DE60028852T2

DE60028852T2 - Fixiervorrichtung

Info

Publication number: DE60028852T2
Application number: DE60028852T
Authority: DE
Inventors: Yuji Ohta-ku Kamiya
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: EP1037121A2; US6456817B1; US20020098018A1; EP1037121A3; DE60028852D1; JP2000259027A; EP1037121B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fixiervorrichtung zum Fixieren eines auf ein als Aufzeichnungsteil dienendes Übertragungsteil übertragenen Tonerbildes in einer Bilderzeugungsvorrichtung, die Bilder, z.B. mittels eines elektro-photografischen Verfahrens oder ähnlichem erzeugt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Weiterentwicklung der Fixiervorrichtung in Bezug auf die Trennbarkeit des Übertragungsteils und die Lebensdauer einer Fixierwalze und einer Druckwalze.
STAND DER TECHNIK
Die Fixiervorrichtung der oben genannten Art besteht aus einer Wärmequelle, einer zum Fixieren mittels Wärme und Druck angeordneten Fixierwalze zum Fixieren eines auf das Übertragungsteil übertragenen Tonerbildes und einer Druckwalze zum Aufbringen eines Drucks auf die Rückseite des Übertragungsteils.
Da die Fixierwalze bei der Berührung mit dem Tonerbild Wärme aufbringt, ist die Fixierwalze in den meisten Fällen mit einer elastischen Beschichtung versehen, die üblicherweise eine Gummischicht darstellt. In den meisten Fällen ist das Übertragungsteil ein Blatt mit einer rauen Oberfläche, wie z.B. ein Papierblatt, wobei die Verwendung der elastischen Schicht eine bessere Adhäsion des Toners an der rauen Oberfläche des Übertragungsteils sicherstellt. Mit der mit einer elastischen Schicht versehenen Fixierwalze kann somit die Wärme wirksamer mittels der Elastizität auf das Tonerbild auf dem Übertragungsteil übertragen werden. Um die Freigabe des Toners zu verbessern, ist die Oberfläche der Fixierwalze allgemein mit einer Fluorharzschicht oder ähnlichem unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der elastischen Schicht beschichtet.
Die Druckwalze kommt mit der Fixierwalze in Druckberührung, um einen bestimmten Klemmspalt zwischen ihnen auszubilden. In vielen Fällen ist die Druckwalze mit einer elastischen Schicht, wie z.B. einer Gummischicht, wie die Fixierwalze versehen, um die Wärmeübertragungszeit zu verkürzen. Der Toner auf dem Übertragungsteil wird mittels der Berührung der Fixierwalze fixiert. Um jedoch eine Berührung der Druckwalze mit dem Toner beim Erzeugen von Bildern auf beiden Seiten eines Blattes zu verhindern, und um zu verhindern, dass Fremdstoffe oder Verunreinigungen, wie z.B. Resttoner an der Fixierwalze oder an der Druckwalze haften, ist die Oberfläche der Druckwalze ebenfalls mit einer Fluorharzschicht oder ähnlichem beschichtet.
Die Fixierwalze oder die Fixierwalze und die Druckwalze sind mit einer Trennklaue mit einem spitzen vorderen Ende versehen, um ein Behindern oder Hängenbleiben des Übertragungsteils an der Walze zu verhindern. Um eine ausreichende Trennung des Übertragungsteils mit einer Dicke von etwa 100 μm zu erreichen, weist das vordere Ende der Trennklaue eine gekrümmte Form mit einem Krümmungsradius von 100 μm oder weniger auf.
Die mit einer derartigen Trennklause versehene Fixiervorrichtung weist eine gute Trenneigenschaft für ein normales Übertragungsteil auf. Im Fall, dass jedoch das Übertragungsteil wärmeempfindlich ist, oder dass sein vorderes Ende im Querschnitt einen scharfen Rand aufweist, oder dass es äußerst dünn ist, wird die Trenneigenschaft der Fixiervorrichtung unzureichend, sodass das Übertragungsteil dazu neigt, an der Fixierwalze oder der Druckwalze hängen zu bleiben.
Aus Versuchen hat man herausgefunden, dass dieses Problem gelöst werden kann, indem man das vordere Ende der Trennklaue scharf mit einem Krümmungsradius von weniger als 10 μm ausbildet. Wenn das vordere Ende der Trennklaue lediglich nur scharf ausgebildet wird, neigt das scharfe Ende der Trennklaue jedoch dazu, die Oberfläche der Fixier- oder Druckwalze in dem Fall zu durchstechen, wenn die Walze mit einer elastischen Schicht versehen ist. In einem derartigen Fall wird die Oberfläche der Walze abgeschält, wodurch die Lebensdauer der Walze verkürzt wird.
Wenn die Trennklaue ein vorderes scharfes Ende mit weniger als 5 μm aufweist, erhöht sich die dynamische Be lastung der Oberfläche der Walze, wodurch sich ein starker Verschleiß der Oberfläche der Walze ergibt und somit ebenfalls die Lebensdauer der Walze verkürzt wird.
Somit ist es mit der bekannten Fixiervorrichtung kaum möglich, eine lange Lebensdauer der Walze einerseits und eine gute Trennbarkeit für ein Übertragungsteil, das zum Anhaften an der Walze neigt, zu schaffen.
Das Dokument JP 07 092837 A zeigt eine Fixiervorrichtung, bei der ein Aufzeichnungsblatt von der Fixiereinrichtung ohne Verwendung einer Trennklaue getrennt wird. Ein steilgebogenes Teil ist in einem dünnen Rohr als Fixierwalze mittels eines Hebels mit einem besonderen runden Teil ausgebildet.
Weiter zeigt das Dokument JP 10 048991 A eine Trennklaue, die das Papier sicher ohne Verletzung einer Walzenfläche einer Fixiervorrichtung abtrennt. Ein vorderes Ende der Trennklaue weist einen Radius zwischen 0,1 und 0,3 mm auf. Das vordere Ende quetscht die Oberfläche der Walze, um eine Einbuchtung der Oberfläche der Walze zu erzeugen. Infolge der Einbuchtung wird ein Papier von der Oberfläche der Walze abgehoben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fixiervorrichtung zu schaffen, die eine bessere Trenneigenschaft des Aufzeichnungsteils und eine längere Lebensdauer einer Walze aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einer Fixiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine Fixiervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine mit einem Aufzeichnungsteil mit einem unfixierten Bild in Berührung bringbare Walze, um das unfixierte Bild auf dem Aufzeichnungsteil zu fixieren, und ein mit der Walze so in Berührung bringbares Trennteil, das das Aufzeichnungsteil von der Walze getrennt wird, wobei ein vorderes Ende des Trennteils an einer mit der Walze in Berührung bringbaren Seite eine gekrümmte Oberfläche aufweist und in die Walze eindringt und ein Betrag der elastischen Verformung der Oberfläche der Walze durch das Trennteil nicht weniger als ein Krümmungsradius der gekrümmten Fläche des vorderen Endes des Trennteils und nicht mehr als ein Durchmesser des Krümmungskreises beträgt.
