JP3342193B2

JP3342193B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP3342193B2
Application number: JP19906594A
Authority: JP
Inventors: 大三福沢; 洋二友行; 学高野; 篤義阿部; 康正大塚; 賢一小川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1994-08-01
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: JPH0844227A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁（磁気）誘導加熱方
式の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機・レーザービームプリンタ
・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリンタ・画
像表示（ディスプレイ）装置・記録機等の画像形成装置
において、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画
像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等よりなる
トナーを用いて画像支持体としての被記録材（エレクト
ロファクスシート・静電記録シート・転写材シート・印
刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で
形成した目的の画像情報に対応した未定着のトナー像を
該トナー像を担持している被記録材の面に永久固着画像
として加熱定着処理する加熱装置としての画像加熱定着
装置は、熱ローラを用いた熱ローラ方式の定着装置や、
フィルム加熱方式を用いた定着装置といった接触式定着
装置が多く採用されている。

【０００３】（ａ）熱ローラ方式の装置は、内部にハロ
ゲンヒータ等の発熱体を備えた金属製の熱ローラと、そ
れに圧接する弾性を持つ加圧ローラから構成され、この
一対のローラの圧接部である定着ニップ部に被加熱材と
しての被記録材を通過させることにより、トナー像を加
熱・加圧定着させるものである。

【０００４】しかし、このような熱ローラ方式では、ロ
ーラの熱容量が大きいため、ローラ表面を所定の定着温
度まで昇温させるには非常に多くの時間を要していた。
またこのため、画像出力動作を速やかに実行するために
は、非画像出力時にもローラ表面をある程度のスタンバ
イ温度に温調していなければならなかった。

【０００５】（ｂ）フィルム加熱方式の装置は特開昭６
３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公
報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９
８０号公報等に提案されている。即ち、加熱体（一般に
セラミックヒータ、以下ヒータと記す）と、該ヒータに
密着して移動する耐熱性フィルムを有し、このフィルム
を介して被加熱体をヒータに密着させてフィルムと一緒
にヒータ位置を移動させヒータの熱エネルギーをフィル
ムを介して被加熱体に付与する加熱装置である。フィル
ム・被加熱体をヒータに密着させる加圧部材を有してい
る。

【０００６】画像定着動作は、フィルムを挟んでヒータ
と加圧部材との圧接により形成される定着ニップ部のフ
ィルムと加圧部材との間に被加熱体としての被記録材を
導入通過させることにより被記録材の顕画像担持体面を
フィルムを介してヒータで加熱して、未定着トナー像に
熱エネルギーを付与し、トナーを軟化・溶融させること
で行なわれる。

【０００７】このようなフィルム加熱方式の装置には、
低熱容量のヒータを用いることができるので、熱ローラ
方式に比べ、ウェイトタイムの短縮化（クイックスター
ト）が可能となる。また、クイックスタートが可能とな
ったことにより、予めヒータを昇温させておく必要がな
いので、消費電力を小さくすることができ、また機内昇
温も防止できる。

【０００８】フィルム加熱方式の加熱装置は上記のよう
な利点を有していて画像加熱定着装置等として有効であ
るが、加熱体であるヒータと被加熱材の間に介在するフ
ィルムは熱抵抗となって熱効率を損なう介在物でもあっ
た。

【０００９】即ち、従来のフィルム加熱方式では、ヒー
タはフィルムを介して間接的に被加熱材を加熱するた
め、加熱効率という観点においてまだ改善の余地を有し
ている。例えば、フィルムの強度を上げるためにフィル
ム膜厚を厚くしていくと、ヒータの熱を素早く被加熱材
に供給することが困難になっていく。また、フィルム自
体が断熱性をもつため本来フィルム外面に伝えるべきヒ
ータの発する熱をフィルムの内側に蓄積してしまう。

【００１０】（ｃ）そこで本出願人は該フィルム自体を
発熱させることでフィルムが熱抵抗とならないようにし
て熱効率を向上させた電磁誘導加熱方式・フィルム加熱
方式の加熱装置を先に提案している。

【００１１】これは、磁性体である芯材とコイルを組み
合わせることによって発生する磁場を励磁回路で変化さ
せ、その磁場の中を移動する導電部材（誘導磁性材、磁
性金属材、磁界吸収導電材）としてのフィルム中の導電
層に渦電流を発生させるものである。この渦電流が導電
層の電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換し、結果
的に被加熱体に密着するフィルムのみが発熱する加熱装
置であり、熱効率が優れている。

【００１２】図８はこの電磁誘導加熱方式・フィルム加
熱方式の加熱装置の一例の摸式図である。

【００１３】２１は磁界発生手段としての励磁コイルで
あり、芯材（磁性体、コア）２２に巻き付けて構成され
る。２３は芯材を支持し、フィルムガイドを兼ねるステ
ーである。２５は芯材２２の下側に配設したフィルム加
圧板（第１の加圧部材）であり、後述する導電部材（発
熱部材）としてのフィルム１７に対して摩擦抵抗の比較
的少ないガラスを用いている。

