JP3787426B2 - Heating device - Google Patents

Heating device Download PDF

Info

Publication number
JP3787426B2
JP3787426B2 JP32715797A JP32715797A JP3787426B2 JP 3787426 B2 JP3787426 B2 JP 3787426B2 JP 32715797 A JP32715797 A JP 32715797A JP 32715797 A JP32715797 A JP 32715797A JP 3787426 B2 JP3787426 B2 JP 3787426B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fixing
heating
heat
magnetic
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP32715797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11143272A (en
Inventor
篤義 阿部
秀夫 七瀧
哲也 佐野
賢司 辛島
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
Priority to JP32715797A priority Critical patent/JP3787426B2/en
Publication of JPH11143272A publication Critical patent/JPH11143272A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3787426B2 publication Critical patent/JP3787426B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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】
便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成装置においてトナー画像を被記録材に加熱定着させる像加熱装置(定着装置)を例にして説明する。
【0003】
画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段で被記録材(転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・OHPシート・印刷用紙・フォ一マット紙など)に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像(トナー画像)を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く用いられていた。また近時は、省エネルギー化やウェイトタイムの短縮化等を図るうえで有利なフィルム加熱方式の装置が実用化されている。同様に電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。
【0004】
a)熱ローラ方式の定着装置
これは、定着ローラ(加熱ローラ)と加圧ローラとの圧接ローラ対を基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して挟持搬送させて、定着ローラの熱と、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。
【0005】
定着ローラは、一般に、アルミニウムの中空金属ローラを基体(芯金)とし、その内空に熱源としてのハロゲンランプを挿入配設してあり、ハロゲンランプの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持されるようにハロゲンランプへの通電が制御されて温調される。
【0006】
特に、最大4層のトナー画像層を十分に加熱溶融させて混色させる能力が要求されるフルカラーの画像形成を行う画像形成装置の定着装置としては、定着ローラの芯金を高い熱容量を有するものにし、またその芯金外周にトナー画像を包み込んで均一に溶融するためのゴム弾性層を具備させ、そのゴム弾性層を介してトナー画像の加熱を行っている。また、加圧ローラ内にも熱源を具備させて加圧ローラも加熱・温調する構成にしたものもある。
【0007】
しかし、熱ローラ方式の定着装置は画像形成装置の電源をオンにしたと同時に熱源であるハロゲンランプに通電を開始しても、定着ローラの熱容量が大きい為、定着ローラ等が冷え切っている状態から所定の定着可能温度に立ち上がるまでにはかなりの待ち時間(ウェイトタイム)を要し、クイックスタート性に欠ける。また何時でも画像形成動作が実行できるように画像形成装置のスタンバイ状態時(非画像出力時)であってもハロゲンランプに通電して定着ローラを所定の温調状態に維持させておく必要があり、電力消費量が大きい等の問題があった。
【0008】
また、上述のフルカラーの画像形成装置の定着装置のように特に熱容量の大きな定着ローラを用いるものにおいては、温調と定着ローラ表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良や光沢ムラ、オフセット等の問題が発生していた。
【0009】
b)フィルム加熱方式の定着装置
フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭63−313182号公報・特開平2 −1 57878 号公報・ 開平 4-44075号公報・特開平 4−204980号公報等に提案されている。
【0010】
即ち、加熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム(定着フィルム)を挟ませてニップ部を形成させ、該ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入してフィルムと一緒に挟持搬送させることで該ニップ部においてセラミックヒータの熱をフィルムを介して被記録材に与え、またニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。
【0011】
このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。
【0012】
c)電磁誘導加熱方式の定着装置
実開昭51−109736号公報には、磁束により定着ローラに電流を誘導させ、ジュール熱によって発熱させる誘導加熱定着装置が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用して直接定着ローラを発熱させることにより、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
【0013】
しかしながら、磁場発生手段としての励磁コイルによる交番磁束のエネルギーが定着ローラ全体の昇温に使われるため放熱損失が大きく、投入エネルギーに対する定着エネルギーの密度が低く効率が悪いという欠点があった。
【0014】