Die obigen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Fixiervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schnittansicht zur Darstellung des vorderen Endes einer Trennklaue an einer Fixierwalze der in 1 dargestellten Fixiervorrichtung;
3 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen eines Eindringbetrages δ des vorderen Endes der in 2 dargestellten Trennklaue in die Oberfläche der Fixierwalze;
4 ein Diagramm zur Darstellung des Eindringbetrages δ des vorderen Endes der Trennklaue, gemessen mit dem in 3 gezeigten Verfahren in Beziehung zum Anlagedruck F der Trennklaue;
5(a) und 5(b) Schnittenansichten zur Darstellung eines gewöhnlichen Aufzeichnungsteils mit einer rechtwinkligen vorderen Endfläche, die durch die in 1 dargestellte Fixiervorrichtung verläuft und eines anderen Aufzeichnungsteils mit einer scharfen Endfläche;
6(a) und 6(b) Schnittansichten zur Darstellung von zwei Beispielen der Beziehung zwischen dem Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue gemäß 2 in die Oberfläche der Fixierwalze und einem Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue;
7(a) und 7(b) Schnittansichten zur Darstellung von zwei Beispielen der Beziehung zwischen dem Eindringbetrag δ und dem Krümmungsradius R;
8 eine Schnittansicht zur Darstellung des vorderen Endes einer in einem nicht beanspruchten Beispiel der Erfindung verwendeten Trennklause, deren vorderes Ende mit einer gekrümmten Form mit einem sich verändernden Krümmungsradius ausgebildet ist;
9 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Falls, bei dem der Schnittwinkel θ, mit dem das vordere Ende der in 8 dargestellten Trennklaue in die Oberfläche der Fixierwalze eindringt mit der Oberfläche der Fixierwalze 90° beträgt;
10 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Druckwalze, die mit einer Trennklaue gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung versehen ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
1 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Anordnung einer Fixiervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Fixiervorrichtung weist eine darin angeordnete Halogenheizung 1 als Wärmequelle auf. Die Fixiervorrichtung besteht aus einer Fixierwalze 2 zum Fixieren eines auf einem Aufzeichnungsteil 100 ausgebildeten Tonerbildes 101 auf dem Aufzeichnungsteil 100 mittels Wärme und Druck und ei ner Druckwalze 3 zum Aufbringen eines Drucks auf das Aufzeichnungsteil 100 von seiner Rückseite.
Die Fixierwalze wird durch Beschichten eines Kernmetalls 21 aus einer Legierung aus hauptsächlich Aluminium mit einer Silikongummischicht 22, welche eine elastische Schicht mit einer Dicke von 300 μm darstellt, ausgebildet. Die elastische Schicht 22 ist weiter mittels Einbrennen mit einer Schicht 23 aus Polytetra-Fluoräthylen (PTFE) als Oberflächenschicht mit einer Dicke von 20 μm beschichtet.
Das Kernmetall 21 ist nicht nur eine konstruktionsmäßige Basis der Fixierwalze 2, sondern dient ebenfalls zur Rückgewinnung von Wärme durch Aufnahme der Strahlungswärme von der Halogenheizung 1 und stabilisiert weiter die Temperatur der PTFE-Schicht 23, die mit einem Toner in Berührung kommt. Die Temperatur der Fixierwalze 2 wird bei etwa 160–200°C auf der Grundlage einer mittels eines Temperatureinstell-Thermistors (nicht dargestellt) eingestellt.
Die Druckwalze 3 besteht aus einem Kernmetall 31 aus einer Legierung, die hauptsächlich Eisen enthält. Das Kernmetall 31 ist mit einer Silikongummischicht 32 beschichtet, die eine elastische Schicht mit einer Dicke von 5 mm darstellt. Die elastische Schicht 32 ist weiter mit einer Tetrafluorethylen-Perfluoralkyl-Vinyläther-Polymer (PFA) Schicht 33 mit einer Dicke von 100 μm beschichtet. Die Druckwalze 3 steht mit der Fixierwalze 2 in Druckkontakt zur Ausbildung eines Klemmspalts für das Fördern des Aufzeichnungsteils 100 in einem zwischen den zwei Walzen 2 und 3 eingeklemmten Zustand.
Damit das Aufzeichnungsteil 100 ungehindert gefördert werden kann, ist eine Eintrittsführungsplatte 70 an der Eintrittsseite des Klemmspalts und eine Ausgabeführungsplatte 71 an der Ausgabeseite des Klemmspalts angeordnet, die die gleiche Breite wie das Aufzeichnungsteil 100 aufweisen. Eine Trennklauenführung 72 ist oberhalb der Ausgabeführungsplatte 71 angeordnet.
Um weitmöglichst zu verhindern, dass ein auf dem Aufzeichnungsteil 100 ausgebildetes Tonerbild 101 an der Fixierwalze 2 haftet, ist eine Faserwalze 5 mit einem Silikongummi vorgesehen, die eine Faser (Vlies) 4 auf die Fixierwalze 2 drückt. Das Vlies 4 ist mit einem Silikonöl mit einer Viskosität von 10.000 cs imprägniert und bringt das Silikonöl auf die Oberfläche der Fixierwalze 2 auf. Das Vlies 4 wird von einer Zuführwalze 6 um einen gewissen kleinen Betrag einer Aufnahmewalze 7 zugeführt, jedes Mal, wenn das Aufzeichnungsteil 100 durchläuft. Verunreinigungen oder Fremdstoffe auf der Fixierwalze 2 werden dabei entfernt, wenn das Silikonöl mittels des Vlieses aufgebracht wird. Die Fremdstoffe oder Verunreinigungen auf der Fixierwalze 2 umfassen Tonerreste von dem Aufzeichnungsteil 100, Papierstaub und Überschussöl.
Um ein Anhaften des Aufzeichnungsteils 100 an der Fixierwalze 2 zu verhindern, ist die Fixierwalze 2 mit einer Trennklaue 51 versehen. D.h., ein Trennelement mit einem spitzen vorderen Ende. Die Trennklaue 51 besteht überwiegend aus einem Grundkörper aus Polyimid.
Der Grundkörper ist mit einer Beschichtung versehen, die hauptsächlich aus PFA besteht und eine Dicke von etwa 20 μm aufweist.
Wie in 2 dargestellt, weist das vordere Ende der Trennklaue 51 eine sehr klein gekrümmte Oberfläche auf. Die gekrümmte Oberfläche des vorderen Endes bildet einen glatten Bogen zwischen den oberen und unteren Randlinien 51a und 51b, die sich zu dem vorderen Ende der Trennklaue 51 erstrecken. Im Fall der ersten Ausführungsform liegt der Radius der gekrümmten Fläche des vorderen Endes der Trennklaue 51, d.h., der Krümmungsradius der gekrümmten Fläche, bei 50 μm.
Die Trennklaue 51 ist an einer Welle 53 des Grundkörpers der Fixiervorrichtung in der Nähe der Trennklauenführung 73 so befestigt, dass sie schwenkbar ist. Eine Zugfeder 52 dient als Spanneinrichtung, die am Grundkörper der Fixiereinrichtung befestigt ist und das obere Ende der Trennklaue 51 zieht. Unter der Zugkraft der Feder 52 wird das vordere Ende der Trennklaue 51 gegen die Oberfläche der Fixierwalze 2 mit einem bestimmten Anlagedruck gedrückt.