【００１４】１７は導電部材としての、導電層を有する
エンドレス状（円筒状、シームレス）の耐熱性フィルム
であり、フィルム基層１７ａ・導電層１７ｂ・離型層１
７ｃの３層構成フィルムである。このフィルム１７を上
記のコイル２１・芯材２２・ステー２３・加圧板２５か
らなるアセンブリ（電磁誘導加熱構造体）にルーズに外
嵌させてある。

【００１５】２４は加圧ローラ（第２の加圧部材）であ
り、芯金の周囲にシリコーンゴム、フッ素ゴム等を巻い
て構成される。この加圧ローラ２４は不図示の軸受手段
・付勢手段により所定の押圧力を持ってフィルム１７を
挟ませてフィルム加圧板２５の下面に圧接させて配設し
てあり、加圧板２５との間にフィルム１７を挟んで圧接
ニップ部（定着ニップ部）を形成する。

【００１６】そして該加圧ローラ２４は駆動手段により
矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２
４の回転駆動による該ローラ２４とフィルム１７外面と
の摩擦力でフィルム１７に回転力が作用して、該フィル
ム１７が加圧板２５の下面に密着摺動してアセンブリ２
１・２２・２３・２５の外回りを回転する。

【００１７】このような構成でコイル２１は所定の周波
数で不図示の励磁回路から電流が印加され、これによっ
てコイル２１の周囲に矢印Ｈで示した磁束が発生消滅を
繰り返す。この磁束Ｈがフィルム１７の導電層１７ｂを
横切るように芯材２２は構成される。

【００１８】変動する磁界が導体中を横切るとき、その
磁界の変化を妨げる磁界を発生させるようにフィルム１
７の導電層１７ｂには渦電流が発生する。この渦電流が
フィルム１７の導電層１７ｂの表皮抵抗により、表皮抵
抗に比例した電力でフィルムの導電層１７ｂを発熱させ
る。

【００１９】このようにフィルム１７の表層近くを直接
発熱させるので、フィルム基層１７ａの熱伝導率、熱容
量によらず急速に加熱できる利点がある。また、フィル
ム１７の厚さにも依存しない急速加熱が実現できる。

【００２０】而して、加圧ローラ２４の回転によりフィ
ルム１７が回転され、かつ上記電磁誘導加熱によりフィ
ルム１７（１７ｂ）が加熱された状態において、圧接ニ
ップ部のフィルム１７と加圧ローラ２４との間に被加熱
材としての画像定着すべき被記録材Ｐが不図示の画像形
成部より導入されてフィルム１７と一緒に圧接ニップ部
を挟持搬送されることにより電磁誘導加熱されたフィル
ム１７の熱が被記録材Ｐに付与され被記録材Ｐ上の未定
着トナー像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着されるものであ
る。圧接ニップ部を通った被記録材Ｐはフィルム１７の
面から分離されて搬送される。

【００２１】この方式はフィルム自身が直接発熱すると
いう点で従来のフィルム加熱方式と根本的に異なってお
り、このため、フィルムの膜厚を厚くしても加熱効率が
落ちるということはない。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記（ｃ）の電磁誘導
加熱方式・フィルム加熱方式の加熱装置にあっても次の
ような問題があった。

【００２３】．磁場発生手段２１・２２側であるフィ
ルム加圧板２５をガラス等の熱伝導性の良い材料で構成
した場合、フィルム１７の熱がこのフィルム加圧板２５
からフィルム内面側の励磁コイル芯材２２の方に伝わ
り、該芯材２２を暖めてしまう。その結果、この芯材２
２の昇温により該芯材２２の透磁率は低下し、このため
フィルム１７（１７ｂ）の発熱量も低下してしまってい
た。

【００２４】．またフィルム加圧板２５が平面であっ
たため、該加圧板２５の端で屈曲させられたフィルム１
７は金属の導電層１７ｂに金属疲労を生じてフィルム１
７の早期破損を招いていた。

【００２５】そこで本発明はこの種の電磁誘導加熱方式
の加熱装置について上記やのような問題を解消し
て、発熱効率の向上、耐久性の向上を図ることを目的と
する。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置である。

【００２７】（１）導電層を有するフィルム状の回転体
と、回転体の内部に設けられており導電層に渦電流を発
生させるための磁場を発生する磁場発生手段と、回転体
と磁場発生手段の間に設けられている第１の加圧部材
と、回転体を間に挟んで第１の加圧部材とニップを形成
する第２の加圧部材と、を有し、回転体と第２の加圧部
材の間に導入した被加熱材を加熱する電磁誘導方式の加
熱装置であり、第１の加圧部材が回転体と磁場発生手段
間の熱伝導を抑える断熱材で構成されていることを特徴
とする加熱装置。

【００２８】（２）磁場発生手段は励磁コイルであり、
該励磁コイルは励磁コイルを支持する芯材に巻かれ、第
１の加圧部材の熱伝導率が上記励磁コイル芯材の熱伝導
率よりも低いことを特徴とする（１）に記載の加熱装
置。

