DE69708245T2

DE69708245T2 - Fixiervorrichtung

Info

Publication number: DE69708245T2
Application number: DE1997608245
Authority: DE
Inventors: Shin-Ichi Azumi; Atsushi Kadoya; Toshiaki Kagawa; Masaru Tsuji; Kouji Yamaji
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: DE69708245D1; EP0833223A3; EP0833223A2; EP0833223B1

Description

tiert, auf dem ein Fixiervorgang ausgeführt wird. Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückkissen.
Eine Fixierwalze 112 besteht aus einer Hohlwalze 112a aus Aluminium und einer Überzugsschicht 112b, mit der die Umfangsfläche der Hohlwalze 112a beschichtet ist. Die Überzugsschicht 112b besteht aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten wie z. B. Silikonkautschuk. Unter der Fixierwalze 112 ist ein Andrückelement 111 ausgebildet.
Auf einer Andruckfläche des Andrückelements 111, d. h. der der Fixierwalze 112 zugewandten Fläche, ist eine Überzugsschicht 114 aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten wie z. B. Tetrafluorethylen-Harz ausgebildet. Das Andrückelement 111, das an der Oberseite einer durch eine Achse 117 gelagerten Andrückplatte 116 befestigt ist, wird über die Überzugsschicht 114 mit einem durch eine Druckfader 118 ausgeübten vorbestimmten Druck an die Fixierwalze 112 gedrückt. Zwischen der Fixierwalze 112 und dem Andrückelement 111 wird ein Blatt Papier 101 mit einem vorfixierten Tonerbild 102 transportiert, und so wird das vorfixierte Tonerbild 102 auf das Blatt Papier 101 fixiert.
Darüber hinaus offenbart die japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung 1-304481/1989 (Tokukaihei I-304481) ein Verfahren mit Andrückfolie, bei dem ein Andrückgewebeelement an Stelle einer Andrückwalze verwendet ist. Beim Verfahren mit Andrückfolie wird das Andrückgewebeelement mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel gegen die Fixierwalze gedrückt, und zwischen dieser und dem Andrückgewebeelement wird Aufzeichnungmaterial transportiert und so einem Fixiervorgang unterzogen. Fig. 14 zeigt ein Beispiel für eine Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückfolie.
Eine Fixierwalze 122 besteht aus einer Hohlwalze 122a aus Aluminium und einer Überzugsschicht 122b, mit der die Umfangsfläche der Hohlwalze 122a beschichtet ist. Die Überzugsschicht 122b besteht aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten wie z. B. Silikonkautschuk. Ein Ende eines Andrückgewebeelements 122 steht in Eingriff mit einem Rahmen 123 und wird durch diesen festgehalten. Das andere Ende auf der entgegengesetzten Seite wird dagegen durch eine Schraubenfeder 122 unter vorbestimmten Zug gesetzt. So wird das Andrückgewebeelement 121 mit einem vorbestimmten Umschlingungswinkel a gegen die Fixierwalze 122 gedrückt. Zwischen der Fixierwalze 122 und dem Andrückgewebeelement 121 wird ein ein vorfixiertes Tonerbild 102 tragendes Blatt Papier 102 hindurchtransportiert, und so wird dieses vorfixierte Tonerbild 102 auf das Blatt Papier 101 fixiert.
Jedoch ergeben sich bei der oben genannten Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückkissen die folgenden Probleme:
(1) Da die Haftfestigkeit zwischen dem Andrückelement 111 und der Überzugsschicht 114 schwach ist, wird die Überzugsschicht 114 durch die Gleitbewegung an der Fixierwalze 112 leicht abgenutzt und abgetrennt.
(2) Vor dem Zuführen eines Blatt Papiers 101, oder zum Zeitpunkt vor dem Zuführen des nächsten Papiers 101, wenn Papierblätter 101 aufeinanderfolgend zugeführt werden, zeigt die Fixierwalze 112 die Tendenz, das Andrückelement 111 durch ihre Drehung anzuschneiden und zu beschädigen, wodurch das Andrückelement 111 verformt wird.
(3) Um die Haftfestigkeit zwischen dem Andrückelement 111 und der Andrückplatte 116 zu erhöhen, wird die Haftfläche zwischen ihnen erhöht, wobei jedoch das Andrückelement 111 voluminös wird, was die Kosten der Vorrichtung erhöht.
(4) Wenn die Härte des Andrückelements 111 zu hoch ist, wird keine ausreichende Klemmbreite (Breite, die ein Bereich, in dem die Fixierwalze 112 und das Andrückelement 111 in Kontakt treten, in der Rotationsrichtung der Fixierwalze 112 aufweist) erzielt, wodurch es gelegentlich zu Fixierunregelmäßigkeiten in der Richtung der Walzenachse der Fixierwalze 112 kommt. Demgegenüber zeigt das Andrückelement 111 die Tendenz, dauerhaft verformt zu werden, wenn seine Härte zu niedrig ist.
(5) Da das Andrückelement 111 an der Andrückplatte 116 befestigt ist, werden Papierblätter 101 nur durch die Transportkraft der Fixierwalze 112, transportiert. Daher ist es schwierig, Papierblätter 101 gleichmäßig zu transportieren, und es besteht die Tendenz, dass Papierstaus auftreten.
(6) Die Überzugsschicht 112b der Fixierwalze 112 muss zwei Eigenschaften genügen, nämlich der Eigenschaft des Ablösens vom Toner und der Eigenschaft, Papier zu transportieren, die einander widersprechen. Aus diesem Grund ist eine größere Transportkraft erforderlich, und es ist erforderlich, diese Transportkraft zu optimieren.
Ferner ergaben sich bei einer Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückfolie die folgenden Probleme:
(1) Um eine ausreichende Fixierkraft (Fixierfestigkeit) zu erzielen, muss der Umschlingungswinkel α des Andrückgewebeelements 121 in Bezug auf die Fixierwalze 122 erhöht werden. Dann zeigt das Blatt Papier 101, nachdem es einem Fixiervorgang unterzogen wurde, die Tendenz, sich stark aufzurollen.
(2) Das Andrückgewebeelement 121 zeigt die Tendenz unregelmäßiger Druckverteilung in der Richtung der Walzenachse der Fixierwalze 122, wodurch es gelegentlich zu Unregelmäßigkeiten des Fixiervorgangs kommt.
Ferner zeigen sich bei der Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückkissen und der Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückkissen und der Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückfolie gemeinsam die folgenden Probleme. Wenn nämlich während eines doppelseitigen Druckprozesses nach dem Fixieren des vorfixierten Tonerbilds 102 auf der Rückseite (nachfolgend als umgedrehtes Blatt bezeichnet) des Blatt Papiers 101 fixiert wird, zeigt dieses vorfixierte Tonerbild 102 auf der Rückseite des Blatt Papiers 101 auf Grund der Gleitbewegung zwischen der Rückseite des Blatt Papiers 101 und dem Andrückelement 111 oder dem Andrückgewebeelement 121 die Tendenz einer Verschmierung (nachfolgend als Bildverschmierung bezeichnet) oder der Toner auf der Rückseite des Blatt Papiers 101 schmilzt auf das Andrückelement 111 oder das Andrückgewebeelement 121 auf, was Papierstaus verursacht.
Gemäß dem später veröffentlichten Dokument EP-A-96 113 570.4 (Veröffentlichungsnr. EP 0 770 935 A2, Veröffentlichungsdatum 2. Mai 1997), das eine Fixiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, sorgt in einer wärmebeständigen Folie für einen Abschnitt mit verringerter thermischer Verformung in Form einer Kombination von Schlitzschnitten bestimmter Schlitzbreite mit Schlitzschnitten, die bloße Schnitte sind, und zwischen benachbarten Schlitzschnitten in der wärmebeständigen Folie vorhanden sind, um eine Verformung zu verhindern, wenn ein dickes Blatt Papier transportiert wird, wobei es zu einer solchen Verformung in Abschnitten der wärmebeständigen Folie kommen kann, mit denen die Ränder des Papierblatts in Kontakt treten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fixiervorrichtung zu schaffen, die einen hervorragenden Fixiervorgang ausführt und auch über hervorragende Papiertransportfähigkeiten mit geeigneter Transportkraft verfügt. Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist eine erfindungsgemäße Fixiervorrichtung mit Folgendem versehen: einer Fixierwalze; einer wärmebeständigen Folie, die der Fixierwalze zugewandt vorhanden ist und einem Andrückelement, das gegen die Fixierwalze gedrückt wird, wobei sich die wärmebeständige Folie dazwischen befindet, wobei zwischen der Fixierwalze und der wärmebeständige Folie ein ein vorfixiertes Tonerbild tragendes Aufzeichnungsmaterial hindurchtransportiert wird, damit dieses vorfixierte Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger fixiert wird und wobei die wärmebeständige Folie einen Abschnitt zum Verringern der Wärmeverformung aufweist, um ihre Verformung durch Wärme zu verringern, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abschnitt zum Verringern der Wärmeverformung dadurch gebildet ist, dass in der wärmebeständige Folie nur Schlitzschnitte vorhanden sind, von denen jeder ein einfacher Einschnitt ist.
Bei der vorstehend genannten Anordnung ist die thermische Verformung wie eine Auslenkung oder Verwindung verringert, da der in der wärmebeständigen Folie vorhandene Schlitzschnitt Volumenänderungen, wie Expansion oder Schrumpfung, der wärmebeständigen Folie, wenn sie durch die Fixierwalze während eines Fixiervorgangs auf hohe Temperatur erwärmt wird, absorbiert (aufnimmt). Daher sind die Verwendung einer Erwärmungs-Trenn-Vorrichtung, eine Erhöhung der Dicke der wärmebeständigen Folie und eine Vergrößerung des Papiertransport-Drehmoments, wie sie bei herkömmlichen Vorrichtungen erforderlich waren, nicht mehr erforderlich. So wird es möglich, die optimale Klemmbreite aufrechtzuerhalten, während eine geeignete Andrückkraft des Andrückelements aufrechterhalten wird. Im Ergebnis ist unter Verwendung einer wärmebeständigen Folie mit einem Schlitzschnitt ein hervorragender Fixiervorgang verfügbar.
Darüber hinaus ist das Andrückelement, da die oben genannte Anordnung das Erfordernis beseitigt, das Papiertransport-Drehmoment zu erhöhen, frei von Schäden, die durch eine Scherkraft hervorgerufen werden, die durch die Drehung der Fixierwalze ausgeübt wird. Daher ermöglicht es die oben genannte Anordnung, abweichend von herkömmlichen Anordnungen, eine Verformung des Andrückelements zu verhindern, um dadurch die Beständigkeit desselben im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen zu verbessern.
Ferner sind, da das Andrückelement keiner derartigen Scherkraft unterliegt, keine Überlegungen hinsichtlich der Haftfläche zur Verwendung beim Befestigen des Andrückelements anzustellen. Daher wird das Andrückelement so konzipiert, dass es die minimal erforderliche Größe aufweist, und es können Kompaktheit und eine Kostensenkung der Vorrichtung erzielt werden.
Darüber hinaus sind durch Ausbilden der Fixiervorrichtung in solcher Weise, dass die Fixierwalze im mittleren Abschnitt des in der wärmebeständigen Folie vorhandenen Schlitzschnitts in Kontakt mit der wärmebeständigen Folie steht, eine Verwindung eines Randtetis und dergleichen der wärmebeständigen Folie vermieden und es ist eine Zunahme des Papiertransport-Drehmoments vermieden. Ferner wird, wenn die Fixierwalze erwärmt wird, die Wärme gleichmäßig über die wärmebeständige Folie übertragen. So wird auf der Oberfläche der wärmebeständigen Folie eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt und aufrechterhalten, wodurch die Fixiertemperatur stabil gehalten wird.
Ferner ist durch Konzipieren des Schlitzschnitts in solcher Weise, dass er in Bezug auf die Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials verkippt ist, selbst im Fall unvollkommenen Fixierens, z. B. auf Grund der Tatsache, dass die wärmebeständige Folie über ihre Lebensdauer hinaus benutzt wird, dieses unvollkommene Fixieren nicht so auffällig, abweichend von Fällen, in denen der Schlitzschnitt rechtwinklig oder parallel zur Transportrichtung der Papierblätter verläuft.
