DE69332233T2

DE69332233T2 - Bildheizgerät mit Steuerung der Betätigung mehrerer Heizelemente

Info

Publication number: DE69332233T2
Application number: DE69332233T
Authority: DE
Inventors: Saijiro Endo; Keisuke Hasegawa; Hiroshi Matsumoto; Hisaaki Senba; Hisatsugu Tahara; Yoshikuni Toyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: US5512993A; EP0564420B1; EP0564420A3; DE69332233D1; EP0564420A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bildheizgerät zum Fixieren eines Bilds auf Aufzeichnungsmaterialien verschiedener Größen und in mehr besonderer Weise ein Bildheizgerät, das zur Verwendung als eine Fixiervorrichtung in einem Bilderzeugungsgerät angepaßt ist.

Bemerkungen zum Stand der Technik

Zum Erhitzen eines Bilds auf einem Aufzeichnungsmaterial wird weit verbreitet ein System zum Kontaktieren eines Heizelements mit dem Aufzeichnungsmaterial verwendet, das auf einer vorbestimmten Temperatur erhalten wird, wie z. B. durch das Heizwalzensystem.
Ein solches Heizsystem erfordert eine bestimmte Aufwärmzeitdauer, bis das Heizelement nach dem Beginn dessen Einschaltung die vorbestimmte Temperatur erreicht.
Zur Verkürzung der Aufwärmzeitdauer gibt es im allgemeinen zwei Verfahren. Ein erstes Verfahren besteht in der Erhöhung der Leistung der Heizvorrichtung, welche das Wärmeerzeugungselement ausbildet, während ein zweites Verfahren in der Verringerung der Dicke der Heizwalze besteht, um deren Wärmekapazität zu verringern.
Das erste Verfahren ist jedoch mit einem Nachteil der Verfügbarkeit ausreichender elektrischer Energie in dem gesamten Bilderzeugungsgerät verbunden, da selbst dann, wenn ausreichend elektrische Leistung der Heizvorrichtung in der Aufwärmphase zugeführt werden kann, die elektrische Energie anderen Einheiten des Geräts zusätzlich zu der Fixiereinheit beim Betrieb der normalen Bilderzeugung zuzuführen ist. Das zweite Verfahren verkürzt die Aufwärmzeitdauer, ist jedoch mit dem folgenden Nachteil behaftet. In einem Bilderzeugungsgerät, das für Aufzeichnungsblätter (als Aufzeichnungsmaterial) verschiedener Breiten verfügbar ist, ist die Wärmemengenverteilung der Heizvorrichtung für das Aufzeichnungsblatt der größten Breite ausgelegt. Wenn folglich Aufzeichnungsblätter geringerer Breite nacheinander durchlaufen, werden die Endabschnitte der Heizwalze infolge der geringeren Wärmeableitung zu dem Aufzeichnungsblatt im Vergleich zu dem mittleren Abschnitt der Walze, in welchem das Aufzeichnungsblatt hindurchgeht, sehr heiß, wodurch schließlich in einigen Fällen eine Störung möglich ist. Der Grund besteht darin, daß es infolge der geringeren Dicke der Walze schwierig ist, Wärme in der Längsrichtung der Walze zu verteilen.
Es gibt auch ein anderes Verfahren zur Übernahme von zwei Heizvorrichtungen und der Einschaltung beider in der Aufwärmphase, während nur eine in der normalen Bilderzeugungsoperation eingeschaltet wird, doch ein solcher Aufbau ist noch mit dem vorstehend erwähnten Nachteil des Temperaturanstiegs in den Endabschnitten der Walze verbunden, wenn schmale Aufzeichnungsblätter aufeinanderfolgend verwendet werden.
In der US-A-4 825 242 wird ein Aufschmelzgerät beschrieben, das zwei Heizelemente mit teilweise überlappender unterschiedlicher Wärmeverteilung in der Fixierwalze aufweist. Die zwei Heizvorrichtungen werden abwechselnd eingeschaltet, und die Ansteuerung wird umgeschaltet, wenn eine voreingestellte Anzahl von Kopien in dem Gerät verarbeitet ist, wobei eine Heizvorrichtung eingeschaltet und die andere Heizvorrichtung ausgeschaltet ist. Die Abfolge kann zyklisch ausgeführt werden.
In der EP-A-0 121 772 wird eine Walzenfixiervorrichtung beschrieben, die eine Andrückwalze und eine Heizwalze als Fixierwalzen aufweist. Die Heizwalze weist ein inneres Heiz element parallel zu den Achsen der Walzen auf, so daß die Oberfläche der Heizwalze eine ungleichmäßige Temperaturverteilung zeigt, und mindestens ein Temperatursensor ist mit einer Stromversorgungssteuerung des Heizelements verbunden. Das Heizelement weist einen Mittelabschnitt und Endabschnitte auf, um die Wärme in der Heizwalze unter der Sensorsteuerung zu verteilen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildheizgerät zu schaffen, das in der Lage ist, die Wärmekapazität des Heizelements zu verringern und die Aufwärmzeitdauer zu verkürzen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bildheizgerät zu schaffen, das in der Lage ist, den Temperaturanstieg des Heizelements in Abschnitten zu verringern, in welchen sich die Blätter nicht hindurchbewegen.
Die Aufgabe und das Ziel werden durch ein Bildheizgerät zum Fixieren eines auf Aufzeichnungsmaterialien verschiedener Größen aufgezeichneten Bilds gemäß Anspruch 1 erreicht. Ein solches Gerät weist auf:
- ein Heizelement mit einer ersten Heizvorrichtung und einer zweiten Heizvorrichtung mit einer Wärmeverteilung, die sich von der Wärmeverteilung der ersten Heizvorrichtung unterscheidet,
- ein Unterstützungselement, das mit dem Heizelement einen Klemmspalt ausbildet,
- eine Stromversorgung-Steuervorrichtung, die angepaßt ist, ein Einschaltverhältnis der ersten Heizvorrichtung zu der zweiten Heizvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeittakts gemäß einer Anzahl von kontinuierlich erzeugten Bildern zu steuern.
Noch andere Ziele der vorliegenden Erfindung und deren Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Wärmeverteilung, die durch ein Heizelement mit zwei Heizvorrichtungen erzeugt wird,
Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Zeitsteuerung der Einschaltung der Heizvorrichtungen, wie in Fig. 1 gezeigt,
Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der erzeugten Wärmeverteilung und der Zeitsteuerung der Einschaltung in dem Fall einer in Fig. 5 gezeigten Heizvorrichtung mit einer Leistung von 800 W und einer Länge von 300 mm und zeigt auch die erzeugte Wärmeverteilung in dem Fall von in Fig. 1 gezeigten Heizvorrichtungen, jeweils mit einer Leistung von 800 W und einer Länge von 200 mm sowie einer Leistung von 400 W und einer Länge von 100 mm,
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Zeitsteuerung der Einschaltung in dem Fall der in Fig. 1 gezeigten Heizvorrichtungen, jeweils mit einer Leistung von 800 W und einer Länge von 200 mm sowie mit einer Leistung von 400 W und einer Länge von 100 mm,
Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der erzeugten Wärmeverteilung und der Zeitsteuerung der Einschaltung eines einzelnen Wärmeerzeugungselements, das zur zufriedenstellenden Fixierung des Aufzeichnungsblatts maximaler Größe in der Lage ist, das zum Zwecke des Vergleichs mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist,
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Bildheizgeräts,
Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Wärmeverteilungskennlinie einer in Fig. 6 gezeigten Hauptheizvorrichtung,
Fig. 8 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Wärmeverteilungskennlinie einer in Fig. 6 gezeigten Nebenheizvorrichtung,
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm der Temperatursteuerabfolge des in Fig. 6 gezeigten Geräts,
Fig. 10 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen in dem in Fig. 6 gezeigten Gerät,
Fig. 11 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Hauptheizvorrichtung des in Fig. 6 gezeigten Geräts,
Fig. 12 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Nebenheizvorrichtung des in Fig. 6 gezeigten Geräts,
Fig. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm der Temperatursteuerabfolge einer anderen Ausführungsform,
Fig. 14 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen in der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 15 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung einer Hauptheizvorrichtung in der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 16 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung einer Nebenheizvorrichtung in der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 17 zeigt ein Schaltdiagramm zur Darstellung einer anderen Ausführungsform,
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Bildheizgeräts,
Fig. 19 zeigt ein Ablaufdiagramm der Temperatursteuerabfolge des in Fig. 18 gezeigten Geräts,
Fig. 20 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen in dem in Fig. 18 gezeigten Gerät,
Fig. 21 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung einer Hauptheizvorrichtung in dem in Fig. 18 gezeigten Gerät,
Fig. 22 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Nebenheizvorrichtung in dem in Fig. 18 gezeigten Gerät,
Fig. 23 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform,
Fig. 24 zeigt ein Ablaufdiagramm der Temperatursteuerabfolge der in Fig. 23 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 25 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen in der in Fig. 24 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 26 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung in der in Fig. 24 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 27 zeigt eine Querschnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts, das die erfindungsgemäße Fixiervorrichtung anwendet,
Fig. 28 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht der in der in Fig. 27 gezeigten Ausführungsform verwendeten Fixiervorrichtung,
Fig. 29 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Wärmemengenverteilung einer Hauptheizvorrichtung,
Fig. 30 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Wärmemengenverteilung einer Nebenbeizvorrichtung,
Fig. 31 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturänderung einer Fixierwalze in einem Teil, in dem das Papier nicht hindurchgeht,
Fig. 32 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturänderung einer Fixierwalze in einem Teil, in dem das Papier nicht hindurchgeht,
Fig. 33 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteilung einer Fixierwalze nach der folgenden Fixierung von Papieren mit kleinen Abmessungen,
Fig. 34 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteilung einer Fixierwalze nach der folgenden Fixierung von Papieren mit großen Abmessungen,
Fig. 35 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteilung einer Fixierwalze in einer anderen Ausführungsform,
Fig. 36 und 37 zeigen Diagramme zur Darstellung der Einschaltzustände der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung,
Fig. 38 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung in dem Fall einer einzelnen Heizvorrichtung,
Fig. 39 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung von erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen,
Fig. 40 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der EIN/AUS- Zeitsteuerung von erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen,
Fig. 41 und 42 zeigen Ablaufdiagramme der Steuerabfolge der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
Fig. 43 und 44 zeigen Diagramme zur Darstellung der Temperaturänderung in der Fixierwalze in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