そこで、定着に作用するエネルギーを高密度で得るために発熱体である定着ローラに励磁コイルを接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップ部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が考案された。
【0015】
図14に、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップに集中させて効率を向上させた電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成を示した。
【0016】
10は電磁誘導発熱層(導電体層、磁性体層、抵抗体層)を有する、電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状の定着フイルムである。
【0017】
16は横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、円筒状定着フィルム10はこのフィルムガイド部材16の外側にルーズに外嵌させてある。
【0018】
15はフィルムガイド部材16の内側に配設した磁場発生手段であり、励磁コイル18とE型の磁性コア(芯材)17とからなる。
【0019】
30は弾性加圧ローラであり、定着フィルム10を挟ませてフィルムガイド部材16の下面と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Nを形成させて相互圧接させてある。上記磁場発生手段15の磁性コア17は定着ニップ部Nと対応した位置に配設してある。加圧ローラ30は駆動手段M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30の回転駆動による該加圧ローラ30と定着フィルム10の外面との摩擦力で定着フィルム10に回転力が作用し、該定着フィルム10がその内面を定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド部材16の下面に密着させて摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ30の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材16の外回りを回転駆動させられる(加圧ローラ駆動方式)。
【0020】
フィルムガイド部材16は、定着ニップ部Nへの加圧、磁場発生手段15としての励磁コイル18と磁性コア17の支持、定着フィルム10の支持及び該フィルム10の回転時の搬送安定性を図る役目をする。このフィルムガイド部材16は磁束の通過を妨げない絶縁性の部材であり、高い荷重に耐えられる材料が用いられる。
【0021】
定着ニップ部Nの温度は、加圧ローラ30に当接させた温度検知手段26によって検知され、これに基づいて励磁コイル18に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。
【0022】
而して、加圧ローラ30が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム10がフィルムガイド部材16の外回りを回転し、励磁回路から励磁コイル18への給電により上記のように定着フィルム10の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、不図示の画像形成手段部で未定着トナー画像tが形成された被記録材Pが、定着ニップ部Nの定着フィルム10と加圧ローラ30との間に画像面を上向き即ち定着フィルム面に対向させて導入され、該画像面を定着フィルム10の外面に密着させた状態で挟持されて定着フィルム10と一緒に該定着ニップ部N内を搬送されていく。この定着ニップ部Nを搬送されていく過程において、定着フィルム10の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。被記録材Pは定着ニップ部Nを通過すると回転定着フィルム10の外面から分離して排出搬送されていく。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図14のような定着フィルム10が発熱する電磁誘導方式の定着装置においては、定着フィルム10の熱容量が小さく、厚さが薄いために、フィルムの長手方向の熱伝導率が低い。このため、定着フィルム10よりも幅の狭い被記録材を通紙した場合、被記録材が通過しない部分(非通紙部)の熱が被記録材に奪われないために、該非通紙部においてフィルムの温度が上昇(非通紙部昇温)してしまう。
【0024】
このため例えば、封筒のような小サイズ紙の次に例えばA4サイズ紙をプリントする場合、小サイズ紙を通紙した後の非通紙部の温度がトナーのオフセット温度に達してしまうので、A4サイズ紙が通紙されるとA4サイズ紙上のトナーが定着フィルムにオフセットし、良好な定着画像を得ることができないという課題が発生した。このため、非通紙部昇温を解決するためには、スループットを下げて、1分間の通紙枚数を大幅に減らす必要があった。
【0025】
そこで本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の加熱装置において、加熱ニップ部の加圧部材と対向する位置に良熱伝導部材を配置したことにより、非通紙部昇温を低減し、小サイズ紙を通紙した場合のスループットの増大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〕:磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁場の作用で電磁誘導発熱する部材と、該電磁誘導発熱部材と相互圧接して被加熱材の加熱ニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記電磁誘導発熱部材の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置であり、
前記加熱ニップ部の電磁誘導発熱部材を介して加圧部材と対向する位置に良熱伝導部材が設けられており、前記磁場発生手段が、前記磁場発生手段によって発生する磁場の影響を前記良熱伝導部材に与えない位置に配置されていることを特徴とする加熱装置。
【0028】
〔2〕:前記電磁誘導発熱体が回転体であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
【0030】
:前記良熱伝導部材の熱伝導率kが
k≧70[W・m-1・K-1
であることを特徴とする〔1〕に記載の加熱装置。
【0031】
:前記良熱伝導部材が非磁性部材であることを特徴とする〔1〕に記載の加熱装置。
【0032】
:前記良熱伝導部材が非磁性金属であることを特徴とする〔1〕に記載の加熱装置。
【0035】
:前記磁場発生手段が励磁コイルとコアとを具備し、前記良熱伝導部材を該励磁コイルに対してコアを隔てた位置に配設したことを特徴とする〔1〕に記載の加熱装置。
【0038】
〈作用〉
