DE69624176T2

DE69624176T2 - Bildheizgerät

Info

Publication number: DE69624176T2
Application number: DE69624176T
Authority: DE
Inventors: Atsuyoshi Abe; Hiroki Kisu; Hideo Nanataki; Tetsuya Sano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JPH0926717A; JP3412968B2; CN1142624A; KR970007541A; EP0753799A2; DE69624176D1; CN1081807C; EP0753799B1; EP0753799A3; KR100191041B1; US5881349A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bilderwärmungsvorrichtung, die einen Erwärmungsvorgang mit Hilfe von Wirbelströmen bewirkt, die durch Verwendung der elektromagnetischen Induktion erzeugt werden. Im einzelnen betrifft die Vorrichtung eine Fixiervorrichtung bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise bei elektrophotographischen Kopierern, Druckern und Faksimilevorrichtungen, oder betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen eines unfixierten Tonerbildes, das auf direkte oder indirekte Weise an einer Oberfläche eines Aufzeichnungsmittels mit einem Toner aus einem bei Erwärmung schmelzendem Harz durch ein passendes Bilderzeugungsverarbeitungsmittel, wie z. B. Elektrophotographie, elektrostatische Aufzeichnung, oder magnetische Aufzeichnung gebildet wird, um das Tonerbild als dauerhaft fixiertes Bild an der Oberfläche des Aufzeichnungsmittels zu fixieren.