Die Breite des vorderen Endes der Trennklaue 51 in Längsrichtung (axialer Richtung) der Fixierwalze 2 beträgt 2 mm. Das vordere Ende der Trennklaue 51 steht an diesem breiten Abschnitt von 2 mm in gleichförmiger Berührung mit der Fixierwalze 2. Die Trennklaue 51 ist mehrfach entsprechend der Größe des Aufzeichnungsteils 100 angeordnet. Die mehreren Trennklauen 51 sind in Längsrichtung der Fixierwalze 2 angeordnet. Im Fall der ersten Ausführungsform sind insgesamt vier Trennklauen 51 vorgesehen.
Die Trennklaue 51 ist so eingestellt, dass ihre Bodenfläche (Randlinie 51b) des vorderen Endes der Trennklaue 51 einen stumpfen Winkel θ0 mit einer Tangente der Oberfläche der Fixierwalze 2 an einer Stelle bildet, wo die Linie der Bodenfläche der Trennklaue 51 die Oberfläche der Fixierwalze 2 schneidet, bevor die Trennklaue 51 mit der Fixierwalze 2 in Berührung tritt, wie in 6(a) gezeigt. Die Trennklaue 51 liegt gegen die Oberfläche der Fixierwalze 2 mit einem Winkel θ0 an, und dann dringt die Trennklaue 51 um einen bestimmten Betrag in die Oberfläche der Fixierwalze 2 ein. Im Fall der ersten Ausführungsform beträgt der Winkel θ0 130°. Die Bodenfläche der Trennklaue 51 ist zum Führen des Aufzeichnungsteils 100 vorgesehen.
Es ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, den Eindringbetrag der Trennklaue 51 in die Oberfläche der Fixierwalze 2 zu begrenzen. Um die Beziehung zwischen dem Anlagedruck der Trennklaue 51 an die Oberfläche der Fixierwalze 2 zum Eindringbetrag des vorderen Endes der Trennklaue zu untersuchen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die folgenden Versuche durchgeführt.
Wie in 3 gezeigt, wurde ein Metallteil 120 an der Bodenfläche des vorderen Endes der Trennklaue 51 angebracht. Die Trennklaue 51 wurde gegen die Oberfläche der Fixierwalze 2 so gedrückt, dass sie in die Oberfläche der Fixierwalze 2 durch die Beaufschlagung der Trennklaue 51 mit der Zugfeder 52 eindringt, wobei die Trennklaue 51 sich um die Welle 53 verschwenkt. Dann wurde ein Abstand zwischen dem Metallteil 120 und einem Spaltsensor 121 am Grundkörper der Fixiervorrichtung mit dem Spaltsensor 121 gemessen, sodass der Eindringbetrag des vorderen Endes der Trennklaue 51 gemessen werden konnte.
Der Spaltsensor 121 ist ein Wirbelstromsensor, der zum Messen seines Abstandes von dem Metallteil 152 in der Lage ist, ohne das Metallteil 120 zu berühren. Die Messrichtung des Abstandes des Spaltsensors 121 ist nicht in Richtung der Achse der Fixierwalze 2 gerichtet. Der Eindringbetrag des vorderen Endes der Trennklaue 51 kann jedoch durch Anwenden einer einfachen geometrischen Umwandlung des mittels des Spaltsensors 121 gemessenen Abstandes bestimmt werden. Bei den oben beschriebenen Versuchen wurde der Eindringbetrag des vorderen Endes der Trennklaue 51 gemessen, während die Federkraft der Zugfeder 52 verändert wurde.
Bei den Versuchen wurde der Eindringbetrag des vorderen Endes der Trennklaue 51 ebenfalls ohne Verwendung der Zugfeder 52 gemessen. Da die Trennklaue 51 sich in diesem Fall aufgrund ihres eigenen Gewichtes von der Fixierwalze 2 lösten würde, wurde das in 3 dargestellte Messsystem umgekehrt angeordnet, sodass die Trennklaue 51 mit der Oberfläche der Fixierwalze 2 aufgrund ihres eigenen Gewichtes in Berührung kam. Verglichen mit der Zugkraft der Zugfeder 52 war der Anlagedruck aufgrund des eigenen Gewichtes der Trennklaue 51 klein und vernachlässigbar.
Die Versuchsergebnisse der Beziehung zwischen dem Eindringbetrag δ zu dem Anlagedruck F des vorderen Endes der Trennklaue 51 an der Fixierwalze 2 sind in 4 dargestellt. Aus 4 sieht man, dass der Anlagedruck F eine parabolische Beziehung zu dem Eindringbetrag δ aufweist. Man fand somit, dass um den Eindringbetrag δ zu verdoppeln, der Anlagedruck F vervierfacht werden musste.
Eine mikroskopische Untersuchung zeigte, dass die Endflächen des Aufzeichnungsteils allgemein einen Querschnitt mit einem rechtwinkligen Rand aufweisen, wie in 5(a) gezeigt. Einige von ihnen weisen jedoch Querschnittsflächen ihrer Endflächen mit schrägen scharfen Rändern auf, wie z.B. in 5(b) gezeigt. Gemäß den Untersuchungsergebnissen der Erfinder der vorliegenden Erfindung werden derartige scharfe Randflächen häufig insbesondere bei OHT-Folien festgestellt.
Man hat bei Versuchen herausgefunden, dass Aufzeichnungsteile mit scharfkantigen Endflächen schlechter von der Fixierwalze oder der Druckwalze getrennt werden. Wenn ein Aufzeichnungsteil mit einer schlechten Trennbarkeit durch eine Fixiervorrichtung gefördert wird, neigt es zum Anhaften an der Fixierwalze, wodurch ein Stau verursacht wird. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Trennbarkeit eines derartigen Aufzeichnungsteils dennoch verbessert werden kann, indem man die Querschnittsform der Endfläche des Aufzeichnungsteils rechtwinklig, wie in 5(a) gezeigt, ausbildet, oder indem man das Aufzeichnungsteil, wie in 5(b) gezeigt, umgekehrt anordnet. Somit liegt der Grund für die schlechte Trennbarkeit an der Endflächenform des Aufzeichnungsteils und nicht an seiner Zusammensetzung.
Tabelle 1 unten zeigt die Versuchsergebnisse, bei denen die Eindringtiefe δ durch Einstellen des Anlagedrucks F entsprechend der Beziehung zwischen dem Anlagedruck F und der Eindringtiefe δ, wie in 4 gezeigt, verändert wurde. Die Versuchsergebnisse umfassen die Trennbarkeit und Kratzer auf der Fixierwalze durch die Verwendung eines Aufzeichnungsteils mit einer derartigen scharfkantigen Endfläche gemäß 5(b) und die Lebensdauer der Fixierwalze bei Verwendung gewöhnlicher Papierblätter mit einer rechtwinkligen Endfläche gemäß 5(a).
TABELLE 1
In der obigen Tabelle 1 erhält man das Verhältnis der Eindringtiefe δ zum Krümmungsradius R des vorderen Endes, indem man den Wert δ durch den Wert R dividiert, d.h., δ/R. Die Häufigkeit des Staus war die Anzahl des Auftretens eines Stauzustandes, einschließlich dem Anhaften an der Fixierwalze, das mit 20 Blatt von Aufzeichnungsteilen mit scharfkantigen Endflächen stattfand und in Prozenten ausgedrückt wurde. Der Zustand der Häufigkeit des Staus von 0% zeigt, dass das Aufzeichnungsteil stabil durchgelaufen ist. Wie in Tabelle 1 gezeigt, stabilisiert sich der Papier-(Aufzeichnungsteil)Durchlaufzustand, wenn die Eindringtiefe δ einen ausreichend großen Wert erreicht, wie z.B. 54 μm oder in diesem Bereich. Man hat gefunden, dass bei der Eindringtiefe von 54 μm die Stauhäufigkeit scharf abnimmt, um den Durchlaufzustand des Aufzeichnungsteils zu stabilisieren, wenn das Verhältnis der Eindringtiefe δ zum Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue, d.h., δ/R bei etwa 1,0 liegt. Man hat gefunden, dass ein Stau Kratzer auf der Fixierrolle mit einer Wahrscheinlichkeit von 100% bewirkt.