(1)前記加熱ニップ部の電磁誘導発熱部材を介して加圧部材と対向する位置に良熱伝導部材が設けられており、前記磁場発生手段が、前記磁場発生手段によって発生する磁場の影響を前記良熱伝導部材に与えない位置に配置されていることにより、前記加熱ニップ部における熱伝導が向上し、狭い幅の被加熱材が前記加熱ニップ部を通紙した場合でも、非通紙部昇温を抑制することができる。
【0040】
(3)良熱伝導部材の熱伝導率kをk≧70[w・m-1・K-1]としたことにより良好な熱伝導率を確保している。
【0041】
(4)良熱伝導部材を非磁性部材としたことにより、磁場発生手段の磁場により発熱しないので磁場発生手段の場所を任意に設定でき、設計の自由度が向上する。これにより装置の小型化が容易となる。
【0043】
【発明の実施の形態】
(1)画像形成装置例
図1は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カラープリンタである。
【0044】
101は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光体ドラム(像担持体)であり、矢示の反時計方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動される。
【0045】
感光体ドラム101はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置102で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【0046】
次いでその帯電処理面にレーザ光学箱(レーザスキャナー)110から出力されるレーザ光103による目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱110は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの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(オン/オフ)したレーザ光103を出力して回転感光体ドラム101面を走査露光することにより、該ドラム101面に目的画像情報に対応した静電潜像を形成する。109はレーザ光学箱110からの出力レーザ光103を感光体ドラム101の露光位置に偏向させるミラーである。
【0047】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第1の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が4色カラー現像装置104のうちのイエロー現像器104Yの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は感光体ドラム101と中間転写体ドラム105との接触部(或いは近接部)である1次転写部T1において中間転写体ドラム105の面に転写される。中間転写体ドラム105は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光体ドラム101に接触して或いは近接して感光体ドラム101と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、バイアス電位を与えられて感光体ドラム101との電位差で感光体ドラム101側のトナー画像を該中間転写体ドラム105面側に転写させる。
【0048】
該中間転写体ドラム105面に対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム101面はクリーナ107により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【0049】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第2の色分解成分画像(例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器104Mが作動)、第3の色分解成分画像(例えばシアン成分画像、シアン現像器104Cが作動)、第4の色分解成分画像(例えぱ黒成分画像、黒現像器104BKが作動)の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写体ドラム105面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の都合4色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成される。
【0050】
そして該カラートナー画像は、該回転中間転写体ドラム105と転写ローラ106との接触ニップ部である二次転写部T2において、該二次転写部T2に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材Pの面に転写されていく。転写ローラ106は被記録材Pの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写体ドラム105面側から被記録材P側へ合成カラートナー画像を一括転写する。
【0051】
二次転写部T2を通過した被記録材Pは、中間転写体ドラム105の面から分離されて像加熱装置(定着装置)100へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。定着装置100については次の(2)項で詳述する。
【0052】
被記録材Pに対するカラートナー画像転写後の回転中間転写体ドラム105はクリーナ108により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリ−ナ108は、通常時(トナー画像の合成時)、中間転写体ドラム105に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム105から被記録材Pに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において、トナー画像転写後の中間転写体ドラム105面に接触状態に保持される。
【0053】
また転写ローラ106も常時は中間転写体ドラム105に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム105から被記録材Pに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム105に被記録材Pを介して接触状態に保持される。
【0054】
本例装置は、自黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画像プリントモード、或いは多重画像プリントモードも実行できる。
【0055】
両面画像プリントモードの場合は、像加熱装置100を出た1面目画像プリント済みの被記録材Pが不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部T2へ送り込まれて2面目に対するトナー画像転写を受け、再度、像加熱装置100に導入されて2面目に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プリントが出力される。
【0056】