Stand der Technik

Fig. 12 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Stands der Technik. Sie veranschaulicht eine schematische Schnittansicht eines Laserstrahldruckers für eine Anwendung als Elektrophotographiedrucker. Die Betriebsweise dieser Vorrichtung soll erläutert werden.
Ein elektrostatisches Latentbild wird durch Modulation der Intensität eines Laserstrahls von einem Scanner 13 gemäß einem von einem Hostcomputer gesendeten Bildinformationssignal an einer lichtempfindlichen Trommel 11 gebildet. Die Intensität und der Bestrahlungspunktdurchmesser des Laserstrahls sind gemäß der Auflösung der Bilderzeugungsvorrichtung und der gewünschten Bilddichte passend eingestellt, wobei das elektrostatische Latentbild auf der lichtempfindlichen Trommel 11 durch Halten von von dem Laserstrahl bestrahlten Bereichen auf einem Lichtpotential VL und der anderen Bereiche auf einem durch eine erste Ladeeinrichtung 12 geladenen Dunkelpotential VD gebildet wird. Die lichtempfindliche Trommel 11 dreht sich in Pfeilrichtung, so dass das elektrostatische Latentbild sukzessive von einer Entwicklungseinheit 14 entwickelt wird. In der Entwicklungseinheit 14 bildet der Toner an einer Entwicklungshülse bzw. einem Entwicklungsrohr 1402 eine gleichförmige Tonerschicht, wobei die Tonerhöhe und der reibungselektrische Effekt durch die einer Tonerzuführungswalze entsprechenden Entwicklungshülse 1402 und eine Entwicklungsklinge 1401 gesteuert werden. Die Entwicklungsklinge 1401 wird normalerweise aus einem Metall oder Harz hergestellt. Für den Fall, dass eine Harzklinge Verwendung findet, steht sie mit der Entwicklungshülse 1402 unter passendem Anpressdruck in Verbindung. Bei Drehung der Entwicklungshülse 1402 selbst, erscheint die an der Entwicklungshülse 1402 geformte Tonerschicht der lichtempfindlichen Trommel 11, wobei nur die Bereiche mit einem Potential VL selektiv durch eine an die Entwicklungshülse 1402 angelegte Spannung Vdc und dem von dem Oberflächenpotential der lichtempfindlichen Trommel 11 gebildeten elektrischen Feld entwickelt werden. Das Tonerbild an der lichtempfindlichen Trommel 11 wird sukzessive durch eine Übertragungseinheit 15 auf ein von einer Blattzufuhrvorrichtung zugeführtes Blatt übertragen. Die Übertragungseinheit kann eine Koronaaufladeeinrichtung, wie es dargestellt ist, oder eine Einheit eines Übertragungswalzenverfahrens sein, bei dem das Blatt bei Aufbringen einer Übertragungsladung an dem Blatt durch Zuführen eines elektrischen Stroms von einer Energieversorgungseinheit auf eine elektrisch leitende elastische Walze transportiert wird. Das Blatt mit dem darauf übertragenen Tonerbild wird ferner durch Drehung der lichtempfindlichen Trommel 11 einer Fixiereinheit 10 zugeführt, damit das Tonerbild erwärmt und in ein dauerhaft fixiertes Bild gepresst wird.
Das in Fig. 12 veranschaulichte Wärmewalzenverfahren fand früher in großem Maße für durch Wärmefixiereinrichtungen gekennzeichnete Bilderwärmungsvorrichtungen Verwendung.
Das Wärmewalzenverfahren brachte jedoch das Problem mit sich, dass die Fixierwalze eine große Wärmekapazität aufweist, was eine hohe Erwärmungsleistung und eine lange Wartezeit erfordert.
Folglich sind die folgenden Vorschläge für eine direkte Erwärmung der Fixierwalze unter Verwendung von der Erzeugung induzierter Ströme vorgelegt worden.
Die Offenlegungsschrift der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung-Nr. 51-109737 offenbart eine Induktionserwärmungsfixiervorrichtung, die den elektrischen Strom in der Fixierwalze durch magnetischen Fluss zu ihrer Erwärmung mit Hilfe von Stromwärme induziert.
Ferner ist unter der japanischen Patentveröffentlichung-Nr. 5-9027 eine Erwärmungstechnik offenbart, die das Merkmal der Fixierwalze als einen drehenden Körper in der Form verwendet, dass eine Feldspule bzw. Erregerspule stromaufwärts des Spalts in der Drehrichtung der Fixierwalze zur Verfügung steht.
Zusätzlich wird unter der Patent-Nr. 5,278,618 der Vereinigten Staaten ein Beispiel offenbart, bei dem ein Fixierfilm mit verminderter Wärmekapazität anstatt der Fixierwalze verwendet wird und mit einem Erregerelement in der Nähe des Spalts erwärmt wird.
Die in der offengelegten Schrift der japanischen Gebrauchsmusterschutzanmeldungs-Nr. 51-109737 offenbarte Fixiervorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass große Strahlungsverluste auftreten, da die Energie des von der Erregerspule erzeugten magnetischen Wechselflusses zur Erhöhung der Temperatur der gesamten Fixierwalze genutzt wird, wobei die Dichte der Fixierenergie im Bezug auf die eingegebene Energie gering ist, was einen geringen Wirkungsgrad zur Folge hat.
Ferner ist die unter der japanischen Patentveröffentlichungs-Nr. 5-9027 offenbarte Fixiervorrichtung so eingerichtet, die Energie des magnetischen Flusses an dem lokalen Ort zu verwenden, so dass die Strahlungsverluste verringert werden würden. Da die Fixiervorrichtung jedoch den das erwärmte Element durchdringenden magnetischen Fluss verwendet, ist es erforderlich, für die Erregung eine niedrige Frequenz des Wechselstroms anzusetzen, was das Problem eines verminderten Energiewandlungswirkungsgrades hervorruft.