【００２９】（３）第１の加圧部材の回転体内面との接
触面は回転体と同方向に凸形状であることを特徴とする
（１）または（２）に記載の加熱装置。（４）第１の加圧部材の回転体内面との接触面は回転体
内面と同じ曲率を有することを特徴とする（３）に記載
の加熱装置。

【００３０】（５）第１の加圧部材の回転体との接触面
は回転体内面以上の曲率を有することを特徴とする
（３）に記載の加熱装置。

【００３１】（６）第１の加圧部材はローラ形状をなし
ていることを特徴とする（１）乃至（５）の何れかに記
載の加熱装置。

【００３２】（７）第１の加圧部材は磁場発生手段とは
非接触であることを特徴とする（１）乃至（６）の何れ
かに記載の加熱装置。

【００３３】（８）第１の加圧部材は回転体との接触面
に弾性層を有することを特徴とする（１）乃至（７）の
何れかに記載の加熱装置。

【００３４】（９）第１の加圧部材の回転体との接触面
は回転体の移動方向と直交する方向にクラウン形状を有
することを特徴とする（１）乃至（８）の何れかに記載
の加熱装置。

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】（１０）上記装置は、被記録材に画像を加
熱処理する像加熱装置であることを特徴とする（１）乃
至（９）の何れかに記載の加熱装置。

【００３９】

【００４０】

【作用】即ち、電磁誘導発熱する回転体と該回転体内部
に配置された磁場発生手段の間に設けられている第1の
加圧部材を、回転体と磁場発生手段の間の熱伝導を抑え
る断熱材で構成することにより、回転体の発熱が該第１
の加圧部材から磁界発生手段の方へ伝わることが防止も
しくは緩和されて、磁界発生手段の芯材の昇温による透
磁率の低下に起因する導電部材の発熱量の低下が防止さ
れる。

【００４１】また、回転体の内側の第１の加圧部材の回
転体内面との接触面は、回転体と同方向に凸形状をもた
せる、もしくは回転体内面と同じ曲率をもたせる、もし
くは回転体内面以上の曲率をもたせることで、回転体に
実質的に強制的な屈曲部をつくらずにニップをさせるこ
とができる。すなわち、回転体にかかる屈曲応力が作用
せずもしくは緩和されて、回転体の屈曲による破損が防
止され耐久性が向上する。

【００４２】

【実施例】〈実施例１〉（図１）図１は本実施例の加熱装置の一例（電磁誘導加熱方式・
フィルム加熱方式の像加熱装置）の構成を示す摸式図で
ある。前述図８と共通の構成部材・部分には同一の符号
を付して再度の説明を省略する。

【００４３】（１）磁界発生手段２１・２２本実施例の芯材２２には鉄を用いている。また本実施例
では芯材２２に３本の壁をもつＥ型形状を用いている。

【００４４】ステー２３は液晶ポリマー・フェノール樹
脂等で構成され、フィルムをガイドする摺擦板が側面に
取り付けられている。

【００４５】（２）フィルム１７導電層を有するフィルム状の回転体としてのフィルム１
７は、厚さ１０μｍ〜１００μｍのポリイミド・ポリア
ミドイミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ・ＰＰＳ・ＰＦＡ・ＰＴ
ＦＥ・ＦＥＰ等の耐熱性樹脂を基層（基材）１７ａと
し、その基層１７ａの外周（被加熱材圧接面側）に導電
層１７ｂを、Ｆｅ，Ｃｏや、例えばＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒ等
の金属を１μｍ〜１００μｍの厚みでメッキ等の処理に
よって形成している。更にその導電層１７ｂの自由面に
表面層として例えばＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，シリコ
ーン樹脂等のトナー離型性の良好な耐熱性樹脂を混合な
いしは独立で被覆して離型層１７ｃを形成した、３層構
成のものである。

【００４６】この例ではフィルム基層１７ａと導電層１
７ｂを別々の層としたが、フィルム基層１７ａそのもの
を導電層としてもよい。（３）加熱原理励磁コイル２１には励磁回路２８から交流電流（１０ｋ
Ｈｚ〜５００ｋＨｚ）が印加され、これによってコイル
２１の周囲に矢印Ｈで示した磁束が生成消滅をくり返
す。この磁束Ｈがフィルム１７の導電層１７ｂを横切る
ように芯材２２は構成される。

【００４７】変動する磁界が導体中を横切るとき、その
磁界の変化を妨げる磁界を生じるように導体中には渦電
流Ａが発生する。

【００４８】この渦電流は表皮効果のためにほとんど導
電層１７ｂの励磁コイル２１側の面に集中して流れ、フ
ィルム導電層１７ｂの表皮抵抗Ｒ_S に比例した電力で発
熱を生じる。