多重画像プリントモードの場合は、像加熱装置100を出た1回目画像プリント済みの被記録材Pが不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再び二次転写部T2へ送り込まれて1回目画像プリント済みの面に2回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱装置100に導入されて2回目のトナー画像の定着処理を受けることで多重画像プリントが出力される。
【0057】
本例においてトナーは低軟化物質を含有させたものを用いている。
【0058】
(2)定着装置(加熱手段)100
図2は本例の定着装置100の要部の横断側面模型図、図3は要部の正面模型図、図4は要部の縦断正面模型図である。
【0059】
本例装置100は図14の定着装置と同様に、円筒状の電磁誘導発熱性フィルムを用いた、加圧ローラ駆動方式、電磁誘導加熱方式の装置である。図14の装置と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0060】
磁性コア17a・17b・17cは高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは100kHz以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。
【0061】
励磁コイル18には給電部18a・18bに励磁回路27(図5)を接続してある。この励磁回路27は20kHzから500kHzの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。
【0062】
励磁コイル18は励磁回路27から供給される交番電流(高周波電流)によって交番磁束を発生する。
【0063】
16a,16bは横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導発熱性フィルムである定着フィルム10をルーズに外嵌させてある。
【0064】
該フィルムガイド部材16aは、磁場発生手段としての磁性コア17a・17b・17cと励磁コイル18とを内側に保持している。
【0065】
また、フィルムガイド部材16aには、図2に示すように紙面垂直方向長手の良熱伝導部材40がニップ部Nの加圧ローラ30との対向面側で、定着フィルム10の内側に配設してある。
【0066】
本例においては、良熱伝導部材40に鉄を用いている。該良熱伝導部材40は熱伝導率kがk=72[w・m-1・K-1]であり、厚さ1[mm]である。
【0067】
また、良熱伝導部材40は磁場発生手段である励磁コイル18と磁性コア17a・17b・17cによって発熱しないようにされている。即ち、発生する磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配設してある。これは、鉄のように磁性金属を磁場発生手段から発生した磁場内に配設すると、鉄自身が発熱するためである。
【0068】
良熱伝導部材40である鉄自身が発熱した場合、小サイズ紙がニップ部Nを通過した際に、定着フィルム10による加熱と同様に非通紙部昇温が発生してしまうので、定着フィルム10の非通紙部昇温低減のための効果が減少しまう。よって、良熱伝導部材40は磁場発生手段から発生した磁場外に配設するのが良い。具体的には、良熱伝導部材40を励磁コイル18に対して磁性コア17cを隔てた位置に配設し、励磁コイル18による磁路の外側に位置させて良熱伝導体40に影響を与えないようにしている。
【0069】
22は磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18を配設したフィルムガイド部材16bの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。
【0070】
19は磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18と加圧用剛性ステイ22の間を絶縁するための絶縁性部材である。
【0071】
23a・23bはフィルムガイド部材16a,16bのアセンブリの左右両端部に外嵌し、該左右位置を固定しつつ回転自在に取り付け、定着フィルム10の端部を規制・保持するフランジ部材である。
【0072】
加圧部材としての加圧ローラ30は、芯金30aと、該芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層30bとで構成されており、芯金30aの両端部を装置のシャーシ側板(不図示)間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。
【0073】
加圧用剛性ステイ22の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材29a・29bとの間にそれぞれ加圧バネ25a・25bを縮設することで加圧用剛性ステイ22に押し下げ力を作用させている。これによりフィルムガイド部材16aの下面に配設した良熱伝導部材40の下面と加圧ローラ30の上面とが定着フィルム10を挟んで圧接されて所定幅の定着ニップ部Nが形成される。
【0074】
加圧ローラ30は駆動手段M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30の回転駆動による該加圧ローラ30と定着フィルム10の外面との摩擦力で定着フィルム10に回転力が作用し、該定着フィルム10がその内面が定着ニップ部Nにおいて良熱伝導部材40の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ30の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材16aと16bの外回りを回転状態になる。
【0075】
この場合、定着ニップ部Nにおける良熱伝導部材40の下面と定着フィルム10の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Nの良熱伝導部材40の下面と定着フィルム10の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる、あるいは良熱伝導部材40の下面を潤滑部材で被覆することもできる。これは、良熱伝導部材40として鉄を用いた場合のように表面すべり性が材質的によくない或は仕上げ加工を簡素化した場合に、摺動する定着フィルム10に傷をつけて定着フィルム10の耐久性が悪化してしまうことを防ぐものである。また図5に示すように、フィルムガイド部材16aの周面に、その長手に沿い所定の間隔をおいて凸リブ部16eを形成具備させ、フィルムガイド部材16aの周面と定着フィルム10の内面との接触摺動抵抗を低減させて定着フィルム10の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部はフィルムガイド部材16bにも同様に形成具備することができる。
【0076】
図6は磁場発生手段である励磁コイル18と磁性コア17a・17b・17cからの交番磁束の様子を模式的に表したものである。磁束Cは発生した交番磁束の一部を表す。
【0077】