Andererseits wurde im Fall, in dem ein Aufzeichnungsteil ein gewöhnliches Papierblatt mit einer rechtwinkligen Endfläche darstellte, die Lebensdauer der Fixierwalze drastisch mit einer Zunahme des Anlagedrucks F verkürzt wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt. Wenn der Anlagedruck F der Trennklaue 51 erhöht wurde, wurde die PTFE-Schicht 23 der Fixierwalze 2 vollständig durch die Anlage der Trennklaue 51 abgeschält, sodass die Silikongummischicht 22 unter der PTFE-Schicht 23 frei lag. Der Toner haftete dann permanent an der Oberfläche der Silikongummischicht 22. Der Toner an der Silikongummischicht 22 haftete dann an dem weißen Grund des Aufzeichnungsteils, sodass es mit dem Toner verunreinigt wurde. Die Lebensdauer der Fixierwalze 2 war durch einen derartig verunreinigten Zustand beendet.
Hieraus folgt, dass, wenn der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 einfach mit Hinsicht auf die Trennbarkeit des Aufzeichnungsmediums erhöht wurde, die Erhöhung des Eindringbetrages δ die Lebensdauer der Fixierwalze in Bezug der Verwendung gewöhnlichen Papierblättern verkürzt. Die Lebensdauer der Fixierwalze wird bei der Verwendung gewöhnlicher Papierblätter größer, indem man den Eindringbetrag δ auf einen Wert von weniger als 50 μm einstellt. Hier besteht jedoch das Problem, dass ein Stau durch ein scharfkantiges Aufzeichnungsteil weiter Kratzer auf der Fixierwalze bewirkt. Ein derartiger Kratzer verkürzt die Lebensdauer der Fixierwalze. Eine Fixierwalze muss durch eine andere aufgrund eines darauf befindlichen Kratzers durch ein erstes scharfkantiges Aufzeichnungsteil ersetzt werden.
Bei einer Beendigung der Lebensdauer durch das Auftreten eines Staus infolge der scharfkantigen Endfläche des Aufzeichnungsteils wird dagegen die Lebensdauer der Fixierwalze bei der Verwendung von gewöhnlichen Papierblättern beendet, wenn das Aufzeichnungsteil bei einem Stau in der Nähe der Trennklaue 51 die Trennklaue 51 von unten anhebt, wodurch ein großer Anlagedruck von einigen Hundert 9,80665 × 10^–3 N (gf) auftritt, der viel größer als ein üblicher Anlagedruck ist, der auf die Fixierwalze 2 aufgebracht wird. Hier durch wird das vordere Ende der Trennklaue 51 selbst in die PTFE-Schicht 23 und die Silikongummischicht 22 hineingedrückt und zerstört plötzlich die Fixierwalze 2. Somit ist auch ein Eindringbetrag von weniger als 50 μm nicht sicher genug.
In Anbetracht dieses Problems ist die Trennklaue 51 der ersten Ausführungsform so angeordnet, dass das Verhältnis der Eindringtiefe δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in die Oberfläche der Fixierwalze 2 zum Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 51 bei nicht weniger als 1,0 und nicht mehr als 2,0 liegt. D.h., der Eindringbetrag δ wird auf einen Wert eingestellt, der nicht weniger als der Krümmungsradius R der gekrümmten Fläche des vorderen Endes der Trennklaue 51 und nicht mehr als der Durchmesser des Krümmungskreises der gekrümmten Fläche des vorderen Endes der Trennklaue 51 ist. Ein derartiges Einstellen des Eindringbetrages wird bei der ersten Ausführungsform durch Einstellen des Anlagedrucks F des vorderen Endes der Trennklaue 51 an die Fixierwalze 2 mittels der Zugfeder 52 verwirklicht.
Bei der obigen Anordnung der vorderen Endfläche der Trennklaue gemäß der ersten Ausführungsform wird eine plötzliche Störung der Fixierwalze verhindert, indem eine geeignete Trennbarkeit für das Aufzeichnungsteil mit einer scharfkantigen Endfläche sichergestellt ist, und wobei die Fixierwalze 2 eine entsprechende Lebensdauer für die Verwendung eines Aufzeichnungsteils mit einem rechtwinkligen vorderen Ende entsprechend einem gewöhnlichen Papierblatt aufweist. Der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue wird vorzugsweise auf einen Wert eingestellt, der ein wenig größer als der Krümmungsradius R ist. Ein derartig bevorzugter Wert des Eindringbetrages δ maximiert die Lebensdauer der Fixierwalze, wobei eine geeignete Trennbarkeit des Aufzeichnungsteils sichergestellt ist.
6(a) und 6(b) und 7(a) und 7(b) zeigen beispielsweise die Beziehung zwischen dem Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in die Oberfläche der Fixierwalze 2 und dem Krümmungsradius R des vorderen Endes. Die Beziehung des Eindringbetrages des vorderen Endes der Trennklaue zur Trenneigenschaft wird im Folgenden unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben. Das vordere Ende der Trennklaue 51 liegt gegen die PTFE-Schicht 23, mit der die Silikongummischicht 22 der Fixierwalze 2 beschichtet ist, an.
6(a) zeigt den Fall, in dem der Eindringbetrag δ Null ist. In diesem Fall beträgt der Einstellwinkel θ0 der Trennklaue 51 in Bezug auf die Fixierwalze 2, d.h., der Winkel der Bodenfläche des vorderen Endteils der Trennklaue 51 in Bezug auf die Tangente der Oberfläche der Fixierwalze 2, 130° (stumpfer Winkel). Es soll darauf hingewiesen werden, dass in den 6(a), 6(b), 7(a), 7(b) und 9, die mikroskopische Darstellungen sind, die Oberflächenlinien der Fixierwalze 2 und die Tangente der Oberfläche der Fixierwalze 2 miteinander zusammenfallen.
6(b) zeigt einen anderen Fall, in dem der Eindringbetrag δ kleiner als der Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 51 ist. Wie in 6(b) gezeigt, schneidet ein Winkel (ein Schnittwinkel) θ, der die Tangente des vorderen Endes der Trennklaue 51 an einer Stelle, an der das vordere Ende der Trennklaue 51 in die Oberfläche der Fixierwalze 2 eindringt, eine Oberfläche der Fixierwalze 2 (mittels gestrichelter Linie dargestellt) bevor die Trennklaue 51 an der Fixierwalze 2 anliegt mit der Oberfläche der Fixierwalze 2, bevor die Trennklaue 51 an der Fixierwalze 2 anliegt, d.h., die Tangente der Oberfläche der Fixierwalze 2 an der oben erwähnten Stelle, bevor die Trennklaue 51 an der Fixierwalze 2 anliegt, einen spitzen Winkel, der weniger als 90° beträgt.
