angetriebene Zahnrad 64,
welches in Eingriff gehalten wird mit dem ersten angetriebenen Zahnrad 58 und
koaxial an der Andruckrolle 30 befestigt ist.
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Der
Betätigungsmechanismus 52 besitzt
auch ein Laufrad 72, welches in Eingriff gehalten wird
mit dem Getriebezahnrad 62. Das Laufrad 72 wird
auch in Eingriff gehalten mit einem dritten angetriebenen Zahnrad 74,
welches koaxial an der unteren Ausgaberolle 50 befestigt
ist, um die untere Ausgaberolle 50 mit einer Geschwindigkeit
zu drehen, die gleich oder höher
ist als die Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit der Andruckrolle 30.
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Andere bauliche Einzelheiten
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Wie
in 1 gezeigt, besitzt die Tonerbildfixiervorrichtung 10 eine
Schälklinge 76 zum
Herunterschälen
des fixierten Tonerblatts von der Außenumfangsoberfläche der
Andruckrolle 30, und einen Blattsensor 78 zum
Detektieren des Vorder- bzw. Führungsendes
des fixierten Tonerblatts, während
es zu einem Rollkontaktbereich zwischen den oberen und unteren Ausgaberollen 54, 50 eingespeist
wird.
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Wie
in den 1 und 4 dargestellt, umfasst die Tonerbildfixiervorrichtung 10 des
Weiteren: einen ersten Thermistor 80 zum Detektieren der
Temperatur des Fixierbandes 36, welches um die Heizrolle 34 herumgeführt ist.
Einen zweiten Thermistor 82 zum Ermitteln der Temperatur
der Außenumfangsoberfläche des Fixierbandes 36,
welches um die Fixierrolle 38 herumgeführt ist; einen dritten Thermistor 84 zum
Detektieren der Temperatur der Außenumfangsoberfläche der
Andruckrolle 84, und eine Steuerschaltung 86 zum
Steuern der Heizvorrichtung 32, basierend auf den Temperaturen,
die von den ersten, zweiten und dritten Thermistoren 80, 82, 84 ermittelt
wurden. Die Steuerschaltung 86 steuert die Heizvorrichtung 32 durch
einen Heizantrieb 88.
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Position der Heizrolle 34
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Die
Heizrolle 34 ist im Wesentlichen oberhalb der Fixierrolle 28 angeordnet.
Daher ist das Fixierband 36, das um die Fixierrolle 28 und
die Heizrolle 34 herumgeführt ist, so von der Führungsplatte 44 beabstandet, dass
das auf die Führungsplatte 44 eingespeiste,
nichtfixierte Tonerblatt nicht in Kontakt mit dem Fixierband 36 gebracht
werden wird. Anders ausgedrückt,
das Fixierband 36 wird in einer Position angeordnet, die
außerhalb
des Bereichs liegt, wo das auf der Führungsplatte 44 eingespeiste,
nichtfixierte Tonerblatt, möglicherweise
durchläuft.
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Da
die Heizrolle 34 im Wesentlichen oberhalb der Fixierrolle 28 angebracht
ist, wird das nichtfixierte Tonerblatt S, welches auf der oberen
Oberfläche
bzw. Oberseite der Führungsplatte 44 getragen
wird, verlässlich
davon abgehalten, das Fixierband 36 zu berühren, unabhängig davon,
wie gewellt das eingespeiste nichtfixierte Tonerblatt sein kann.
Infolgedessen kann das nichtfixierte Tonerblatt S zu dem Rollkontaktbereich
zwischen der Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 geführt werden,
und zwar ohne das nichtfixierte Tonerbild auf dem nichtfixierten
Tonerblatt zu stören,
so dass das nichtfixierte Tonerbild auf dem nichtfixierten Tonerblatt
S verlässlich
im Rollkontaktbereich auf das nichtfixierte Tonerblatt S fixiert
werden kann.
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Winkel der Heizrolle 34
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Die
Tatsache, dass die Heizrolle 34 im Wesentlichen oberhalb
der Fixierrolle 28 angeordnet ist, bietet Vorteile, die
der Tonerbildfixiervorrichtung 10 inhärent bzw. innewohnend sind.