Die US-Patent-Nr. 5,278,618 zeigt eine Einbeziehung des Fixierfilms als ein erwärmtes Element in einen Teil des magnetischen Pfades, erfordert jedoch einen magnetischen Pfad von sehr hoher Flussdichte gegen den Fixierfilm, da der magnetische Pfad in dem Spaltbereich begrenzt ist, was das Problem einer auftretenden magnetischen Sättigung verursacht und dadurch daran scheitert, einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erlangen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bilderwärmungsvorrichtung bereitzustellen, die die elektromagnetische Induktion zur Verbesserung des Wärmeerzeugungswirkungsgrads benutzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bilderwärmungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der ein im Wesentlichen geschlossener magnetischer Kreis aus einem sich bewegenden Element und einem magnetischen Element ausgebildet ist und ein zwischen einer Grundlinie einer von dem magnetischen Element zu dem sich bewegenden Element gerichteten magnetischen Kraft und einer Grundlinie einer von dem sich bewegenden Element zu dem magnetischen Element gerichteten magnetischen Kraft ausgebildeter Winkel θ (gemessen in rad) so eingerichtet ist, dass die Bedingung π/6 < θ < 5π/6 erfüllt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bilderwärmungsvorrichtung bereitzustellen, bei welcher das magnetische Element bei Betrachtung aus einer zu der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements senkrechten Richtung eine T-förmige Gestalt aufweist.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden bei der folgenden Beschreibung offensichtlich werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 stellt eine Schnittansicht einer Fixiervorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar;
Fig. 2A gibt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wieder, und Fig. 2B und 2C sind Darstellungen, die vergleichende Beispiele zeigen;
Fig. 3 zeigt die Schichtstruktur eines Fixierfilms;
Fig. 4 stellt den Schichtaufbau eines weiteren Fixierfilms dar;
Fig. 5 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Teils der Fixiervorrichtung;
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Farbbilderzeugungsvorrichtung, für die die Fixiervorrichtung der Erfindung angewendet wird;
Fig. 7 stellt eine Ansicht eines schematischen Schnittes der bekannten Fixiervorrichtung dar;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Fixiervorrichtung in einer geteilten Kernanordnung;
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht einer Fixiervorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 10 gibt eine Schnittansicht einer Fixiervorrichtung noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung wieder;
Fig. 11 stellt eine Schnittansicht einer Fixiervorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung dar; und
Fig. 12 veranschaulicht eine bekannte Bilderzeugungsvorrichtung.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt eine Darstellung, um die Merkmale der Erfindung am geeignetsten zu zeigen. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Fixierfilm, welcher ein drehendes Erwärmungselement als ein sich bewegendes Element ist, und das Bezugszeichen 105 bezeichnet eine elektrisch isolierende Filmführung, welche die Durchdringung mit einem magnetischen Fluss nicht behindert. Der Fixierfilm 1 dreht sich mit der durch die Filmführung 105 gewährleisteten Tragestabilität in Pfeilrichtung. Das Bezugszeichen 201 bezeichnet eine Erregerspule zur Erzeugung des magnetischen Wechselflusses, und das Bezugszeichen 202 bezeichnet einen Kern als ein hochpermeables Element, oder ein magnetisches Element zur Führung des von der Erregerspule 201 erzeugten magnetischen Wechselflusses in Kreisumfangsrichtung des Fixierfilms 1 zur Erzeugung eines im Wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreises. Bei dem Ausführungsbeispiel besteht der Kern aus Ferrit und wird von der Filmführung 105 getragen.
Eine Erregerschaltung ist mit der Erregerspule 201 verbunden und die Erregerschaltung ist so eingerichtet, dass sie der Erregerspule 201 einen Wechselstrom mit 50 kHz zuführen kann. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine ein drehendes Anpresselement als ein Stützelement darstellende Anpresswalze, welche durch Ausbildung eines Überzugs aus einer Silikongummischicht 302 mit der Höhe von 2 mm auf einem Kern 301 so geformt ist, dass sie Elastizität verleiht, und welche den Spalt N mit dem Fixierfilm 1 bildet. Die Anpresswalze 3 dient auch als eine Treibwalze zum Drehantrieb des Fixierfilms 1 in der Beförderungsrichtung des Aufzeichnungsblattes P.
Der Fixierfilm 1 soll im Bezug auf Fig. 3 im Detail beschrieben werden. Der Fixierfilm 1 wird durch Bedecken einer Oberfläche einer einer elektrisch leitenden Schicht entsprechenden Erwärmungsschicht 101 aus Nickel über eine Höhe von 50 um mit einer elastischen Schicht 102 mit Silikongummi und ferner durch Bedecken der elastischen Schicht 102 mit einer Freigabeschicht 103 aus einem fluorhaltigen Harz ausgebildet. Ohne auf Nickel begrenzt zu sein, kann die Erwärmungsschicht 101 aus einem der Materialien wie Metalle, Metallverbindungen und organischen Leitern, die gute elektrische Leiter mit einer Widerstandsfähigkeit von 10&supmin;&sup5; bis 10&supmin;¹&sup0; Ωm sind und vorzugsweise aus einem der reinen Metalle, wie beispielsweise Eisen, Kobalt usw., welche einen Ferromagnetismus mit hoher Permeabilität liefern, oder Verbindungen davon hergestellt sein. Mit abnehmender Höhe der Erwärmungsschicht 101 wird es schwieriger einen ausreichenden magnetischen Pfad zu sichern, was den magnetischen Fluss veranlassen könnte, nach außen auszutreten und dadurch die Erwärmungsenergie des Erwärmungselements selbst zu vermindern. Mit höher werdender Erwärmungsschicht 101 tendiert eine für den Temperaturanstieg erforderliche Zeitdauer dazu, sich aufgrund der Zunahme der Wärmekapazität zu verlängern. Folglich gibt es abhängig von Werten der spezifischen Wärme, Dichte, Permeabilität und des spezifischen Widerstands des für das Erwärmungselement verwendeten Materials geeignete Werte für die Höhe. In dem Fall dieses Ausführungsbeispiels wurde die Temperaturanstiegsrate von 3 oder mehr ºC pro Sekunde in dem Höhenbereich von 10 bis 100 um erzielt. Wäre die Härte der elastischen Schicht 102 zu hoch, würde eine Unregelmäßigkeit der Bildglätte auftreten, da die elastische Schicht nicht in der Lage wäre, sich an die Rauhigkeit des Aufzeichnungsmittels oder der Tonerschicht anzupassen. Folglich ist die Härte der elastischen Schicht 102 vorzugsweise 60º (JIS-A) oder geringer und noch besser 45º (JIS-A) oder geringer. Die thermische Leitfähigkeit der elastischen Schicht 102 beträgt vorzugsweise 6 · 10&supmin;&sup4; bis 2 · 10&supmin;³ [cal/cm·sec·deg]. Wäre die elektrische Leitfähigkeit % kleiner als 6 · 10&supmin;&sup4; [cal/cm·sec·deg], wäre der thermische Widerstand groß, so dass sich der Temperaturanstieg in der Oberflächenschicht des Fixierfilms 1 verlangsamen würde.