Darüber hinaus kann dann, wenn der Schlitzschnitt so konzipiert ist, dass er in Bezug auf die Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials verkippt ist, wie oben beschrieben, die Reibungskraft zwischen dem Schlitzschnitt und dem transportierten Blatt Papier verteilt werden. Dies beseitigt das Erfordernis einer Vergrößerung des Papiertransport-Drehmoments. Demgemäß wird es möglich, die Kosten der Vorrichtung durch Miniaturisieren eines Motors, einer Spannungsquelle und anderer Komponenten zu senken und auch den Energieverbrauch zu senken. Ferner wird der Andrückeffekt selbst dann nicht beeinträchtigt, wenn die wärmebeständige Folie durch das Andrückelement weggedrückt wird, da der Schlitzschnitt so konzipiert ist, dass er verkippt ist, wie oben beschrieben. In diesem Fall ist es möglich, die Fixierfunktion von Toner im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen zu verbessern.
Ferner werden dann, wenn der Abschnitt zum Verringern der thermischen Verformung der wärmebeständigen Folie aus einem Schlitzschnitt besteht, selbst dann, wenn dicke Papierblätter, wie Briefhüllen und Postkarten, transportiert werden, kleine Auslenkungen und Verformungen, wie sie in der wärmebeständigen Folie auftreten, durch den Schlitzschnitt absorbiert. Demgemäß wird es möglich, unvollkommenes Fixieren zu verhindern, wie es in Abschnitten der wärmebeständigen Folie auftreten könnte, mit denen die Ränder des Papiers in Kontakt treten. Daher ist es selbst im Fall des Transports dicker Papierblätter möglich, eine Auslenkung und Verformung der wärmebeständigen Folie zu verhindern und einen hervorragenden Fixiervorgang sicher auszuführen.
Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Vorteile der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu nehmen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein erläuterndes Beispiel einer wärmebeständigen Folie zeigt, die nicht zur Grundanordnung der Erfindung gehört, aber zu deren Erläuterung verwendet wird.
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die wärmebeständige Folie während eines Fixiervorgangs auf eine Solltemperatur erwärmt ist.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines mit der Fixiervorrichtung versehenen Laserdruckers zeigt.
Fig. 4 ist eine erläuternde Zeichnung, die schematisch den Aufbau der Fixiervorrichtung zeigt.
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die ein anderes Konstruktionsbeispiel einer wärmebeständigen Folie zu Zwecken der Erläuterung zeigt.
Fig. 6 ist eine Draufsicht der wärmebeständigen Folie der Fig. 5, die den Kontaktabschnitt zwischen dieser und der Fixierwalze zeigt.
Fig. 7 ist eine Draufsicht der wärmebeständigen Folie der in Fig. 5, die den Kontaktabschnitt und einen Klemmabschnitt zwischen der wärmebeständigen Folie und der Fixierwalze zeigt.
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die eine wärmebeständige Folie zeigt, in der Schlitzschnitte, jeweils mit im Wesentlichen dreieckiger Form, ausgebildet sind.
Fig. 9 ist eine Draufsicht, die eine wärmebeständige Folie zeigt, in der Schlitzschnitte mit jeweils im Wesentlichen Trapezform ausgebildet sind.
Fig. 10 ist eine Draufsicht, die eine wärmebeständige Folie zeigt, bei der Schlitzschnitte zwischen Schlitzschnitten vorhanden sind.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Papiertransportkraft gemessen wird.
Fig. 12(a) ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Blatt weißes Papier in die Fixiervorrichtung transportiert wird; und
Fig. 12(b) ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Blatt massiv schwarz bedrucktes (100%) Papier in die Fixiervorrichtung transportiert wird.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht, die ein Konstruktionsbeispiel einer herkömmlichen Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückkissen zeigt.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die ein Konstruktionsbeispiel einer herkömmlichen Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückfolie zeigt.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, die ein Konstruktionsbeispiel einer Fixiervorrichtung unter Verwendung des Verfahrens mit Andrückkissen zeigt, wobei eine wärmebeständige Folie installiert ist.
Fig. 16(a) ist eine Draufsicht, die ein Bild ohne Verschmierung zeigt; und
Fig. 16(b) ist eine Draufsicht, die ein verschmiertes Bild zeigt.
Fig. 17 ist eine Draufsicht, die ein Konstruktionsbeispiel eines Ausführungsbeispiels einer wärmebeständigen Folie gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 18 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die wärmebeständige Folie der Fig. 17 während eines Fixiervorgangs auf eine Solltemperatur erwärmt ist.
Fig. 19 ist eine erläuternde Ansicht, die mechanische Spannungen veranschaulicht, wie sie in einer wärmebeständigen Folie beim Herstellprozess einer wärmebeständigen Folie verbleiben, die in einer erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung anzubringen ist.
Fig. 20 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie eine wärmebeständige Folie aus einer Materialfolie so ausgeschnitten wird, dass die Längsrichtung der wärmebeständigen Folie rechtwinklig zur Längsrichtung der Materialfolie verläuft.
Fig. 21 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie die wärmebeständige Folie so aus der Materialfolie ausgeschnitten wird, dass die Längsrichtung der wärmebeständigen Folie parallel zur Längsrichtung der Materialfolie verläuft.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 12 und auch die Fig. 16 erörtert die folgende Beschreibung ein Beispiel, bei dem eine Fixiervorrichtung, die Gegenstand des Dokuments EP-A-96 113 570.4 (Veröffentlichungsnr. 0 770 395 A2) ist, wobei es sich um Zwischendokument mit früherem Prioritätsdatum handelt, das am 2. Mai 1997 nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht ist, bei einem Laserdrucker angewandt ist.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, verfügt der Laserdrucker über einen Papierzuführabschnitt 10, eine Bilderzeugungsvorrichtung 20, einen Laserabtastabschnitt 30 und eine Fixiervorrichtung 50 gemäß der Erfindung. Der Papierzuführabschnitt 10 führt der im Drucker installierten Bilderzeugungsvorrichtung 20 ein Blatt Papier 1 (Aufzeichnungsmaterial) zu. Die Bilderzeugungsvorrichtung 20 überträgt ein Tonerbild entsprechend einem elektrostatischen latenten Bild, das auf dem Laserabtastabschnitt 30 erzeugt wurde, auf ein transportiertes Blatt Papier ein. Die Fixiervorrichtung 50 fixiert den Toner auf das Blatt Papier 1, das weiter zu ihr transportiert wurde. Danach wird das Blatt Papier 1 durch Papiertransportrollen 41 und 42 aus dem Drucker ausgestoßen. Anders gesagt, durchläuft das Blatt Papier 1 einen Pfad, der durch eine durchgezogene Linie, Pfeil A, in Fig. 3 dargestellt ist.
Der Papierzuführabschnitt 10 besteht aus einer Papierzuführschale 11, einer Papierzuführrolle 12, einer Reibungsplatte 13 zu Papiertrennzwecken, einer Druckfeder 14, einem Papiererfassungs-Stellglied 15, einem optischen Papiererfassungssensor 16 und einer Steuerschaltung 17.
Bei Empfang eines Druckbefehls von einem extern angeschlossenen Hostcomputer (nicht dargestellt) werden Papierblätter 1, die in die Papierzuführschale 11 gelegt wurden, durch Funktionen der Papierzuführrolle 12, der Reibungsplatte 13 zu Papiertrennzwecken und der Druckfeder 14 Blatt für Blatt zugeführt und anschließend durch das Innere des Druckers transportiert. Wenn das Blatt Papier 1 das Papiererfassungs-Stellglied 15 herunterdrückt, gibt der optische Papiererfassungssensor 16 ein elektrisches Signal aus, das die entsprechende Information anzeigt, um dadurch den Start eines Bilddruckvorgangs anzuweisen. Die Steuerschaltung 17, die durch die Betätigung des Papiererfassungs-Stellglieds 15 aktiviert wurde, liefert ein Bildsignal an eine Licht emittierende Einheit 31 des Laserabtastabschnitts 30 mit einer Laserdiode, um dadurch das Ein- und Ausschalten der Licht emittierenden Diode zu steuern.
Der Laserabtastabschnitt 30 besteht aus der Licht emittierenden Einheit 31 mit der Laserdiode, einem Abrasterspiegel 32, einem Abrasterspiegelmotor 33 sowie Reflexionsspiegel 35, 36 und 37.
Der Abrasterspiegel 32 wird vom Abrasterspiegelmotor 33 dauernd mit hoher Drehzahl gedreht. Anders gesagt, führt ein Laserlichtstrahl 34, in Fig. 3, ein Abrastern in axialer Richtung eines Fotoleiters 21, der später beschrieben wird, aus. Der so von der Licht emittierenden Einheit 31 mit Laserdiode ausgegebene Laserlichtstrahl 34 wird durch die Reflexionsspiegel 35, 36 und 37 auf den Fotoleiter 21 in der Bilderzeugungsvorrichtung 20 gelenkt. In diesem Fall belichtet der Laserlichtstrahl 34 den Fotoleiter 21 auf selektive Weise entsprechend der Information gemäß dem Ein- und Ausschalten durch die Steuerschaltung 17.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 20 ist mit dem Fotoleiter 21, einer Übertragungswalze 22, einem Ladeelement 23, einer Entwicklungswalze 24, einer Entwicklungseinheit 25 und einer Reinigungseinheit 26 versehen.
Die Oberfläche des Fotoleiters 21, die vorab durch das Ladeelement 23 auf ein vorbestimmtes elektrisches Potenzial geladen wurde, wird durch den Laserlichtstrahl 34 belichtet, so dass die Oberflächenladung des Fotoleiters 21 selektiv entladen wird. So wird auf dem Fotoleiter 21 ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt. Zum Entwickeln verwendeter Toner ist in der Entwicklungseinheit 25 gespeichert. Der Toner, dem durch geeignetes Rühren innerhalb der Entwicklungseinheit 25 eine elektrische Ladung versehen wurde, kann an der Oberfläche der Entwicklungswalze 24 anhaften. Dann wird durch die Funktion eines elektrischen Felds, das sich zwischen einer an die Entwicklungswalze 24 angelegten Entwicklungsvorspannung und dem elektrischen Oberflächenpotenzial des Fotoleiters 21 einstellt, auf dem Fotoleiter 21 ein dem elektrostatischen latenten Bild entsprechendes Tonerbild erzeugt. Demgemäß wird das Blatt Papier 1, das vom Papierzuführabschnitt 10 zur Bilderzeugungsvorrichtung 20 transportiert wurde, in eingebettetem Zustand zwischen dem Fotoleiter 21 und der Übertragungswalze 22 hindurch geschickt. Dann wird der Toner auf dem Fotoleiter 21 durch die Funktion des elektrischen Felds, das sich durch eine an die Übertragungswalze 22 angelegte Übertragungsspannung einstellt, elektrisch angezogen und auf das Blatt Papier 1 übertragen. In diesem Fall wird einiges des Toners auf dem Fotoleiter 21 durch die Übertragungswalze 22 auf das Blatt Papier 1 übertragen, während nicht übertragener Toner durch die Reinigungseinheit 26 rückgewonnen wird.
Danach wird das Blatt Papier 1 zur Fixiervorrichtung 50 transportiert. Die Fixiervorrichtung 50 wird hier später detailliert beschrieben. In der Fixiervorrichtung 50 werden durch ein Andrückelement 51 und eine Fixierwalze 52, die auf einer Temperatur von 170ºC gehalten wird (beide werden später beschrieben) eine geeignete Temperatur und ein geeigneter Druck ausgeübt. Dann wird der Toner aufgeschmolzen und auf dem Blatt Papier 1 fixiert, um ein stabiles Bild zu erzeugen. Das Blatt Papier 1 wird durch die Papiertransportrollen 41 und 42 transportiert und aus der Vorrichtung ausgestoßen.
Als Nächstes erörtert die folgende Beschreibung die Fixiervorrichtung 50 unter Bezugnahme auf Fig. 4. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist die Fixiervorrichtung 50 mit dem Andrückelement 51, der Fixierwalze 52 und einem unteren Rahmen 53 versehen. Die Fixierwalze 52 besteht aus einem dünnen zylindrischen Körper aus Aluminium und einem Überzugsabschnitt, mit dem die Umfangsfläche des zylindrischen Körpers beschichtet ist. Der Überzugsabschnitt verfügt über hervorragende Tonerfreigabe-, Papiertransport- und Wärmebeständigkeitseigenschaften und er besteht z. B. aus einem Kunstharzmaterial wie Silikonkautschuk. In den axialen Kernabschnitt der Fixierwalze 52 ist eine Heizlampe 55 eingeschoben.