Ein Versuch zur Bestimmung eines optimalen Winkelbereichs, in welchem
die Heizrolle 34 im Wesentlichen oberhalb der Fixierrolle 28 durch Veränderung
des Winkels der Heizrolle 34, wie in 5 gezeigt,
angebracht werden kann, wird unten beschrieben werden.
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In
dem Versuch wurde eine gerade Linie, die durch die Mitten der Fixierrolle 28 und
der Andruckrolle 30 hindurchgeht, als eine Bezugslinie
B definiert, und ein Winkel θ wurde
definiert zwischen der Bezugslinie B und einem Liniensegment L,
welches die Mitten der Fixierrolle 28 und der Heizrolle 34 verbindet.
Die Winkelposition der Heizrolle 34 in Bezug auf die Fixierrolle 28 wurde
verändert,
um den Winkel θ zwischen
90° und 180° zu verändern, und
die Häufigkeit
von abgeriebenen Zuständen
der Tonerbilder am Einlass des Rollkontaktbereichs zwischen der
Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30, und auch
die Häufigkeit
von Tonerbildfehlern am Auslass des Rollkontaktbereichs zwischen
der Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 wurden
gemessen, und zwar wenn die Tonerbilder auf eine Seite und beide
Seiten der Blätter
kopiert wurden.
-
Der
Winkel θ wurde
als ein positiver Winkel definiert, wenn entgegen dem Uhrzeigersinn
von der Bezugslinie B aus gemessen wurde, und als ein negativer
Winkel, wenn im Uhrzeigersinn von der Bezugslinie B aus gemessen
wurde. Daher befanden sich die Heizrolle 34, angebracht
unter dem Winkel θ =
+180°, und
die Heizrolle 34, angebracht unter dem Winkel θ = –180° in derselben
Winkelposition, und die Heizrolle 34, angebracht unter
dem Winkel θ =
+105° und
die Heizrolle 34, angebracht unter dem Winkel θ = –255° befanden
sich in derselben Winkelposition. Tonerbildfehler am Auslass des
Rollkontaktbereichs bilden Blattversetzungen und Papierstaus.
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Der
Versuch wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
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Die
Anlagebreite im Rollkontaktbereich wurde auf 8 mm eingestellt und
die Andruckrolle 30 legte einen Druck P1 von 24 kgf auf
eine Seite des nichtfixierten Tonerblatts S an. Die Temperatur des
Fixierbandes 36, welches um die Fixierrolle 28 herumgeführt war,
wurde auf 160°C
eingestellt. Die Oberflächentemperatur
der Andruckrolle 30 wurde auf 140°C eingestellt. Die Geschwindigkeit,
mit der das nichtfixierte Tonerblatt S eingespeist werden sollte,
wurde auf 180 mm/sek eingestellt. Die Andruckrolle 30 wurde
in Gleichlauf mit einer Geschwindigkeit von 180 mm/sek gedreht.
Der verwendete Toner war ein A Farbtoner, hergestellt von Fuji Xerox. Das
verwendete Blatt S war einfaches Papier mit einem Gewicht von 64
g/m2.
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Der
Versuch wurde für
neun Winkel θ von
90°, 105°, 120°, 150°, 180°, –150°, –120°, –105°, –90° durchgeführt.
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Die
Ergebnisse des Versuchs sind in der unten gezeigten Tabelle 2 dargestellt.
- A
- Die Häufigkeit
von abgeriebenen Zuständen
der Tonerbilder am Einlass des Rollkontaktbereichs.
- B
- Die Häufigkeit
von Tonerbildfehlern am Auslass des Rollkontaktbereichs.
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Wie
aus Tabelle 2 gesehen werden kann, waren Tonerbilder, wenn der Winkel θ größer als
105° und kleiner
als –105° ist, d.
h. wenn sich der Winkel θ in
einem Bereich von 105° bis
255° befindet,
wenn nur entgegen dem Uhrzeigersinn gemessen wird, weder abgerieben
am Einlass des Rollkontaktbereichs noch fehlerhaft am Auslass des
Rollkontaktbereichs, was auf ein gutes Tonerbildfixierverfahren
hindeutet. Wenn der Winkel θ jedoch
gleich oder kleiner als 105° ist,
waren die Tonerbilder entweder abgerieben am Einlass des Rollkontaktbereichs
oder fehler haft am Auslass des Rollkontaktbereichs, was auf ein
schlechtes Tonerbildfixierverfahren hindeutet.