Die Freigabeschicht 103 kann nicht nur aus einem aus fluorhaltigen Harzen, wie beispielsweise PFA, PTFE und FEP ausgewählten Material hergestellt werden, sondern auch aus Materialien mit guter Freigabefähigkeit und mit hohem thermischen Widerstand, wie beispielsweise aus Silkonharz, Silikongummi und Fluorgummi. Die Höhe der Freigabeschicht 103 beträgt vorzugsweise 20 bis 100 um. Wäre die Höhe der Freigabeschicht 103 geringer als 20 um, würde das Problem auftreten, dass aufgrund der Überzugsunregelmäßigkeit des Überzugsfilms einige Bereiche mit niedriger Freigabefähigkeit entstehen, und es würde das Problem nicht ausreichender Haltbarkeit auftreten. Würde die Höhe der Freigabeschicht über 100 um liegen, würde das Problem der schlechter werdenden thermischen Leitfähigkeit auftreten. Besonders wenn die Freigabeschicht aus einer Schicht auf Harzgrundlage besteht, wird ihre Härte zu hoch, was die Wirkung der elastischen Schicht 102 vernichtet.
Ferner kann eine in der Fig. 4 gezeigte wärmeisolierende Schicht 104 in der Schichtstruktur des Fixierfilms 1 bereitgestellt werden. Bevorzugte Materialien für die wärmeisolierende Schicht 104 umfassen wärmewiderstandsfähige Harze, wie z. B. das Fluorharz, Polyimidharz, Polyamidharz, Polyamidimidharz, PEEK-Harz, PES-Harz, PPS-Harz, PFA-Harz, PTFE-Harz und FEP-Harz. Die Höhe der wärmeisolierenden Schicht 104 beträgt vorzugsweise 10 bis 1000 um. Wäre die Höhe der wärmeisolierenden Schicht 104 geringer als 10 um, wäre eine geringe wärmeisolierende Wirkung zu erwarten und genauso wäre die Haltbarkeit unzureichend. Andererseits, wäre die Höhe größer als 1000 um, wäre der Abstand zwischen dem hoch-permeablen Kern 202 und der wärmeisolierende Schicht 101 zu groß, um mit ausreichendem magnetischen Fluss die Erwärmungsschicht 101 zu erreichen. Wird die wärmeisolierende Schicht 104 zur Verfügung gestellt, kann stabiles Erwärmen vorgenommen werden, da die Schicht den Temperaturanstieg der Erregerspule 201 und des Kerns 202 in Folge der durch die Erwärmungsschicht 101 erzeugte Wärme verhindern kann.
Die Erregerspule 201 muss eine Spule sein, die einen für das Erwärmen ausreichenden magnetischen Wechselfluss erzeugt. Für dieses Ziel ist es erforderlich, eine Widerstandskomponente niedrig, jedoch eine Leitfähigkeitskomponente hoch anzusetzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht ein Kerndraht der Erregerspule 201 einem Draht mit Φ1 für hohe Frequenzen, und umfasst ein Bündel von feinen Drähten, welche um den Spalt N in zwölf Windungen gewickelt ist.
Die Erregerspule 201 erzeugt den magnetischen Wechselfluss mit dem von dem Erregerkreis zugeführten Wechselstrom, worauf der magnetische Wechselfluss zu dem Kern 202 zur Induktion von Wirbelströmen in der Erwärmungsschicht 101 des Fixierfilms 1 geleitet wird. Die Wirbelströme erzeugen die Stromwärme durch den spezifischen Widerstand der Erwärmungsschicht 101, die das zu dem Spalt N transportierte Aufzeichnungsmittel P und den Toner T an dem Aufzeichnungsmittel P durch die elastische Schicht 102 und die Freigabeschicht 103 erwärmen kann.
Folglich wird die Energie des vorstehenden magnetischen Wechselflusses zum effektiven Erwärmen einer für den Fixierschritt geeigneten Stelle verwendet, wobei der magnetische Fluss in die Kreisumfangsrichtung des Fixierfilms 1 zur Festlegung der Richtungen der magnetischen Kraftlinien ohne magnetische Sättigung des Fixierfilms 1 und auch ohne Luftkurzschluss geleitet wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Kern 202 gemäß der Darstellung in Fig. 2A ausgebildet, so dass ein Winkel für einen bestimmten Moment zwischen einer vom Kern 202 zu dem Fixierfilm 1 gerichteten Richtung (A) des magnetischen Flusses und einer aus dem Fixierfilm 1 zu dem Kern 202 einfallenden Richtung (B) des magnetischen Flusses den Wert π/2 [rad] besitzt.
Der Kern 202 dieses Ausführungsbeispiels verfügt nämlich bei Betrachtung aus einer zu der Bewegungsrichtung des Fixierfilms 1 senkrechten Richtung über eine T-förmige Gestalt.
Ein sich in dem unteren Teil der T-Form des Kerns 202 befindliches Ende eines linearen Plattenelements (erster Abschnitt) 202a liegt in dem Spalt N dem Fixierfilm 1 nah gegenüber, wobei sich die in dem oberen Teil der T-Form befindlichen Enden eines linearen Plattenelements (zweiter Abschnitt) 202b nahe dem Fixierfilm 1 stromaufwärts und stromabwärts des Spalts N in Bewegungsrichtung des Fixierfilms 1 gegenüberliegen. Gemäß dieser Anordnung bilden der Fixierfilm 1 und der Kern 202 einen im Wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis.
Durch diese Anordnung werden Grundlinien der magnetischen Kraft (bei der Spitze des Erregerstromes) erzeugt, die durch die gestrichelten Linien in der Zeichnung dargestellt sind, wodurch ein zugehöriger Bereich in der Nähe des Spalts in dem Fixierfilm 1 erwärmt wird, die Energieverluste aufgrund von Strahlung vermindert werden können und die zum Erwärmen beitragende Dichte des magnetischen Flusses so gesteuert wird, dass die Erzeugung eines überschüssigen Induktionsfeldes verhindert wird.