Das Andrückelement 51 besteht aus Silikonschwammkautschuk mit einer Dicke von 2 mm und einer Härte von ungefähr 30º der Skala ASKER C. Das Andrückelement 51, das sich zwischen (1) einer L-förmigen Metallplatte 56 mit einer Dicke t1, die am unteren Rahmen 53 befestigt ist, und (2) der Fixierwalze 52 (d. h. an der Umfangsfläche der Fixierwalze 52) befindet, wird durch eine Druckausübungsfeder 58 mit einem ausgeübten Druck von 1200 gf heruntergedrückt. Hierbei ist das Andrückelement 51 durch ein wärmebeständiges doppelseitiges Klebeband an der L-förmigen Metallplatte 56 befestigt. Ferner ist das Andrückelement 51 an Erhebungen befestigt, die in der Nähe der jeweiligen Enden der L-förmigen Metallplatte 51 vom unteren Rahmen 53 herausstehen, wodurch es an diesem unteren Rahmen 53 befestigt ist, der eine die Fixiervorrichtung 50 bildender Rahmen ist.
An den jeweiligen Enden der Fixierwalze 52 sind in der axialen Richtung auf eine Art rechtwinklig zur Achse der Fixierwalze 52 Achsenbüchsen 60 mit der Form eines Halbkreisbogens angebracht. Hierbei sind die Achsenbüchsen 60 an einer Fixierabdeckung 59 aus wärmebeständigem Harz befestigt. Die Befestigungsabdeckung 59 unterliegt einem mittels einer Druckausübungsfeder 58 ausgeübten Druck durch einen oberen Rahmen 61.
Zwischen das Andrückelement 51 und die Fixierwalze 52 ist eine wärmebeständige Folie 54 eingefügt. Da das Andrückelement 51 mit der eingefügten wärmebeständigen Folie 54 dazwischen gegen die Fixierwalze 52 gedrückt wird, stehen die Fixierwalze 52 und die wärmebeständige Folie 54 in einem Bereich in Kontakt miteinander, in dem das Andrückelement 51 gegen die Fixierwalze 52 gedrückt wird. Die wärmebeständige Folie 54 ist nur am Ende auf der stromaufwärtigen Seite durch ein wärmebeständiges doppelseitiges Band am unteren Rahmen 53 befestigt, also am Ende auf der Seite, dem ein Blatt Papier 1 zugeführt wird. Da die thermische Belastung ungleichmäßig ist, mit einem Unterschied betreffend den Bereich, in dem das Andrückelement 51 gegen die Fixierwalze 52 gedrückt wird, zum anderen Bereich, zeigt die wärmebeständige Folie 54 die Tendenz, sich in Gebieten zu lockern, in denen die thermische Belastung ungleichmäßig ist oder im Bereich, in dem das Andrückelement 51 gegen die Fixierwalze 52 gedrückt wird, wenn die wärmebeständige Folie 54 direkt am Andrückelement 51 befestigt ist oder das Ende der wärmebeständigen Folie 54 auf der stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Papiertransportrichtung am unteren Rahmen 53 befestigt ist.
Die wärmebeständige Folie 54 mit einer Dicke von 300 um ist so ausgebildet, dass auf ihre Oberfläche ein Kunstharzmaterial mit hervorragenden Tonertrenn- und Wärmebeständigkeitseigenschaften beschichtet ist oder ein derartiges Kunstharzmaterial in ihres eingebaut ist. Das Kunstharzmaterial ist z. B. ein Fluorharz wie z. B. PFA (Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymerharz) oder PTFE (Polytetrafluorethylen). Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als wärmebeständige Vorrichtung 54 ein solche aus PTFE (die normalerweise einen Reibungskoeffizienten von 0,04 bis 0,1 gegen Aluminium aufweist) verwendet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Abschnitt zum Verringern der thermischen Verformung in der wärmebeständigen Folie 54 Schlitzausschnitte 54a (ausgeschnittene Abschnitte; siehe Fig. 1) in der Transportrichtung des Papiers 1 ausgebildet, so dass die Verformung durch Wärme, wie die während des Fixierens zugeführte Wärme oder die durch Reibung zur Fixierwalze 52 hervorgerufene Wärme, hervorgerufene Verformung verringert werden kann.
Im unteren Rahmen 53 ist die stromaufwärtige Seite (Seite, zu der das Papier 1 zugeführt wird) betreffend die Fixierwalze 52 um eine Breite, die den Dicken des Andrückelements 52 und der wärmebeständigen Folie 54 entspricht, höher als die stromaufwärtige Seite eingestellt. Die L-förmige Metallplatte 56 ist im Randabschnitt zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite mit einer derartigen Höhendifferenz befestigt. Ferner ist eine Vorfixierführung 57, die den Zuführvorgang des Blatt Papiers 1 führt, an der Papierzuführseite des unteren Rahmens 53 ausgebildet. Eine Fixierführung 62, die das Ausgeben des Blatt Papiers, auf dem ein Bild fixiert wurde, führt, ist auf der Papierauslassseite des unteren Rahmens 53 ausgebildet.
Bei dieser Ausbildung der Fixiervorrichtung 5Q wird das Blatt Papier 1, an dem ein vorfixiertes Tonerbild 2 elektrostatisch zum Anhaften gebracht wurde, in der Papiertransportrichtung (in einer durch einen Pfeil B in der Zeichnung gekennzeichneten Richtung) bewegt, und es durchläuft einen Bereich, in dem die Fixierwalze 52 und die wärmebeständige Folie 54 in Kontakt miteinander stehen, d. h. einen Klemmabschnitt, wobei es durch die Vorfixierführung 57 geführt wird. Dabei wird das vorfixierte Tonerbild 2, das elektrostatisch auf dem Blatt Papier 1 zum Anhaften gebracht wurde, durch Wärme und Druck, wie sie durch die Fixierwalze 52 ausgeübt werden, auf das Blatt Papier 1 fixiert, wodurch gewünschte Zeichen oder Bilder auf diesem erzeugt werden. Danach läuft das Blatt Papier 1 über die Fixierführung 62 und wird aus der Maschine ausgestoßen. So führt diese Anordnung das abschließende Fixierstadium eines elektrofotografischen Prozesses aus. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erörtert die folgende Beschreibung die wärmebeständige Folie 54 im Einzelnen.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht die wärmebeständige Folie 54 aus dem oben genannten Kunstharzmaterial wie z. B. PFT oder PTFE, und sie verfügt über Schlitzausschnitte 54a als Abschnitt zum Verringern thermischer Verformung.
Jeder Schlitzausschnitt ist tatsächlich ein Ausschritt, der sich durch Entfernen eines Abschnitts zwischen zwei Schnitten ergibt. Die wärmebeständige Folie 54 aus PTFE ist auf eine Dicke von 300 um eingestellt, mit einer Schlitzausschnittbreite AL von 1,2 mm und einem Schlitzausschnittintervall 11 von 80 mm. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Schlitzausschnitte 54a im mittleren Teil der wärmebeständigen Folie 54 in der Transportrichtung der Papierblätter vorhanden sein, jedoch ist es bevorzugt, dass sie sich jeweils zu einem Rand der wärmebeständigen Folie 54 erstrecken, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, um die Ermüdung in Endabschnitten der Schlitzausschnitte 54a zu verringern und sicherer Volumenänderungen durch Aufquellen oder Schrumpfen aufzufangen. Die Schlitzausschnittbreite Δh und das Schlitzausschnittintervall L der wärmebeständigen Folie 54 werden durch die Solltemperatur der Fixierwalze 52 und den charakteristischen Wärmeexpansionskoeffizienten des Harzes der erwärmten wärmebeständigen Folie 54 bestimmt. Die Dicke der wärmebeständigen Folie 54 wird unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren bestimmt, wie des Abstands zwischen der wärmebeständigen Folie 54 und der Fixierwalze 52 (siehe Fig. 4) im Klemmabschnitt, der Stärke des Andrückelements 51 (siehe Fig. 4), der Härte der wärmebeständigen Folie 54 und den Abriebverlusten durch Reibung zwischen der wärmebeständigen Folie 54 und der Fixierwalze 52, so dass eine lange Lebensdauer der Fixiervorrichtung 50 erhalten werden kann (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel können bis zu 60000 Papierblätter gehandhabt werden).
Bei einem Verfahren unter Verwendung einer herkömmlichen wärmebeständigen Folie dehnt sich diese durch Wärme von der Fixierwalze aus, wodurch es zu Auslenkungen und Verformungen an der Oberfläche der wärmebeständigen Folie kommt, die zu Unregelmäßigkeiten des Drucks führen, wie er durch das Andrückelement auf die Fixierwalze ausgeübt wird. Demgemäß besteht die Tendenz, dass, wie es in Fig. 16(b) dargestellt ist, unvollkommenes Fixieren auftritt, was dazu führt, dass es nicht gelingt, einen hervorragenden Fixiervorgang auszuführen.
Jedoch beginnt sich die wärmebeständige Folie 54 dieses Beispiels allmählich auszudehnen, wenn die Temperatur der Fixierwalze 52 zunimmt (wobei der dabei erfolgende Temperaturanstieg (Oberflächentemperatur der Fixierwalze 52 - Umgebungstemperatur) durch T repräsentiert ist). Wenn die Temperatur der Fixierwalze 52 weiter zunimmt, dehnt sich die wärmebeständige Folie 54 aus, was zu einer Auslenkung ihrer Oberfläche führt. Wenn die Fixierwalze 52 die Solltemperatur erreicht, hat sich die wärmebeständige Folie 54 so ausgedehnt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, dass ihre Schlitzausschnittbreite L null geworden ist. Anders gesagt, werden der ausgedehnte Abschnitt, die Oberflächenauslenkung und dergleichen der wärmebeständigen Folie 54 insgesamt durch die Schlitzausschnitte 54a aufgefangen. Daher ist es möglich, eine optimale Klemmbreite aufrechtzuerhalten (Breite des Abschnitts, in dem die Fixierwalze 52 und die wärmebeständige Folie 54 in der Rotationsrichtung der Fixierwalze 52 in Kontakt miteinander stehen), während ein geeigneter ausgeübter Druck des Andrückelements 51 erhalten bleibt, ohne dass es erforderlich wäre, eine Wärme-Trenn-Vorrichtung zu verwenden oder die Dicke der wärmebeständigen Folie 54 zu erhöhen. So ermöglicht es die Anwendung der wärmebeständigen Folie 54, für einen hervorragenden Fixiervorgang ohne Bildverschmierung zu sorgen, wie in Fig. 16(a) dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 erörtert die folgende Beschreibung ein anderes Konstruktionsbeispiel der wärmebeständigen Folie 54.
Fig. 5 ist eine Draufsicht einer wärmebeständigen Folie 54, in der Schlitzausschnitte 54a so konzipiert sind, dass sie in Bezug auf die Papiertransportrichtung verkippt sind. Bei dieser Anordnung der Schlitzausschnitte 54a ist selbst im Fall eines unvollkommenen Fixiervorgangs z. B. auf Grund der Tatsache, dass die wärmebeständige FolLe 54 über ihre Lebensdauer hinaus verwendet wurde, dieses unvollkommene Fixieren nicht so auffällig, abweichend vom Fall, in dem die Schlitzausschnitte 54a rechtwinklig oder parallel zur Papiertransportrichtung verlaufen. Daher, nämlich durch Anbringen der Schlitzausschnitte 54a in solcher Weise, dass sie in Bezug auf die Papiertransportrichtung 1 verkippt sind, ist es ermöglicht, Faktoren wie die Schlitzausschnittbreite ΔL und das Schlitzausschnittintervall L der Schlitzausschnitte 54a sowie die Temperatur der Fixierwalze 54 in einem relativ größeren Bereich im Vergleich zum Fall einzustellen, in dem die Schlitzausschnitte 54a rechtwinklig oder parallel zur Papiertransportrichtung verlaufen.
Darüber hinaus zeigt Fig. 6 die Mitte eines Kontaktabschnitts, der durch abwechselnd lange und kurze Strichlinien dargestellt ist, wie er entsteht, wenn die Fixierwalze 52 (siehe Fig. 4) in Kontakt mit der wärmebeständigen Folie 54 gebracht wird. So ist, wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist, die Fixierwalze 52 so konzipiert, dass sie mit der wärmebeständigen Folie 54 so in Kontakt tritt, dass der Kontaktabschnitt die Schlitzausschnitte 54a im mittleren Abschnitt derselben schneidet (mittlere r Abschnitt in der Längsrichtung derselben). Durch diese Vorgehensweise können Volumenänderungen der wärmebeständigen Folie 54, wie eine Expansion oder Schrumpfung derselben durch Wärme, von den Schlitzausschnitten 54a sicher aufgenommen werden. Im Ergebnis ist es möglich, ein Verwinden und andere Defekte zu vermeiden, wie sie an den Rändern der wärmebeständigen Folie 54 auftreten können. Dies beseitigt das Erfordernis, das Papiertransport-Drehmoment zu erhöhen.