磁性コア17a・17b・17cに導かれた交番磁束Cは、磁性コア17aと磁性コア17bとの間、そして磁性コア17aと磁性コア17cとの間において定着フィルム10の電磁誘導発熱層1に渦電流を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層1の固有抵抗によって電磁誘導発熱層1にジュール熱(渦電流損)を発生させる。ここでの発熱量Qは電磁誘導発熱層1を通る磁束の密度によって決まり、図6のグラフのような分布を示す。図6のグラフは、縦軸が磁性コア17aの中心を0とした角度θで表した定着フィルム10における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム10の電磁誘導発熱層1での発熱量Qを示す。ここで、発熱域Hは最大発熱量をQとした場合、発熱量がQ/e以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる領域である。
【0078】
該定着フィルム10の発熱は、温度検知手段を含む温調系により、該励磁コイル18に対する電流供給が制御されることで、定着ニップ部Nの温度が所定に維持されるように温調される。26は定着フィルム10の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本例においては温度センサ26を定着フィルム10の内面で定着ニップNの直後(フィルム回転方向下流側)に配設し、該センサ26の温度に基づいて定着ニップ部Nの温度を制御するようにしている。
【0079】
而して、加圧ローラ30が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム10がフィルムガイド部材16の外回りを回転し、励磁コイル18への給電により定着フィルム10の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、前述の如く未定着トナー画像tが形成された被記録材Pが定着ニップ部Nの定着フィルム10と加圧ローラ30との間に画像面を上向き即ち定着フィルム面に対向させて導入され、該画像面を定着フィルム10の外面に密着させた状態で搬送され、この過程において、定着フィルム10の電磁誘導による発熱で加熱されて未定着トナー画像tが被記録材Pに加熱定着される。被記録材Pは定着ニップ部Nを通過すると回転定着フィルム10の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。
【0080】
本例ではトナーtに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。
【0081】
A)励磁コイル18
励磁コイル18はコイル(線輪)を構成させる導線(電線)として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの(束線)を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本例では12ターン巻いて励磁コイル18を形成している。
【0082】
絶縁被覆は定着フィルム10の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよい。本例においてはポリイミドによる被覆を用いており耐熱温度は220℃である。
【0083】
ここで、励磁コイル18の外部から圧力をかけて密集度を向上さてもよい。
【0084】
励磁コイル18の形状は、図6のように発熱層の曲面に沿うようにしている。本例では定着フィルム10の発熱と励磁コイル18間の距離は略2mmになるように設定している。
【0085】
フィルムガイド部材16a・16bの材質としては、定着フィルム10との絶縁を確保するために絶縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂などを選択するとよい。
【0086】
磁性コア17a,17b,17c及び励磁コイル18と、定着フィルムの発熱層との間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この距離が5mmを越えるとこの効率が著しく低下するため5mm以内にするのがよい。また、5mm以内であれば定着フィルム10の発熱層と励磁コイル18の距離が一定である必要はない。
【0087】
励磁コイル18のフィルムガイド部材16aからの引出線即ち18a・18b(図5)については、フィルムガイド部材16aから外の部分について束線の外側に絶縁被覆を施している。
【0088】
B)定着フィルム10
図7は本例における定着フィルム10の層構成模型図である。本例の定着フィルム10は、電磁誘導発熱性の定着フィルムの基層となる金属フィルム等でできた発熱層1と、その外面に積層した弾性層2と、その外面に積層した離型層3の複合構造のものである。発熱層1と弾性層2との間の接着、弾性層2と離型層3との間の接着のため、各層間にプライマー層(不図示)を設けてもよい。該層構成において、発熱層1が円筒形状である定着フィルム10の内面側、離型層3がその外面側としている。前述したように、発熱層1に交番磁束が作用することで該発熱層1に渦電流が発生して該発熱層1が発熱する。その熱が弾性層2・離型層3を介して定着フィルム10を加熱し、該定着ニップNに通紙される被加熱材としての被記録材Pを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【0089】
a.発熱層1
発熱層1は非磁性の金属でも良いが、ニッケル、鉄、強磁性SUS、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の金属を用いるとよい。
【0090】
その厚みは次の式で表される表皮深さより厚くかつ200μm以下にすることが好ましい。表皮深さσ[m]は、励磁回路の周波数f[Hz]と透磁率μと固有抵抗ρ[Ωm]で、
σ=503×(ρ/fμ)1/2
と表される。
【0091】
これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は1/e以下になっており、逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている(図9)。
【0092】
発熱層1の厚さは好ましくは1〜100μmがよい。発熱層1の厚みが1μmよりも小さいとほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。また、発熱層が100μmを超えると剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的ではない。従って、発熱層1の厚みは1〜100μmが好ましい。
【0093】
b.弾性層2
弾性層2は、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質である。
【0094】
弾性層2の厚さは10〜500μmが好ましい。この弾性層2は定着画像品質を保証するために必要な厚さである。
【0095】
カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは被記録材P上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー層の凹凸に加熱面(離型層3)が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層2の厚さとしては、10μm以下では被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層2が1000μm以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するのが難しくなる。より好ましくは弾性層2の厚みは50〜500μmがよい。
【0096】
弾性層2の硬度は、高すぎると被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層2の硬度としては60°(JIS一A)以下、より好ましくは45°(JIS−A)以下がよい。
【0097】
弾性層2の熱伝導率λに関しては、
6×10-4〜2×10-3[cal/cm・sec・deg. ]
がよい。
【0098】
熱伝導率o]λが6×10-4[cal/cm・sec・deg. ]よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルム10の表層(離型層3)における温度上昇が遅くなる。
【0099】
熱伝導率λが2×10-3[cal/cm・sec・deg. ]よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。
【0100】
よって熱伝導率入は6×10-4〜2×10-3[cal/cm・sec・deg. ]がよい。より好ましくは8×10-4〜1.5×10-3[cal/cm・sec・deg. ]がよい。
【0101】
c.離型層3
離型層3はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、PFA、PTFE、FEP等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。
【0102】
離型層3の厚さは1〜100μmが好ましい。離型層3の厚さが1μmよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が100μmを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層2の効果がなくなってしまう。
【0103】
また図8に示すように、定着フィルム10の層構成において、発熱層1の自由面側(発熱層1の弾性層2側とは反対面側)に断熱層4を設けてもよい。
【0104】
断熱層4としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA掛脂、PTFE樹脂、FEP樹脂などの耐熱樹脂がよい。
【0105】
また、断熱層4の厚さとしては10〜1000μmが好ましい。断熱層4の厚さが10μmよりも小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足する。一方、1000μmを超えると磁性コア17a,17b,17c及び励磁コイル18から発熱層1の距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層1に吸収されなくなる。
【0106】
断熱層4は、発熱層1に発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱できるので、断熱層4がない場合と比較して被記録材P側への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。
【0107】
図10には小サイズ紙を通紙した場合の定着フィルム10の表面温度を示す。図10においてはA線がニップ部Nに良熱伝導物質40を配設しない場合を示し、B線がニップ部Nに良熱伝導物質40を配設した場合を示す。両者を比較すると、ニップ部Nに良熱伝導物質40を配設した場合Bにおいて、非通紙部の温度がトナーのオフセットする温度領域よりも低くなる。
【0108】
これは、定着フィルム10での非通紙部の熱量が、良熱伝導部材40へ伝熱し、良熱伝導部材40における長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小サイズ紙通紙部へ伝熱されるためである。これにより、小サイズ紙通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。
【0109】
例えば、封筒のような小サイズ紙とA4サイズ紙を交互にプリントする場合でも、小サイズ紙を通紙した後に非通紙部の温度がトナーのオフセット温度に達していないので、次にA4サイズ紙が通紙されてもA4サイズ紙上のトナーが定着フィルムにオフセットせず、良好な定着画像を得ることができる。
【0110】
さらに、非通紙部の温度を低くできることから、本横成のように、定着フィルム10にシリコンゴムのような弾性層2を設けた場合にも、ゴム劣化が抑えられ、耐久性が向上する。
【0111】
本例中では、良熱伝導部材40として、鉄を用いたが、このほか例えば、ニッケル(k=83[w・m-1・K-1])などのように熱伝導率kがk≧70[w・m-1・K-1]の部材であれば良い。
【0112】
(第2の実施形態例)
本例において、第1の実施形態例と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0113】
本例においては、良熱伝導部材40として、熱伝導率kがk=167[W・m-1・K-1]であり、セラミックスである窒化アルミニウムを用い、その厚さを1[mm]としている。
【0114】
窒化アルミニウムは、鉄などの金属の場合と比較して表面すべり性が良いため、良熱伝導部材40の潤滑部材で被覆しなくても十分な摺動性を得ることができる。このため、定着フィルム10の耐久性を確保したまま良熱伝導部材の構成の簡略化を図ることができる。
【0115】
窒化アルミニウムは非磁性で且つ絶縁性の部材であるため、磁場発生手段で発生した磁場の影響を受けることがない。
【0116】
良熱伝導部材40の熱伝導率kについて第1の実施形態例における鉄(k=72[w・m-1・K-1])の場合と比較して、窒化アルミニウムの熱伝導率kが約2.3倍であるため、図11に示すように非通紙部の昇温が第1の実施形態例と比較して低減している。このため、良好な定着性を確保したままスループットの増大を図ることが可能となった。
【0117】
本例中では、良熱伝導部材40として、窒化アルミニウムを用いたが、良熱伝導部材としては非磁性の良伝熱部材であればよく、たとえば、ベリリア、炭化ケイ素などのセラミックスといった材料のように、熱伝導率kがk≧100[W・m-1・K-1]の材料を用いることが好ましい。
【0118】
(第3の実施形態例)
本例において、第1の実施形態例と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0119】
本例においては、良熱伝導部材40に熱伝導率kがk=240[w・m-1・K-1]のアルミニウムを用いており、その厚さを1[mm]としている。
【0120】