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Temperatursteuerung für die Heizvorrichtung 32
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Ein
Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Heizvorrichtung 32 der
Tonerbildfixiervorrichtung 10 wird unten beschrieben werden.
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Wenn
die Vorgaben für
die Temperaturen des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 und
der Heizrolle 34 repräsentiert
werden durch T1 bzw. T2, dann steuert die in 4 gezeigte
Steuerschaltung 86 den Heizantrieb 88, d. h. sie
schaltet den Heizantrieb 88 an und aus, basierend auf den
ermittelten Signalen von den ersten und zweiten Thermistoren 80, 82,
um die von der Heizvorrichtung 32 erzeugte Wärmemenge
zu steuern, so dass die Temperaturen des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 und der Heizrolle 34 den Vorgaben T1
bzw. T2 angeglichen werden.
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Zuerst,
wenn sich die Tonerbildfixiervorrichtung 10 in einer normalen
Standby-Betriebsart
befindet, d. h. wenn die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 niedriger ist als die Temperaturvorgabe
T1, steuert die Steuerschaltung 86 die von der Heizvorrichtung 32 erzeugte
Wärmemenge
durch den Heizantrieb 88, und zwar basierend auf der Temperatur,
die von dem ersten Thermistor 80 ermittelt wurde, so dass
die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Heizrolle 34 der
Temperaturvorgabe T2 angeglichen wird.
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Wenn
das Fixierband 36 in der normalen Standby-Betriebsart gedreht
wird, werden die Fixierrolle 28 und die Andruckrolle 30 durch
die Wärme
erhitzt, die durch das Fixierband 36 transferiert wird,
und die Temperaturen des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 und
der Heizrolle 34 steigen an. Wenn die Temperatur des Fixierbands 36 auf
der Fixierrolle 28 die Temperaturvorgabe T1 erreicht, schaltet
die Steuerschaltung 86 interne Relais (nicht gezeigt) um,
und steuert die Wärmemenge,
die von der Heizvorrichtung 32 durch den Heizantrieb 88 generiert
wird, und zwar basierend auf der durch den zweiten Thermistor 82 ermittelten
Temperatur, so dass die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 der Temperaturvorgabe T1 angeglichen
wird.
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Nachdem
das Fixierband 36 angehalten ist, fällt die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 allmählich
unter die Temperaturvorgabe T1. Die Steuerschaltung 86 schaltet
die internen Relais wieder um, und steuert die Wärmemenge, die von der Heizvorrichtung 32 durch
den Heizantrieb 88 generiert wird, und zwar basierend auf
der durch den ersten Thermistor 82 ermittelten Temperatur,
so dass die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Heizrolle 34 der
Temperaturvorgabe T2 angeglichen wird.
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6 zeigt
Temperaturkennlinien des Fixierbandes 36 auf den Rollen 28, 34,
dargestellt, wenn das obige Temperatursteuerverfahren von der Steuerschaltung 88 durchgeführt wird.
In 6 stellt die horizontale Achse den Zeitraum dar,
in welchem sich das Fixierband 36 gedreht hat, und die
vertikale Achse stellt die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
den Rollen 28 und 34 dar. Die durchgezogene Wellenkurve
W stellt die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Heizrolle 34 dar,
und die durchgezogene Charakteristik-Kurve C stellt die Temperatur
des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 dar.
Nach einer Standby-Periode bis die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 bis zur Temperaturvorgabe T1 ansteigt,
wird die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Heizrolle 34 gesteuert,
um sie der Temperaturvorgabe T2 anzugleichen. Wenn die Temperatur
des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 die
Temperaturvorgabe T1 erreicht, schaltet die Steuerschaltung 86 die
internen Relais um, und steuert die Wärmemenge, die von der Heizvorrichtung 32 durch
den Heizantrieb 88 generiert wird, so dass die Temperatur
des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 der
Temperaturvorgabe T2 angeglichen wird. Infolgedessen wird die Temperatur
des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 nicht über die
Temperaturvorgabe T1 hinaus erhöht,
d. h. einer oberen Grenztemperatur eines Tonerbildfixiertemperaturbereichs,
und folglich werden keine Blattversetzungen und Papierstaus auftreten.