Ferner zeigt Fig. 7 einen Zustand der wärmebeständigen Folie 54 beim Anwenden von Wärme auf die Fixierwalze 52. In diesem Fall wird die Wärme gleichmäßig zur wärmebeständigen Folie 54 geführt, so dass die gesamte Oberfläche derselben eine gleichmäßige Temperatur aufweist. Demgemäß wird es für die Schlitzausschnitte 54a möglich, Volumenänderungen der wärmebeständigen Folie 54 sicher aufzunehmen, wodurch Verwindungen, Verbiegungen und dergleichen der wärmebeständigen Folie 54 verhindert werden. Diese Anordnung ermöglicht es, eine stabile Fixiertemperatur aufrechtzuerhalten. Außerdem ist es mit der vorstehend genannten Anordnung möglich, eine optimale Klemmbreite n im Klemmabschnitt zu erhalten, dessen Mittellinie diejenige Linie ist, die die mittleren Abschnitte der Schlitzausschnitte 54a in der Längsrichtung verbinden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 erörtert die folgende Beschreibung noch ein anderes Konstruktionsbeispiel der wärmebeständigen Folie 54.
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer wärmebeständigen Folie 54, bei der jeder der Schlitzausschnitte 54a im Wesentlichen dreieckige Form aufweist. Ferner zeigt Fig. 9 eine Draufsicht einer wärmebeständigen Folie 54, bei der jeder der Schlitzausschnitte 54a im Wesentlichen Trapezform aufweist. Bei diesen Anordnungen mit im Wesentlichen dreieckiger Form oder Trapezform eines Schlitzausschnitts 54a kann dieser durch Wärme hervorgerufenen Expansionsanteil der wärmebeständigen Folie 54 sicher aufnehmen. Insbesondere verringert die Anordnung mit im Wesentlichen Trapezform eines Schlitzausschnitts 54a auch eine Ermüdung der wärmebeständigen Folie 54 durch Expansion oder Kontraktion derselben Ermüdung der ausgeschnittenen Enden der Schlitzausschnitte 54a und andere Ermüdungseffekte. Im Ergebnis wird es möglich, zu verhindern, dass die wärmebeständige Folie 54 dauerhaft verformt wird. Ferner sorgt die Verwendung dieser wärmebeständigen Folie 54 für stabiles Fixieren bis zum Ende ihrer Lebensdauer. Der Schlitzausschnitt 54a kann durch einen Verarbeitungsvorgang mit einem einzelnen Schnitt hergestellt werden, jedoch ist es bevorzugt, dass sie durch einen zweistufigen Verarbeitungsvorgang hergestellt werden, damit. Verarbeitungsunregelmäßigkeiten, wie an den Ausschnittenden des Schlitzausschnitts 54a auftreten, vermieden werden und Ermüdung und dergleichen an den Ausschnittsenden verringert sind.
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht einer wärmebeständigen Folie 54, bei der, als Abschnitt zum Verringern einer thermischen Verformung, mehrere Schlitzschnitte 54b (durchgeschnittene Abschnitte) zwischen benachbarten Schlitzausschnitten 54a vorhanden sind. Ein Schlitzschnitt, der ein einfacher Schnitt ist, ist von einem Schlitzausschnitt zu unterscheiden, der ein Ausschnitt ist, der sich durch Entfernen eines Abschnitts zwischen zwei Schnitten ergibt.
Wenn im Fall einer wärmebeständigen Folie 54 ohne Schlitzschnitte 54b dicke Papierblätter, wie Briefhüllen und Postkarten, transportiert werden, zeigen Abschnitte der Folie, die mit Rändern des Papiers in Kontakt treten, die Tendenz, verformt zu werden, wodurch es zu unvollkommener Fixierung in diesen Abschnitten kommt. Nun werden, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, bei einer Anordnung mit mehreren Schlitzschnitten 54b in benachbarten Schlitzausschnitten 54a geringfügige Verbiegungen und Verformungen, wie sie in der wärmebeständigen Folie 54 auftreten, durch die mehreren Schlitzschnitte 54b aufgenommen. Daher ist es selbst im Fall des Transports dicker Papierblätter möglich, ein Verbiegen und Verformen der wärmebeständigen Folie 54 zu verhindern und sicher einen hervorragenden Fixiervorgang auszuführen.
Darüber hinaus können die Schlitzschnitte 54b so vorhanden sein, dass sich jeder bis zu einem Rand der wärmebeständigen Folie 54 erstreckt, wobei es jedoch bevorzugt ist, die oben genannten Schlitzschnitte 54b nur im mittleren Abschnitt der wärmebeständigen Folie 54 in der Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials anzubringen. Durch Anbringen der Schlitzschnitte 54b nur im mittleren Teil der wärmebeständigen Folie 54 in der Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials verhindert diese Anordnung in ausreichender Weise ein Verwinden und Verbiegen der wärmebeständigen Folie 54, und es wird die Oberflächentemperatur der wärmebeständigen Folie 54 stabilisiert. Daher wird es möglich, die Oberflächentemperatur der wärmebeständigen Folie 54 konstant zu machen, ohne dass Schwankungen in der Belastung der Fixierwalze 52 bestehen. Ferner ist es möglich, sicher eine Verformung der wärmebeständigen Folie 54 zu kompensieren, ohne dass es erforderlich ist, das Papiertransport-Drehmoment zu erhöhen, wodurch ein hervorragender Fixiervorgang geschaffen wird.
Nun wurden Versuche zum Untersuchen der Fixiereigenschaften ΔL und des Schlitzausschnittintervalls L ausgeführt. Wenn angenommen wird, dass der Expansionskoeffizient von PTFE 1 · 10&supmin;&sup4; (1/ºC) ist, die Temperatur der Außenluft 20ºC ist, die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 52 170ºC ist und das Schlitzausschnittintervall L 80 mm ist, ist die Schlitzausschnittbreite ΔL bei normaler Temperatur gemäß der folgenden Gleichung zu 1,2 mm gegeben:
Δh = α·L·T
mit:
ΔL: Schlitzausschnittbreite (mm) bei normaler Temperatur
α: Expansionskoeffizient (1/ºC) des Materials der wärmebeständigen Folie 54
L: Schlitzausschnittintervall (mm) bei normaler Temperatur
T: Temperaturanstieg (ºC) der wärmebeständigen Folie 54 (Oberflächentemperatur der Fixierwalze 52 - Temperatur der Außenluft)
Anders gesagt, erreicht eine wärmebeständige Folie 54, deren Schlitzausschnittbreite ΔL bei normaler Temperatur 1,2 mm ist, bei Erwärmung durch eine Fixierwalze 52 mit einer Oberflächentemperatur von 170ºC eine Schlitzausschnittbreite ΔL vom Wert null; so ist es möglich, für einen hervorragenden Fixiervorgang zu sorgen. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Versuchen zur Fixiereigenschaft, wie sie ausgeführt wurden, während die Schlitzausschnittbreite ΔL und das Schlitzausschnittintervall L variiert wurden. In diesem Fall wurde die Fixiereigenschaft unter Verwendung der Resttonerrate (Fixierfestigkeit) nach dem Reiben eines Blatt Papiers, an dem Toner anhaftet, bewertet. [Tabelle 1]
o: Resttonerrate nicht unter 90%
Δ: Resttonerrate nicht über 70%, aber unter 90%
x: Resttonerrate unter 70%
Die Ergebnisse der Tabelle 1 zeigen an, dass dann, wenn Fixiereigenschaften berücksichtigt werden, das Schlitzausschnittintervall L optimal ist, wenn es auf nicht mehr als 110 mm eingestellt wird. Selbst wenn das Schlitzintervall auf nicht weniger als 120 mm eingestellt wird, ist es theoretisch möglich, dass die Schlitzausschnitte 54a Expansions- und Biegeeffekte der Folie absorbieren. Jedoch ist es in tatsächlichen Betrieb, da sich die Expansion auf einen Abschnitt konzentriert, schwierig, das Verbiegen einer Folie ausgleichend zu absorbieren, wenn große Schlitzausschnittintervalle vorliegen.
Daher ist es möglich, eine Auslenkung der wärmebeständigen Folie 54 dadurch sicher zu verhindern, dass das Schlitzausschnittintervall derselben auf nicht mehr als 110 mm eingestellt wird. Ferner sorgt diese Anordnung für einen stabilen Fixiervorgang.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 sowie 12(a) und 12(b) erörtert die folgende Beschreibung die Papiertransportkraft der Fixierwalze 52. Die Fixierwalze 52 muss über eine Papiertransportkraft verfügen, um Papierblätter 1 in der Papiertransportrichtung zu transportieren. Die jeweiligen Papiertransportkräfte wurden im Vergleich für Fälle gemessen, bei denen ein weißes Blatt Papier 1 transportiert wurde bzw. ein massiv schwarz bedrucktes (100%) Papier 1 transportiert wurde. Fig. 11 zeigt einen Zustand, bei dem die Papiertransportkraft der Fixierwalze 52 gemessen wurde. Ferner zeigt Fig. 12(a) einen Zustand, in dem ein Blatt weißes Papier 1 durch die Fixiervorrichtung transportiert wird, und Fig. 12(b) zeigt einen Zustand, in dem ein Blatt massiv schwarz bedrucktes (100%) Papier 1 in die Fixiervorrichtung transportiert wird. Außerdem zeigt das Blatt massiv schwarz bedrucktes Papier 1 auf der Seite der Fixierwalze 52 den massiv schwarz bedruckten Zustand auf Grund eines vorfixierten Tonerbilds 2, und das auf der Seite der wärmebeständigen Folie 54 zeigt auf Grund eines fixierten Bilds 3 nach Abschluss des Fixiervorgangs einen massiv schwarz bedruckten Zustand.
Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, wird als Erstes ein Blatt Papier 1 (128 g) zwischen die Fixierwalze 52 und die wärmebeständige Folie 54 eingeführt. Als Nächstes wird die Fixierwalze 52 gedreht und das Blatt Papier 1 wird transportiert, während die Temperatur der Fixierwalze 52 auf 140º eingestellt ist. In diesem Fall wird, wenn eine Ausgleichsfeder 63, die am Blatt Papier 1 befestigt wurde, an diesem zieht, der Transport desselben während der Drehung der Fixierwalze 52 gestoppt. Danach wird, wenn die Zugkraft der Ausgleichsfeder 63 allmählich verringert wird, der Transport des Blatts Papier 1 erneut gestartet. Wenn der Vorgang des erneuten Transportierens des Blatts Papier 1 startet, wird der entsprechende Wert an der Ausgleichsfeder 63, d. h. ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass die Transportkraftder Fixierwalze 52 (Transportkraft, wenn die Zugkraft der Ausgleichsfeder 63 nicht existiert) zur Widerstandskraft des Blatts Papier 1 addiert wird, als Papiertransportkraft verwendet.
Hierbei muss die folgende Gleichung erfüllt sein, um das Blatt weißes Papier 1 zu transportieren:
ul(t1·m)·p > u2 (t2·m)·p + Mp (1)
mit:
ul: Reibungskoeffizient des Überzugselements der Fixierwalze 52. zum Blatt Papier 1
u2: Reibungskoeffizient der wärmebeständigen Folie 54 zum Blatt Papier 1
p: auf das Blatt Papier 1 wirkender Druck (gf)
Mp: Papiertransportkraft (Widerstandskraft des Blatts Papier 1 plus Transportkraft der Fixierwalze 52) (gf)
Gemäß der Formel (1) muss die Beziehung ul > u2 erfüllt sein. Hierbei ist der Reibungskoeffizient ul ein von der Temperatur t1 und dem Material m des Überzugselements der Fixierwalze 52 abhängiger Koeffizient. In ähnlicher Weise ist der Reibungskoeffizient u2 ein von der Temperatur t2 und dem Material m der wärmebeständigen Folie 54 abhängiger Koeffizient. Auf diese Weise wird es möglich, dass die Fixierwalze 52 das Blatt Papier 1 stabil transportiert, wenn der Reibungskoeffizient u1 so eingestellt wird, dass er größer als der Reibungskoeffizient u2 ist; so ist es möglich, unvollkommenen Transport von Papierblättern zu verringern.
Der Reibungskoeffizient u2 ist 0,1, der ausgeübte Druck p ist 1400 gf und die Transportkraft Mp ist 100 gf. Dann muss der Reibungskoeffizient ul gemäß der Formel (1) auf nicht kleiner als 0,17 eingestellt werden. Ferner muss, wenn angenommen wird, dass der Reibungskoeffizient u2 den Wert 0,1 hat, der ausgeübte Druck p 1000 gf ist und die Papiertransportkraft Mp 100 gf ist, der Reibungskoeffizient ul gemäß der Formel (1) auf nicht kleiner als 0,2 eingestellt werden. Daher ist es hinsichtlich der wärmebeständigen Folie 54 bevorzugt, ein Material zu verwenden, dessen Reibungskoeffizient u2 klein ist, und auch einen großen ausgeübten Druck p zu verwenden. Jedoch macht ein zu großer ausgeübter Druck p das Reibungs-Drehmoment größer. Im Ergebnis neigt die Fixierwalze 52 zu leichterer Abnutzung, was die Kosten betreffend einen Austausch von Fixierwalzen 52 erhöht.