【００４９】Ｒ_S は、角周波数ω、透磁率μ、固有抵抗
ρから得られる表皮深さ

【００５０】

【外１】と表せる。

【００５１】従って、Ｒ_S を大きくするか、Ｉ_f を大き
くすれば、電力を増すことができ、発熱量を増すことが
可能となる。

【００５２】Ｒ_S を大きくするには周波数ωを高くする
か、透磁率μの高い材料、固有抵抗ρの高いものを使え
ば良い。

【００５３】これからすると、非磁性金属を導電層１７
ｂに用いると加熱しずらいことが推測されるが、導電層
１７ｂの厚さｔが表皮深さδより薄い場合には、Ｒ_S ≒ρ／ｔとなるので加熱可能となる。

【００５４】励磁コイル２１に印加する交流電流の周波
数は１０〜５００ｋＨｚが好ましい。１０ｋＨｚ以上に
なると、導電層１７ｂへの吸収効率が良くなり、５００
ｋＨｚ迄は安価な素子を用いて励磁回路を組むことがで
きる。

【００５５】更には２０ｋＨｚ以上であれば可聴域をこ
えるため通電時に音がすることがなく、２００ｋＨｚ以
下では励磁回路で生じるロスも少なく、周辺への放射ノ
イズも小さい。

【００５６】また１０〜５００ｋＨｚの交流電流を導電
層１７ｂに印加した場合、常温から２００℃では表皮深
さは数μｍから数百μｍ程度である。実際に導電層１７
ｂの厚みを１μｍより小さくすると、ほとんどの電磁エ
ネルギーが導電層１７ｂで吸収しきれないためエネルギ
ー効率が悪くなる。また、もれた磁界が他の金属部を加
熱するという問題も生じる。一方で１００μｍを越えた
導電層１７ｂではフィルム１７の剛性が高くなりすぎる
ことと、導電層１７ｂ中の熱伝導によって熱が伝わり、
離形層１７ｃが暖まりにくくなるという問題が生じる。
また製造時間・コストもかさむ。従って導電層１７ｂの
厚みは１〜１００μｍが好ましい。

【００５７】また導電層１７ｂの発熱を増すためにはＩ
_f を大きくすれば良く、そのためには励磁コイル２１に
よって生成される磁束を強くする、あるいは磁束の変化
を大きくすれば良い。この方法としてコイル２１の巻き
線数を増すか、励磁コイル２１の芯材２２をフェライ
ト、パーマロイといった高透磁率で残留磁束密度の低い
ものを用いると良い。

【００５８】本実施例では芯材２２として断面Ｅ字型の
Ｅ型芯材を用い、この芯材２２にフィルム１７の移動方
向と略直交する方向である圧接ニップ部の長手方向に沿
って励磁コイル２１を巻いている。端部側では磁束が集
中して発熱量が増して端部での熱の逃げが補償される。

【００５９】フィルム１７の導電層１７ｂの抵抗値が小
さすぎると、渦電流が発生した際の発熱効率が悪化する
ため、導電層１７ｂの固有体積抵抗率は２０℃環境下で
１．５×１０^-8Ωｍ以上が好ましい。

【００６０】本実施例ではフィルム１７の導電層１７ｂ
をメッキ処理によって形成したが、真空蒸着・スパッタ
リング等で形成しても良い。これによりメッキ処理でき
ないアルミニウムや金属酸化物合金を導電層１７ｂに用
いることができる。但し、メッキ処理が膜厚を得られ易
いため１〜１００μｍの層厚を得るためにはメッキ処理
が好ましい。

【００６１】例えば高透磁率の鉄、コバルト、ニッケル
等の強磁性体を付けると、励磁コイル２１によって生成
される電磁エネルギーを吸収し易く、効率よく加熱でき
かつ、機外へもれる磁気も少なくなり、周辺装置への影
響も減らせる。また、これらのもので高抵抗率のものを
選ぶともっと良い。

【００６２】また、フィルム１７の導電層１７ｂは金属
のみならず、低熱伝導性基材に表面離形層を接着するた
めの接着剤中に導電性、高透磁率な粒子、ウィスカーを
分散させて導電層としても良い。

【００６３】例えば、マンガン、チタン、クロム、鉄、
銅、コバルト、ニッケル等の粒子やこれらの合金である
フェライトや酸化物の粒子やウィスカーといったものを
カーボン等の導電性粒子と混合し、接着剤中に分散させ
て導電層とすることができる。

【００６４】本実施例では、磁場の方向がフィルム１７
に垂直に入るように構成していたが、導電層１７ｂ中に
層面に平行に磁場をかけても良い。

【００６５】また導電層１７ｂを構成する材料として、
キュリー温度が定着に必要な温度のものを使用すると加
熱されてキュリー温度に近づくと比熱が増大し、内部エ
ネルギーに変わるので自己温度制御が可能となる。キュ
リー温度を越えると自発磁化がなくなり、これによって
導電層１７ｂ中に生成される磁界はキュリー温度以下よ
り減少し、そのため渦電流が減少して発熱を抑制する方
向で働くので自己温度制御が可能となる。このキュリー
点としてはトナーの軟化点に合わせて１００℃〜２００
℃が好ましい。