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Nachdem
die Steuerschaltung 86 begonnen hat, die Wärmemenge
zu steuern, die von der Heizvorrichtung 32 generiert wird,
um die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 der
Temperaturvorgabe T1 anzugleichen, fällt die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Heizrolle 34 allmählich.
Da jedoch die Oberflächentemperatur
der Andruckrolle 30, wie durch die Temperaturkurve C' angezeigt, und die
Temperatur des Blattvorwärmbereichs
(die Führungsplatte 44 und
ihre Umgebung) wie durch die Temperaturkurve C'' angezeigt,
ansteigen, um den Rückgang
der Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Heizrolle 34 zu
kompensieren, behält
die Tonerbildfixiervorrichtung 10 jedoch ihre Tonerbildfixierfähigkeit.
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Versuche,
die das oben beschriebene konventionelle Temperatursteuerverfahren,
und das obige Temperatursteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
vergleichen, werden unten mit Bezug auf die Tabelle 3 und die 7 beschrieben.
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Die
obige Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Versuche, welche durchgeführt wurden,
um die Temperaturen des Fixierbandes 36 der Heizrolle 34 und
der Fixierrolle 28 nach Ablauf bestimmter Leerlaufzeiten
des Fixierbandes 36 zu detektieren, und auch um Papierstaus
und Versetzungen und Tonerbildfixierfähigkeit zu bestimmen. Jeder
der Zähler
der numerischen Werte, die Papierstaus oder Versetzungen in Tabelle
3 darstellen, zeigt die Anzahl der Papierstaus oder Versetzungen
an, die pro 10 Versuche auftraten.
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Die
Versuche verwendeten ein Fixierband mit einer Polyimidschicht mit
einer Dicke von 100 μm
und einer Silikongummischicht mit einer Dicke von 100 μm, eine Fixierrolle
aus Silikonschwamm mit einer Härte von
30 HS und einer Dicke von 4 mm, und eine Andruckrolle aus Silikonschwamm
mit einer Härte
von 40 HS und einer Dicke von 4 mm. Das Fixierband wurde mit einer
linearen Geschwindigkeit von 80 mm/sek gedreht, und die Andruckrolle übte einen
Druck von 14,6 kg auf eine Seite des Blatts aus. Die Temperaturvorgabe
T1 für
die Fixierrolle reichte von 135°C
bis 140°C,
und die Temperaturvorgabe T2 für
die Heizrolle reichte von 155°C
bis 160°C.
Die zur Bestätigung
von Papierstaus verwendeten Blätter
hatten ein Gewicht von 45 kg pro 1.000 Blatt, A4 Format (52,3 g/m2), und waren vollständig mit Toner über der
gesamten Oberfläche
beschichtet, ohne einen tonerfreien Bereich an der Vorderkante.
Die zur Bestätigung
von Papierversetzungen und Tonerbildfixierfähigkeit verwendeten Papierblätter hatten
ein Gewicht von 55 kg pro 1.000 Blatt, A4 Format (64 g/m2), und waren über ihre gesamte Oberfläche vollständig mit
Toner beschichtet, ohne einen tonerfreien Bereich an der Vorderkante.
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Wie
aus Tabelle 3 klar ist, stieg, gemäß dem konventionellen Steuerungsverfahren,
und zwar nachdem das Fixierband 36 zu drehen begonnen hatte,
die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 allmählich an.
Nach Ablauf von 40 Sekunden nachdem das Fixerband 36 zu
drehen begonnen hatte, überstieg die
Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 die
obere Grenztemperatur (140°C)
des Tonerbildfixiertemperaturbereichs. Obwohl die Tonerbildfixierfähigkeit
kein Problem bildet, stieg die Anzahl der Blattversetzungen und
Staus allmählich
an. Nach Ablauf von 300 Sekunden, nachdem das Fixierband 36 zu
drehen begonnen hatte, erlitten fast alle Blätter Papierstaus, und 50% aller
Blätter
erlitten Blattversetzungen.