Bei einem vergleichenden, in Fig. 2B gezeigten Beispiel, bei dem der Winkel θ den Wert 0 [rad] besitzt, und für den Fall eines als drehendes Erwärmungselement verwendeten dünnen Fixierfilms 1, wird in dem Fixierfilm 1 magnetische Sättigung auftreten, wird der magnetische Pfad in der Luft zwischen den Kernen erscheinen, wird der Erwärmungswirkungsgrad zurückgehen und wird sich die Erwärmungsregion verengen, was die Energiezufuhr für den Fixierschritt schwierig gestaltet. Solche Auswirkungen werden bei einem Wert von θ größer als π/6 [rad] geringer, und erzielen somit einen nochmals besseren Aufbau.
Besitzt θ den Wert π [rad], wie in Fig. 2C dargestellt, wird der magnetische Pfad lang, wodurch die magnetische Flussdichte vermindert wird, was das Erreichen eines schnellen Temperaturanstiegs schwierig gestaltet und was die Strahlungsverluste aufgrund einer Zunahme der Erwärmungsregion auf ein nicht vernachlässigbares Niveau erhöht. Diese Auswirkung wird geringer, wird θ auf einen niedrigeren Wert als 5π/6 [rad] eingestellt, und folglich wird so ein noch besserer Aufbau erreicht.
Das Ausführungsbeispiel wurde durch die Auswahl von θ auf der Grundlage derartiger Ergebnisse aufgebaut.
Der Winkel θ (rad) wird nämlich vorzugsweise durch π/6 < θ < 5π/6 festgelegt.
Die Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Kerns (teilweise aufgebrochen) 202, der Erregerspule 201, und der in Fig. 1 gezeigten Filmführung (die untere Hälfte) 105, wobei sich diese Elemente in die Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Fixierfilms erstrecken.
Die Erregerspule 201 ist an der inneren Oberfläche der Filmführung 105 um den ersten Abschnitt 202a (vgl. Fig. 2A) des Kerns 202 herum befestigt und ist von dem Ende in Längsrichtung zu dem anderen Ende des Kerns 202 gewunden.
Die Länge in Längsrichtung dieses Kerns 202, dieser Erregerspule 201 und dieser Filmführung 105 entspricht der Breite eines Aufzeichnungsmittels mit der maximal zu verwendenden Abmessung.
Als Nächstes wird die Funktionsweise eines Beispiels, für das die Bilderwärmungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels als eine Fixiereinrichtung einer Bilderzeugungsvorrichtung für Bilder mit vier Farben angewendet wird, zusammen mit der Betriebsweise der Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben.
Die Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines elektrophotographischen Farbdruckers, für welchen die Erfindung angewendet wird. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine lichtempfindliche Trommel aus einem organischen lichtempfindlichen Element, das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Ladungseinrichtung zum gleichförmigen Laden der lichtempfindlichen Trommel 11 und das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Laseroptikgehäuse zur Erzeugung eines elektrostatischen Latentbildes an der lichtempfindlichen Trommel 11 bei Umwandeln von Signalen eines nicht abgebildeten Bildsignalgenerators in die Einschalt/Ausschalt-Signale für das Laserlicht. Das Bezugszeichen 1101 bezeichnet das Laserlicht und das Bezugszeichen 1102 einen Spiegel. Das elektrostatische Latentbild an der lichtempfindlichen Trommel 11 wird durch eine Entwicklungseinheit 14 durch selektives Aufbringen des Toners auf der Trommel entwickelt. Die Entwicklungseinheit 14 umfasst Farbentwickler für gelb G, rot R und blau B und einen Entwickler S für schwarz, durch die das Latentbild Farbe für Farbe an der lichtempfindlichen Trommel 11 zum Erlangen eines Farbbildes durch sukzessives Überlagern der Tonerbilder an einer Zwischenübertragungstrommel 16 entwickelt wird. Die Zwischenübertragungstrommel 16 verfügt an einer Metalltrommel über eine elastische Schicht mit mittlerem Widerstand und eine Oberflächenschicht mit hohem Widerstand, wobei ein Vorspannungspotential an die Trommel zum Übertragen des Tonerbildes durch einen Potentialunterschied von der lichtempfindlichen Trommel 11 angelegt wird. Andererseits wird das über eine Zufuhrwalze von einer Blattkassette zugeführte Aufzeichnungsmittel P zwischen eine Übertragungswalze 15 und die Zwischenübertragungswalze 16 in Synchronisation mit dem elektrostatischen Latentbild an der lichtempfindlichen Trommel 11 zugeführt. Die Übertragungswalze 15 führt eine Ladung mit der dem Toner entgegengesetzten Polarität von der Rückseite des Aufzeichnungsmittels P zu, wodurch das Tonerbild an der Zwischenübertragungstrommel 16 an das Aufzeichnungsmittel P übertragen wird. Daraufhin führt die Erwärmungsfixiervorrichtung 20 dem das unfixierte Tonerbild tragenden Aufzeichnungsmittel P Wärme und Druck zu, so dass das Bild dauerhaft auf dem Aufzeichnungsmittel P fixiert ist. Danach wird das Aufzeichnungsmittel auf einem nicht dargestellten Ablagekorb abgelegt. Der an der lichtempfindlichen Trommel 11 verbliebene Toner und Papierstaub wird von einem Reiniger 17 entfernt und der auf der Zwischenübertragungstrommel 16 zurückgebliebene Toner und Papierstaub wird von einem Reiniger 18 beseitigt. Die lichtempfindliche Trommel 11 wiederholt die Schritte für das Laden und nach dem Laden.
Die vorstehend beschriebene Bilderwärmungsvorrichtung entspricht der angewendeten Fixiereinrichtung 20, wobei das Aufzeichnungsmittel P bei dem Spalt zur Fixierung des Tonerbildes erwärmt wird, und dann am Austritt des Spalts getrennt wird.
Bei Vergleich des vorstehenden Aufbaus mit der Bilderzeugungsvorrichtung, welche die in Fig. 7 gezeigte konventionelle Bilderwärmungsvorrichtung zum Erwärmen der gesamten Fixierwalze verwendet, war der vorstehende Aufbau in der Lage, die Wartezeit um 60 oder mehr Sekunden zu verkürzen und den Energieverbrauch während des Druckens um 20 oder mehr Prozent zu verbessern bzw. zu senken.