良熱伝導部材40として、アルミニウムのように非磁性の良導電部材を用いると、磁場に対するシールド効果により、良熱伝導部材40自身が発熱することがない。このとき非磁性の良導電部材は電磁波の吸収深さよりも厚くするのが良い。
【0121】
良熱伝導部材40には定着フィルム10との接触面に不図示の摺動部材をコートあるいは貼りつけても良い。これは、該接触面のすべり性を良くして定着フィルム10の耐久性の悪化を防止するものである。
【0122】
本例においては、図12に示すように、良熱伝導部材40を発熱手段の磁場内に位置させても、良熱伝導部材40であるアルミニウムが磁場をシールドして、良熱伝導部材40自身が発熱しない。よって、定着器100の構成を小型化するのに有効である。
【0123】
良熱伝導部材40の熱伝導率kについて、第1の実施形態例における鉄(k==72[w・m-1・K-1])と本例のアルミニウムとを比較すると、熱伝導率kは約3.3倍であり、同様に第2の実施形態例における窒化アルミニウム(k=167[w・m-1・K-1])と比較して約1.4倍である。よって、非通紙部の昇温を実施形態例2と比較しても、さらに低減させることが可能となる。このため、良好な定着性を確保したまま、更なるスループットの増大を図ることが可能となる。
【0124】
本例においては、良熱伝導部材40に非磁性金属の良熱伝導部材を用いることにより、磁場中に良熱伝導部材40を配設しても良熱伝導部材が発熱しないので、第1・第2の実施形態例と同等以上の効果を待ちつつ、定着器100の小型化を図ることができ、特に小型低速機に搭載する場合に有効である。
【0125】
本例中では、良熱伝導部材40として、アルミニウムを用いたが、良熱伝導部材としては非磁性の良導電部材であればよく、たとえば、真鍮(k=128[w・m-1・K-1])、銅(k=395[w・m-1・K-1])、亜鉛(k=112[w・m-1・K-1])などといった材料のように、熱伝導率kがk≧100[w・m-1・K-1〕の材料を用いることが特に好ましい。
【0126】
(その他の実施形態例)
1)電磁誘導発熱性の定着フィルム10は、モノクロあるいは1パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合、弾性層2を省略した形態とすることもできる。発熱層1は樹脂に金属フィラーを混入して構成したものとすることもできる。また、発熱層単層の部材とすることもできる。
【0127】
2)磁場発生手段の配置は前記形態例の構成に限られるものではない。例えば、図13のように配設することも可能である。
【0128】
3)加圧部材30はローラ体に限らず、回動ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。
【0129】
また加圧部材30側からも被記録材Pに熱エネルギーを供給するために、加圧部材30側にも電磁誘導加熱などの発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調する装置構成にすることもできる。
【0130】
4)図13に示すように、定着フィルム10を駆動ローラ32とテンションローラ31に懸架した構成にすることもできる。
【0131】
5)良熱伝導部材40の厚さは1[mm]に限定されるものではなく、必要とされる非通紙部昇温の低減量に応じて、その厚さを変更するものとする。
【0132】
6)本発明の加熱装置は上記形態例の画像加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した被記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置や、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、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。
【0133】
【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おいて、加熱ニップ部の電磁誘導発熱部材を介して加圧部材と対向する位置に良熱伝導部材が設けられており、前記磁場発生手段が、前記磁場発生手段によって発生する磁場の影響を前記良熱伝導部材に与えない位置に配置されていることにより、非通紙部昇温を低減し、小サイズ紙を通紙した場合のスループットの増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態例としての画像形成装置の概略構成図
【図2】 加熱装置としての定着装置の要部の横断側面模型図
【図3】 該定着装置の要部正面模型図
【図4】 該定着装置の縦断正面模型図
【図5】 フィルムガイド部材と励磁コイル、磁性コアの斜視図
【図6】 磁束と定着フィルムの発熱量の関係を示した図
【図7】 電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型図(その1)
【図8】 電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型図(その2)
【図9】 発熱層深さと電磁波線度の関係を示したグラフ
【図10】 第1の実施形態例の非通紙部昇温を示すグラフ
【図11】 第2の実施形態例の非通紙部昇温を示すグラフ
【図12】 第3の実施形態例の加熱装置である定着装置の要部横断側面模型図
【図13】 その他の実施形態例の加熱装置である定着装置の要部横断側面模型図
【図14】 従来の電磁誘導加熱方式の加熱装置(定着装置)の構成略図
【符号の説明】
1 発熱層
2 弾性層
3 離型層
4 断熱層
10 定着フィルム
16 フィルムガイド
17a〜17c 磁性コア
18 励磁コイル
25a・25b 加圧バネ部材
26 温度検知素子(サーミスタ)
30 加圧ローラ(加圧部材)
31 テンションローラ
32 駆動ローラ
40 良熱伝導部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a heating device of an electromagnetic (magnetic) induction heating system.In placeRelated.
[0002]
[Prior art]
For convenience, an image heating apparatus (fixing apparatus) that heats and fixes a toner image on a recording material in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer will be described as an example.
[0003]