【００６６】あるいは、キュリー温度付近では励磁コイ
ル２１とフィルム１７との間での合成インダクタンスが
大きく変化するので、コイル２１に高周波を加える励磁
回路側で温度を検出し、温度制御を行なうことも可能で
ある。

【００６７】またコイル２１の芯材２２の材質としては
キュリー点の低いものを用いることが好ましい。

【００６８】装置の搬送動作が停止して加熱制御が不可
能な所謂暴走状態になった場合に芯材２２が昇温し始め
る。この結果、高周波を発生させる回路から見ると励磁
コイル２１のインダクタンスが大きくなったように見え
るので、励磁回路が周波数を合わせようとするとどんど
ん高周波側へ変化して励磁回路の電力ロスとしてエネル
ギーが消費され、コイル２１に供給されるエネルギーは
減り、暴走は防止される。具体的にキュリー点は１００
℃〜２５０℃で選ぶと良い。

【００６９】１００℃以下ではトナーの融点より低くフ
ィルム内部が断熱されていても昇温が存在するので暴走
防止が誤作動し易く、２５０℃以上では暴走防止になら
ない。

【００７０】（４）フィルム加圧板２５Ａ磁界発生手段２１・２２を配置した側であるフィルム内
面側のフィルム加圧板２５Ａ（第１の加圧部材）は、フ
ィルム１７と芯材２２を断熱するために例えば液晶ポリ
マー、フェノール樹脂等の比較的熱伝導度の低い高耐熱
性樹脂か、或いはこれらの樹脂とセラミック、金属、ガ
ラスなどの複合材料で構成され、本実施例では熱伝導度
約１１×１０^-4cal/sec/cm²/℃/cm のガラス繊維充填フ
ェノール樹脂を用いている。

【００７１】本実施例では芯材２２が鉄であるから、鉄
の熱伝導度約０．１４cal/sec/cm²/℃/cm と比べて加圧
板２５Ａの熱伝導度は十分低く、断熱材として非常に有
効である。

【００７２】この加圧板２５Ａは芯材２２を含むステー
２３に取り付けられており、不図示の加圧機構でステー
２３ごとフィルム１７を加圧ローラ２４（第２の加圧部
材）に圧接している。あるいは、加圧板２５Ａに直接加
圧機構を設けてもよい。または、加圧ローラ２４から加
圧板２５に向って加圧が行なわれてもよい。

【００７３】なお、このフィルム加圧板２５Ａとステー
２３をここでは別部材としているが、同じ材質を用いて
一体化することも可能である。その方が部品点数も減
り、組立性も向上するためコスト的に有利である。

【００７４】また、フィルム加圧板２５Ａの表面にはフ
ィルム１７との摩擦抵抗を減らすために、グリース、オ
イル等を塗布することが好ましい。

【００７５】さらに、加圧板２５Ａのフィルム１７との
接触面にガラスの薄板等比較的フィルムと摺動性の良い
部材を接着してもよい。

【００７６】（５）通電系２８は励磁コイル２１に対して通電する励磁回路、２７
は励磁コイル２１の芯材２２に当接させて、かつこの通
電路に直列に介入させた温度ヒューズ・サーモスイッチ
等の安全素子である。この安全素子２７は過昇温時に励
磁コイル２１への通電を遮断する役目をする。

【００７７】２６は加圧ローラ２４の表面温度を検知す
る温度検知素子であるサーミスタで、このサーミスタ２
６の検知温度に基づきレギュレータ２９により励磁回路
２８が制御されて励磁コイル２１へ印加する電流値が制
御される。加圧ローラ２４が冷えていてサーミスタ２６
の検知温度が低い時は通電のデューティー比を小さくす
る。このサーミスタ２６は加圧板２５Ａのフィルム非接
触面や芯材２２上に設けることも可能である。

【００７８】このような構成で励磁コイル２１には励磁
回路２８から交流電流が印加され、これによって、励磁
コイル２１の周囲に矢印Ｈで示した磁束が生成消滅を繰
り返す。

【００７９】而して前述図８の装置と同様に、加圧ロー
ラ２４の回転によりフィルム１７が回転され、かつ上記
電磁誘導加熱によりフィルム１７（１７ｂ）が加熱され
た状態において、圧接ニップ部のフィルム１７と加圧ロ
ーラ２４との間に被加熱材としての画像定着すべき被記
録材Ｐが不図示の画像形成部より導入されてフィルム１
７と一緒に圧接ニップ部を挟持搬送されることにより電
磁誘導加熱されたフィルム１７（１７ｂ）の熱が被記録
材Ｐに付与され、被記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが被
記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。圧接ニップ部
を通った被記録材Ｐはフィルム１７の面から分離されて
搬送される。

【００８０】この際、本実施例のようにフィルム加圧板
２５Ａが断熱部材で構成されていると、フィルム１７の
熱がフィルム加圧板２５Ａから芯材２２に逃げる量が少
なくて済む。