Gemäß diesem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt das hochpermeable Element den Bereich und die Dichte des durch das drehende Erwärmungselement durchlaufenden magnetischen Flusses zur Anhebung des Energiewandlungswirkungsgrads ein, und es vermindert die Strahlungsverluste durch spezifisches Festlegen des Erwärmungsbereichs, so dass der zum Fixierschritt beitragende Energieanteil vergrößert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Kern 202 aus einer Kombination von kleinen Blöcken beispielsweise in der Fig. 8 dargestellten rechteckigen Parallelepipeden konstruiert sein. In diesem Fall ist der Aufbau flexibel auf Spannung oder thermische Spannung gegen starke Druckkraft, wodurch ein Zerbrechen des Kerns verhindert werden kann. Ferner kann ein Kern mit einer aufwendigen Konfiguration mit niedrigen Kosten gebildet werden.
Die Bilderzeugungsvorrichtung für ein vierfarbiges Bild ist für dieses Ausführungsbeispiel erläutert worden, jedoch kann die Erfindung auf eine Einfarbenbilderzeugungsvorrichtung oder eine Ein-Pfad- Mehrfarbenbilderzeugungsvorrichtung angewendet werden. In diesem Fall kann die elastische Schicht 102 in dem Fixierfilm 1 entfallen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Die Fig. 9 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, wobei in der Darstellung die gleichen Bezugszeichen die vorstehend beschriebenen identischen Elemente bezeichnen.
Das Ausführungsbeispiel wendet die kleine Blockanordnung wie für den Kern 202 des vorstehenden ersten Ausführungsbeispiels an, bei dem die dem Fixierfilm 1 zugewandten Abschnitte 203 aus einem magnetischen Material mit hoher Curietemperatur hergestellt sind, während ein von dem Fixierfilm 1 abgewandter Abschnitt 204 aus einem magnetischen Material mit einer relativ niedrigen Curietemperatur aber einer hohen Permeabilität angefertigt ist. Üblicherweise verfügbare Materialien für derartige magnetische Materialien beinhalten Magnetite bzw. Magneteisenstein für den Ersteren und Manganferrite für den Letzteren.
Diese Anordnung hat die Vorteile, dass der Kern keinen Magnetismus zur Erzielung guter Induktionserwärmung einbüßt, auch wenn die von dem Fixierfilm 1 erzeugte Wärme auf den Kern übertragen wird, und dass der durch das magnetische Material mit hoher Permeabilität in dem Abschnitt 204 erlangte starke magnetische Fluss relativ wenig durch die Wärme beeinflusst wird.
Dieses Ausführungsbeispiel ist nämlich auf eine solche Art und Weise eingerichtet, dass das hochpermeable Element aus einer Kombination von magnetischen Materialien unterschiedlicher Curiepunkte bzw. Curietemperaturen hergestellt ist, was eine Auswahl der magnetischen Materialien abhängig von einer Temperaturverteilung ermöglicht, wodurch eine Minderung der Permeabilität verhindert werden kann.
Da die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kern so konstruiert ist, den geschlossenen magnetischen Kreis mit dem Fixierfilm 1 zu bilden, muss der Kern für die dem Fixierfilm 1 zugewandten Abschnitte über ein hohe Temperatur verfügen. Folglich stellt dieses Ausführungsbeispiel einen verbesserten Kern mit einer Permeabilität zur Verfügung, die in diesem Fall in hohen Maße unabhängig von einem Temperaturanstieg des Kerns 203 ist.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 10 zeigt eine schematische Schnittansicht für ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung und in der Darstellung bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die vorstehend beschriebenen identischen Elemente. Das Bezugszeichen 106 bezeichnet einen oberen Bereich der geteilten Filmführungseinheit.
Das Ausführungsbeispiel verwendet einen bipolaren Kern 205 zur Konzentration des magnetischen Flusses in einem gewünschten Abschnitt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird für den Winkel θ zwischen den in den Kern 205 hineingehenden und aus ihm herausgehenden magnetischen Kraftlinien der Wert π/3 gewählt. Da in diesem Fall die Erwärmungsregion die Region in der Nähe des Spalts N sowie vor und hinter dem Spalt N ist, wird der Großteil der Energie aufgrund der Induktionserwärmung in dem Fixierschritt verbraucht, wodurch die Verbrauchsleistung bzw. Leistungsaufnahme verringert werden kann.
Fig. 11 zeigt ein weiterentwickeltes Beispiel des Ausführungsbeispiels mit dem Winkel θ = 2π/5. Der Kern 206 weist eine starke Krümmung aufgrund seiner konvexen Eigenschaft in Richtung des Drehzentrums des Fixierfilms auf, wodurch ausreichende Permeabilität sogar mit einem dünnen Material erzielt werden kann. Zusätzlich wird das Zentrum des Erwärmungsabschnitts auf die stromaufwärts des Spalts N liegende Seite im Bezug auf die Drehrichtung des Fixierfilms 1 verschoben, wodurch die Wärme durch die Drehbewegung des Fixierfilms 1 sicher auf das Aufzeichnungsmittel übertragen wird.
Diese Anordnung ermöglicht eine kühlende Entfernung des Aufzeichnungsmittels, was das Auftreten eines Entfernungsdefekts, einer Tonerverschmutzung oder Ähnlichem verhindert.
Da dieses Ausführungsbeispiel den hohen magnetischen Fluss zu dem Fixierfilm 1 zuführen kann, ist es für den Gebrauch von eher dickem bzw. hohem Fixierfilm geeignet.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind vorstehend beschrieben worden, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf keine Weise auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern verschiedene Anordnungen und Abänderungen innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung aufweisen kann.