7(a) zeigt einen Fall, in dem der Eindringbetrag δ gleich dem Krümmungsradius des vorderen Endes der Trennklaue 51 ist. Wie in 7(a) dargestellt, beträgt der Schnittwinkel θ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in Bezug auf die Oberfläche der Fixierwalze 2 90°. 7(b) zeigt einen weiteren Fall, in dem der Eindringbetrag δ zweimal so groß wie der Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 51 ist. In diesem Fall ist der Schnittwinkel θ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in Bezug auf die Oberfläche der Fixierwalze 2 größer als 90° und gleich dem Einstellwinkel θ0 (130°) der Trennklaue 51.
Die Ausbildung der ersten Ausführungsform stellt eine geeignete Trennbarkeit für ein Aufzeichnungsteil mit einer scharfkantigen vorderen Endfläche sicher, wie im Folgenden ausgeführt.
In dem Fall, in dem der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 gleich dem Krümmungsradius R des vorderen Endes ist, beträgt der Schnittwinkel θ der Trennklaue 51 in Bezug auf die Oberfläche der Fixierwalze 2 90°. Wenn das Aufzeichnungsteil 100 gegen das vordere Ende der Trennklaue 51 anliegt, bewegt sich das Aufzeichnungsteil 100 darunter längs der Oberfläche der Fixierwalze 2, wie mittels der gestrichelten Linie in 7(a) dargestellt. In diesem Fall gelangt, wenn der Schnittwinkel θ ein spitzer Winkel ist, wie in 6(b) gezeigt, das scharfkantige vordere Ende des Aufzeichnungsteils 100 zwischen das vordere Ende der Trennklaue 51 und die Oberfläche der Fixierwalze 2. Wenn andererseits der Schnittwinkel θ 90° beträgt, wie in 7(a) gezeigt, stößt das Aufzeichnungsteil 100 gegen die Trennklaue 51 und wird von der Fixierwalze 2 getrennt. Auch wenn das Aufzeichnungsteil 100 eine scharfkantige Endfläche aufweist, ist seine vordere Endkante nicht tatsächlich scharf und ein derartiges Aufzeichnungsteil kann ebenfalls getrennt werden, wenn der Schnittwinkel θ ein stumpfer Winkel von nicht weniger als 90° ist. Hierbei ist wichtig, dass der Schnittwinkel θ ein stumpfer Winkel von nicht weniger als 90° ist. Dieser Winkel stellt eine Grenzlinie hinsichtlich der Trennbarkeit dar.
Tabelle 2 unten zeigt Versuchsergebnisse, wobei der Anlagedruck F an die Fixierwalze 2 bei 40 × 9,80665 × 10^–3 N (gf) eingestellt wurde, wobei der Krümmungsradius des vorderen Endes der Trennklaue verändert wurde. Die Versuchsergebnisse umfassen die Trennbarkeit, die Kratzer auf der Fixierwalze und die Lebensdauer der Fixierwalze bei der Verwendung von gewöhnlichen Papierblättern.
TABELLE 2
Wie in der obigen Tabelle 2 dargestellt, änderte sich die Eindringtiefe δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in die Fixierwalze 2 nicht sehr stark durch die Änderung des Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 51. Es wird vermutet, dass dies an der Tatsache liegt, dass die Oberfläche der Fixierwalze 2 durch Beschichten der Silikongummischicht 22 mit einer elastischen PTFE-Schicht 23 ausgebildet wird, die weniger verformbar als die Silikongummischicht 22 ist.
Aufgrund der in Tabelle 2 dargestellten Versuchsergebnisse fand kein Papierstau statt, d.h., die Häufigkeit des Auftretens eines Staus betrug 0%, unabhängig von der Verwendung eines Aufzeichnungsteils mit einer scharfkantigen Endfläche mit dem Verhältnis δ/R des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R von nicht weniger als 1,0. Mit dem Verhältnis δ/R von nicht weniger als 1,0 fand jedoch ein Stau des Aufzeichnungsteils statt, wobei Kratzer durch das Heraufdrücken und Anheben der Trennklaue 51 bewirkt wurden. Die Lebensdauer der Fixierwalze 2 mit gewöhnlichen Papierblättern war länger, wenn der Eindringbetrag δ kleiner war.
Es ist daher möglich, eine geeignete Trennbarkeit für ein scharfkantiges Aufzeichnungsteil sicherzustellen, um eine plötzliche Beendigung der Lebensdauer der Fixierwalze zu verhindern, wobei eine geeignete Lebensdauer der Fixierwalze für ein Aufzeichnungsteil mit einer rechtwinkligen Endfläche, wie z.B. gewöhnlichen Papierblättern aufrechterhalten wird, wobei die Fixiervorrichtung ein Verhältnis von δ/R des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R von nicht weniger als 1,0 und nicht mehr als 2,0 aufweist, d.h. wobei der Eindringbetrag δ nicht kleiner als der Krümmungsradius des vorderen Endes der Trennklaue 51 und nicht grösser als der Durchmesser des Krümmungskreises des vorderen Endes der Trennklaue 51 ist, auch wenn der Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 51 verändert wird.
Im Fall von Tabelle 2 betrug der optimale Krümmungsradius des vorderen Endes der Trennklaue 51 50 μm oder lag in diesem Bereich, da der Anlagedruck F der Trennklaue 51 festgelegt ist. Mit dem veränderten Anlagedruck F kann jedoch der Krümmungsradius R in einem Bereich von 5–100 μm oder in diesem Bereich verändert werden. Nimmt man an, dass die Fixiervorrichtung ein tatsächliches Produkt darstellt, ist das vordere Ende der Trennklaue 51 so scharf bei einem Krümmungsradius von 5 μm oder weniger, dass eine Überlegung hinsichtlich des Krümmungsradius des vorderen Endes bedeutungslos ist. Wenn der Krümmungsradius bei 100 μm oder mehr liegt, muss andererseits der Anlagedruck F stark erhöht werden, um den Eindringbetrag zu erhalten, der nicht kleiner als der Krümmungsradius R ist, wie man aus 4 sieht. Eine derartig große Erhöhung des Anlagedrucks F erhöht dann die Belastung der Fixierwalze 2, wodurch die Lebensdauer der Walze verkürzt wird.
Gemäß der Erfindung wird daher der Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 51 in einem Bereich von 5 bis 100 μm eingestellt. Durch Einstellen des Krümmungsradius R in einen derartigen Bereich erreicht man eine vorteilhafte Wirkung.
Tabelle 3 unten zeigt Versuchsergebnisse bei der Veränderung der Filmdicke der Silikongummischicht 22 der Fixierwalze 2. Die Versuchsergebnisse gemäß Tabelle 3 umfassen die Trennbarkeit, Kratzer auf der Fixierwalze und die Lebensdauer der Fixierwalze, wenn man gewöhnliche Papierblätter verwendet. Bei den Versuchen wurde der Anlagedruck F des vorderen Endes der Trennklaue bei 40 × 9,80665 × 10^–3 N (gf) und der Krümmungsradius R bei 50 μm festgelegt.