【００８１】即ち、装置の熱的未飽和状態において、フ
ィルム１７の熱はほとんどフィルム内側部のコイル芯材
２２等に奪われることがないため、フィルム外面に伝わ
る熱量が多く、被記録材Ｐの加熱効率が非常に良くな
る。また、芯材２２の昇温が少ないため、芯材２２の昇
温による透磁率の低下を防止できる。

【００８２】さらに、フィルム内側の各部材の昇温も少
ないため、従来と比べ、比較的耐熱グレードの低い安い
材料をフィルム内側部の各部材に使用することも可能に
なる。

【００８３】なお、図１の本実施例装置においてフィル
ム加圧板２５Ａは芯材２２に接触しているが、非接触に
することもできる。その場合、例えばステー２３と加圧
板２５Ａが別部材であれば、ステー２３は加熱装置内に
固定して配置し、加圧板２５Ａだけでフィルム１７を加
圧すればよい。また、ステー２３と加圧板２５Ａが同一
部材である場合は、単に芯材２２を加圧板２５Ａから離
してステー２３に取り付けるだけでよい。芯材２２と加
圧板２５Ａを非接触にすれば断熱効果はより高いものと
なる。

【００８４】以上説明したように、フィルム１７の表層
近くを直接発熱させるので、フィルム基層（基材）１７
ａの熱伝導率、熱容量によらず、急速に加熱できる利点
がある。またフィルム１７の厚さにも依存しないため
に、高速化のためにフィルム１７の剛性を向上するため
フィルム１７の基層１７ａを厚くしても迅速に定着温度
にまで加熱できる。

【００８５】本実施例ではフィルム加熱で説明したが、
フィルムはローラとしても良い。

【００８６】また実施例においてはＥ型の芯材２２を用
いたが、Ｉ型、Ｕ型の芯材を用いても良い。またこれら
を組み合わせても良く、組み合わせないで寸法、材質を
各々で変えても良い。

【００８７】本例装置は定着装置に限らず、例えば画像
を担持した被記録材を加熱して艶等の表面性を改質する
装置、仮定着する装置等、広く被加熱材を加熱処理する
手段・装置として使用できる。シート状物を搬送しつつ
加熱や乾燥させる装置にも利用できる。

【００８８】〈実施例２〉（図２）本実施例では図２のように、断熱性のフィルム加圧板２
５Ａが実施例（図１）の装置のように平板ではなく、フ
ィルム１７の内面との接触面において、フィルムの形状
と同方向に凸形状をもっている。

【００８９】実施例１の装置のように平面形状の加圧板
２５Ａでは、屈曲によるフィルム１７の早期破損の危険
性が高いが、本実施例のように加圧板２５Ａのフィルム
接触面がフィルム内面の曲率にならうような形状にする
ことで、フィルムに屈曲部をつくらずにニップを形成
し、フィルムの破損を防止することができる。ここで、
フィルム加圧板２５Ａにおけるフィルム接触面の曲率は
０、すなわち平面でなければ何でも良いが、フィルム内
面の曲率と同じかそれ以上が好ましい。

【００９０】加圧板２５Ａの曲率がフィルム１７の曲率
以上であれば、フィルム１７は外力の加わらない放置形
状に近い形状を維持したまま回転駆動することができ、
破損が起こりづらい。

【００９１】〈実施例３〉（図３）本実施例の加熱装置は断熱性のフィルム加圧板２５Ａが
図３に示すように長手方向にクラウン形状をもってい
る。このクラウンは加圧板２５Ａが実施例１のような平
板でも実施例２のように曲率をもっていても同じように
つけることができる。また、加圧板２５Ａのクラウン量
については、加圧板２５Ａの材質、厚さ、幅、加圧力等
に応じて最適なものを選択できる。

【００９２】加熱装置は不図示の加圧機構により加圧板
２５Ａもしくはステー２３をその両端部から加圧ローラ
２４に対して圧接する。実施例１、同２のように加圧板
２５Ａが長手方向でストレート形状になっている場合に
は、加圧力は当然両端部で高く、中央にいくほど低くな
る。これはそのままニップ形状にあらわれ、ニップは端
部で広く、中央が狭くなる。この長手方向でのニップ幅
の不均衡は、長手方向で記録材の加熱量のむらになり、
ニップの広い部分で定着過多によるオフセット、あるい
はニップの狭い部分で定着不良をおこす可能性がある。
しかし、本実施例のように加圧板２５Ａにクラウンがつ
いていると、両端部の加圧力と中央部の加圧力が平均化
されるためニップ幅を均一にすることができる。

【００９３】〈実施例４〉（図４）本実施例ではフィルム加圧板２５Ａのフィルム１７との
接触面に図４に示すように薄層の弾性部材２５ａを貼り
付けてある。弾性部材２５ａにはシリコーンゴム、フッ
素ゴム等の高耐熱性を有するゴムを使用できる。また弾
性部材２５ａの表面には、加圧板２５Ａとフィルム１７
との摺動性を良くするためにＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の耐熱
樹脂のシート２５ｂを接着してある。なお、本実施例で
は実施例２のように加圧板２５Ａには曲率がついてい
る。