Fig. 45 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Steuerabfolge einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 46 zeigt ein Äblaufdiagramm zur Darstellung der Steuerabfolge einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 1 die Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. ) Zunächst wird zum Zwecke des Vergleichs mit der vorliegenden Ausführungsform eine einzelne Heizvorrichtung 1 angenommen, wie in Fig. 5 gezeigt, wobei davon ausgegangen wird, daß sie eine Leistung und eine Länge aufweist, um in zufriedenstellender Weise das Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt einer maximalen Größe (nachstehend als "Vollgröße" bezeichnet) zu fixieren, das in dem normalen Kopiergerät verarbeitet wird. Das heißt, die Heizvorrichtung 1 weist eine Wärmemengenverteilung über der gesamten Fläche einer Länge L [mm] auf, welche der Vollgröße entspricht, mit einer Ausgangsleistung Q&sub0; [W], so daß die Leistung je Einheitslänge in diesem Fall Q&sub0;/L [W/mm] beträgt. Die Heizvorrichtung 1 wird durch eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt) so gesteuert, daß sie gemäß einem Signal von einer Temperaturerfassungsvorrichtung (nicht gezeigt), wie z. B. ein Thermistor, aussetzend ein- und ausgeschaltet wird, wodurch die Oberflächentemperatur einer Fixierwalze innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs gehalten wird. Die Einschaltabfolge ist in Fig. 5 gezeigt. Die Einschaltung der Heizvorrichtung 1 wird mit einer Zykluszeit S [s] ausgeführt, in welcher die Heizvorrichtung für eine Zeitdauer T [s] eingeschaltet und für eine Zeitdauer (S - T):[s] aussetzend ausgeschaltet ist. Folglich beträgt die Wärmemenge, die je Längeneinheit der Heizvorrichtung l in der Zykluszeit S [s] zugeführt wird, q&sub0; {W · s/mm] = (Q&sub0; [W]/L [mm]) · T [s].
Das heißt, die Wärmemenge qo ist zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Aufzeichnungsblatt der Vollgröße erforderlich.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet zwei Heizvorrichtungen 2, 3 mit den in Fig. 1 gezeigten Wärmeverteilungen. Die Heizvorrichtung 2 weist die Verteilung nur in einer Länge l&sub1; [mm] entsprechend einem Aufzeichnungsblatt einer geringeren Breite auf, während die Heizvorrichtung 3 die Verteilung hauptsächlich in einer schmaleren Fläche l&sub2; [mm] außerhalb des Aufzeichnungsblatts aufweist. Unter der Annahme, daß die Heizvorrichtungen 2, 3 jeweils Leistungen Q&sub1;, Q&sub2; [W] aufweisen, beträgt die Leistung je Längeneinheit der Heizvorrichtung 2 Q&sub1;/l&sub1; [W/mm], während die Leistung der Heizvorrichtung 3 Q&sub2;/l&sub2; [W/mm] beträgt. Auch in dieser Ausführungsform wird die aussetzende Steuerung mit einer Zykluszeit S [s] ausgeführt, wie vorstehend erläutert ist, wobei die Gesamteinschaltzeiten t&sub1;, t&sub2; [s] für die Heizvorrichtungen 2, 3 in der Zykluszeit S sind, so daß die Wärmemengen, welche je Längeneinheit innerhalb der Zykluszeit S zugeführt sind, g&sub1; [W · s/mm] = (Q&sub1; [W]/l&sub1; [mm] · t&sub1; [s] für die Heizvorrichtung 2 und q&sub2; = (Q&sub2;/l&sub2;) · t&sub2; für die Heizvorrichtung 3 betragen.
Da die zufriedenstellende Fixierung des Tonerbilds auf dem Aufzeichnungsblatt der Vollgröße eine Wärmemenge je Längeneinheit von q&sub0; [W · s/mm] innerhalb der Zykluszeit S [s] erfordert, wie vorstehend erwähnt, sind die Wärmemengen q&sub1;, q&sub2; [W · s/mm] von den Heizvorrichtungen 2, 3 mindestens gleich der Wärmemenge q&sub0;. Wenn die Summe der Gesamteinschaltzeitdauer t&sub1;, t&sub2; der Heizvorrichtungen die Zykluszeit S [s] übersteigt, ist die Zuführung der elektrischen Energie zu dem Bilderzeugungsgerät unzureichend, da die Heizvorrichtungen 2, 3 für eine bestimmte Zeitdauer gleichzeitig eingeschaltet werden. Folglich ist die Steuerung so auszuführen, daß sie eine Bedingung t&sub1; [s] + t&sub2; [s] ≤ S [s] erfüllt. Es ist hier auch eine Beziehung L [mm] ≤ l&sub1; [mm] + l&sub2; [mm] erforderlich, daß die Wärme in irgendeinem Teil nicht unzureichend ist, wenn die Wärmeverteilungen der Heizvorrichtungen 2 und 3 einander überlagern, unter Berücksichtigung dieser Bedingungen werden die Gesamteinschaltzeitdauer t&sub1;, t&sub2; der Heizvor richtungen 2, 3 innerhalb der Zykluszeit S [s] wie in Fig. 2 gezeigt bestimmt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachstehend die Einschaltabfolge für die Heizvorrichtungen 2, 3 erläutert. In einer Abfolge 1 wird jede der Heizvorrichtungen 2, 3 einmal innerhalb einer Zykluszeit S [s] eingeschaltet. Wenn die Dicke des Kernmetalls der Fixierwalze relativ groß ist, kann eine solche Abfolge verwendet werden, weil eine große Wärmekapazität vorliegt. In einer Abfolge 2 wird jede der Heizvorrichtungen 2, 3 innerhalb der Zykluszeit S zweimal eingeschaltet, während in einer Abfolge 2' die Heizvorrichtung 2 zweimal eingeschaltet wird und die Heizvorrichtung 3 dreimal eingeschaltet wird. Auch in einer Abfolge 3 wird jede der Heizvorrichtungen fünfmal eingeschaltet. Auf diese Weise sind in dieser Ausführungsform verschiedene Steuerungen möglich.
Nachfolgend wird die vorliegende Ausführungsform durch Wertebeispiele der Parameter weiter erläutert. Es wird angenommen, wie in Fig. 3 gezeigt ist, daß eine Heizvorrichtung 1 von 800 W erforderlich ist, um in zufriedenstellender Weise das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsblatt der Vollgröße zu fixieren. Zur Aufrechterhaltung der Oberflächentemperatur der Fixierwalze innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs wird eine Einschaltabfolge von 6 Sekunden und eine Ausschaltabfolge von 4 Sekunden innerhalb einer Zykluszeit von 10 Sekunden angenommen. In diesem Fall beträgt die Wärmemenge, die je Längeneinheit innerhalb der Zykluszeit von 10 Sekunden zugeführt wird, q&sub0; = (800 [W]/300 [mm]) · 6 [s] 16 [W · s/mm], welche der Wärmemenge je Längeneinheit entspricht, die zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Aufzeichnungsblatt der Vollgröße innerhalb der Zykluszeit S von 10 Sekunden erforderlich ist.
Andererseits weisen in der vorliegenden Ausführungsform die Heizvorrichtungen 2, 3 jeweils die Wärmemengenverteilungen von. 800 [W]/200 [mm] und 400 [W]/100 [mm] auf.
Bei den Gesamteinschaltzeiten von 4 [s] für die Heizvorrichtung 2 und 4 [s] für die Heizvorrichtung 3 innerhalb der Zykluszeit S von 10 Sekunden betragen die Wärmemengen, die durch die Heizvorrichtungen 2, 3 je Längeneinheit innerhalb der Zykluszeit S zugeführt werden, jeweils q&sub1; = 800 [W]/200 [mm] · 4 [s] = 16 [W · s/mm] und q&sub2; = 400 [W]/100 [mm] · 4 [s] = 16 [W · s/mm], welche im wesentlichen gleich der Wärmemenge 16 W · s/mm ist, die durch eine einzelne Heizvorrichtung zu erbringen ist.
Auch ist die Summe der Gesamteinschaltzeit von 4 Sekunden für die Heizvorrichtung 2 und die Gesamteinschaltzeit von 4 Sekunden für die Heizvorrichtung 3 8 Sekunden, welche kleiner als die Zykluszeit von 10 Sekunden ist, so daß die Heizvorrichtung 2 von 800 W und die Heizvorrichtung 3 von 400 W nicht gleichzeitig eingeschaltet werden. Folglich können in der vorliegenden Ausführungsform die Heizvorrichtungen 2, 3 im Verlauf einer Kopieroperation mit einer elektrischen Energie eingeschaltet werden, die nach Abzug der Energie verfügbar ist, welche für das optische (Beleuchtungs-)System oder für den Hauptmotor erforderlich ist.
Wenn die Heizvorrichtungen 2, 3 gleichzeitig eingeschaltet werden, benötigt die Fixiervorrichtung eine elektrische Leistung von 800 W + 400 W = 1200 W, und andere Einheiten, die in die Kopieroperation einbezogen sind, werden nicht mit Energie versorgt. Da die elektrische Energie, die gewöhnlich verfügbar ist, z. B. ist sie in den japanischen Standards auf 15 [A] · 100 [V] = 1500 [W] begrenzt, ist nur eine elektrische Energie von 1500 W - 1200 W = 300 W verfügbar.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf Fig. 4 Beispiele der Einschaltabfolge für die vorstehend erwähnten zwei Heizvorrichtungen 2, 3 erläutert. Im Fall der Fixierung eines Aufzeichnungsblatts der Vollgröße, welches die gesamte Länge der Fixierwalze abdeckt, wird die Heizvorrichtung 2 dreimal bei einer Einschaltzeitdauer von jeweils 1,3 Sekunden innerhalb der Zykluszeit eingeschaltet, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Heizvorrichtung 3 wird dreimal mit einer Einschalt- Zeitdauer von jeweils 1,3 Sekunden während der Ausschaltzeitdauer der Heizvorrichtung 2 eingeschaltet.
Eine solche Abfolge ermöglicht, daß die Heizvorrichtungen 2, 3 eine Wärmemenge bereitstellen, die der von 16 W · s/mm gleichwertig ist, die durch eine einzelne Heizvorrichtung über die Gesamtlänge innerhalb von 10 Sekunden erbracht wird, wodurch die Anforderungen bei der Fixierung des Tonerbilds des Blatts voller Größe erfüllt werden.
Andererseits wird im Fall der Fixierung eines schmaleren Aufzeichnungsblatts die Heizvorrichtung 2 allein eingeschaltet, während die Heizvorrichtung 3 ständig ausgeschaltet ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch der Temperaturanstieg in dem Endabschnitt (in welchem das Blatt nicht hindurchgeht) der Fixierwalze verhindert wird, wie herkömmlich der Fall ist, wenn schmalere Aufzeichnungsblätter aufeinanderfolgend fixiert werden.
Da in der Aufwärmphase das optische System, der Hauptmotor und dergleichen in dem Hauptkörper des Geräts noch im Ruhezustand sind, kann eine Leistung von 800 W + 400 W = 1200 W der Fixiervorrichtung zugeführt werden, so daß die Fixierwalze sowohl mit der Heizvorrichtung 2 als auch mit der Heizvorrichtung 3 erhitzt werden kann. Folglich kann die Wartezeitdauer im Vergleich mit dem herkömmlichen Fall des Aufwärmens mit einer einzelnen Heizvorrichtung von 800 W Leistung signifikant verkürzt werden.
Nachfolgend wird eine andere Ausführungsform erläutert, deren Blockdiagramm in Fig. 6 gezeigt ist.
Eine CPU 1 dient als eine Zeitsteuervorrichtung für die Bilderzeugungsoperation des Bilderzeugungsgeräts, in welchem die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird und zur Temperatursteuerung einer Fixierwalze 4 in einer Fixiervorrichtung 12 dient. Eine erste bzw. Hauptheizvorrichtung 2 und eine zweite bzw. Nebenbeizvorrichtung 3, jeweils zum Erhitzen der Fixierwalze 4 mit unterschiedlicher Wärmeverteilung werden durch Eingabe von EIN/AUS-Signalen von der CPU in Triggerschaltungen 7, 8 eingeschaltet, wodurch Einschalt-Triacs 9, 10 angesteuert werden.
Auf der Fixierwalze 4 wird ein Thermistor 5 zum Erfassen der Oberflächentemperatur der Walze in Kontakt erhalten. Die durch den Thermistor 5 erfaßte Temperatur wird als ein Analogspannungssignal einem A/D-Wandler-Port der CPU 1 zugeleitet, welche die Temperatursteuerung auf der Grundlage der auf diese Weise erfaßten Temperatur ausführt.
Eine Blattgrößen-Erfassungsvorrichtung 11 erfaßt die Größe des Aufzeichnungsblatts, z. B. durch die Kombination von Signalen, die von einer Vielzahl von Druckschaltern eingegeben sind. Als Reaktion auf die Signale schaltet die CPU 1 die Steuerzeiten für die Hauptheizvorrichtung 2 und die Nebenheizvorrichtung 3.
Eine Nulldurchgang-Erfassungsschaltung 6 für die Eingangswechselspannungssignale der Hauptheizvorrichtung 2 und der Nebenheizvorrichtung 3 erzeugt Ausgangsimpulse für einen Eingangsport oder einen Unterbrechungsport der CPU 1, welcher die auf diese Weise eingegebenen Impulse zählt und die Steuerzeiten für die Hauptheizvorrichtung 2 und die Nebenheizvorrichtung 3 gemäß dem erhaltenen Zählwert steuert.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 die Wärmeverteilungskennlinien der Fixierheizvorrichtungen der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