TABELLE 3
Wie in der obigen Tabelle 3 dargestellt, nahm die Eindringtiefe δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 ab, wenn die Filmdicke der Silikongummischicht 22 der Fixierwalze 2 auf 150 μm verringert wurde. Das Verhältnis δ/R des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius wurde geringer, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit eines Stauzustandes bei einem scharfkantigen Aufzeichnungsteil erhöhte. Eine Zunahme der Filmdicke der Silikongummischicht 22 bis 600 μm erlaubt eine Zunahme des Eindringbetrages δ, verkürzte jedoch die Lebensdauer der Fixierwalze 2 bei gewöhnlichen Papierblättern. Es wird vermutet, dass dies das Ergebnis eines großen Eindringens in die PTFE-Schicht 23 durch die große Dicke der Silikongummischicht 22 ist, die eine elastische Schicht darstellt, wie in 7(b) gezeigt.
Im Fall, in dem jedoch die Filmdicke der Silikongummischicht 22 150 μm betrug, trat ein Stau auf, der Kratzer auf der Fixierwalze 2 verursachte, wenn ein Aufzeichnungsteil mit einer scharfkantigen Endfläche durchlief. Um die Trenneigenschaft und die Lebensdauer der Fixierwalze 2 zu optimieren, muss das Verhältnis δ/R des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R in einen Bereich von 1,0 bis 2,0 und vorzugsweise bei einem Wert von ein wenig mehr als 1,0 eingestellt werden, auch in dem Fall, in dem der Eindringbetrag δ durch Einstellen der Filmdicke der Silikongummischicht 22 verändert wird.
Tabelle 4 unten zeigt Versuchsergebnisse bei der Veränderung der Filmdicke der PTFE-Schicht 23 der Fixierwalze 2. Die in Tabelle 4 wiedergegebenen Ergebnisse umfassen die Trenneigenschaft, die Kratzer der Fixierwalze und die Lebensdauer bei gewöhnlichen Papierblättern. Bei den Versuchen wurde der Anlagedruck F des vorderen Endes der Trennklaue 51 bei 40 × 9,80665 × 10^–3 N (gf) und der Krümmungsradius R bei 50 μm festgelegt.
TABELLE 4
Wie in der obigen Tabelle 4 dargestellt, nahm der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in die Fixierwalze 2 ab und das Verhältnis des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R des vorderen Endes wurde kleiner, wenn die Filmdicke der PTFE-Schicht 23 der Fixierwalze 2 bei 30 μm eingestellt wurde, wodurch die Möglichkeit eines Staus bei einem scharfkantigen Aufzeichnungsteil erhöht wurde. Wenn die Filmdicke der PTFE-Schicht 23 bei 10 μm eingestellt wurde, wurde die Lebensdauer bei Verwendung mit gewöhnlichen Papierblättern kürzer, obwohl der Eindringbetrag δ annehmbar wurde. Man vermutet, dass dies das Ergebnis der großen Einbuchtung der PTFE-Schicht 23 ist, wie in 7(b) gezeigt.
Mit dem unverändert eingestellten Eindringbetrag δ ist die größere Dicke der PTFE-Schicht 23 vorteilhafter in Bezug auf die Lebensdauer infolge von Verschleiß. Die größere Dicke der PTFE-Schicht 23 verlängert somit die Lebensdauer der Walze, wenn gewöhnliche Papierblätter verwendet werden.
Dabei trat jedoch ein Stau mit der Verursachung von Kratzern auf der Fixierwalze 2 auf, wenn ein Aufzeichnungsteil mit einer scharfkantigen vorderen Endfläche durchlief. Um daher die Trennbarkeit und die Lebensdauer der Fixierwalze zu optimieren, muss das Verhältnis δ/R des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius in einem Bereich von 1,0 bis 2,0 und vorzugsweise bei einem Wert von ein wenig mehr als 1,0 eingestellt werden, auch in einem Fall, bei dem der Eindringbetrag δ durch Einstellen der Filmdicke der PTFE-Schicht 23 verändert wird.
Tabelle 5 unten zeigt Versuchsergebnisse bei einer Veränderung der Gummihärte der Silikongummischicht 22 der Fixierwalze 2. Die in Tabelle 5 gezeigten Versuchsergebnisse umfassen die Trennbarkeit, Kratzer auf der Fixierwalze und die Lebensdauer der Fixierwalze, die man bei gewöhnlichen Papierblättern usw. erhält. Bei den Versuchen wurde der Anlagedruck F des vorderen Endes der Trennklaue 51 bei 40 × 9,80665 × 10^–3 N (gf) und der Krümmungsradius bei 50 μm eingestellt. Die Gummihärte wurde entsprechend JIS-A gemessen.
TABELLE 5
Wie in Tabelle 5 oben dargestellt, nahm der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in die Fixierwalze 2 ab, wenn die Gummihärte der Silikongummischicht 22 der Fixierwalze 2 bei 80° lag, und das Verhältnis des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R wurde kleiner, um einen Zustand zu erreichen, bei dem die Möglichkeit eines Staus bei einem scharfkantigen Aufzeichnungsteil erhöht wurde. Man vermutet, dass dies aufgrund der großen Einbuchtung der PTFE-Schicht 23 erfolgt, wie in 7(b) gezeigt.
Ebenfalls bei der Gummihärte von 80° der Silikongummischicht 22 der Fixierwalze 2 trat jedoch ein Stau mit der Verursachung von Kratzern auf der Fixierwalze 2 auf, wenn ein Aufzeichnungsteil mit einer scharfkantigen Endfläche durchlief. Um die Trennbarkeit und die Lebensdauer der Fixierwalze 2 zu optimieren, muss daher das Verhältnis δ/R des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R in einen Bereich von 1,0 bis 2,0 und vorzugsweise bei einem Wert von ein wenig mehr als 1,0 eingestellt werden, auch in einem Fall, in dem der Eindringbetrag δ durch Einstellen der Gummihärte der Silikongummischicht 22 verändert wird.
NICHT BEANSPRUCHTES BEISPIEL
Das vordere Ende der Trennklaue 51 bei der ersten Ausführungsform ist als gekrümmte Fläche mit einem einzigen Krümmungsradius R zur Verbindung der beiden Randlinien ausgebildet, wie in 2 gezeigt. Die erste Ausführungsform soll die Trennbarkeit und die Lebensdauer der Fixierwalze, verglichen mit anderen durch Zuordnung der vorderen Endform der Trennklaue zum Eindringbetrag δ auf der Grundlage des Krümmungsradius R der gekrümmten Fläche verbessern.
Im Fall des nicht beanspruchten Beispiels ist andererseits die vordere gekrümmte Endfläche der Trennklaue 51 mit einer allmählich zunehmenden Krümmung von den zwei Randlinien 51a und 51b ausgebildet, die durch die Beziehung „R1 > R2 > R3, R5 > R4 > R3" ausgedrückt wird, wie in 8 gezeigt. Im Fall, in dem die vordere Endform der Trennklaue 51 nicht mittels eines einzigen Krümmungsradius ausgedrückt werden kann, ist es im Fall des nicht beanspruchten Beispiels kaum möglich, den Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 durch Verwendung eines Krümmungsradius zu entscheiden.
Das nicht beanspruchte Beispiel wird wie folgt abgeleitet. Aus 6(a) bis 7(b), die die Trennbarkeit in Beziehung zum Eindringbetrag δ zeigen, ist es wichtig, dass der Schnittwinkel θ, den die Trennklaue 51 mit der Oberfläche der Fixierwalze 2 bildet, nicht kleiner als 90° und kleiner als der Einstellwinkel θ0 der Trennklaue 51 in Bezug auf die Fixierwalze 2 ist (der Winkel, den die Bodenfläche des vorderen Endteils der Trennklaue 51 mit der Tangente der Oberfläche der Fixierwalze 2 bildet).