Um ein Blatt mit massiv schwarz bedrucktem (100%) Papier 1 zu transportieren, müssen andererseits die folgenden Formeln (2) und (3) gleichzeitig erfüllt sein:
uC(t1·m)·p > uS (t2·m)·p + Mp (2)
F2·F2' > F3 > F1 (3)
mit:
uC: Reibungskoeffizient des Überzugselements der Fixierwalze 52 zum Blatt Papier 1
pS: Reibungskoeffizient der wärmebeständigen Folie 54 zum Blatt Papier 1
p: auf das Blatt Papier 1 wirkender Druck
Mp: Papiertransportkraft (Widerstandskraft des Blatts Papier 1 plus Transportkraft der Fixierwalze 52) (gf)
F1: Oberflächenspannung zwischen dem Überzugselement und dem Toner (Tonertrenneigenschaften des Überzugselements)
F2: Oberflächenspannung zwischen dem Blatt Papier 1 auf der Seite der Fixierwalze 2 und dem Toner (Tonertrenneigenschaften des Blatts Papier 1)
F2': Oberflächenspannung zwischen dem Blatt Papier 1 auf der Seite der wärmebeständigen Folie 54 und dem Toner (Tonertrenneigenschaften des Blatts Papier 1)
F3: Oberflächenspannung zwischen der wärmebeständigen Folie 54 und dem Toner (Tonertrenneigenschaften der wärmebeständigen Folie 54)
Auf dieselbe Weise wie beim Transport eines Blatts weißen Papiers 1 sind die Reibungskoeffizienten uC und uS. die Oberflächenspannung F1, F2, F2' und F3 jeweils durch die Temperaturen t1 und t2 und das Material m bestimmt.
Hierbei variiert die Tonerfluidität abhängig von der Temperatur, und bei erhöhter Temperatur werden die Oberflächenspannung und der Reibungskoeffizient zu einem anderen Material größer. Daher gilt, wenn ein Blatt massiv schwarz bedrucktes (100%) Papier 1 transportiert wird, uS > u2, wodurch die Bedingungen schwerwiegender als beim Transport eines Blatts weißen Papiers 1 sind. Daher ist es erforderlich, ein Überzugselement anzubringen, das einen größeren Reibungskoeffizienten uC und eine größere Papiertransportkraft Mp als beim Transport eines Blatt weißen Papiers 1 aufweist.
Als Nächstes wurden, bei der oben genannten Anordnung, Papiertransportversuche an Papierblättern 1 ausgeführt, und es wurden die sich ergebenden Papiertransportzustände ausgewertet. In diesem Fall wurden als Papierblätter 1 doppelseitige Blätter massiv schwarzes Papier mit einer Dichte schwarzen Toners von 1,4 verwendet. Außerdem zeigt, hinsichtlich der Blätter massiv schwarzen Papiers, ein Blatt massiv schwarzen Papiers auf der Seite der Fixierwalze auf Grund eines vorfixierten Tonerbilds 2 einen massiv schwarzen Zustand, und dasjenige auf der Seite der wärmebeständigen Folie 54 zeigt auf Grund eines fixierten Bilds 3 nach Abschluss des Fixiervorgangs einen massiv schwarzen Zustand. Die Fixierwalze 52 ist in kombinierter Weise mit Eigenschaften wie einer Tonertrenneigenschaft, einer Wärmebeständigkeits-Eigenschaft und einer Papiertransporteigenschaft versehen. Die Bewertungen wurden unter Verwendung von Papiertransportkräften Mp von fünf Arten, nämlich 170 gf, 250 gf, 300 gf, 500 gf, 1500 gf ausgeführt. Darüber hinaus wurde der Transport von Papierblättern 1 unter Verwendung eines Mehrfach-Druckprozesses mit einem Papiertransportintervall von 3 Sekunden sowie eines Einzel-Mehrfach-Druckprozesses mit einem Papiertransportintervall von 60 Sekunden ausgeführt. Hierbei wurde die Fixierwalze beim Mehrfach-Druckprozess so eingestellt, dass sie während drei Sekunden einer Nicht-Papiertransportperiode betreffend Papier 1 eine Temperatur von 140ºC aufwies. Demgegenüber wurde beim Einzel-Mehrfach-Druckprozess die Temperatur der Fixierwalze 52 während 60 Sekunden einer Nicht-Papiertransportperiode des Papiers 1 nicht eingestellt. Darüber hinaus betrug die Papiertransportgeschwindigkeit in beiden Fällen 22 mm/s. Die Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Versuche. [Tabelle 2J
Papiertransporteigenschaft: o: vollkommen
Δ: gelegentlich unvollkommen
x: unvollkommen
Allgemeine Beurteilung: Δ: vollkommen
B: gelegentlich unvollkommen
C: unvollkommen
Die Ergebnisse zeigen, dass dann, wenn die Papiertransportkraft auf 300 gf, 500 gf und 1500 gf eingestellt wurde, die Papiertransporteigenschaften sowohl beim Mehrfach-Druckprozess als auch beim Einzel-Mehrfach-Druckprozess hervorragend waren. Ferner wurde die Fixierwalze 52 unter Belastung bei auf 140ºC gehaltener Oberflächentemperatur für eine Zeit gedreht, die einem Durchlauf von 60000 Papierblättern entspricht, wobei es sich um die Nutzungsperiode der Fixiervorrichtung 50 handelt (in einem Zustand, in dem die Fixierwalze 52 mit der wärmebeständigen Folie 54 in Kontakt gehalten wurde). Genauer gesagt, wurde die Fixierwalze 52 im Laserdrucker des vorliegenden Ausführungsbeispiels, der vier Blätter pro Minute bedruckt, die Fixierwalze 52 für 1500 Minuten (250 Stunden) gedreht, wobei ihre Oberflächentemperatur auf 140ºC gehalten wurde. Im Ergebnis nahm die Papiertransportkraft um 10% ab. Die Gründe werden nachfolgend angegeben. Ein Grund ist die Reibung zwischen der Fixierwalze 52 und der wärmebeständigen Folie 54 (aus PTFE beim vorliegenden Ausführungsbeispiel). Der andere ist der, dass PTFE von der wärmebeständigen Folie 54 zur Seite der Überzugsschicht der Fixierwalze 52 verschoben wird.
Daher ist es, hinsichtlich der für die Fixierwalze 52 benötigten Papiertransportkraft Mp, bevorzugt, für nicht weniger als 300 gf zu sorgen. Es ist möglich, unabhängig vom Typ des Papiers 1 dadurch für einen stabilen Papiertransportbetrieb, ohne dass es zu irgendwelchem unvollkommenem Papiertransport kommt, zu sorgen, dass die Untergrenze der Papiertransportkraft Mp auf diese Weise bestimmt wird.
In diesem Fall sollte, um eine größere Papiertransportkraft Mp zu erzielen, das Papiertransport-Drehmoment erhöht werden. Außerdem bewirkt eine größere Papiertransportkraft Mp eine größere Reibung zwischen der Fixierwalze 52 und der wärmebeständigen Folie 54, was zu einer Ermüdung der Fixierwalze 52 und der wärmebeständigen Folie 54 führen kann. Daher ist es durch Einstellen der Papiertransportkraft Mp auf einen Wert in der Nähe der Untergrenze möglich, eine Fixierwalze 52 mit hervorragenden Tonertrenneigenschaften zu erhalten. Demgemäß beträgt der optimale Wert der Papiertransportkraft Mp 350 gf, wenn ein Kompromiss hinsichtlich der Stabilität des Papiertransports, des Papiertransport-Drehmoments und der Reibung zwischen der Fixierwalze 52 und der wärmebeständigen Folie 54 berücksichtigt wird.
Es ist zu beachten, dass die Anzahl und die Form der Schlitzausschnitte 54a und der Schlitzschnitte 54b, die Verkippung in Bezug auf die Papiertransportrichtung und dergleichen abhängig von der Größe der wärmebeständigen Folie 54 und den Bedingungen, in denen sie verwendet wird, geeignet eingestellt werden können, wobei keine spezielle Beschränkung für sie besteht. Die folgende Beschreibung erörtert unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 21 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die grundsätzliche Anordnung des Ausführungsbeispiels ist dieselbe wie die des zuvor beschriebenen erläuternden Beispiels, und demgemäß erläutert die folgende Beschreibung Teile, die sich von denen der erläuternden Beispiele unterscheiden. Elemente mit derselben Konstruktion (Funktion) wie beim erläuternden Beispiel werden mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Beim erläuternden Beispiel ist, durch Anbringen der Schlitzausschnitte 54a als Abschnitte zum Verringern der thermischen Verformung, die Verformung der wärmebeständigen Folie 54 durch Wärme beim Erwärmen der Fixierwalze 52 verringert. Wenn beim erläuternden Beispiel die Fixierwalze 52 in der Längsrichtung, d. h. in ihrer Achsenrichtung, im Wesentlichen gleichmäßig aufgeheizt wird, dehnt sich die wärmebeständige Folie 54 aus, wodurch die Schlitzausschnittbreite ΔL in der wärmebeständigen Folie 54 vorhandenen Schlitzausschnitte null wird. So ist die Verbiegung oder Verformung (Wellen, Verwindung usw.) der wärmebeständigen Folie 54 verringert, was dazu führt, dass das Fixieren von Toner kaum durch eine Wärmeverformung der wärmebeständigen Folie 54 beeinflusst wird. Demgemäß kann eine vorbestimmte Klemmbreite n der gegen die Fixierwalze 52 gedrückten wärmebeständigen Folie 54 aufrechterhalten werden, was es erlaubt, den Fixiervorgang nach Wunsch auszuführen.
Jedoch ist manchmal, abhängig vom Material der wärmebeständigen Folie 54 oder ihrem Herstellverfahren, selbst bei gleichmäßiger Temperaturverteilung in der axialen Richtung der Fixierwalze 52, die Wärmeexpansion nicht konstant, wodurch die Schlitzausschnittbreite ΔL der Schlitzausschnitte 54a nicht null wird. Oder es ist manchmal die wärmebeständige Folie 54 teilweise gewellt oder verwunden, wodurch sie nicht mit gleichmäßiger Klemmbreite n gegen die Fixierwalze 52 gedrückt wird.
Ferner können, wenn die Schlitzausschnitte 54a auf dieselbe Weise wie beim erläuternden Beispiel vorhanden sind, die optimale Schlitzausschnittbreite Δh und das optimale Schlitzausschnittintervall L gelegentlich abhängig von Herstellbedingungen eines Materials variieren (Herstelllos (Herstellnummer) des Materials). Daher wird manchmal, abhängig vom Material, die Schlitzausschnittbreite äL während des Fixierens (bei hoher Temperatur) nicht vollständig null, wenn Schlitzausschnitte 54a in der wärmebeständigen Folie 54 vorhanden sind. In diesen Fällen können an den Schlitzausschnitten 54a entsprechenden Positionen Unregelmäßigkeiten beim Fixieren auftreten.
Außerdem ist es schwierig, im gesamten Bereich in der axialen Richtung der Fixierwalze 52 eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erhalten, und in der axialen Richtung der Fixierwalze 52 treten mehr oder weniger Temperaturdifferenzen auf. In einigen Fällen wird die wärmebeständige Folie 54, wegen dieser Temperaturdifferenz, teilweise aufgewellt oder verwunden.
Diese Mängel treten möglicherweise dann auf, wenn der Wärmeexpansionskoeffizient der wärmebeständigen Folie 54 instabil ist oder die wärmebeständige Folie 54 ungleichmäßigen thermischen Spannungen unterliegt. Die folgende Beschreibung erläutert die Mängel detaillierter, während ein Herstellverfahren für die wärmebeständige Folie 54 angegeben wird.
Nachfolgend wird eines von Herstellverfahren für die wärmebeständige Folie 54 unter Bezugnahme auf die Fig. 19 bis 21 erläutert. Die wärmebeständige Folie 54 wird aus einem Kunstharzmaterial hergestellt, das ein Gemisch aus einem Kunstharzmaterial (A) mit hoher Wärmebeständigkeit als Hauptkomponente und einem Kunstharzmaterial (B) mit hervorragenden Tonertrenneigenschaften und Wärmebeständigkeits-Eigenschaften ist. Als Kunstharzmaterial (A) kann z. B. Polyimid (PI) verwendet werden, während als Kunstharzmaterial (B) ein Fluorkohlenstoffharz wie PFA, RTFE oder dergleichen verwendet werden kann.
Die wärmebeständige Folie 54 ist z. B. als rollenförmige Materialfolie 51 ausgebildet, die dadurch hergestellt wird, dass das oben beschriebene Kunstharzmaterial in Zylinderform geformt und abgezogen wird. Durch Zerschneiden der Materialfolie 71 in Stücke können wärmebeständige Folien 54 mit gewünschter Form und Größe erhalten werden.
Jedoch kann die Materialfolie 71, die sich in Rollenform aufrollt, da sie vom zylinderförmigen Material abgezogen wurde, nicht als wärmebeständige Folie 54 verwendet werden, wenn etwas Aufrollung zurückbleibt.