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Das
Steuerverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugte Ergebnisse, wie sie in Tabelle 3 und 7 dargestellt
sind.
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In 7 stellt
eine durchgezogene Wellenlinie W die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Heizrolle 34 dar, und eine durchgezogene Charakteristik-Kurve
C stellt die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 dar.
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Nach
einer Standby-Periode steuert die Steuerschaltung 86, und
zwar bis die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 bis
zur Temperaturvorgabe von 135°C
angestiegen ist, die Wärmemenge,
die von der Heizvorrichtung 32 durch den Heizantrieb 88 generiert
wird, so dass die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der
Heizrolle 34 in den Temperaturvorgabebereich von 155°C bis 160°C fallen
würde.
Nach Ablauf von 40 Sekunden nachdem das Fixierband 36 zu
drehen begonnen hatte, erreichte die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 die Temperaturvorgabe von 135°C, schaltet
die Steuerschaltung 86 die internen Relais um und steuert
die Wärmemenge,
die von der Heizvorrichtung 32 durch den Heizantrieb 88 generiert wird,
so dass die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 in
den Temperaturvorgabebereich von 135°C bis 140°C fallen würde. Anschließend überstieg
die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der Fixierrolle 28 nicht
die Temperaturobergrenze von 140°C.
Daher traten keine Blattversetzungen und Staus auf.
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Nachdem
die von der Heizvorrichtung 32 erzeugte Wärmemenge
gesteuert bzw. geregelt wurde, um die Temperatur des Fixierbandes 36 auf
der Fixierrolle 28 zu steuern, um in den Temperaturvorgabebereich von
135°C bis
140°C zu
fallen, nahm die Temperatur des Fixierbandes 36 auf der
Heizrolle 34 schrittweise ab und variierte zwischen 144°C und 150°C. Da jedoch
die Temperatur auf der Oberfläche
der Andruckrolle 30, wie durch eine Temperaturkurve C' angezeigt, und die
Temperatur eines Blattvorwärmbereichs
(die Führungsplatte 44 und
ihre Umgebung), wie durch eine Temperaturkurve C'' angezeigt,
anstieg, um die Temperaturverringerung des Fixierbandes 36 auf
der Heizrolle 34 auszugleichen, wurde die Tonerbildfixierfähigkeit
der Tonerbildfixiervorrichtung 10 nicht beeinträchtigt.
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Standby-Betriebsart-Temperatursteuerung
durch die Steuerschaltung 86
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In
der Standby-Betriebsart führt
die Steuerschaltung 86 ein Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren
durch, um die Temperatur der Außenumfangsoberfläche der
Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 in einem
vorbestimmten Temperaturbereich zu halten.
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Wenn
die Steuerschaltung 86 feststellt, dass die Temperatur
der Andruckrolle 30 niedriger als der vorbestimmte Temperaturbereich,
basierend auf einem detektierten Signal von dem dritten Thermistor 84,
ist, steuert die Steuerschaltung 86 gemäß dem Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren
den Heizantrieb 88, um die Heizvorrichtung 32 zu
erregen, und steuert auch den Betätigungsmechanismus 52,
um die Andruckrolle 30 zur Drehung des Fixierbandes 36 zu
drehen, um dadurch die Fixierrolle 28 und die in Rollkontakt
mit der Fixierrolle 28 gehaltene Andruckrolle 30 zu
erwärmen.
Der Temperaturbereich der Andruckrolle 30 ist so festgelegt,
dass er höher
ist als die Temperatur derselben, zum Zeitpunkt, wenn sie kalt ist,
und niedriger als die Temperaturvorgabe T1.