Es wird angenommen, daß das Aufzeichnungsblatt in der Mitte als Bezugsbasis transportiert wird, ungeachtet der Blattgröße.
Wie Fig. 7 und 8 zeigen, ist die Wärmemengenverteilung der Hauptheizvorrichtung 2 in dem Mittelabschnitt in der Längsrichtung (L) der Fixierwalze stärker und an deren Endabschnitten geringer, während die Wärmemengenverteilung der Nebenheizvorrichtung 3 in dem Mittelabschnitt geringer und an den Endabschnitten stärker ist, wodurch sich die Wärmemengenverteilung der Hauptheizvorrichtung 2 ergänzt. Daher erhitzt die Einschaltung der Hauptheizvorrichtung 2 den Mittelabschnitt der Fixierwalze 4 mehr als die Endabschnitte, während die Einschaltung der Nebenheizvorrichtung 3 die Endabschnitte der Fixierwalze 4 mehr als den Mittelabschnitt erhitzt. Somit bewirkt die Verwendung von zwei Heizvorrichtungen mit sich einander ergänzenden Wärmemengenverteilungen die Temperatursteuerung des Mittelabschnitts und der Endabschnitte der Fixierwalze 4.
Nachfolgend werden die Funktionen der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Fig. 9, welches die Temperatursteuerabfolge der CPU 1 zeigt, und von Zeitsteuerdiagrammen in Fig. 10 bis 12, welche die EIN/AUS-Zeitsteuerung der Fixierheizvorrichtung zeigen.
Zuerst wird die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 4 durch den Thermistor 5 erfaßt (Schritt S1 in Fig. 9) und wird mit einer Solltemperatur verglichen (Schritt S2). Wenn die Temperatur zu hoch ist, schaltet ein Schritt S11 die Hauptheizvorrichtung 2 und die Nebenheizvorrichtung 3 aus, und die Abfolge kehrt zu dem Schritt S1 zur Temperaturerfassung zurück. Wenn in dem Schritt S2 die Temperatur zu niedrig ist, veranlaßt ein Schritt S3 die Größenerfassungsvorrichtung 11 zum Erfassen der Größe des Aufzeichnungsblatts, und ein Schritt S4 unterscheidet, ob das Blatt der Größe A4 oder der Größe A4R ist. Wenn das Aufzeichnungsblatt z. B. die Größe A4 aufweist, startet ein Schritt S5 das Zählen von Nulldurchgangssignalen. Dann schaltet ein Schritt S6 die Hauptheizvorrichtung 2 ein, bis der Zählwert einen vorbestimmten Wert A erreicht, während die Nebenheizvorrichtung 3 in diesem Zeitraum ausgeschaltet bleibt. Dann schaltet ein Schritt S7 die Nebenheizvorrichtung 3 ein, bis der Zählwert einen vorbestimmten Wert B erreicht, während die Hauptheizvorrichtung 2 während dieses Zeitraums ausgeschaltet bleibt. Wenn andererseits der Schritt S4 das Blatt als Größe A4R unterscheidet, leitet ein Schritt S8 das Zählen der Nulldurchgangssignale ein, und ein Schritt S9 schaltete die Haupt heizvorrichtung 2 ein, bis der Zählwert einen Wert (A + a) erreicht, welcher durch einen Zählwert a korrigiert wird, entsprechend der Breitendifferenz zwischen der Größe A4 und der Größe A4R, während die Nebenheizvorrichtung 3 in diesem Zeitraum ausgeschaltet bleibt. Dann schaltet ein Schritt 310 die Nebenheizvorrichtung 3 ein, bis der Zählwert einen Wert (B - a) erreicht, während die Hauptheizvorrichtung 2 in diesem Zeitraum ausgeschaltet bleibt. Dann kehrt die Abfolge zu dem Schritt S1 zurück, und die Temperatursteuerung der Fixierwalze wird durch die Wiederholung der vorstehend erläuterten Abfolge ausgeführt.
Fig. 10, 11 und 12 zeigen die vorstehend erläuterte Temperatursteuerabfolge als eine Funktion der Zeit über der Abszisse. Wie Fig. 10 zeigt, verändert sich die durch den Thermistor 5 erfaßte Temperatur, wie durch die Vollinie gezeigt, nähert sich allmählich einer Solltemperatur an, die durch eine gestrichelte Linie bezeichnet ist. In dieser Operation werden die Heizvorrichtungen ein- und ausgeschaltet, wie gezeigt ist. Die Einzelheiten der Einschaltzeitdauer der Heizvorrichtungen in Fig. 10 sind jeweils in Fig. 11 und 12 für das Blatt der Größe A4 und das Blatt der Größe A4R gezeigt. In Fig. 11 wird die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Nulldurchgangssignal-Zählwert A eingeschaltet, und die Nebenheizvorrichtung wird danach für einen Zählwert B eingeschaltet. In Fig. 12 wird die Hauptheizvorrichtung für einen Zählwert (A + a) eingeschaltet, und die Nebenheizvorrichtung wird für einen Zählwert (B - a) eingeschaltet. Wenn daher die Breite des Aufzeichnungsblatts kleiner als die Breite der Walze (Fig. 12) ist, wird die Einschaltzeitdauer der Nebenheizvorrichtung 3 in dem Fall, wenn mehr Wärme in den Endabschnitten als in dem Mittelabschnitt vorliegt, kürzer als in dem Fall der Fig. 11 gehalten, in welchem die Breite des Aufzeichnungsblatts im wesentlichen gleich der Walze ist.
Nachfolgend wird eine andere Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform ist gleich dem in Fig. 6 gezeigten, und die Wärmeverteilungskennlinien der Heizvorrichtungen sind gleich den in Fig. 7 und 8 gezeigten, so daß die EIN/AUS-Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen allein unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert wird. Auch in Fig. 13 sind die Schritte bis 54 zur Blattgrößenerfassung gleich jenen der in Fig. 9 gezeigten vorhergehenden Ausführungsform.
Der Schritt S4 unterscheidet, ob das Aufzeichnungsblatt der Größe A4 oder der Größe A4R ist, und wenn die Größe A4 erkannt wird, schaltet ein Schritt S5 die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum T1 ein, während die Nebenheizvorrichtung 3 während dieses Zeitraums ausgeschaltet bleibt. Dann schaltet ein Schritt S6 die Nebenheizvorrichtung 3 für einen Zeitraum T2 ein, während die Hauptheizvorrichtung 2 ausgeschaltet bleibt. Wenn andererseits der Schritt S4 das Blatt als ein Blatt der Größe A4R erkennt, schaltet ein Schritt S7 die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum (T1 + t) ein, welcher durch einen Zeitraum t korrigiert ist, entsprechend der Breitendifferenz der Größen A4 und A4R, während die Nebenheizvorrichtung 4 während dieses Zeitraums ausgeschaltet bleibt. Dann schaltet ein Schritt S8 die Nebenheizvorrichtung für einen Zeitraum (T2 - t) ein, während die Hauptheizvorrichtung 2 ausgeschaltet bleibt. Dann kehrt die Aufbau zu dem Schritt S1 zurück, und die Temperatursteuerung der Fixierwalze wird durch die Wiederholung der vorstehend erwähnten Abfolge ausgeführt.
Fig. 14, 15 und 16 zeigen die vorstehend erläuterte Temperatursteuerabfolge als eine Funktion der Zeit über der Abszisse. Wie in Fig. 14 gezeigt, verändert sich die durch den Thermistor 5 erfaßte Temperatur, die durch eine Vollinie bezeichnet ist, und nähert sich allmählich einer Solltemperatur an, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. In dieser Operation werden die Heizvorrichtungen eingeschaltet und ausgeschaltet, wie gezeigt ist. Die Einzelheiten des Einschaltzeitraums der Heizvorrichtungen in Fig. 14 sind jeweils in Fig. 15 und 16 für die Größe A4 und die Größe A4R gezeigt. In Fig. 15 wird die Hauptheizvorrichtung für einen Zeitraum T1 eingeschaltet, und die Nebenheizvorrichtung 3 wird danach für einen Zeitraum T2 eingeschaltet. In Fig. 16 wird die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum (T1 + t) eingeschaltet, und die Nebenheizvorrichtung 3 wird danach für einen Zeitraum (T2 - t) eingeschaltet. Wenn daher die Breite des Aufzeichnungsblatts kleiner als die Breite der Walze ist (Fig. 16), wird die Einschaltzeitdauer der Nebenheizvorrichtung 3, welche mehr Wärme in den Endabschnitten als in dem Mittelabschnitt bereitstellt, kürzer als in dem Fall der Fig. 15 gehalten, in welchem die Breite des Aufzeichnungsblatts im wesentlichen gleich der Breite der Walze ist.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform erläutert. In der vorhergehenden Ausführungsform werden die EIN/AUS- Signale für die Hauptheizvorrichtung und die Nebenheizvorrichtung durch eine interne Zeit der CPU verändert, um die EIN/AUS-Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen zu verändern. In dieser Ausführungsform werden die EIN/AUS-Zeitsteuerungen durch ein EIN/AUS-Signal für die Hauptheizvorrichtung und ein Steuersignal verändert, das die Einschaltzeitdauer der Heizvorrichtungen darstellt, z. B. mittels einer in Fig. 17 gezeigten Schaltung.
Wie in Fig. 17 gezeigt, wird ein Signal, das der Triggerschaltung der Hauptheizvorrichtung zugeführt wird, in einem AND-Gatter aus einem EIN/AUS-Signal für die Hauptheizvorrichtung und einem Steuersignal erzeugt, das die Einschaltzeitdauer der Heizvorrichtungen darstellt, während ein Signal, das der Triggerschaltung der Nebenheizvorrichtung zugeführt wird, in einem AND-Gatter aus einem invertierten Signal des EIN/AUS-Signals und dem Steuersignal erzeugt wird, das die Einschaltzeitdauer der Heizvorrichtungen darstellt. Es ist daher möglich, mittels der vorstehend erläuterten Schaltung die Triggersignale für die Heizvorrichtungen zu erzeugen, wodurch die EIN/AUS-Zeitsteuerungen für die Heizvorrichtungen realisiert werden, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Da das Triggersignal für die Nebenheizvorrichtung aus dem invertierten Signal des EIN/AUS-Signals für die Hauptheizvorrichtung erzeugt ist, werden die Hauptheizvor richtung und die Nebenheizvorrichtung nicht gleichzeitig eingeschaltet, und diese Ausbildung ist daher in dem Fall wirkungsvoll, daß die Energieversorgung in der Leistung und in dem Strom keine Grenze setzt.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform erläutert, deren Blockdiagramm in Fig. 18 gezeigt ist, und deren Heizvorrichtungen in Fig. 7 und 8 gezeigte Wärmemengenverteilungskennlinien aufweisen. Die vorliegende Ausführungsform ist zusätzlich mit einem Blattsensor 13 ausgestattet.
Die Einzelheiten der Funktionen der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm in Fig. 19, welche die Temperatursteuerabfolge der CPU 1 zeigt, und die Zeitsteuerdiagramme in Fig. 20 bis 22, welche die EIN/AUS-Zeitsteuerungen der Fixierheizvorrichtungen zeigen, erläutert.
Zuerst wird die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 4 durch den Thermistor 5 erfaßt (Schritt S1) und wird mit einer Solltemperatur verglichen (Schritt S2). Wenn die Temperatur zu hoch ist, schaltet ein Schritt S9 die Hauptheizvorrichtung 2 und die Nebenheizvorrichtung 3 aus, und die Abfolge kehrt zu dem Schritt S1 zur Temperaturerfassung zurück. Wenn in dem Schritt S2 die Temperatur niedrig ist, veranlaßt ein Schritt S3 die Blattgrößenerfassungsvorrichtung 13 zum Erfassen des Durchgangs des Aufzeichnungsblatts, und ein Schritt S4 unterscheidet, ob ein Aufzeichnungsblatt gegenwärtig die Fixierwalze durchläuft. Wenn nicht, schaltet ein Schritt S5 die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum T1 ein und schaltet die Nebenheizvorrichtung 3 für den Zeitraum aus. Dann schaltet ein Schritt S6 die Nebenheizvorrichtung für einen Zeitraum T3 ein und schaltet die Hauptheizvorrichtung 2 für den Zeitraum aus. Wenn andererseits der Schritt S4 erkennt, daß ein Aufzeichnungsblatt gegenwärtig die Fixierwalze durchläuft, schaltet ein Schritt S7 die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum (T1 + t) ein und schaltet die Nebenheizvorrichtung 3 für den Zeitraum aus. Dann schaltet ein Schritt S8 die Nebenheizvorrichtung für einen Zeitraum (T2 - t) ein und schaltet die Hauptheizvorrichtung 2 für den Zeitraum aus. Anschließend kehrt die Abfolge zu dem Schritt 31 zurück, und die Temperatursteuerung der Fixierwalze wird durch die Wiederholung der vorstehend erläuterten Abfolge ausgeführt.