Um aus der aufgerollten Materialfolie 71 eine ebene Ausgangsfolie herzustellen, wird daher die Materialfolie 71 durch Heizwalzen gewalzt, mit z. B. gleichmäßigem Zug in ihrer Längsrichtung (in einer durch einen Pfeil C in der Zeichnung gekennzeichneten Richtung). Danach wird auf die so gewalzte Materialfolie 71 eine Wärmebehandlung (bei z. B. 300ºC oder darüber für fünf Stunden) angewandt, damit Restspannungen in ihr beseitigt werden.
Die so flach ausgebildete Materialfolie 71 (Ausgangsfolie) wird unter Verwendung eines Formwerkzeugs oder dergleichen so in Stücke zerschnitten, dass wärmebeständige Folien 54 mit vorbestimmter Form und Größe erhalten werden. So wird die wärmebeständige Folie 54 hergestellt.
Im Fall von auf die oben beschrieben Weise hergestellten wärmebeständigen Folien 54 ist der Wärmeexpansionskoeffizient instabil. Daher können die oben beschriebenen Mängel auftreten, wenn ein so hergestellte wärmebeständige Folie 54 verwendet wird.
Außerdem wirkt, wie es in Fig. 19 veranschaulicht ist, beim Herstellprozess einer wärmebeständigen Folie 54 eine Zugspannung in der Längsrichtung (- durch den Pfeil C gekennzeichnete Richtung) der Materialfolie 71 auf diese, wobei es in Randteilen und dem mittleren Teil in der Längsrichtung der Materialfolie 71 zu Restspannungen nach außen kommt. Andererseits kommt es in Randteilen in einer Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung zu Restspannungen nach innen. Die Restspannungen können selbst durch eine Wärmebehandlung zum Beseitigen derselben nicht vollständig beseitigt werden.
Daher verformt sich die wärmebeständige Folie 54, wenn sie als Teil einer Materialfolie 71 hergestellt wurde, in der Restspannungen verblieben, in einer solchen Richtung, dass die Restspannungen abnehmen, wenn sie zur Fixierung erwärmt wird oder wenn zur Fixierung Druck ausgeübt wird. Genauer gesagt, weist die wärmebeständige Folie 54 in der Richtung, in der die Materialfolie 71 gewalzt wurde, bei Wärmeeinwirkung eine Schrumpf-Restspannung auf, wohingegen sie in der Richtung rechtwinklig zur Walzrichtung bei Wärmeeinwirkung eine Streck-Restspannung aufweist. Daher verformt sich die wärmebeständige Folie 54 beträchtlich, wenn sie aus einem Teil besteht, in dem Restspannungen verblieben sind, wenn diese bei Wärmeeinwirkung abgebaut werden, wodurch es zu Unregelmäßigkeiten beim Fixieren kommt.
Insbesondere dann, wenn, wie es in Fig. 20 veranschaulicht ist, die wärmebeständige Folie 54 so in Stücke zerschnitten wird, dass ihre Längsrichtung rechtwinklig zur Längsrichtung der Materialfolie 71 verläuft, verformen sich die beiden Randteile in der Längsrichtung der wärmebeständigen Folie 54 auf Grund, abgesehen von der Wärmeexpansion, einer Dehnung in der Längsrichtung der wärmebeständigen Folie 54, in der die Restspannungen abgebaut werden, wenn Wärme und Druck zum Fixieren durch die Fixierwalze 52 ausgeübt werden. Im Ergebnis zeigen, wenn die einmal zum Fixieren erwärmte wärmbeständige Folie während einer Bereitschaftsperiode bis zum Transport des nächsten Papiers auf die normale Temperatur abkühlt, die Schlitzausschnitte 54a in Endabschnitten der wärmebeständigen Folie 54 in der Längsrichtung die Tendenz zu größeren Schlitzausschnittbreiten Δh als vor dem Erwärmen, und zwar auf Grund einer Verformung der wärmebeständigen Folie 54 in ihrer Längsrichtung durch Restspannungen, die sich beim Erwärmen abbauen. Daher führt die Wärmeexpansion beim nächsten Fixiervorgang nicht dazu, dass die Schlitzausschnitte 54a in den Endabschnitten in der Längsrichtung der wärmebeständigen Folie 54 eine Breite von 0 mm einnehmen. Andererseits tritt im mittleren Teil der wärmebeständigen Folie 54 keine Verformung in der Längsrichtung auf Grund der beim Erwärmen verringerten Restspannungen auf. Daher ändert sich die Schlitzausschnittbreite ΔL der Schlitzausschnitte 54a im mittleren Teil der wärmebeständigen Folie 54 beim Abkühlen auf normale Temperatur nicht im Vergleich zum Fall vor der Wärmeeinwirkung. Hinsichtlich der wärmebeständigen Folie 54 bewirkt diese Expansionsdifferenz dann, wenn in ihre Schlitzausschnitte und Schlitzschnitte vorhanden sind, unregelmäßige Änderungen der Schlitzausschnittbreite ΔL und des Schlitzausschnittintervalls. Anders gesagt, ändern sich die Schlitzausschnittbreite ΔL und das Schlitzausschnittintervall der wärmebeständigen Folie 54, die bei normaler Temperatur in Stücke zerschnitten wurde, in ihrem mittleren Teil und ihren Randteilen auf Grund der Fixierwärme und des Fixierdrucks auf verschiedene Weise. Im Ergebnis kann die Expansion auf Grund der Fixierwärme nicht ausreichend absorbiert werden, wodurch die wärmebeständige Folie 54 teilweise aufgewellt, gerippt oder verwunden wird. Demgemäß tritt die wärmebeständige Folie 54 nicht in stabilen Kontakt mit der Fixierwalze 52, wodurch eine instabile Klemmbreite besteht, die Unregelmäßigkeiten beim Fixieren verursacht. Um diese Menge zu überwinden, existiert ein Verfahren, bei dem eine Ausgangsfolie (Materialfolie) 71 so hergestellt wird, dass sie ausreichende Breite in Bezug auf die Größe der wärmebeständigen Folie 54 als Enderzeugnis dahingehend aufweist, dass Randteile nicht genutzt werden. Um z. B. eine wärmebeständige Folie 54 mit einer Länge von 231 mm in der Längsrichtung herzustellen, wird eine Folie mit einer Breite von 300 mm hergestellt. Um so vorzugehen, sollte das oben beschriebene Kunstharzmaterial in Zylinderform mit einer Höhe von 300 mm geformt werden. Jedoch ist es in der Praxis ziemlich schwierig, ein derartiges Formstück zu erhalten. Außerdem werden die Kosten der wärmebeständigen Folie 54 erhöht, da die Randteile mit jeweils einer Breite von 75 mm, also 70 mm insgesamt, nicht genutzt sondern verworfen werden.
Nun existiert ein anderes Verfahren zum Herstellen einer wärmebeständigen Folie 54, bei dem diese so aus der Materialfolie 71 in Stücke geschnitten wird, dass die Längsrichtung der wärmebeständigen Folie 54 parallel zur Längsrichtung (Walzrichtung) der Materialfolie 71 verläuft, wie es in Fig. 21 veranschaulicht ist.
Die so hergestellte wärmebeständige Folie 54 schrumpft auf Grund von Wärme und Druck während des Fixierens, so dass die Restspannungen abnehmen. Daher werden die Schlitzausschnittbreiten 2 der Schlitzausschnitte 54a, die nicht parallel (z. B. rechtwinklig) zur Walzrichtung der Materialfolie 71 vorhanden sind, nicht größer. Außerdem ist das Schrumpfen der wärmebeständigen Folie 54 in ihrer Längsrichtung gleichmäßig. Daher werden, obwohl sich die Abmessungen der Schlitzausschnitte 54a und der Schlitzschnitte 54b auf Grund des Schrumpfens der wärmebeständigen Folie 54 ändern, die jeweiligen Änderungen derselben gleichmäßig.
Darüber hinaus kann eine wärmebeständige Folie 54 mit einer 240 mm überschreitenden Länge erhalten werden, obwohl das durch Formen des oben genannten Kunstharzes erhaltene zylindrische Formstück eine Höhe von 150 mm aufweist. Durch diese Vorgehensweise können die Herstellkosten für die wärmebeständige Folie 54, die die Fixiervorrichtung aufbaut, gesenkt werden.
Wenn eine Fixiervorrichtung unter Verwendung einer auf die vorstehende Weise hergestellten wärmebeständigen Folie 54 hergestellt wird und 500 bis 1000 Blätter Papier kontinuierlich unter Verwendung dieser Fixiervorrichtung bedruckt werden, unterliegt die wärmebeständige Folie 54 einer hohen Temperatur auf Grund von durch die Fixierwalze 52 abgegebener Wärme. Jedoch ist die Temperatur nicht konstant. Außerdem empfängt die wärmebeständige Folie 54, wenn zwischen ihr und der Fixierwalze 52 ein Blatt Papier 1 transportiert wird, Wärme von der Fixierwalze 52 über das Blatt Papier 1, wohingegen sie Wärme unmittelbar von der Fixierwalze 52 empfängt, wenn zwischen ihnen kein Papier transportiert wird (d. h., nachdem das Blatt Papier 1 zwischen ihnen hindurchgelaufen ist, und bevor ein nächstes Blatt Papier 1 eintritt). In diesem Fall wird der Druck der Fixierwalze 52 unmittelbar auf den Abschnitt ausgeübt, der dem Druck unterliegt, d. h. auf den Klemmabschnitt, in dem die Fixierwalze 52 und die wärmebeständige Folie 54 in Kontakt treten. Jedoch wird die Wärme der Fixierwalze 52 kaum an einen anderen Teil an den Klemmabschnitt übertragen. Daher sorgen die thermischen Belastungen, die nicht gleichmäßig einwirken, ein Verwinden, Verformung oder Aufwellen der wärmebeständige Folie 54.
Ferner ist, wie oben beschrieben, der stromaufwärtige Randabschnitt der wärmebeständige Folie 54 durch eine Klebsubstanz wie ein wärmebeständiges doppelseitiges Band am unteren Rahmen 53 befestigt. Daher tritt im Abschnitt der wärmebeständige Folie 54 auf der stromaufwärtigen Seite kaum Verwindung, Verformung oder Aufwellung auf. Jedoch wird ein Abschnitt der wärmebeständigen Folie 54 auf der stromabwärtigen Seite leicht Gegenstand ungleichmäßiger thermischer Belastung, und demgemäß ist es wahrscheinlich, dass sie dieser Abschnitt verwellt. Daher wird der Fixierdruck ungleichmäßig, wodurch es zu Unregelmäßigkeiten beim Fixieren kommt, wenn einige Teile so aufgewellt sind und sich die Wellen bis in den Klemmabschnitt erstrecken.
Daher sind beim Ausführungsbeispiel an Stelle der Schlitzausschnitte 54a alleine Schlitzschnitte 54b (eingeschnittene Abschnitte) als einzige Abschnitte zum Verringern der Wärmeverformung in der wärmebeständigen Folie 54 vorhanden, wie in Fig. 17 veranschaulicht, so dass die Wärmeverformung der wärmebeständigen Folie 54 verringert ist und ein Fixiervorgang nach Wunsch selbst dann ausgeführt wird, wenn der Wärmeexpansionskoeffizient verändertlich ist oder wenn ungleichmäßige thermische Spannungen auf die wärmebeständige Folie 54 wirken. Zum Beispiel wird eine wärmebeständige Folie 54 mit einer Länge von 231 mm, einer Breite von 14 mm und einer Dicke von 0,3 mm hergestellt, und Schlitzschnitte 54b mit einer Länge d von 8 mm werden mit Intervallen (Schlitzschnittintervallen) P von 1,41 mm in einer Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung der wärmebeständige Folie 54, d. h. einer Richtung parallel zur Papiertransportrichtung, angebracht. Beim Ausführungsbeispiel sind die Schlitzschnitte 54b, wie die Schlitzschnitte beim erläuternden Beispiel, einfache Einschnitte (es wird erneut auf die Beschreibung zur Fig. 10 verwiesen).
So dehnt sich, wenn eine wärmebeständige Folie 54 verwendet wird, in der die Schlitzschnitte 54b mit vorbestimmten Intervallen P vorhanden sind, wenn die Temperatur hoch ist, d. h., wenn ein Fixiervorgang ausgeführt wird, dieselbe nur in der Längsrichtung (d. h. in der Richtung der Rotationsachse der Fixierwalze 52) um die Schlitzschnitte 54b herum aus, und sie dehnt sich nicht in der Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung aus, wie es in Fig. 18 veranschaulicht ist. Daher tritt es nicht auf, dass die wärmebeständige Folie 54 in der Transportrichtung des Papiers 1 teilweise aufgewellt oder verwunden wird, während keine Änderungen der Klemmbreite n auftreten (beim ersten Ausführungsbeispiel beträgt die Klemmbreite n 1,5 mm).
Anders gesagt, ändert sich unter Verwendung einer wärmebeständige Folie 54, bei der Schlitzschnitte 54b mit vorbestimmten Intervallen P vorhanden sind, die Klemmbreite nicht, und es kann selbst dann eine optimale Klemmbreite n erhalten werden, wenn die Fixierwalze 52 erwärmt wird, um für einen Fixiervorgang bereit zu werden. Daher werden Fixiervorgänge immer stabil ausgeführt.