Tabelle 6 unten zeigt die Versuchsergebnisse des nicht beanspruchten Beispiels, bei der die vordere Endfläche der Trennklaue 51 mit mehreren Krümmungsradien ausgebildet ist. Die Versuche wurden hinsichtlich der Trennbarkeit und der auf der Fixierwalze 2 verursachten Kratzer bei einem Aufzeichnungsmedium mit einem scharfkantigen vorderen Ende, der Lebensdauer der Fixierwalze 2 bei normalen Papierblättern usw. durchge führt. Bei den Versuchen wurde der Einstellwinkel θ0 der Trennklaue 51 bei 130° eingestellt. Der Schnittwinkel θ der Trennklaue 51 wurde durch Messen des Einbringbetrages δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 in die Fixierwalze 2 und durch eine Berechnung auf der Grundlage des Messergebnisses, der Form der Fixierwalze 2 und der geometrischen Gegebenheiten erhalten.
TABELLE 6
Wie aus der obigen Tabelle 6 ersichtlich, verursachte das Aufzeichnungsteil mit einer scharfkantigen Endfläche einen Stau, wenn der Schnittwinkel θ des vorderen Endes der Trennklaue in Bezug auf die Oberfläche der Fixierwalze 2 weniger als 90° betrug, und verursachte keinen Stau, wenn der Schnittwinkel θ weniger als 90° betrug. Dies liegt daran, dass der Schnittwinkel θ von 90° des vorderen Endes der Trennklaue 51 eine Grenzlinie zwischen dem Eindringen und dem Nichteindringen des Aufzeichnungsteils 100 zwischen die Fixierwalze 2 und das vordere Ende der Trennklaue 51 darstellt, wie in 9 gezeigt. Wenn der Schnittwinkel θ weniger als 90° betrug, war das Auftreten von Kratzern auf der Fixierwalze 2 durch den Stau 100% und die Lebensdauer der Fixierwalze 2 wurde durch die Verwendung des scharfkantigen Aufzeichnungsteils 100 verkürzt.
Bei der Verwendung von gewöhnlichen Papierblättern nahm die Lebensdauer der Fixierwalze 2 entsprechend dem Schnittwinkel θ des vorderen Endes der Trennklaue 51 zu. Die Lebensdauer der Fixierwalze 2 wurde insbesondere verkürzt, wenn der Schnittwinkel θ gleich oder über dem Einstellwinkel θ0 von 130° der Trennklaue 51 in Bezug auf die Fixierwalze 2 war.
Unter der in 7(b) gezeigten Bedingung ist, wenn der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 ausreichend groß ist, der Schnittwinkel θ nicht länger der Winkel, den die vordere gekrümmte Endfläche der Trennklaue 51 mit der Ursprungsfläche der Fixierwalze 2 bildet, wie mittels der gestrichelten Linie in 7(b) dargestellt. Unter dieser Bedingung wird der Schnittwinkel θ gleich dem Einstellwinkel θ0, den die Bodenfläche der Trennklaue mit der Ausgangsfläche der Fixierwalze 2 bildet, und wird niemals stumpfer als dieser Winkel. Aus 7(b) sieht man, dass die PTFE-Schicht 23 der Fixierwalze 2 stark zu einer Form beim dynamischen Aufbringen einer großen Last eingedrückt wird. Hierdurch wird die Lebensdauer der Fixierwalze 2 bei gewöhnlichen Papierblättern unter dieser Bedingung kürzer.
D.h., innerhalb einer Zone, in der der Schnittwinkel θ gleich dem Einstellwinkel θ0 wird, und niemals stumpfer als in 7(b) gezeigt wird, bleibt die Trenneigenschaft der vorderen Endfläche der Trennklaue 51 für das scharfkantige Aufzeichnungsteil 100 gleich, während die Lebensdauer der Fixierwalze 2 entsprechend der Zunahme des Eindringbetrages δ des vorderen Endes der Trennklaue 51 abnimmt. In dem Fall, in dem die Trennklaue 51 mit einem vorderen Ende mit einer gekrümmten Fläche mit mehreren Krümmungsradien ausgebildet ist, ist es daher wichtig, um eine längere Lebensdauer der Fixierwalze 2 zu erreichen, den Schnittwinkel θ des vorderen Endes der Trennklaue 51 bei einem Winkel von weniger als dem Einstellwinkel θ0 einzustellen.
Weiter wird, wie in Tabelle 6 gezeigt, die Lebensdauer der Fixierwalze 2 bei gewöhnlichen Papierblättern entsprechend der Zunahme des Schnittwinkels θ kürzer. Entsprechend kann eine geeignete Trenneigenschaft für das Aufzeichnungsteil 100 und die längere Lebensdauer der Fixierwalze 2 miteinander kompatibel gemacht werden, indem man den Schnittwinkel θ der Fixierwalze 2 bei einem Winkeleinschnitt, der ein wenig größer als 90° ist, einstellt.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Im Fall einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Erfindung bei der Druckwalze 3 statt bei der Fixierwalze 2 angewendet, wie in 10 gezeigt.
Die Druckwalze 3 gemäß der zweiten Ausführungsform ist grundsätzlich in der gleichen Weise wie die Druckwalze 3 in der ersten Ausführungsform angeordnet. Die Druckwalze 3 wird durch Beschichten eines Kernmetalls 31 aus einer überwiegend Eisen enthaltenden Legierung ausgebildet. Das Kernmetall 31 wird mit einer Silikongummischicht 32 mit einer Härte von 30° (JIS-A) als eine elastische Schicht mit einer Dicke von 5 mm beschichtet. Die Silikongummischicht 32 wird weiter mit einer PFA-Schicht mit 100 μm beschichtet, d.h. eine PFA-Schicht 33 mit einer Dicke von 100 μm. Die Druckwalze ist mit einer Trennklaue 61 an der Ausgangsseite eines Fixierspalts angeordnet. Die Trennklaue 61 ist am Grundkörper der Fixiervorrichtung auf einer Welle 63 schwenkbar befestigt. Eine Zugfeder 62 ist zum Ziehen der Trennklaue 61 angeordnet, sodass sie um die Welle 63 so verschwenkbar ist, dass die Trennklaue 62 an der Oberfläche der Druckwalze 3 mit einem bestimmten Anlagedruck anliegt. In 10 sind gleiche Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 gezeigt, versehen.
Tabelle 7 zeigt die Versuchsergebnisse der zweiten Ausführungsform, wobei der Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 61 verändert wurde. Die in Tabelle 7 gezeigten Versuchsergebnisse umfassen den Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue 61, den man erhält, wenn das vordere Ende der Trennklaue 61 gegen die Druckwalze 3 anliegt, die Stauhäufigkeit beim doppelseitigen Fixieren, die Lebensdauer der Fixierwalze 3 bei Verwendung gewöhnlicher Papierblätter usw..