Fig. 20, 21 und 22 zeigen die vorstehend erläuterte Temperatursteuerabfolge als eine Funktion der Zeit über der Abszisse. Wie in Fig. 20 gezeigt, verändert sich die durch den Thermistor 5 erfaßte Temperatur, die durch eine Vollinie bezeichnet ist, und nähert sich allmählich einer Solltemperatur an, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. In dieser Operation werden die Heizvorrichtungen eingeschaltet und ausgeschaltet, wie gezeigt ist. Die Einzelheiten des Einschaltzeitraums der Heizvorrichtungen in Fig. 20 sind jeweils in Fig. 21 und 22 gezeigt, wenn ein Aufzeichnungsblatt die Fixierwalze durchläuft oder nicht durchläuft. In Fig. 21 wird die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum T1 eingeschaltet, und die Nebenheizvorrichtung 3 wird danach für einen Zeitraum T2 eingeschaltet. Andererseits wird, wie in Fig. 22 gezeigt, die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum (T1 + t) eingeschaltet, und die Nebenheizvorrichtung 3 wird danach für einen Zeitraum (T2 - t) eingeschaltet. In dem Fall, daß das Aufzeichnungsblatt die Fixierwalze durchläuft (Fig. 22), wird die Wärme der Fixierwalze durch das Aufzeichnungsblatt mehr in dem Mittelabschnitt als in den Endabschnitten abgeführt. Daher werden die EIN/AUS-Zeitsteuerungen der Heizvorrichtungen so abgewandelt, daß die Einschaltzeitdauer der Hauptheizvorrichtung 2, welche die Wärme mehr in dem Mittelabschnitt als in den Endabschnitten erzeugt, im Vergleich mit dem Fall verlängert, in welchem das Aufzeichnungsblatt nicht die Fixierwalze durchläuft (in dem Fall der Fig. 21), und die Einschaltzeitdauer der Nebenheizvorrichtung, welche die Wärme mehr in den Endabschnitten als in dem Mittelabschnitt erzeugt, wird verkürzt.
Fig. 23 zeigt ein Blockdiagramm einer noch anderen Ausführungsform, welche sich von der in Fig. 18 gezeigten Vorrichtung durch das Fehlen des Blattsensors 13 und das Vorliegen eines Thermistors 14 zum Erfassen der Temperatur eines Endes der Walze unterscheidet. Andererseits ist die in Fig. 23 gezeigte Vorrichtung gleich der in Fig. 18 gezeigten, so daß die gleichen Bestandteile wie jene in Fig. 18 mit denselben Bezugszeichen versehen sind und nicht weiter erläutert werden. Die Wärmemengenverteilungskennlinien der Heizvorrichtungen sind gleich denen in Fig. 7 und 8 gezeigten.
Die EIN/AUS-Zeitsteuerungen der Heizvorrichtungen werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 24 erläutert. Zuerst wird die Oberflächentemperatur in dem Mittelabschnitt der Fixierwalze 4 durch den Thermistor 5 erfaßt (Schritt S1) und wird mit einer Solltemperatur verglichen (Schritt S2). Wenn die Temperatur zu hoch ist, schaltet ein Schritt S6 die Hauptheizvorrichtung 2 und die Nebenheizvorrichtung 3 aus, und die Abfolge kehrt zu dem Schritt S1 zur Temperaturerfassung zurück. Wenn der Schritt S2 erkennt, daß die Temperatur niedrig ist, veranlaßt ein Schritt S3 den Thermistor 5 zum Erfassen der Oberflächentemperatur an einem Endabschnitt der Fixierwalze 4. Dann schaltet ein Schritt S4 die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum (T1 + t) ein und schaltet die Nebenheizvorrichtung 3 für den Zeitraum aus. Dann schaltet ein Schritt S5 die Nebenheizvorrichtung 3 für einen Zeitraum (T2 - t) ein und schaltet die Hauptheizvorrichtung 2 für den Zeitraum aus. Der Wert t wird gemäß der in dem Schritt S3 erfaßten Walzenendtemperatur verändert und wird z. B. erhöht oder verkleinert, wenn die Temperatur zu hoch oder zu niedrig ist. Dann kehrt die Abfolge zu dem Schritt S1 zurück, und die Temperatursteuerung der Fixierwalze wird durch die Wiederholung der vorstehend erläuterten Abfolge ausgeführt.
Fig. 25 und 26 zeigen die vorstehend erläuterte Temperatursteuerabfolge als eine Funktion der Zeit über der Abszisse. Wie in Fig. 25 gezeigt, verändert sich die durch den Thermistor 14 erfaßte Temperatur, die durch eine Vollinie bezeichnet ist, und nähert sich allmählich einer Solltemperatur an, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. In dieser Operation werden die Heizvorrichtungen eingeschaltet und ausgeschaltet, wie gezeigt ist. Die Einzelheiten des Einschaltzeitraums der Heizvorrichtungen in Fig. 25 sind in Fig. 26 gezeigt, in welcher die Hauptheizvorrichtung 2 für einen Zeitraum (T1 + t) eingeschaltet ist und die Nebenheizvorrichtung 3 danach für einen Zeitraum (T2 - t) eingeschaltet ist. Wie vorstehend erläutert, wird der Wert t jeweils vergrößert oder verkleinert, wenn die erfaßte Temperatur an dem Endabschnitt der Fixierwalze hoch oder niedrig ist. Wenn daher die Temperatur an dem Endabschnitt der Walze höher ist, werden die EIN/AUS-Zeitsteuerungen der Heizvorrichtungen so verändert, daß die Einschaltzeitdauer der Nebenheizvorrichtung, welche mehr Wärme in den Endabschnitten als in dem Mittelabschnitt erzeugt, im Vergleich mit dem Fall verkürzt wird, in welchem die Temperatur des Endabschnitts nicht hoch ist.
Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform erläutert.
Fig. 27 zeigt eine Querschnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts, welches das Bildheizgerät der vorliegenden Erfindung als eine Fixiervorrichtung verwendet.
Wie bereits gut bekannt, besteht ein Aufbau zum Erzeugen eines Tonerbild aus einem lichtempfindlichen Element 21, um welches eine Aufladevorrichtung 22, eine Bildbelichtungseinheit 23, eine Entwicklungseinheit 24, Transfertrenn-Aufladevorrichtungen 25, 26, eine Reinigungseinheit 27 und eine Vorbelichtungseinheit 28 angeordnet sind. Ein Tonerbild wird auf dem lichtempfindlichen Element 21 elektrophotographisch erzeugt.
Das Tonerbild wird als ein unfixiertes Tonerbild auf ein Aufzeichnungsblatt (Papier) P übertragen, das aus einem Behälter 30 zugeführt ist. Das Blatt wird anschließend zu einer Fixiervorrichtung 29 transportiert, in welcher das Tonerbild als ein dauerhaftes Bild fixiert wird.
Der Behälter 30, der von dem Hauptkörper des Geräts abnehmbar ist, ist mit einem Blattgrößen-Erkennungsknopf 31 versehen, welcher durch einen Blattgrößensensor 32 gelesen wird, der in dem Hauptkörper des Geräts angeordnet ist, und ein Blattgrößensignal wird von dem Sensor 32 zu einer Steuerschaltung 33 gesandt, welche ebenfalls die Anzahl der aufeinanderfolgenden Bilderzeugungsoperationen zählt.
Fig. 28 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Fixiervorrichtung 29.
Ein Aufzeichnungsblatt, das ein unfixiertes Tonerbild trägt, wird durch eine Führung 44 zu dem Klemmspalt zwischen einer Fixierwalze 45 und einer Drückwalze 46 geleitet, und das Tonerbild wird durch Wärme und Druck auf dem Aufzeichnungsblatt fixiert, während es durch den Klemmspalt tritt.
Die Fixierwalze 45 besteht aus einem Stahlhohlzylinder 47 mit einer Dicke von 0,7 mm und einer Trennschicht 48 aus Fluorharz, das auf dem Zylinder auf getragen ist.
Innerhalb des Zylinders 47 sind zwei Heizvorrichtungen 49, 50 mit unterschiedlichen Wärmeverteilungen angeordnet. Die Drückwalze 46 besteht aus einem Hohlzylinder 51 aus Metall, einer elastischen Silikongummischicht 52, die auf deren Außenumfang aufgetragen ist, und einer Fluorharzschicht 53, die darauf aufgetragen ist, um deren Trenneigenschaft weiter zu verbessern.
Die Oberflächentemperatur der Fixierwalze wird durch einen Temperatursensor 54 erfaßt, dessen Ausgangssignale der Steuerschaltung 33 zum Steuern der EIN/AUS-Zeiten von zwei Heizvorrichtungen mit zueinander unterschiedlichen Wärmeverteilungseigenschaften zugeführt werden.
Nachstehend wird die Wärmeverteilung der Heizvorrichtungen 49, 50 erläutert.
In dem Bilderzeugungsgerät der vorliegenden Ausführungsform wird das Aufzeichnungsblatt immer in der Mitte als die Bezugsgrundlage transportiert, unabhängig von dessen Größe.
Fig. 29 zeigt das Wärmeverteilungsmuster einer Hauptheizvorrichtung 49, deren Wärmemenge in einem Mittelabschnitt in der Längsrichtung der Fixierwalze konzentriert ist, wobei die Breite des Mittelabschnitts mit der Breite eines Blatts geringerer Größe übereinstimmt. Fig. 30 zeigt das Wärmeverteilungsmuster einer Nebenheizvorrichtung 50, deren Wärmemenge in Endabschnitten in der Längsrichtung konzentriert ist. Die elektrischen Leistungen, die in dieser Ausführungsform angewendet werden, sind jeweils 700 W und 600 W für die Hauptheizvorrichtung und die Nebenheizvorrichtung.
Nachfolgend werden die EIN/AUS-Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen 49, 50 erläutert.
Mit einem Blatt geringer Größe ist Langformat oder kleiner gemeint, und mit einem großformatigen Blatt ist die Größe von Bücherpapier und größer gemeint.
Da im Fall der Bilderzeugung auf einem kleinformatigen Blatt die Wärme auch von den Endabschnitten in der Längsrichtung der Fixierwalze abgeführt wird, weisen die Endabschnitte eine niedrigere Temperatur auf, was somit zur fehlerhaften Fixierung führt, wenn die Hauptheizvorrichtung allein verwendet wird. Folglich wird die Temperaturverteilung in der Längsrichtung der Fixierwalze durch abwechselndes ein- und ausschalten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung gleichmäßig ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform kann die zufriedenstellende Temperaturverteilung mit einem Verhältnis von 4 : 1 der Einschaltzeitdauer der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung erzielt werden. Während das Signal zur Einschaltung der Heizvorrichtungen von der Steuerschaltung 33 ausgegeben ist, wurde die Hauptheizvorrichtung für 0,4 Sekunden eingeschaltet und die Nebenheizvorrichtung wurde dann für 0,1 Sekunden innerhalb einer Zykluszeit von 0,5 Sekunden eingeschaltet.
Nachfolgend wird die Steuerung der EIN/AUS-Zeitdauer der Heizvorrichtungen in bezug auf die Blattgröße und die Anzahl der kontinuierlichen Bilderzeugungen erläutert.
Im Fall der Bilderzeugung auf einem Blatt der maximalen oder minimalen Größe ergibt sich nicht der Hochtemperaturversatz oder die fehlerhafte Fixierung selbst bei der kontinuierlichen Bilderzeugung mit einer festen EIN/AUS-Zeitsteuerung der Heizvorrichtungen, weil die Wärmeverteilungen der Heizvorrichtungen 49, 50 mit der Blattgröße annähernd übereinstimmen.
Jedoch im Fall der Bilderzeugung auf einem Blatt der Zwischengröße, z. B. der Blattgröße A4, das in Längsrichtung transportiert wird, ändert sich die Temperaturverteilung der Fixierwalze signifikant, wenn die Bilderzeugungsoperationen kontinuierlich wiederholt werden.
Nachfolgend wird die Erscheinung im Fall der kontinuierlichen Bilderzeugungen mit den in Längsrichtung transportierten Blättern der Größe A4 erläutert.
In dem Fall, daß die Anzahl der transportierten Blätter fünf oder weniger beträgt, zeigen die Blätter der Größe A4, die in Längsrichtung transportiert werden, mangelnde Fixierung an beiden Enden, wenn die Fixierung nur mit der Hauptheizvorrichtung ausgeführt wird. Folglich ist die Nebenheizvorrichtung mit einem Verhältnis 1 : 4 oder größer in der Einschaltzeitdauer der Hauptheizvorrichtung einzuschalten. Fig. 31 zeigt die Temperatur eines Abschnitts der Fixierwalze, durch welchen die Aufzeichnungsblätter nicht hindurchgehen, als eine Funktion der Anzahl der kontinuierlich transportierten Blätter in dem Fall, wenn die Hauptheizvorrichtung und die Nebenheizvorrichtung mit einem Verhältnis von 1 : 4 der Einschaltzeitdauer eingeschaltet werden.