Die folgende Beschreibung veranschaulicht ein Ergebnis zu einer Untersuchung dazu, wie die Schlitzschnitte 54b hergestellt werden sollten. Die Tabelle 3 zeigt Ergebnisse zu Druckvorgängen, wie sie ausgeführt wurden, während das Intervall P, mit dem die Schlitzschnitte 54b in der wärmebeständige Folie 54 angebracht wurden, variiert wurde. Es ist zu beachten, dass andere Bedingungen als das Intervall P so sind, wie es oben beschrieben ist. Das heißt, dass Schlitzschnitte 54b mit einer Länge d von 8 mm jeweils in einer wärmebeständige Folie 54 mit einer Länge von 231 mm, einer Breite von 14 mm und einer Dicke von 0,3 mm hergestellt werden. Tabelle 3
Aus der Tabelle 3 ergab sich das Folgende. Wenn nämlich Schlitzschnitte 54b mit kurzem Intervall P vorhanden waren, war der Effekt einer Verringerung der Wärmeexpansion verstärkt, wobei es wahrscheinlich war, dass Bearbeitungsunregelmäßigkeiten auftraten. Daher traten Fixierunregelmäßigkeiten manchmal dort auf, wo Bearbeitungsunregelmäßigkeiten aufgetreten waren. Es ist zu beachten, dass Bearbeitungsunregelmäßigkeiten im Allgemeinen in einem Herstellstadium auftreten, in dem die Schlitzschnitte 54b hergestellt werden. Die Unregelmäßigkeiten sind verformte Formen und unregelmäßige Intervalle einiger Schlitzschnitte 54b, was sich aus Einflüssen benachbarter Schlitzschnitte 54b ergibt, und derartige Bearbeitungsunregelmäßigkeiten variieren abhängig von der Dicke der wärmebeständigen Folie 54. Andererseits konnten die Schlitzschnitte 54b die Wärmeexpansion nicht verringern, wenn sie mit langen Intervallen P vorhanden waren, wodurch es dazu kam, dass Fixierunregelmäßigkeiten mit den Intervallen P entsprechenden Intervallen auftraten.
Dann wurde das Intervall P der Schlitzschnitte 54b weiter variiert und es wurden die Verarbeitbarkeit und Fixiereigenschaften bewertet. Im Ergebnis ergab sich das Folgende. Wenn nämlich die schlitzschnitte 54b in der wärmebeständigen Folie 54 mit einer Dicke von 0,3 mm mit einem Intervall P hergestellt wurden, das jeweils kleiner als das Doppelte der Dicke der wärmebeständigen Folie war, war es schwierig, die Schlitzschnitte 54b gleichmäßig herzustellen. Auch traten, wenn jedes Intervall P das Zehnfache der Dicke der wärmebeständigen Folie 54 überschritt, Glanzunregelmäßigkeiten entsprechend dem Intervall P auf, was dazu führte, dass unzufriedenstellende Bilder erhalten wurden.
Wie beschrieben, ist es bevorzugt, das Intervall P der Schlitzschnitte 54b abhängig von der Dicke der wärmebeständige Folie 54 einzustellen. Es ist bevorzugter, das Intervall nicht kleiner als das Doppelte und nicht mehr 1 als das Zehnfache der Dicke der wärmebeständigen Folie 54 einzustellen. Wenn die Schlitzschnitte 54b mit kürzeren Intervallen P vorhanden sind, wird der Fixiervorgang kaum durch physikalische Eigenschaften der wärmebeständige Folie 54, einschließlich dem Wärmeexpansionskoeffizient und der Expansionsrichtung, beeinflusst, und es werden Aufwellungen, Rippungen und Verwindungen durch Wärmeexpansion der wärmebeständigen Folie 54, wie sie bei Erwärmung durch die Fixierwalze 52 auftreten, unterdrückt. So werden Fixiervorgänge stabil mit Aufrechterhalten gewünschter Klemmbreite ausgeführt. Andererseits treten, wenn das Intervall P zu klein ist, für die Schlitzschnitte 54b Bearbeitungsunregelmäßigkeiten auf, wodurch Fixierunregelmäßigkeiten hervorgerufen werden. Ferner wird es schwierig, die Folienform der wärmebeständigen Folie 54 aufrechtzuerhalten. Daher werden durch Einstellen des Intervalls P auf nicht weniger als das Doppelte der Dicke der wärmebeständigen Folie 54 die Bearbeitungsunregelmäßigkeiten beseitigt, während stabile Fixiervorgänge ausgeführt werden. Darüber hinaus werden durch Einstellen des Intervalls P auf nicht mehr als das Zehnfache der Dicke der wärmebeständigen Folie 54 Fixierunregelmäßigkeiten wie Glanzunregelmäßigkeiten beseitigt. Wie die Schlitzschnitte 54b angebracht werden, hängt vom Intervall P derselben ab, wenn sie jedoch mit relativ kleinen Intervallen P vorhanden sind, ist es bevorzugt, dass sie nur im mittleren Teil der wärmebeständige Folie 54 in der Papiertransportrichtung vorhanden sind, da es eine derartige Anordnung der wärmebeständige Folie 54 ermöglicht, ihre Form als Folie beizubehalten, wobei Verwindungen und Verbiegungen derselben ausreichend verhindert sind.
Die folgende Tabelle 4 zeigt Ergebnisse einer Untersuchung zur Länge d eines Schlitzschnitts 54b, d. h. zur Länge des Schlitzschnitts 54b in der Papiertransportrichtung. Die anderen Bedingungen mit Ausnahme der Länge d sind so, wie es oben beschrieben ist. Tabelle 4
o: gut (es wurden keine Fixierunregelmäßigkeiten erkannt
x: schlecht (es wurden Fixierunregelmäßigkeiten erkannt
Aus der Tabelle 4 ist das Folgende deutlich. Wenn nämlich der Schlitzschnitt 54b kurz ist, werden Einflüsse durch Wärmeexpansion und dergleichen nicht ausreichend verringert, wodurch es sich ergibt, dass manchmal Fixierunregelmäßigkeiten auftreten. Je größer die Länge d der Schlitzschnitte 54b ist, desto weniger werden sie durch physikalische Eigenschaften der wärmebeständige Folie 54, einschließlich dem Wärmeexpansionskoeffizient und der Expansionsrichtung, beeinflusst. Daher wird, wenn der Schlitzschnitt 54b ausreichend lang ist, die Wärmeexpansion ausreichend absorbiert und es werden Mängel verhindert, die durch Verwindungen oder dergleichen der wärmebeständige Folie 54 oder dergleichen hervorgerufen werden. Im Ergebnis werden stabile Fixiervorgänge ausgeführt.
Ferner wurden Korrelation zwischen der Länge d des Schlitzschnitts 54b und der Kontaktbreite (Klemmbreite n (ungefähr 1,5 mm)) zwischen der wärmebeständige Folie 54 und der Fixierwalze 52 untersucht, und es wurde dann ein gutes Ergebnis erhalten, wenn die Länge d des Schlitzschnitts 54b nicht kleiner als das Doppelte der Klemmbreite war, wie es in der obigen Tabelle 4 angegeben ist. Hierbei ist angenommen, dass die Positionen der Fixierwalze 52 und der wärmebeständige Folie 54 so angeordnet waren, dass sie in der Mitte jedes Schlitzschnitts 54b in Kontakt traten.
Es ist zu beachten, dass, in der Tabelle 4, der Schlitzschnitt 54b in keinem Fall eine Länge d von über 14 mm aufwies, da die Breite (Länge in der Papiertransportrichtung) der wärmebeständige Folie 54 auf 14 mm eingestellt war. Außerdem war es erforderlich, da ein Randabschnitt der wärmebeständige Folie 54 am unteren Rahmen 53 befestigt war, die Länge d des Schlitzschnitts 54b auf zumindest nicht mehr als 10 mm einzustellen. Daher kann die Länge d des Schlitzschnitts 54 so lang eingestellt werden, dass die wärmebeständige Folie 54 ihre Form als Folie beibehalten kann, was von der Breite derselben abhängt.
So können dann, wenn der Wärmeexpansionskoeffizient der wärmebeständige Folie 54 nicht stabil ist oder wenn auf sie ungleichmäßige thermische Belastungen wirken, Aufwellungen oder andere Mängel der wärmebeständige Folie 54 durch Wärmeexpansion oder dergleichen dadurch verhindert werden, dass die Schlitzschnitte 54b mit gewünschten Intervallen P angebracht werden, ohne dass Schlitzausschnitte 54a angebracht werden. Im Ergebnis können stabile Fixiervorgänge ausgeführt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Intervall P nicht kleiner als das Doppelte und nicht mehr als das Zehnfache der Dicke der wärmebeständige Folie 54 eingestellt wird. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Länge d des Schlitzschnitts 54b nicht kleiner als das Doppelte der Klemmbreite eingestellt wird.
Ferner veranschaulicht die Beschreibung des Ausführungsbeispiels einen Fall, in dem die Schlitzschnitte 54b parallel zur Papiertransportrichtung vorhanden sind, jedoch können sie mehr oder weniger schräg in Bezug auf dieselbe vorhanden sein, wie die Schlitzausschnitte 54a des erläuternden Beispiels.
Darüber hinaus können die Erfordernisse hinsichtlich der Länge d des Intervalls P des Schlitzschnitts 54b beim Schlitzschnitt 54b anwendbar sein (siehe Fig. 10).
Als Vergleich wird nachfolgend ein anderes Verfahren zum Verringern der thermischen Verformung einer wärmebeständigen Folie als Beispiel beschrieben, bei dem eine wärmebeständige Folie 114 zwischen einer Fixierwalze 112 und einem Andrückelement 111 vorhanden ist und ein Wärmeabstrahlungselement aus einer Aluminiumfolie, einer Kupferfolie oder dergleichen außerhalb der wärmebeständigen Folie 114 getrennt von dieser vorhanden ist, wie es in Fig. 15 dargestellt ist.
Die folgende Beschreibung erörtert die in Fig. 15 dargestellte Fixiervorrichtung. Die Fixierwalze 112 besteht aus einer dünnen, zylindrischen Walze 112a aus Aluminium und einer Überzugsschicht 112b, mit der die Umfangsfläche der zylindrischen Walze 112a beschichtet ist. Die Überzugsschicht 112b besteht z. B. aus wärmebeständigem Kautschuk mit hervorragenden Tonertrenn- Papiertransport- und Wärmebeständigkeits-Eigenschaften, wie Silikonkautschuk, der einen großen Reibungskoeffizienten aufweist. Unter der Fixierwalze 112 ist ein Andrückelement 111 vorhanden.
Zwischen das Andrückelement 111 und die Fixierwalze 112 ist eine wärmebeständige Folie 114 eingefügt. Diese wärmebeständige Folie 114 ist am unteren Rahmen 113 durch ein wärmebeständiges, doppelseitiges Band befestigt. Die wärmebeständige Folie 114 wird dadurch hergestellt, dass eine Oberfläche eines Trägers (100 um dick) aus Glasfaser mit einem Kunstharzmaterial mit hervorragenden Tonertrenn- und Wärmebeständigkeitseigenschaften beschichtet wird oder ein Kunstharzmaterial in diesen eingebaut wird. Das Kunstharzmaterial ist z. B. ein Fluorharz wie z. B. PFA (Tetrafluorethylen- Perfluoralkylvinylether-Copolymerharz) oder PTFE (Polytetrafluorethylen). Ein Blatt Papier 101, das ein noch nicht fixiertes Tonerbild 102 trägt, wird zwischen der Fixierwalze 112 und der wärmebeständige Folie 114 hindurchtransportiert, und es wird ein Fixiervorgang ausgeführt. Ferner ist zwischen die wärmebeständige Folie 114 und das Andrückelement 111 eine Metallfolie aus Aluminium oder dergleichen, die am unteren Rahmen 113 befestigt ist, eingefügt.
Bei der vorstehend beschriebenen, in Fig. 15 dargestellten Anordnung, bei der die Metallfolie zwischen die wärmebeständige Folie 114 und das Andrückelement 111 eingefügt ist, sammeln sich F Wärme von der Fixierwalze 112, Wärme, zu der es durch Reibung an der Fixierwalze 112 kommt, und dergleichen nicht in der wärmebeständige Folie 114 an, sondern es erfolgt Übertragung an die Metallfolie. Im Ergebnis nimmt die Temperatur der wärmebeständige Folie 114 ab, wodurch sich eine Verringerung der Wärmeverformung derselben ergibt.
In diesem Fall kann getrennt von der wärmebeständige Folie 114 ein Wärmeabstrahlungselement wie eine Metallfolie vorhanden sein. Alternativ kann die Metallfolie auf die wärmebeständige Folie 114 auflaminiert sein. Es ist zu beachten, dass bei dieser, in Fig. 15 dargestellten Anordnung die Fixierwalze 112 und das Andrückelement 111 im Ergebnis einen größeren gegenseitigen Abstand aufweisen. Daher beträgt die Dicke der Metallfolie vorzugsweise nicht mehr als 100 um, vorzugsweise 40 um bis 70 um.
Daher ist es, um die Anordnung zu vereinfachen, während für eine geeignete Klemmbreite gesorgt wird, bevorzugt, dass die wärmebeständige Folie selbst eine Funktion der Verringerung der Wärmeverformung aufweist, und es ist bevorzugter, dass die Wärmeverformung unter Verwendung eines Abschnitts zur Verringerung der Wärmeverformung mit den Schlitzschnitten 54b verringert wird, wodurch es möglich ist, Änderungen des Volumens der wärmebeständige Folie durch Wärme zu absorbieren.