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Wenn
die Steuerschaltung 86 feststellt, dass die Temperatur
der Andruckrolle 30 höher
ist als der vorbestimmte Temperaturbereich, basierend auf einem
detektierten Signal von dem dritten Thermistor 84, steuert die
Steuerschaltung 86 den Heizantrieb 88, um die
Heizvorrichtung 32 zu enterregen, und steuert fortlaufend den
Betätigungsmechanismus 52,
um das Fixierband 36 zu drehen bis eine vorbestimmte Zeitspanne
abläuft, nachdem
die Heizvorrichtung 32 enterregt wurde. Nach Ablauf der
vorbestimmten Zeitspanne, steuert die Steuerschaltung 86 den
Betätigungsmechanismus 52,
um die Andruckrolle 30 anzuhalten um dadurch das Fixierband 36 anzuhalten.
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Wenn
der Standby-Betrieb abgebrochen wird, bricht die Steuerschaltung 86 das
Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren für den Heizantrieb 88 und
den Betätigungsmechanismus 52 ab.
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Da
die Steuerschaltung 86 das Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren
bewirkt, wird die Fixierbereitschaftszeit, d. h. die Zeitspanne,
die benötigt
wird, um die Tonerbildfixiervorrichtung 10 für das Fixieren
von Tonerbildern betriebsbereit zu machen, im Anschluss an die Standby-Betriebsart
gekürzt,
selbst wenn die Standby-Betriebsart für eine lange Zeitspanne anhält, so dass
der Benutzer nicht lange warten muss, bevor das Fixierverfahren
beginnt.
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Im
obigen Ausführungsbeispiel
ist die Heizrolle 34 deutlich oberhalb der Fixierrolle 28 angebracht,
d. h. die Heizrolle 34 ist mit Bezug auf die Fixierrolle 28 winkelmäßig angebracht,
so dass der Winkel, der zwischen dem Liniensegment L, welches die
Mitte der Heizrolle 34 und die Mitte der Fixierrolle 28 verbindet,
und der Referenzlinie B, welche die Mitte der Fixierrolle 28 und
die Mitte der Andruckrolle 30 verbindet, in einem Bereich
von ungefähr
105° bis
ungefähr
255° liegt.
Folglich ist das Fixierband 36, welches um die Fixierrolle 28 und
die Heizrolle 34 herumgeführt ist, derart von der Führungsplatte 44 beabstandet,
dass das nichtfixierte Tonerblatt, welches auf die Führungsplatte 44 eingeführt wird,
nicht in Kontakt mit dem Fixierband 36 gebracht wird. Anders
gesagt ist das Fixierband 36 in einer Position außerhalb
des Bereichs angeordnet, wo das auf die Führungsplatte 44 eingespeiste,
nichtfixierte Tonerblatt unter Umständen hindurchgeht.
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Infolgedessen
wird das nichtfixierte Tonerbild auf der oberen Oberfläche des
nichtfixierten Tonerblatts, unabhängig davon wie gewelllt das
nichtfixierte Tonerblatt aufgrund von Springen oder Durchhängen wegen der
Geschwindigkeitsdifferenz nämlich
einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Tonerbildfixiervorrichtung 10 und
einer vorangehenden Tonerbildtransfervorrichtung ist, verlässlich davon
abgehalten, das Fixierband 36 zu berühren, und kann ohne Störung in
den Rollkontaktbereich zwischen der Fixierrolle 28 und der
Andruckrolle 30 geführt
werden, so dass das Tonerbild verlässlich auf dem Blatt durch
die Fixierrolle 28 fixiert werden kann.
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Die
Fixierrolle 28 weist eine elastische Rolle auf und die
Andruckrolle 30 weist eine Rolle auf, die härter ist
als die Fixierrolle 28. Selbst wenn die Fixierrolle 28 und
die Andruckrolle 30 einen geringen Durchmesser haben, liefern
sie daher eine ausreichend große
Anlagebreite in einer Richtung über
ihre Achsen. Infolgedessen, kann die Tonerbildfixiervorrichtung 10 eine
relativ geringe Größe haben
und Blätter
können
durch die Tonerbildfixiervorrichtung 10 mit relativ hoher
Geschwindigkeit eingeführt
werden. Die Tonerbildfixiervorrichtung 10 ist daher für die Verwendung
in Farbdruckern geeignet.