Fig. 31 zeigt, daß der Abschnitt, welchen die Aufzeichnungsblätter nicht durchlaufen, 230ºC erreicht.
In der Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann die Fixierwalze einer hohen Temperatur von bis zu 230ºC widerstehen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird daher das Verhältnis der Einschaltzeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung mit dem 21. Blatt verändert und danach nur die Hauptheizvorrichtung eingeschaltet, wodurch der Temperaturanstieg in dem Abschnitt unterdrückt wird, in welchem die Aufzeichnungsblätter nicht hindurchgehen.
Das heißt, wenn die Anzahl der kontinuierlichen Bilderzeugungen 21 oder mehr erreicht, wird die Hauptheizvorrichtung 49 allein eingeschaltet, während die Nebenheizvorrichtung ausgeschaltet ist.
Wenn die Hauptheizvorrichtung 49 nach dem 21. Blatt allein eingeschaltet ist, sinkt die Temperatur an beiden Endabschnitten allmählich auf ein solches Niveau, daß die Anzahl der transportierten Blätter fünf oder weniger ist, doch eine zuverlässige Bildfixierung an den Endabschnitten der Blätter der Größe A4 gewährleistet werden kann, die in Längsrichtung transportiert werden, weil die Drückwalze 46 ausreichend erhitzt ist.
Wie vorstehend erläutert, ist es möglich, die fehlerhafte Fixierung oder den Hochtemperaturversatz zu verhindern, indem das Verhältnis der Einschaltzeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung gemäß der Blattgröße und der Anzahl der kontinuierlich transportierten Blätter in geeigneter Weise verändert wird.
Nachstehend wird eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In dem Fall der Fixierung dickerer Aufzeichnungsblätter wird der Fixierwalze eine größere Wärmemenge zugeführt, wenn eine größere Wärmemenge durch solche dicken Blätter abgeführt wird, so daß der Abschnitt, den die Aufzeichnungsblätter nicht durchlaufen, einen größeren Temperaturanstieg zeigt.
Andererseits ist bei einer gleichen Fixiertemperatur die Bildfixierung solcher dicker Blätter gegenüber dem normalen Papier schwieriger. Selbst wenn folglich die Hauptheizvorrichtung allein bei dem 21. Blatt und nachfolgenden Blättern eingeschaltet wird, ergibt sich der Hochtemperaturversatz, weil der Abschnitt, welchen die Aufzeichnungsblätter nicht durchlaufen, einen größeren Temperaturanstieg zeigt und bereits bei dem 20. Blatt oder einem früheren Blatt 230ºC übersteigt. Auch wenn die Hauptheizvorrichtung bei dem 21. Blatt oder einem früheren Blatt allein eingeschaltet ist, wenn die Temperatur des Abschnitts 230ºC nicht erreicht, ergibt sich die fehlerhafte Bildfixierung, weil die Temperatur der Fixierwalze in den Abschnitten, welche den Endabschnitten des in Längsrichtung transportierten Blatts der Größe A4 entspricht, und auch weil ein solches dickeres Blatt ein schlechteres Bildfixiervermögen aufweist.
Aus diesen Gründen wird in der vorliegenden Ausführungsform beim Erfassen dickerer Blätter das Verhältnis der Einschaltzeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung für jede fünf kontinuierlichen Bilderzeugungen vergrößert.
Fig. 32 zeigt die Temperaturänderung in dem Abschnitt der Fixierwalze, welchen die Aufzeichnungsblätter nicht durchlaufen. Wie aus Fig. 32 deutlich wird, zeigt die Fixierwalze immer eine zufriedenstellende Temperaturverteilung. Spezielle Verhältnisse der Einschaltzeiten sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Es ist auf diese Weise möglich, den Hochtemperaturversatz und die fehlerhafte Bildfixierung selbst bei dickeren Aufzeichnungsblättern durch Verlängern der Einschaltzeit der Hauptheizvorrichtung in mehreren Stufen zu verhindern.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wenn allein die Hauptheizvorrichtung für das 21. Blatt und nachfolgende Blätter eingeschaltet wird, wie vorstehend erläutert ist, sinkt die Temperatur der Endabschnitte der Fixierwalze mit der Zunahme der Anzahl der kontinuierlich transportierten Blätter, wodurch das Fixiervermögen sinkt.
Obgleich bei normalem Papier die Bildfixierung noch erreichbar ist, kann sie bei Papieren mit schlechteren Oberflächeneigenschaften nicht mehr erzielt werden. Zum Verbessern des Fixiervermögens in einem solchen Fall wird das Verhältnis der Einschaltzeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung auf 4 : 1 zurückgeführt, nachdem 70 Blätter der Größe A4 in Längsrichtung transportiert sind. Daraufhin wird ein Zyklus wiederholt, der aus 20 Kopien besteht, wobei das Einschaltverhältnis 4 : 1 ist und 50 Kopien nur mit der Hauptheizvorrichtung fixiert werden. Ein solcher Operationsmodus führt zur Verbesserung des Fixiervermögens.
Die Papierart kann auf der Bedientafel (nicht gezeigt) des Geräts zugewiesen werden. Die vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen verwenden zwei Heizvorrichtungen, doch die Steuerung der EIN/AUS-Zeiten der vorliegenden Erfindung ist auch auf drei und mehr Heizvorrichtungen anwendbar.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, deren Ausbildung gleich der in Fig. 28 gezeigten ist und deren Wärmeverteilungskennlinien gleich denen in Fig. 29 und 30 sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Aufzeichnungsblatt immer in der Mitte als die Bezugsbasis transportiert, ungeachtet dessen Größe.
Die EIN/AUS-Zeiten der zwei Heizvorrichtungen 49, 50 der vorliegenden Ausführungsform werden in der folgenden Weise gesteuert.
In dieser Ausführungsform bedeutet ein kleinformatiges Blatt ein Blatt der Größe B4 oder kleiner, und ein großformatiges Blatt bedeutet ein Blatt der Größe B4 oder größer. Das Blatt der Größe B4 wird in Längsrichtung transportiert, wobei die längere Seite entlang der Transportrichtung positioniert ist.
Da in dem Fall der Bilderzeugung auf kleinformatigen Blättern die Wärme hauptsächlich von dem mittleren Abschnitt der Fixierwalze abgeführt wird, ist die Hauptheizvorrichtung 49 allein eingeschaltet, während die Nebenheizvorrichtung ausgeschaltet ist.
Fig. 33 zeigt die Temperaturverteilung der Fixierwalze nach kontinuierlichem Fixieren von kleinformatigen Blättern.
Obgleich jedoch die Nebenheizvorrichtung 50 ausgeschaltet ist, steigt die Temperatur der Fixierwalze an den Endabschnitten nach kontinuierlichen Fixieroperationen an.
Da andererseits in Fall der Bildfixierung von großformatigen Blättern die Wärme ebenfalls auch an den Endabschnitten der Fixierwalze abgeführt wird, sinkt die Temperatur der Endabschnitte und es tritt die fehlerhafte Fixierung ein, wenn die Hauptheizvorrichtung allein eingeschaltet ist. Folglich wird die Temperaturverteilung in der Längsrichtung der Fixierwalze durch abwechselndes Einschalten der Nebenheizvorrichtung und der Hauptheizvorrichtung gleichmäßig ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform konnte eine ausreichende Temperaturverteilung durch ein Verhältnis der Einschaltzeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung erzielt werden. Wenn ein Heizvorrichtung-Einschaltsignal von der Steuerschaltung 13 zugeführt wird, wird die Hauptheizvorrichtung für 0,4 Sekunden eingeschaltet und die Nebenheizvorrichtung wird daraufhin für 0,1 Sekunden eingeschaltet, wobei eine Zykluszeit von 0,5 Sekunden vorliegt.
Fig. 34 zeigt die Temperaturverteilung der Fixierwalze nach dem kontinuierlichen Fixieren von großformatigen Blättern.
Nachfolgend wird die Temperatursteuerung der Fixierwalze in einem Bereitschaftszustand nach der Bildfixieroperation erläutert.
Nach dem kontinuierlichen Kopieren mit den kleinformatigen Blättern zeigt die Fixierwalze eine höhere Temperatur an den Endabschnitten, wie in Fig. 33 gezeigt ist. Folglich kann die Temperatur an den Endabschnitten nicht auf leichte Weise vermindert werden, wenn die Nebenheizvorrichtung mit der Wärmeverteilung, die an den Endabschnitten höher als in dem mittleren Abschnitt ist, und wird in der Temperatursteuerung während des Bereitschaftszustands nach dem kontinuierlichen Fixieren von kleinformatigen Blättern angewendet.
Folglich wird in der vorliegenden Ausführungsform in einer Anfangsstufe des Bereitschaftszustands nach dem Fixieren von kleinformatigen Blättern die Temperatursteuerung durch die Hauptheizvorrichtung ausgeführt, welche die stärkere Tempe raturverteilung in dem mittleren Abschnitt als an den Endabschnitten aufweist.
Somit wird beim Eintritt des Bereitschaftszustands die Temperatur der Endabschnitte rasch verringert und die gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Fixierwalze realisiert.
Wenn jedoch die Temperatursteuerung nur mit der Hauptheizvorrichtung fortgeführt wird, selbst nachdem die gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht ist, wird infolge der größeren Wärmeabstrahlung an den Endabschnitten die Temperatur an den Endabschnitten geringer, wodurch schließlich eine fehlerhafte Fixierung an den Endabschnitten eintreten kann.
Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur der Fixierwalze durch die Hauptheizvorrichtung nur für eine vorbestimmte Anfangsperiode des Bereitschaftszustands gesteuert, die zum Erreichen der gleichmäßigen Temperaturverteilung erforderlich ist und wird daraufhin nur durch die Nebenheizvorrichtung gesteuert.
Nach dem kontinuierlichen Fixieren von kleinformatigen Blättern kann auf der Fixierwalze innerhalb etwa 1 Minute nur durch die Temperatursteuerung mit der Hauptheizvorrichtung die im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird daher die Temperatursteuerung nach dem kontinuierlichen Fixieren von kleinformatigen Blättern durch die Hauptheizvorrichtung nur für eine Minute ausgeführt und wird daraufhin nur durch die Nebenheizvorrichtung vorgenommen.
Die Temperatursteuerung nach dem kontinuierlichen Fixieren von großformatigen Blättern wird in der folgenden Weise ausgeführt.
Die Temperaturverteilung der Fixierwalze nach einem solchen kontinuierlichen Fixieren der großformatigen Blätter, wie in Fig. 34 gezeigt, ist in dem Mittelabschnitt stärker als in den Endabschnitten.
Daher wird in dem Bereitschaftszustand nach dem kontinuierlichen Fixieren der großformatigen Blätter die Temperatursteuerung nur durch die Nebenheizvorrichtung ausgeführt, wodurch die Temperatur an den Endabschnitten rasch erhöht wird, um die gleichmäßige Temperaturverteilung über der Fixierwalze zu erreichen. Nachdem eine solche gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht ist, wird die Temperatursteuerung nur durch die Nebenheizvorrichtung fortgesetzt, um die Verteilung aufrechtzuerhalten, da die Fixierwalze an den Endabschnitten eine größere Wärmeabstrahlung zeigt.
Wie vorhergehend erläutert, gestattet die vorliegende Ausführungsform, eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung über der Fixierwalze rasch nach dem Ende der Fixieroperation zu erreichen, unabhängig von den Einschaltbedingungen der Heizvorrichtungen in der Fixieroperation, wodurch der Hochtemperaturversatz und die thermische Schädigung der Drückwalze und des Reinigungselements verhindert werden.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform erläutert, welche eine Nebenheizvorrichtung verwendet, die eine stärkere Wärmeverteilung in den Endabschnitten als in dem Mittelabschnitt mit einer größeren Leistung als die der Hauptheizvorrichtung mit einer stärkeren Wärmeverteilung in dem Mittelabschnitt als in den Endabschnitten aufweist.