【００９４】上記のような構成をとることで、フィルム
１７を挾むニップ形成が加圧ローラ２４と弾性層２５ａ
をもつ加圧板２５Ａの間で行なわれるため、ニップをよ
り広く取ることができるようになり、被記録材Ｐの加熱
能力の向上が図れる。

【００９５】〈実施例５〉（図５）本実施例では芯材２２の形状を図５に示した通りＵ型に
し、その２本の壁の谷間にあたる空間内にフィルム１７
を加圧ローラ２４に圧接するフィルム加圧ローラ２５Ｂ
を配置している。

【００９６】このフィルム加圧ローラ２５Ｂは前述実施
例のフィルム加圧板２５Ａと同様に、フェノール樹脂、
液晶ポリマー等の熱伝導性の低い耐熱樹脂で構成され
る。

【００９７】このフィルム加圧ローラ２５Ｂは芯材２２
とは非接触である。したがって、フィルム加圧ローラ２
５Ｂは不図示の軸受部に設けられた加圧機構により、そ
こからフィルム１７を挟んで加圧ローラ２４に対して加
圧されることでニップが形成される。フィルム加圧ロー
ラ２５Ｂはフィルム１７の回転駆動に従動して回転す
る。

【００９８】このようにフィルム１７の加圧を板ではな
く回転体で行なうことで、フィルム１７の摺動性が向上
し、フィルム１７のスリップが起こりづらくなる。ま
た、これはフィルム１７の金属疲労による破損防止にも
有効な手段である。

【００９９】なお、このフィルム加圧ローラ２５Ｂに実
施例３のようなクラウンをつけることができることはい
うまでもない。また、フィルム加圧ローラ２５Ｂの表面
に実施例４のような弾性層２５ａを設けることもでき
る。

【０１００】〈実施例６〉（図６）図６の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ電磁誘導加熱
方式の加熱装置の他の構成形態例を示したものである。

【０１０１】（ａ）のものは電磁誘導加熱構造体２１・
２２・２３・２５の断熱性フィルム加圧板２５Ａの下面
と、駆動ローラ３１と、従動ローラ（テンションロー
ラ）３２との、３部材間にエンドレスベルト状の導電部
材としてのフィルム１７を懸回張設して駆動ローラ３１
によりフィルム１７を回転駆動する構成のものである。
３３はフィルム１７を挟んで加圧板２５の下面に圧接さ
せた加圧ローラであり、フィルム１７の回転移動に伴な
い従動回転する。

【０１０２】（ｂ）のものは、電磁誘導加熱構造体２１
・２２・２３・２５の断熱性フィルム加圧板２５Ａの下
面と駆動ローラ３１の２部材間にエンドレスベルト状の
導電部材としてのフィルム１７を懸回張設して駆動ロー
ラ３１により回転駆動する構成のものである。

【０１０３】（ｃ）のものは、導電部材としてのフィル
ム１７として、エンドレスベルト状のものではなく、ロ
ール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これを繰り
出し軸３４側から電磁誘導加熱構造体２１・２２・２３
・２５の断熱性フィルム加圧板２５Ａの下面を経由させ
て巻き取り軸３５側へ所定の速度で走行させるように構
成したものである。

【０１０４】〈実施例７〉（図７）本実施例は例えば前述実施例１の電磁誘導加熱方式の加
熱装置を画像加熱定着装置（像加熱装置）５５として用
いた画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画
像形成装置は、電子写真プロセス利用のレーザービーム
プリンタである。

【０１０５】４１は像担持体（第１の像担持体）として
の回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと
記す）である。該感光ドラム４１は矢印の時計方向に所
定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動さ
れ、その回転過程で一次帯電器４２によりマイナスの所
定の暗電位Ｖ_D に一様に帯電処理される。

【０１０６】４３はレーザービームスキャナであり、不
図示の画像読取装置・ワードプロセッサ・コンピュータ
等のホスト装置から入力される目的画像情報の時系列電
気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービー
ムＬを出力し、前記のように一次帯電器４２でマイナス
に一様帯電された感光ドラム４１面が該レーザービーム
で走査露光されることで露光部分は電位絶対値が小さく
なって明電位Ｖ_L となり回転露光ドラム４１面に目的の
画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。

【０１０７】次いでその潜像は現像器４４によりマイナ
スに帯電した粉体トナーで反転現像（レーザー露光部Ｖ
_L にトナーが付着）されて顕像化される。

【０１０８】現像器４４は回転駆動される現像スリーブ
４４ａを有し、そのスリーブ外周面にマイナスの電荷を
もったトナーの薄層がコートされて感光ドラム４１面と
対向し、スリーブ４４ａにはその絶対値が感光ドラム４
１の暗電位ＶＤよりも小さく、明電位Ｖ_L よりも大きな
現像バイアス電圧Ｖ_DCが印加されていることで、スリー
ブ４４ａ上のトナーが感光ドラム４１の明電位Ｖ_L の部
分のみ転移して潜像が顕像化（反転現像）される。