Die Wahrscheinlichkeit des Staus mit einem Aufzeichnungsteil durch Anhaften des Aufzeichnungsteils an der Fixierwalze 2, die ein Tonerbild trägt, nimmt allgemein zu. Zur Untersuchung, wie das Auftreten des Staus mit dem Aufzeichnungsteil auf der Seite der Druckwalze 3 erfolgt, wurden doppelseitige Bilderzeugungsversuche durchgeführt, indem ein gleichförmiges schwarzes Bild auf der ersten Fläche des Aufzeichnungsteils und kein Bild (weißes Bild) auf der zweiten Fläche des Aufzeichnungsteils erzeugt wurde. Das Aufzeichnungsteil wurde dann so angeordnet, dass beim Fixieren auf der zweiten Fläche des Aufzeichnungsteils die weiße Fläche, die nicht zum Anhaften neigte, an der Seite der Fixierwalze 2 angeordnet wurde, während die schwarze Fläche, die zum Anhaften neigte, an der Seite der Druckwalze 3 angeordnet wurde. Die unter dieser Bedingung auftretende Stauhäufigkeit ist in Tabelle 7 wiedergegeben.
TABELLE 7
Wie in Tabelle 7 oben gezeigt, nimmt die Stauhäufigkeit ab, wenn das Verhältnis δ/R des Eindringbetrages δ des vorderen Endes der Trennklaue 61 in die Oberfläche der Druckwalze 3 zum Krümmungsradius des vorderen Endes der Trennklaue 61 nicht weniger als 1,0 betrug. Bei der zweiten Ausführungsform hat die PFA-Schicht 33 der Druckwalze 3 eine Dicke von 100 μm und hat somit eine ausreichende Filmdickenfestigkeit, verglichen mit der Fixierwalze 2. Kleinere Veränderungen des Krümmungsradius R des vorderen Endes der Trennklaue 61 bewirken daher keine größere Änderung des Eindringbetrages δ des vorderen Endes.
Wenn das Verhältnis des Eindringbetrages δ zum Krümmungsradius R bei einem Wert von weniger als 1,0 liegt, findet ein Stau statt. Da die PFA-Schicht 32 jedoch eine Dicke von 100 μm aufweist, werden keine Kratzer auf der Oberfläche der Druckwalze 3 erzeugt. Die durch den Stau bewirkten Kratzer sind nicht so schwerwiegend, dass es erforderlich ist, die Druckwalze unmittelbar durch eine neue zu ersetzen.
Die Lebensdauer der Druckwalze mit gewöhnlichen Papierblättern wurde bei einer gewöhnlichen Bilderzeugung mit gewöhnlichen Papierblättern untersucht. Veränderungen des Verhältnisses δ/R bewirken jedoch keinen Unterschied in der Lebensdauer. Im Fall der Druckwalze muss daher ebenfalls um eine maximale Lebensdauer ohne irgendeinen Stau sicherzustellen, das Verhältnis des Eindringbetrages δ des vorderen Endes der Trennklaue 61 in die Oberfläche der Druckwalze 3 zum Krümmungsradius R des vorderen Endes bei mindestens 1,0 eingestellt werden und darf 2,0 nicht überschrei ten oder muss bei einem Wert ein wenig oberhalb 1,0 eingestellt werden.
Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen ist die Trennklaue entweder an der Fixier- oder der Druckwalze angeordnet. Die Erfindung kann jedoch ebenfalls in einem Fall verwendet werden, bei dem die Trennklauen sowohl an der Fixierwalze als auch an der Druckwalze vorgesehen sind.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung ist die Fixierwalze mit einer elastischen Schicht mit einer Trennklaue versehen, deren vorderes Ende mit der Oberfläche der Walze in Berührung kommt und in sie eindringt. Das vordere Ende der Trennklaue weist eine gering gekrümmte Oberfläche auf. Der Eindringbetrag δ des vorderen Endes der Trennklaue wird so eingestellt, dass der Krümmungsradius einer Krümmung der gekrümmten Fläche des vorderen Endes nicht mehr als der Durchmesser des Krümmungskreises beträgt. Diese Anordnung schafft eine lange Lebensdauer der Walze. Die Trennwirkung des Aufzeichnungsteils kann durch Einstellen des Eindringbetrages δ auf einen Wert ein wenig oberhalb des Krümmungsradius R verbessert werden. Der Schnittwinkel θ mit der Tangente des vorderen Endes der Trennklaue, die in die Oberfläche der Walze an einer Stelle eindringt, wo das vordere Ende der Trennklaue die Oberfläche der Walze schneidet, bevor die Trennklaue gegen die Walze anliegt mit der Oberfläche der Walze, bevor die Trennklaue an der Walze anliegt, wird auf nicht weniger als 90° und auf weniger als θ0 der Trennklaue in Bezug auf die Oberfläche der Walze eingestellt. Der Schnittwinkel θ wird vorzugsweise ein wenig oberhalb von 90° eingestellt. Die Anordnung der Erfindung trifft ebenfalls einen Fall, bei dem das vordere Ende der Krümmung der Trennklaue mehrere Krümmungsradien aufweist. Der Eindringbetrag des vorderen Endes der Trennklaue kann leicht durch Einstellen des Anlagedrucks des vorderen Endes der Trennklaue an der Oberfläche der Walze oder durch Einstellen der Dicke oder Härte der Walzenbeschichtungsschichten einschließlich einer elastischen Schicht der Walze optimiert werden.
Gemäß der Erfindung wird eine Fixiervorrichtung geschaffen, die eine gute Trenneigenschaft für ein Aufzeichnungsteil aufweist, das wärmeempfindlich ist, einen scharfkantigen Rand hat oder äußerst dünn ist, wobei eine lange Lebensdauer der Walze gewährleistet ist.
Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Änderungen und äquivalente Anordnungen mitumfassen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Fixiervorrichtung, umfassend eine mit einem Aufzeichnungsteil (100) mit einer darauf ausgebildeten unfixierten Abbildung (101) in Berührung bringbaren Walze (2, 3) zum Fixieren der unfixierten Abbildung (101) auf dem Aufzeichnungsteil (100), ein mit der Walze (2, 3) in Berührung bringbares Trennelement (51, 61) zum Trennen des Aufzeichnungsteils (100) von der Walze (2, 3), wobei ein vorderes Ende des Trennelements (51, 61) an der mit der Walze (2, 3) in Berührung bringbaren Seite als gekrümmte Fläche ausgebildet ist, und eine Spanneinrichtung (52, 62) zum Drücken des vorderen Endes des Trennelements (51, 61) gegen die Walze (2, 3), um die Oberfläche der Walze (2, 3) elastisch zu verformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der gekrümmten Fläche des vorderen Endes des Trennelements (51, 61) nicht weniger als 5 μm und weniger als 100 μm beträgt, und dass ein von dem Trennelement (51, 61) bewirkter elastischer Verformungsbetrag (δ) in der Oberfläche der Walze (2, 3) nicht kleiner als der Krümmungsradius und nicht größer als ein Krümmungsdurchmesser ist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der elastische Verformungsbetrag (δ) ein Betrag in der Nähe des Krümmungsradius und darüber ist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Walze (2, 3) eine elastische Beschichtung (22) aufweist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Walze (2, 3) auf der elastischen Beschichtung (22) eine Freigabeschicht (23) aufweist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Walze (2) mit einer Oberfläche des Aufzeichnungsteils (100) an einer Seite mit der unfixierten Abbildung in Berührung bringbar ist.
Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Walze (3) mit einer Oberfläche des Aufzeichnungsteils (100) an einer der Seite mit der unfixierten Abbildung (101) gegenüberliegenden Seite in Berührung bringbar ist.