Nach dem kontinuierlichen Fixieren von großformatigen Blättern ist die Temperaturverteilung der Fixierwalze in dem Mittelabschnitt stärker als die Wärmeverteilung an den Endabschnitten, wie in Fig. 34 gezeigt ist.
Wenn die Temperatursteuerung nach dem kontinuierlichen Fixieren des großformatigen Blatts allein durch die Nebenheizvorrichtung ausgeführt wird, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, ergeben sich Abschnitte mit einer niedrigeren Temperatur zwischen dem mittleren Abschnitt und den Endabschnitten/ wie in Fig. 35 gezeigt ist, weil die Endabschnitte einen rascheren Temperaturanstieg durch die mit großer Leistung betriebene Nebenbeizvorrichtung zeigt. Wenn die Fixieroperation in einem solchen Zustand ausgeführt wird, tritt die fehlerhafte Fixierung in den Abschnitten mit niedrigerer Temperatur auf. Aus diesem Grund wird die Temperatursteuerung in diesem Fall durch die Nebenbeizvorrichtung nur für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem kontinuierlichen Fixieren ausgeführt, dann nur durch die Hauptheizvorrichtung und wieder nur durch die Nebenheizvorrichtung.
In mehr spezifischer Weise wird nach dem kontinuierlichen Fixieren die Temperatursteuerung nur durch die Nebenheizvorrichtung für 20 Sekunden ausgeführt, dann nur durch die Hauptheizvorrichtung für 10 Sekunden und daraufhin nur durch die Nebenheizvorrichtung für 30 Sekunden, wodurch eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht werden kann. Fig. 36 zeigt die EIN/AUS-Zeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung während 30 Sekunden. Es ist dadurch möglich, eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Fixierwalze zu erzielen und die fehlerhafte Fixierung zu verhindern, indem die Temperatursteuerung abwechselnd mit der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum, z. B. 1 Minute, nach der kontinuierlichen Kopieroperation ausgeführt wird.
Es tritt auch bei den Leistungen der Heizvorrichtungen und bei der Temperaturverteilung auf der Fixierwalze nach der Fixieroperation, die gleiche wie vorstehend erläutert, die fehlerhafte Fixierung auf Grund der Abschnitte mit einer niedrigeren Temperatur auf, wenn die Temperatursteuerung nur durch die Nebenheizvorrichtung ausgeführt wird.
In dieser Ausführungsform wird daher die Temperatursteuerung durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum nach der Fixieroperation ausgeführt.
In mehr spezieller Weise ist es möglich, eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung über der Fixierwalze zu erzielen und die fehlerhafte Fixierung durch Annahme eines 1 : 5-Verhältnisses der Einschaltzeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung und das Ausführen solchen abwechselnden Einschaltens für eine Minute nach der Fixierung zu verhindern. Fig. 37 zeigt die EIN/AUS-Zeiten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung in der Temperatursteuerung für 30 Sekunden. Die Temperatursteuerung wird bei einer Zykluszeit von 4 Sekunden ausgeführt.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, deren Ausbildung gleich der in Fig. 28 gezeigten ist, und deren Wärmeverteilungen der Heizvorrichtungen gleich denen in Fig. 29 und 30 gezeigten sind.
Die Fixierwalze 45 besteht aus einem Kohlenstoffstahlzylinder 47 mit einer Dicke von 0,7 mm und einer Trennschicht 48 aus Fluorharz, das darauf auf getragen ist. Die Fixierwalze 45 ist mit zwei darin angeordneten Halogenheizvorrichtungen 49, 50 mit zueinander unterschiedlichen Wärmeverteilungen versehen.
Die Drückwalze 46 besteht aus einem Kernelement 51, einer Silikonschaumgummischicht 52, die darauf angeordnet ist, und einer Trennschicht 53 aus Fluorharz, wie z. B. PFA, das schichtförmig darauf aufgetragen ist.
Obgleich Kohlenstoffstahl eine ausreichende Festigkeit aufweist, hat dieser eine kleinere Wärmekapazität als Aluminium der gleichen Menge und weist eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit gegenüber Aluminium auf. Aus diesem Grund weist die Fixierwalze aus Kohlenstoffstahl ein geringeres Fixiervermögen gegenüber Aluminium auf und zeigt einen größeren Temperaturanstieg in den Abschnitten, in welchen die Aufzeichnungsblätter nicht hindurchgehen, als die Fixierwalze, die aus Aluminium hergestellt ist. Der Kohlenstoffstahl ist jedoch vorteilhaft hinsichtlich der Verkürzung der War tezeit durch die Ausbildung einer dünneren Walze und die Verhinderung der Verformung durch den Druck der Drückwalze, da die aus Aluminium hergestellte Walze für solche Zwecke nicht ausreichend Festigkeit bereitstellen kann.
In dem Fall der Fixierung von kleinformatigen Blättern wird die Hauptheizvorrichtung allein eingeschaltet, während die Nebenheizvorrichtung ausgeschaltet ist.
In dem Fall der Fixierung von großformatigen Blättern werden die zwei Heizvorrichtungen bei einem gesteuerten Zeitverhältnis wechselweise eingeschaltet, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 38 bis 40 erläutert wird. Die Steuervorrichtung ist mit einem Mechanismus zum einzelnen Einschalten und Ausschalten der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung versehen, und anstelle der herkömmlichen Temperatursteuerung durch die EIN/AUS-Operationen einer einzelnen Heizvorrichtung, wie in Fig. 38 gezeigt, werden die Hauptheizvorrichtung für T1 Sekunden und die Nebenheizvorrichtung für T2 Sekunden abwechselnd eingeschaltet, wie in Fig. 39 gezeigt ist, wodurch die zufriedenstellende Fixierung selbst auf dem Blatt maximaler Breite erreicht wird. Es ist auch möglich, in zufriedenstellender Weise die Blätter anderer Größe zu fixieren, z. B. der Größe B4, indem das Zeitverhältnis der Einschaltungen der Heizvorrichtungen abgewandelt wird, z. B. durch abwechselndes Einschalten der Hauptheizvorrichtung für T1 - t Sekunden und der Nebenheizvorrichtung für T2 + t Sekunden.
Die vorstehend erläuterte Fixiervorrichtung wurde in ein Kopiergerät für 30 Kopien/Minute eingebaut und geprüft. Die Temperatur wurde gewöhnlich auf 190ºC gesteuert, doch um 10 Grad verringert, nachdem 60 kleinformatige Blätter fixiert wurden, deren Breite die Querbreite der Größe A4 nicht überstieg. Die maximale Blattbreite war die Querbreite der Größe A3. Für eine Blattbreite, welche die Querbreite der Größe A4 überstieg, wurde das Zeitverhältnis T1 : T2 der Einschaltungen der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung zu 4 : 1 gewählt, um durch die Nebenheizvorrichtung den Wärme mangel an den Endabschnitten der Hauptheizvorrichtung auszugleichen.
Die EIN/AUS-Zeiten wurden in Abhängigkeit von der Blattgröße und der Anzahl der hindurchgegangenen Blätter gewählt, wie in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Die Fixierbedingungen in der vorhergehenden Kopieroperation werden in einem Speicher der Steuerschaltung 33 für 1 Minute nach dem Abschluß der vorhergehenden Kopieroperation gespeichert.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform eine nächste Kopieroperation innerhalb einer Minute nach dem Abschluß der vorhergehenden Kopieroperation eingeleitet wird, werden die Temperatursteuerung und das Zeitverhältnis der Einschaltung von zwei Heizvorrichtungen als eine Fortsetzung der vorhergehenden Fixieroperation verändert. Z. B. erfordern in einem Zustand mit signifikantem Temperaturanstieg an den Endabschnitten nach dem Durchgang einer großen Menge von Blättern der Größe A4R, wenn Blätter der Größe B4R unter Einschaltung der Nebenheizvorrichtung hindurchgehen, die Endabschnitte eine lange Zeitdauer zur Rückkehr in den normalen Temperaturzustand. Wenn aus diesem Grund die Blätter der Größe B4R nach dem Durchgang einer bestimmten Anzahl von Blättern der Größe A4R hindurchgehen, wird das Fixieren nur durch die Hauptheizvorrichtung für einen Anfangszeitraum ausgeführt. Die zufriedenstellende Fixierung kann auf Grund der höheren Temperatur an den Endabschnitten allein durch die Hauptheizvorrichtung in einem solchen Anfangszeitraum erreicht werden.
Nach dem Ablauf 1 Minute vom Abschluß der vorhergehenden Kopieroperation werden die vorhergehenden Fixierbedingungen aus dem Speicher zurückgesetzt und die Fixierbedingungen für eine neue Kopieroperation werden abhängig von der Blattbreite und der Anzahl der Blätter in der neuen Kopieroperation ausgewählt.
Die folgende Tabelle 3 zeigt die Fixierbedingungen, die ausgewählt werden, wenn eine neue Kopieroperation innerhalb einer Minute nach der Beendigung der vorhergehenden Kopieroperation eingeleitet wird. Tabelle 3
In der Tabelle 3 bezeichnet die senkrechte Spalte die Blattgröße und die Anzahl der durchgelaufenen Blätter in der vorhergehenden Kopieroperation. Die waagerechte Zeile bezeichnet die Blattgröße einer neuen Kopieroperation, die innerhalb einer Minute nach dem Abschluß der vorhergehenden Kopieroperation eingeleitet wird. Die "Sammelblattzahl" in der Tabelle zeigt an, daß die Anzahl der Blätter in der neuen Kopieroperation zu der Anzahl der Blätter in der vorhergehenden Kopieroperation, addiert wird.
Als ein Beispiel wird ein Fall betrachtet, bei dem 80 Blätter der Größe A4R hindurchgehen und innerhalb einer Minute danach 20 Blätter der Größe B4R. Die Temperatur wird beim Hindurchgehen des ersten Blatts auf 180ºC gesteuert. Beim Hindurchgehen des zweiten Blatts wird die Temperatursteuerung ausgeführt, wie in einem Kasten an der Kreuzung der waagerechten Zeile für "A4R, 60-140" und der senkrechten Spalte für "B4R" gezeigt ist. Somit wird die Temperatur auf 180ºC gesteuert und die Blattanzahl wird vom 81. an gezählt. Folglich wird die Temperatur nur durch die Hauptheizvorrichtung bis zu dem 10. Blatt der Größe B4R gesteuert. Für das 11. Blatt und danach wird die Temperatur mit der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung mit einem Zeitverhältnis von 8 : 1 gesteuert.
Die vorhergehenden zwei Tabellen werden als Verweistabellen gespeichert, auf die zur Bestimmung der gesteuerten Temperatur in dem Fall Bezug genommen wird, wenn eine neue Kopieroperation innerhalb einer Minute von der Beendigung der vorhergehenden Kopieroperation eingeleitet wird.
Fig. 41 zeigt die Steuerabfolge der vorliegenden Ausführungsform, welche den Temperaturanstieg in den Abschnitten der Fixierwalze verhindern kann, welche das Aufzeichnungsblatt nicht durchläuft, und das fehlerhafte Fixieren unter jeder Bedingung.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform erläutert, welche mit einem Mechanismus zu Steuern der Blattdurchlauf geschwindigkeit und bzw. oder der Vordrehzeit vor der Kopieroperation versehen ist, zusätzlich zu den Fixierbedingungen.
In dem Fall, daß die kleinformatigen Blätter innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer in einem Zustand mit signifikantem Temperaturanstieg in den Endabschnitten hindurchzuführen sind, wird im Ergebnis des Durchlaufs einer großen Menge von kleinformatigen Blättern die Vordrehzeitdauer verlängert, um in zufriedenstellender Weise die Temperatur der Endabschnitte vor dem Hindurchgehen des nächsten Blatts zu senken. Es ist auch möglich, die Temperatur der Endabschnitte durch Verringern der Blattdurchgangsgeschwindigkeit oder durch Verlängern des Blattintervalls in der Anfangsstufe nur der nächsten Kopieroperation zu senken.
Die Einstellung der Bedingungen in der vorliegenden Ausführungsform ist in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Steuerung