Claims

1. Bilderwärmungsvorrichtung mit,

einem sich bewegenden Element (1) mit einer elektrisch leitenden Schicht (101) und so angeordnet, dass es sich mit einem Aufzeichnungsmittel zusammen bewegt;

einer Erregerspule (201) zur Erzeugung eines magnetischen Flusses,

wobei der durch die Erregerspule (201) erzeugte magnetische Fluss Wirbelströme in dem sich bewegenden Element (1) erzeugt und die Wirbelströme das sich bewegende Element (1) veranlassen, Wärme zu erzeugen,

wobei die Wärme des sich bewegenden Elements (1) ein Bild an dem Aufzeichnungsmittel erwärmt;

einem magnetischen Element (202) zur Leitung des durch die Erregerspule (201) erzeugten magnetischen Flusses,

wobei das sich bewegende Element (1) und das magnetische Element (202) einen im Wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis bilden,

wobei ein zwischen einer Grundlinie einer von dem magnetischen Element (202) zu dem sich bewegenden Element (1) gerichteten magnetischen Kraft und einer Grundlinie einer von dem sich bewegenden Element (1) zu dem magnetischen Element (202) gerichteten magnetischen Kraft ausgebildeter Winkel θ [rad] auf π/6 < θ < 5π/6 festgelegt ist, um den magnetischen Fluss in dem sich bewegenden Element (1) lokal zu konzentrieren.

2. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das magnetische Element (202) ein hochpermeables Element ist.

3. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das magnetische Element (202) einen ersten Abschnitt (202a) und einen zweiten Abschnitt (202b) besitzt, deren Enden dem sich bewegenden Element (1) gegenüberliegen.

4. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der erste Abschnitt (202a) und der zweite Abschnitt (202b) lineare Plattenelemente sind.

5. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, die ein Stützelement (3) zur Bildung eines Spalts (N) zusammen mit dem sich bewegenden Element (1) aufweist, wobei das Ende des ersten Abschnitts (202a) dem Spalt (N) gegenüberliegt und das Ende des zweiten Abschnitts (202b) dem sich bewegenden Element (1) in einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements (1) stromaufwärts und stromabwärts zu dem Spalt gegenüberliegt.

6. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Erregerspule (201) um den ersten Abschnitt (202a) herum gewickelt ist.

7. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das magnetische Element (202) in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt ist.

8. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Blöcken verschiedene Curietemperaturen aufweist.

9. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Blöcken jeweils niedrigere Curietemperaturen an einer dem sich bewegenden Element (1) abgewandten Seite besitzt, als auf einer ihm zugewandten Seite.

10. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das magnetische Element (202) in eine Richtung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements (1) ausgedehnt ist.

11. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Erregerspule (201) entlang einer Längsrichtung des magnetischen Elements (202) gewickelt ist.

12. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das sich bewegende Element (1) ein endloser Film ist.

13. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ein Stützelement (3) zur Ausbildung eines Spalts (N) zusammen mit dem sich bewegenden Element (1) besitzt, wobei ein unfixiertes Tonerbild bei dem Spalt (N) an dem Aufzeichnungsmittel fixiert wird.

14. Bilderwärmungsvorrichtung mit,

einer Erregerspule (201) zur Erzeugung eines magnetischen Flusses,

wobei das sich bewegende Element (1) und das magnetische Element (202) einen im Wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis bilden, und

wobei das magnetische Element (202) bei Betrachtung aus einer zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements (1) senkrechten Richtung eine T-förmige Gestalt aufweist, um den magnetischen Fluss in dem sich bewegenden Element (1) lokal zu konzentrieren.

15. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das magnetische Element (202) ein hochpermeables Element ist.

16. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das magnetische Element (202) einen ersten Abschnitt (202a) und einen zweiten Abschnitt (202b) besitzt, deren Enden dem sich bewegenden Element (1) gegenüberliegen.

17. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei der erste Abschnitt (202a) und der zweite Abschnitt (202b) lineare Plattenelemente sind.

18. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, die ein Stützelement (3) zur Bildung eines Spalts (N) zusammen mit dem sich bewegenden Element (1) aufweist, wobei das Ende des ersten Abschnitts (202a) dem Spalt (N) gegenüberliegt und die Enden des zweiten Abschnitts (202b) dem sich bewegenden Element (1) in einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements (1) stromaufwärts und stromabwärts zu dem Spalt (N) gegenüberliegen.

19. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die Erregerspule (201) um den ersten Abschnitt (202a) herum gewickelt ist.

20. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das magnetische Element (202) in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt ist.

21. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei die Vielzahl von Blöcken verschiedene Curietemperaturen aufweist.

22. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Blöcken jeweils niedrigere Curietemperaturen an einer zu dem sich bewegenden Element (1) abgewandten Seite besitzt, als auf einer ihm zugewandten Seite.

23. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das magnetische Element (202) in eine Richtung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements (1) ausgedehnt ist.

24. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die Erregerspule (201) entlang einer Längsrichtung des magnetischen Elements (202) gewickelt ist.

25. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das sich bewegende Element (1) ein endloser Film ist.

26. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, die ein Stützelement (3) zur Ausbildung eines Spalts (N) zusammen mit dem sich bewegenden Element (1) besitzt, wobei ein unfixiertes Tonerbild bei dem Spalt (N) an dem Aufzeichnungsmittel fixiert wird.

27. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ein Stützelement (3) zur Bildung eines Spalts (N) zusammen mit dem sich bewegenden Element (1) aufweist, wobei ein von dem geschlossenen magnetischen Kreis erzeugter zentraler Abschnitt eines Erwärmungsbereichs des sich bewegenden Elements (1) im Bezug auf eine Bewegungsrichtung des sich bewegenden Elements (1) stromaufwärts von dem Spalt (N) angeordnet ist.

28. Bilderwärmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 14, die ein Stützelement (3) zur Bildung eines Spalts (N) zusammen mit dem sich bewegenden Element (1) aufweist, wobei das sich bewegende Element (1) ein sich im Kreis drehendes Element darstellt und das magnetische Element (202) in einem Halbkreisbereich des sich drehenden Elements nahe des Spalts zur Verfügung gestellt ist.