Claims

1. Fixiervorrichtung mit:

- einer Fixierwalze (52);

- einer wärmebeständigen Folie (54), die der Fixierwalze (52) zugewandt vorhanden ist; und

- einem Andrückelement (51), das gegen die Fixierwalze (52) gedrückt wird, wobei sich die wärmebeständige Folie (54) dazwischen befindet;

- wobei zwischen der Fixierwalze (52) und der wärmebeständige Folie (54) ein ein vorfixiertes Tonerbild (2) tragendes Aufzeichnungsmaterial (1) hindurchtransportiert wird, damit dieses vorfixierte Tonerbild (2) auf den Aufzeichnungsträger fixiert wird; und

- wobei die wärmebeständige Folie (54) einen Abschnitt zum Verringern der Wärmeverformung aufweist, um ihre Verformung durch Wärme zu verringern; dadurch gekennzeichnet, dass

- der genannte Abschnitt zum Verringern der Wärmeverformung dadurch gebildet ist, dass in der wärmebeständige Folie (54) nur Schlitzschnitte (54b) vorhanden sind, von denen jeder ein einfacher Einschnitt ist.

2. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schlitzschnitte (54b) im mittleren Teil der wärmebeständige Folie (54) in der Transportrichtung (B) des Aufzeichnungsmaterials vorhanden sind.

3. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Intervall (P) zwischen benachbarten Schlitzschnitten (54b) abhängig von der Dicke der wärmebeständige Folie bestimmt ist.

4. Fixiervorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Intervall (P) zwischen benachbarten Schlitzschnitten (54b) nicht kleiner als das Doppelte der Dicke der wärmebeständige Folie (54) und nicht mehr als das Zehnfache der Dicke derselben ist.

5. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Länge (d) der Schlitzschnitte (54b) nicht kleiner als das Doppelte der Breite (11) des Kontakts zwischen der wärmebeständige Folie (54) und der Fixierwalze (52) ist.

6. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schlitzschnitt (54b) so konzipiert ist, dass er in Bezug auf die Transportrichtung (B) des Aufzeichnungsmaterials (1) verkippt ist.

7. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der:

- die wärmebeständige Folie durch Walzen einer Materialfolie hergestellt wurde; und

- der Schlitzschnitt (54b) nicht parallel zur Walzrichtung der Materialfolie vorhanden ist.

8. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die wärmebeständige Folie (54) aus einem Fluorharz besteht.

9. Fixiervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Fluorharz Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymerharz ist.

10. Fixiervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Fluorharz Polytetrafluorethylen ist.

11. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Fixierwalze (52) so konzipiert ist, dass sie im mittleren Teil des Schlitzschnitts (54b) mit der wärmebeständige Folie (54) in Kontakt tritt.

12. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Papiertransportkraft der Fixierwalze (52) nicht kleiner als 300 gf ist, wobei sie dadurch gemessen wird, dass der durch die sich drehende Fixierwalze (52) transportierte Aufzeichnungsträger in der Rückwärtsrichtung gezogen wird und die Zugkraft so lange gesenkt wird, bis der Transport des Aufzeichnungsträgers wieder aufgenommen wird, wobei die Papiertransportkraft derjenige Wert ist, wie er erfasst wird, wenn der Transport wieder aufgenommen wird.

13. Fixiervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Papiertransportkraft der Fixierwalze 350 gf ist.

14. Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der nur ein Endabschnitt der wärmebeständige Folie (54) auf der stromaufwärtigen Seite in der Transportrichtung (B) des Aufzexchnungsmaterials an einem die Fixiervorrichtung aufbauenden Rahmen (53) befestigt ist.