A4R, 0-60 keine
A4R, 61-140 Verlängern der Vordrehung um 5 Sekunden oder Vergrößern des Blattabstands um 5 cm oder Verringern der Blattdurchgangsgeschwindigkeit um 5%.
A4R, 141- Verlängern der Vordrehung um 10 Sekunden oder Vergrößern des Blattabstands um 10 cm oder Verringern der Blattdurchgangsgeschwindigkeit um 10%.
In Tabelle 4 bezeichnet "A4R" die Blattgröße in der vorhergehenden Kopieroperation und die beigefügte Zahl bezeichnet die Anzahl von Blättern, die in der Operation hindurchgehen.
Die Blattgröße in der zweiten Kopieroperation wird als die Größe A4R angenommen. Die in dieser Tabelle gezeigte Steuerung wird natürlich nicht nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer von der Beendigung der vorhergehenden Kopieroperation ausgeführt.
Nachfolgend wird eine noch andere Ausführungsform erläutert, welche die sogenannte Intensivheizung für einen vorbestimmten Zeitraum von dem Kopierstartsignal verwendet, wenn. z. B. eine Einheit des ersten Blatts die Fixiervorrichtung durchläuft und dann die Fixiertemperatur zu dem Normalzustand zurückgeführt wird, wodurch das Fixieren des ersten Blatts zu Beginn der Fixieroperation gewährleistet wird.
Fig. 42 zeigt die Steuerabfolge der vorliegenden Ausführungsform, und Fig. 43 und 44 zeigen die Temperaturänderung an der Fixierwalze.
Die Fixiervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wurde in einem Kopiergerät für 30 Kopien/Minute geprüft, wie in Fig. 27 gezeigt ist. Die Intensivheizung wurde ausgeführt, um die Temperatur von 205ºC vom Beginn der Kopieroperation bis zum Durchgang des ersten Blatts durch die Fixiervorrichtung zu steuern, und die Temperatursteuerung wurde daraufhin auf den Normalwert von 190ºC zurückgeführt.
Die Fixiervorrichtung der herkömmlichen Steuerung in einer Kopieroperation mit einem Blattabstand von einer Sekunde zeigte die Oberflächentemperatur der Fixierwalze von 205ºC, doch die Sicherheitsvorrichtung wurde aktiviert, wenn die Oberflächentemperatur zeitweilig 220ºC als Maximalwert erreichte.
In diesem Kopiergerät wurde auf die Intensivheizung verzichtet, wenn eine neue Kopieroperation innerhalb einer Minute nach Abschluß der vorhergehenden Kopieroperation gestartet wurde. Mit einem Blattabstand von 1 Sekunde zeigte die Fixiervorrichtung die Oberflächentemperatur von 190ºC bei ei ner Maximaltemperatur von 200ºC, welche akzeptierbar war. Auch das Fixiervermögen war zufriedenstellend.
Fig. 45 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerabfolge einer noch anderen Ausführungsform, wobei der Aufbau des Geräts gleich dem der vorhergehenden Ausführungsform ist und daher nicht weiter erläutert wird.
Diese Ausführungsform verwendet zwei Halogenheizvorrichtungen mit einander unterschiedlichen Wärmemengenverteilungen. Die Wärmemengenverteilungen und Leistungen der zwei Halogenheizvorrichtungen sind gleich den in Fig. 7 und 8 gezeigten.
Am Ende einer Kopieroperation wird die Zeitmessung eingeleitet, wird aber beendet, es sei denn, eine neue Kopieroperation wird innerhalb einer Minute gestartet. Eine Kopieroperation, die daraufhin eingeleitet ist, wird in der normalen Weise ausgeführt.
Wenn eine neue Kopieroperation innerhalb der einen Minute eingeleitet wird, wird die Blattzahl erkannt, die in der vorhergehenden Kopieroperation durchgelaufen ist, weil sich eine ungleichmäßige Temperaturverteilung entwickelt hat, wenn eine große Anzahl von Blättern in der vorhergehenden Operation durchgelaufen ist. In dieser Ausführungsform wird eine solche ungleichmäßige Temperaturverteilung als nicht vorliegend angesehen, wenn die Anzahl der Blätter, die in der vorhergehenden Kopieroperation durchgelaufen ist, 40 nicht übersteigt.
In einem solchen Fall werden die Bedingungen in der vorhergehenden Kopieroperation nicht berücksichtigt, und die Halogenheizvorrichtungen, die in der Intensivheizung verwendet sind, werden gemäß der verwendeten Blattgröße in der neuen Kopieroperation bestimmt.
Wenn in mehr spezifischer Weise die maximale (große) Blattgröße in der neuen Kopieroperation verwendet ist, wird die Intensivheizung nur durch die Nebenheizvorrichtung ausge führt, um den Temperaturrückgang in den Endabschnitten auszugleichen, der aus dem Durchgang von großformatigen Blättern resultiert. Wenn die hindurchgehenden Blätter schmaler sind als die maximale Blattgröße, wird die Intensivheizung nur durch die Hauptheizvorrichtung ausgeführt, um den Temperaturanstieg in den Endabschnitten zu unterdrücken. In beiden Fällen wird nach der Intensivheizung die Fixieroperation bei einem geeigneten Einschaltverhältnis der Heizvorrichtungen ausgeführt, welches mit der Blattgröße übereinstimmt. Natürlich muß die Intensivheizung nicht in große und kleine Blattgrößen unterteilt werden, sondern kann für verschiedene Blattgrößen ausgeführt werden, indem in geeigneter Weise das Einschaltverhältnis der Heizvorrichtungen abgewandelt wird. Es ist auch die Anzahl der Heizvorrichtungen nicht auf zwei begrenzt.
Wenn die Anzahl der Kopien in der vorhergehenden Kopieroperation 40 übersteigt, werden die Heizvorrichtungen, die in der Intensivheizung verwendet werden, bis das erste Blatt in die Fixiervorrichtung einläuft, gemäß der Blattgröße in der vorhergehenden Kopieroperation bestimmt.
Wenn die großformatigen Blätter in der vorhergehenden Fixieroperation verwendet sind, wird die Intensivheizung nur durch die Nebenheizvorrichtung ausgeführt, weil die Temperatur an den Endabschnitten zurückgegangen ist. Wenn die kleinformatigen Blätter in der vorhergehenden Operation verwendet sind, wird die Intensivheizung nur durch die Hauptheizvorrichtung ausgeführt, um die Temperatur in den Endabschnitten zu verringern. Dann wird die in der Intensivheizung zu verwendende Heizvorrichtung vom Eintritt des ersten Blatts in die Fixiervorrichtung bis zum Austrag aus dieser gemäß der Blattgröße bestimmt, die in der Kopieroperation verwendet ist. Werden in der neuen Operation großformatige Blätter verwendet, wird die Intensivheizung nur durch die Nebenheizvorrichtung ausgeführt, um den Temperaturrückgang in den Endabschnitten auszugleichen, der aus dem Durchlauf der großformatigen Blätter resultiert. Wenn die kleinformatigen Blätter in der neuen Operation verwendet sind, wird die Intensivheizung nur durch die Hauptheizvorrichtung ausgeführt, um den Temperaturanstieg in den Endabschnitten zu verringern. Auch in diesem Fall wird nach der Intensivheizung die Fixieroperation mit einem geeigneten Einschaltverhältnis der Heizvorrichtungen ausgeführt, das mit der Blattgröße übereinstimmt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Modus der Intensivheizung umgeschaltet, wenn das Blatt in die Fixiervorrichtung eintritt, doch der Zeitpunkt der Umschaltung kann für die einzelne Vorrichtung verändert werden. Es ist natürlich auch möglich, auf kontinuierliche Weise das Einschaltverhältnis der Heizvorrichtungen zu verändern.
Diese Ausführungsform ermöglicht die zufriedenstellende Fixierung unabhängig von den Blattgrößen und der Blattzahl in der vorhergehenden und der neuen Kopieroperation.
Fig. 46 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerabfolge einer noch anderen Ausführungsform, welche ebenfalls zur Verwendung in einem Kopiergerät angepaßt ist, das in der Lage ist, das Einschaltverhältnis der Hauptheizvorrichtung und der Nebenheizvorrichtung zu verändern, wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn in dieser Ausführungsform die Kopierstarttaste gedrückt wird, erfolgt die Bestimmung der Intensivheizung durch die Hauptheizvorrichtung oder die Nebenheizvorrichtung gemäß der Blattgröße, die in der Kopieroperation verwendet wird.
Wenn die großformatigen Blätter in der Kopieroperation verwendet werden, wird die Intensivheizung mit der Nebenheizvorrichtung ausgeführt, um den Temperaturrückgang in den Endabschnitten auszugleichen, der sich aus der Wärmeabstrahlung an den Endabschnitten ergibt. Wenn die kleinformatigen Blätter in der Kopieroperation verwendet werden, wird die Intensivheizung mit der Hauptheizvorrichtung ausgeführt, um den Temperaturanstieg in den Endabschnitten zu verringern. Auch in diesem Fall ist es natürlich möglich, die Blattgröße in mehr als zwei Größen zu unterteilen und das Einschaltver hältnis der Heizvorrichtungen abzuwandeln, um optimale Temperaturverteilungen zu realisieren, welche jeweils an die Blattgrößen angepaßt sind. Auch die Anzahl der Heizvorrichtungen ist nicht auf zwei begrenzt.
Nach der Intensivheizung wird die Fixieroperation mit einem optimalen Einschaltverhältnis zur Übereinstimmung mit der Blattgröße ausgeführt.
Auch die vorliegende Ausführungsform zeigt ein zufriedenstellendes Fixiervermögen, selbst von der ersten Kopie nach einer längeren Bereitschaftszeitdauer. Die Intensivheizung kann mit einem erhöhten Wirkungsgrad ausgeführt werden, weil die Heizvorrichtung gemäß der Blattgröße ausgewählt wird.
Die vorhergehenden Ausführungsformen sind an Hand der Fixiervorrichtung erläutert worden, welche eine Heizwalze verwendet, doch die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise auf andere Bildheizvorrichtungen der Kontakttype anwendbar.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen begrenzt, sondern es sind Abänderungen und Abwandlungen möglich, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Bildheizgerät (29) zum Fixieren eines Bilds, das auf Aufzeichnungsmaterialien (P) verschiedener Größen aufgezeichnet ist, welches aufweist:

- ein Heizelement (45) mit einer ersten Heizvorrichtung (49) und einer zweiten Heizvorrichtung (50) mit einer Wärmeverteilung, die sich von der Wärmeverteilung der ersten Heizvorrichtung unterscheidet,

- ein Unterstützungselement (46), das mit dem Heizelement einen Klemmspalt ausbildet,

- ein Temperaturerfassungselement (54) zum Erfassen einer Temperatur des Heizelements und

- eine Stromversorgung-Steuervorrichtung (33) zur Steuerung der Stromversorgung der ersten Heizvorrichtung (49) und der zweiten Heizvorrichtung (50), in denen die Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement (54) erfaßt ist, in bezug auf eine Solltemperatur gesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Stromversorgung-Steuervorrichtung (33) angepaßt ist, ein Einschaltverhältnis der ersten Heizvorrichtung zu der zweiten Heizvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeittakts zu steuern, in welchem die Heizvorrichtungen wechselweise eingeschaltet sind, solange die durch das Temperaturerfassungselement erfaßte Temperatur niedriger als die Solltemperatur ist, und

- das Einschaltverhältnis als Reaktion auf die Signale, welche sowohl die Größe des Aufzeichnungsmaterials als auch die Anzahl der kontinuierlich ausgeführten Fixieroperationen abbilden, ausgewählt wird.

2. Bildheizgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmeverteilung der ersten Heizvorrichtung (49) im wesentlichen einem Aufzeichnungsmaterial einer kleinen Größe entspricht und die Wärmeverteilung der zweiten Heizvorrichtung (50) im wesentlichen einem Abschnitt des Heizelements entspricht, an dem das Aufzeichnungsmaterial kleiner Größe nicht hindurchgeht.

3. Bildheizgerät gemäß Anspruch 1, wobei die erste Heizvorrichtung (49) eine Wärmeverteilung aufweist, welche in einem mittleren Abschnitt besser als in Endabschnitten entlang der Längsrichtung des Heizelements (45) ist, und die zweite Heizvorrichtung (50) eine Wärmeverteilung aufweist, welche in den Endabschnitten besser als in dem mittleren Abschnitt ist.

4. Bildheizgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Stromversorgung-Steuervorrichtung angepaßt ist, das Einschaltverhältnis der ersten und der zweiten Heizvorrichtung zwischen einem Zustand, wenn das Aufzeichnungsmaterial durch den Klemmspalt bewegt wird, und einem anderen Zustand, wenn das Aufzeichnungsmaterial nicht durch den Klemmspalt bewegt wird, zu verändern.

5. Bildheizgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Stromversorgung-Steuervorrichtung angepaßt ist, das Einschaltverhältnis der ersten und der zweiten Heizvorrichtung nach dem Abschluß der Bilderhitzung gemäß den vorhergehenden Fixierbedingungen des Bildheizgeräts zu steuern.

6. Bildheizgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Stromversorgung-Steuervorrichtung angepaßt ist, das Einschaltverhältnis der ersten und der zweiten Heizvorrichtung gemäß der Größe des Aufzeichnungsmaterials und der Anzahl der Fixieroperationen in einer vorhergehenden Fixieroperation zu steuern.

7. Bildheizgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Stromversorgung-Steuervorrichtung eine Zählschaltung zum Zählen der Signale aufweist, die durch eine Nulldurchgang-Erfassungsschaltung (6) für die Eingangswechselspannung der zugeführ ten Energie erzeugt sind, innerhalb des vorbestimmten Zeittakts zur wechselweisen Zuführung von Energie zu der ersten und der zweiten Heizvorrichtung beim Erreichen eines vorbestimmten Zählwerts der Zählschaltung.