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Insofern
als die oberhalb der Andruckrolle 30 angebrachte Fixierrolle 28 eine
elastische Rolle umfasst und die Andruckrolle 30 eine Rolle
umfasst, die härter
als die Fixierrolle 28 ist, liefert die Fixierrolle 28 wie
oben beschrieben, eine nach oben konkave Oberfläche in der Anlagezone, anders
als die in 9 dargestellte, konventionelle
Bauart. Die durch die Fixierrolle 28 vorgesehene, nach
oben konkave Oberfläche
in der Anlagezone, erzeugt Kräfte,
die darauf abzielen, ein Blatt mit einem fixierten Tonerbild von
dem Fixierband 36 zu trennen. Obwohl der Toner auf der
Oberfläche
des Blatt getragen wird, welches in Kontakt mit dem Fixierband 36 gehalten
wird, kann die Ölmenge,
welche auf das Fixierband 36 durch die Ölauftragrolle 38 zur
Vermeidung von Blattversetzungen und Staus aufgetragen wird, relativ
gering sein, da das Blatt leicht von dem Fixerband 36 durch
die aufwärts
konkave Anlagezone getrennt werden kann. Tatsächlich ist die durch die Fixierrolle 28 gelieferte
aufwärts
konkave Anlagezone im Stande, Blattversetzungen und Staus zwischen
der Fixierrolle 28 und der Andruckrolle 30 zu
vermeiden, selbst ohne das Auftragen von Öl auf die Fixierrolle 36 durch
die Ölauftragrolle 38.
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Des
Weiteren ist das Fixierband 36 aus einem Material mit einer
geringen Wärmekapazität hergestellt, mit
einem großen
Kontaktwinkel um die Heizrolle 34 herumgeführt und
in engem Kontakt mit der Heizrolle 34 gehalten. Selbst
wenn Blätter
mit hoher Geschwindigkeit durch die Anlagezone passieren, d. h.
selbst wenn eine große
Anzahl von Blättern
in einer Zeiteinheit passieren, kann die Temperatur, die notwendig
ist, um Tonerbilder auf den Blättern
zu fixieren, infolgedessen verlässlich
im Rollkontaktbereich zwischen der Fixierrolle 28 und der
Andrückrolle 30 aufrechterhalten
werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
beinhaltet die elastische Fixierrolle 28 keine Heizvorrichtung,
aber in der von der Fixierrolle 28 beabstandeten Heizrolle 34 ist
die Heizvorrichtung 32 angeordnet. So ist es möglich, die Dicke
der Rollenhülse 28B,
die aus einem wärmebeständigen,
elastischen Material besteht, ausreichend zu vergrößern. Infolgedessen
kann die Anlagebreite im Rollkontaktbereich ausreichend groß sein,
während gleichzeitig
die Fixierrolle 28 im Durchmesser relativ klein sein kann.
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Zusätzlich sieht
die Einwegkupplung 60, die zwischen dem ersten angetriebenen
Zahnrad 58 und der Fixierrolle 28 angebracht ist,
die Andruckrolle 30, und nicht die Fixierrolle 28,
als eine primäre
Antriebsrolle zum Aufbauen einer Geschwindigkeit vor, mit welcher
das nichtfixierte Tonerblatt durch die Anlagezone eingespeist wird.
Daher wird, selbst wenn die Fixierrolle 28 im Fixiervorgang
erwärmt
und thermisch ausgedehnt wird, um ihren Durchmesser zu erhöhen, da
die Geschwindigkeit mit welcher das nichtfixierte Tonerblatt durch
die Anlagezone eingespeist wird nicht durch die Fixierrolle 28 festgelegt
wird, diese nicht durch die thermische Ausdehnung der Fixierrolle 28 verändert, sondern
bei einem konstanten Niveau gehalten. Infolgedessen behält das Fixierband 36 eine
konstante lineare Geschwindigkeit bei, um zu verhindern, dass Tonerbilder
verschoben oder abgerieben werden.