【０１０９】一方、給紙トレー４５上に積載セットされ
ている被記録材（第２の像担持体、転写紙）Ｐが給紙ロ
ーラ４６により１枚宛繰り出し給送され、搬送ガイド４
７、レジストローラ対４８、転写前ガイド４９を経由し
て、感光ドラム４１とこれに当接させて電源５１で転写
バイアスを印加した転写部材としての転写ローラ５０と
のニップ部（転写部）５２へ、感光ドラム４１の回転と
同期どりされた適切タイミングをもって給送されて該給
送被記録材Ｐの面に感光ドラム４１面側のトナー像が順
次に転写されていく。転写部材としての転写ローラ５０
の体積抵抗率は１０⁸ 〜１０⁹ Ωｍ程度のものが適当で
ある。

【０１１０】転写部５２を通った被記録材Ｐは感光ドラ
ム４１面から分離され、搬送ガイド５４で定着装置５５
へ導入されて転写トナー像の定着を受け、画像形成物
（プリント）として排紙トレイ５６へ出力される。被記
録材分離後の感光ドラム４１面はクリーニング装置５３
で転写残りトナー等の感光ドラム面残留物の除去を受け
て清浄面化されて繰り返して作像に供される。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
磁誘導加熱方式の加熱装置について、電磁誘導発熱する
回転体側から該回転体の内部に配置された磁場発生手段
側への熱伝達が防止されて、磁場発生手段の励磁コイル
芯材の昇温に起因する回転体の発熱効率の低下が防止さ
れる。また回転体の屈曲による破損を防止できて装置の
耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の加熱装置（電磁誘導加熱方式・フ
ィルム加熱方式の画像加熱定着装置）の概略構成を示す
摸式図

【図２】実施例２の加熱装置の概略構成を示す摸式図

【図３】実施例３の加熱装置のフィルム加圧板の側面
模型図

【図４】実施例４の加熱装置の要部の模型図

【図５】実施例５の加熱装置の概略構成を示す摸式図

【図６】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ加熱装置
の他の構成形態例の略図（実施例６）

【図７】画像形成装置例の概略構成図（実施例７）

【図８】電磁誘導加熱方式・フィルム加熱方式の加熱
装置の一例（画像加熱定着装置）の概略構成を示す摸式
図

【符号の説明】１７導電部材（発熱部材）としての耐熱性フィルム１７ａフィルム基層（基材）１７ｂ導電層（発熱層）１７ｃ離形層２１励磁コイル２２コイル芯材２３ステー２４フィルム加圧ローラ２５・２５Ａ・２５Ｂフィルム加圧板またはフィル
ム加圧ローラ２６サーミスタ（温度検出素子）２７安全素子２８励磁回路２９レギュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部篤義東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者大塚康正東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小川賢一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭61−261763（ＪＰ，Ａ) 特開平４−372974（ＪＰ，Ａ) 特開平３−233586（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−313182（ＪＰ，Ａ) 特開平１−144084（ＪＰ，Ａ) 実開平４−9070（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電層を有するフィルム状の回転体と、
回転体の内部に設けられており導電層に渦電流を発生さ
せるための磁場を発生する磁場発生手段と、回転体と磁
場発生手段の間に設けられている第１の加圧部材と、回
転体を間に挟んで第１の加圧部材とニップを形成する第
２の加圧部材と、を有し、回転体と第２の加圧部材の間
に導入した被加熱材を加熱する電磁誘導方式の加熱装置
であり、第１の加圧部材が回転体と磁場発生手段間の熱
伝導を抑える断熱材で構成されていることを特徴とする
加熱装置。
【請求項２】磁場発生手段は励磁コイルであり、該励
磁コイルは励磁コイルを支持する芯材に巻かれ、第１の
加圧部材の熱伝導率が上記励磁コイル芯材の熱伝導率よ
りも低いことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】第１の加圧部材の回転体内面との接触面
は回転体と同方向に凸形状であることを特徴とする請求
項１または同２に記載の加熱装置。
【請求項４】第１の加圧部材の回転体内面との接触面
は回転体内面と同じ曲率を有することを特徴とする請求
項３に記載の加熱装置。
【請求項５】第１の加圧部材の回転体との接触面は回
転体内面以上の曲率を有することを特徴とする請求項３
に記載の加熱装置。
【請求項６】第１の加圧部材はローラ形状をなしてい
ることを特徴とする請求項１乃至同５の何れかに記載の
加熱装置。
【請求項７】第１の加圧部材は磁場発生手段とは非接
触であることを特徴とする請求項１乃至同６の何れかに
記載の加熱装置。
【請求項８】第１の加圧部材は回転体との接触面に弾
性層を有することを特徴とする請求項１乃至同７の何れ
かに記載の加熱装置。
【請求項９】第１の加圧部材の回転体との接触面は回
転体の移動方向と直交する方向にクラウン形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至同８の何れかに記載の加
熱装置。
【請求項１０】上記装置は、被記録材に画像を加熱処
理する像加熱装置であることを特徴とする請求項１乃至
同９の何れかに記載の加熱装置。