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Modifikationen
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Die
Tonerbildfixiervorrichtung 10 wurde als in einem elektrophotographischen
Kopiersystem verwendet beschrieben. Jedoch sind die Prinzipien der
vorliegenden Erfindung nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt, sondern
sind auch anwendbar auf andere elektronische Bildformsysteme, einschließlich einer elektronischen
Faxmaschine, eines elektronischen Druckers usw.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird das nichtfixierte Tonerblatt seitlich in die Tonerbildfixiervorrichtung 10 eingeführt. Das
nichtfixierte Tonerblatt kann jedoch auch vertikal, z. B. aufwärts in die
Tonerbildfixiervorrichtung 10 eingeführt werden. In einer solchen
Modifikation ist die Andruckrolle 30 seitlich von der Fixierrolle 28 angebracht,
und die Heizrolle 34 ist auf einer Seite der Fixierrolle 28 angebracht,
die entgegengesetzt zur Andruckrolle 30 ist.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird der dritte Thermistor 84 vorgesehen, um die Temperatur
auf der Außenumfangsoberfläche der
Andruckrolle 30 zu detektieren. Der dritte Thermistor 84 kann
jedoch entbehrt werden.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
ist die Heizvorrichtung 32 in der Heizrolle 34 angebracht. 8 zeigt
eine Modifikation, in welcher eine Heizvorrichtung 90 auch
in der Andruckrolle 30 angebracht ist. In der in 8 gezeigten
Modifikation wird der dritte Thermistor 84 notwendigerweise
dazu verwendet, um die Temperatur der Außenumfangsoberfläche der
Andruckrolle 30 zu detektieren. Die von der Heizvorrichtung 90 erzeugte
Wärmemenge
kann in derselben Weise kontrolliert werden, wie die Heizvorrichtung 32 in
der Heizrolle 34.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
werden die Temperaturen des Heizbandes 36 auf der Fixierrolle 28 und
der Heizrolle 34 zur Steuerung der Heizvorrichtung 32 detektiert.
Die Temperaturen auf den Oberflächen
dieser Rollen 28, 34 können jedoch direkt detektiert
werden zur Steuerung der Heizvorrichtung 32 und ebenfalls
zur Steuerung der Heizvorrichtung 90 in der in 8 gezeigten
Modifikation.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
führt die
Steuerschaltung 86 das Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren
gemäß einer
geschlossenen Steuerschleife bzw. Regelung, und zwar basierend auf
dem detektierten Signal von dem dritten Thermistor 84 aus.
Die Steuerschaltung 86 kann jedoch einen Zähler zum Messen
einer Zeitspanne, die vom Beginn der Standby-Betriebsart abgelaufen
ist, haben und kann einen Heizantrieb 88 steuern, um die
Heizvorrichtung 32 zu erregen und auch den Betätigungsmechanismus 52 zu
steuern, um die Andruckrolle 30 bei einem ersten Zeitintervall,
gemessen durch den Zähler
seit Beginn der Standby-Betriebsart, zu drehen, um dadurch das Fixierband 36 zu
drehen um die Fixierrolle 28 und die Andruckrolle 30,
die damit in Rollkontakt gehalten sind, zu erwärmen.
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Die
Steuerschaltung 86 kann auch den Heizantrieb 86 steuern,
um die Heizvorrichtung für
ein zweites Zeitintervall zu erregen und kann des Weiteren den Betätigungsmechanismus 52 steuern,
um die Andruckrolle 30 für ein drittes Zeitintervall, welches
länger
als das zweite Zeitintervall ist, zu drehen, so dass das Fixierband 36 gedreht
werden kann, um die Fixierrolle 28 und die Andruckrolle 30,
die in Rollkontakt mit diesem stehen, zu erwärmen.
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Wenn
die Steuerschaltung 86 das Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren
gemäß einer
offenen Steuerschleife bzw. Steuerung, und zwar basierend auf einem
detektierten Signal von dem obigen Zähler, ausführt, kann das Standby-Betriebsart-Temperatursteuerverfahren
ohne die Verwendung des dritten Thermistors 84 durchgeführt werden.
Infolgedessen können
die Kosten der Tonerbildfixiervorrichtung 10 verringert werden.
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Obwohl
bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurden,
sollte offensichtlich sein, dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen hierin vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der
angefügten
Ansprüche
abzuweichen.