  In an image forming apparatus, a recording material (transfer material sheet, electrofax sheet, electrostatic recording paper, OHP sheet, printing paper, photo paper, photo paper, and the like is recorded by appropriate image forming process means such as an electrophotographic process, an electrostatic recording process, and a magnetic recording process. As a fixing device that heats and fixes an unfixed image (toner image) of the target image information formed and supported on a matte sheet or the like by a transfer method or a direct method as a permanently fixed image on a recording material surface, a heat roller method is used. The device was widely used. Recently, it is advantageous for energy saving and shortening wait time.the filmHeating devices have been put into practical use. Similarly, an electromagnetic induction heating apparatus has also been proposed.
[0004]
a) Heat roller type fixing device
This is based on a pressure roller pair consisting of a fixing roller (heating roller) and a pressure roller, and the roller pair is rotated so that the unfixed toner to be fixed on the fixing nip portion which is the mutual pressure contact portion of the roller pair. A recording material on which an image is formed and supported is introduced, nipped and conveyed, and an unfixed toner image is fixed on the surface of the recording material by heat of the fixing roller and a pressing force of the fixing nip portion.
[0005]
In general, the fixing roller has an aluminum hollow metal roller as a base body (core metal), and a halogen lamp as a heat source is inserted and disposed in the inner space thereof. The temperature of the halogen lamp is controlled and controlled so that the temperature is maintained.
[0006]
In particular, as a fixing device of an image forming apparatus for performing full-color image formation that requires the ability to sufficiently heat-melt and mix colors of up to four toner image layers, the core metal of the fixing roller has a high heat capacity. In addition, a rubber elastic layer for wrapping the toner image around the core metal and melting it uniformly is provided, and the toner image is heated through the rubber elastic layer. There is also a configuration in which a heat source is also provided in the pressure roller so that the pressure roller is also heated and temperature-controlled.
[0007]
However, in the heat roller type fixing device, even when the image forming apparatus is turned on and the energization of the halogen lamp, which is a heat source, is started, the fixing roller has a large heat capacity, so that the fixing roller and the like are cold. A considerable waiting time (wait time) is required until the temperature rises to a predetermined fixing temperature, and the quick start property is lacking. Also, it is necessary to energize the halogen lamp and maintain the fixing roller at a predetermined temperature control state even when the image forming apparatus is in a standby state (non-image output) so that an image forming operation can be executed at any time. There were problems such as large power consumption.
[0008]
Further, in the case of using a fixing roller having a particularly large heat capacity like the fixing device of the above-described full-color image forming apparatus, a delay occurs in temperature control and temperature increase on the surface of the fixing roller. Problems such as offset occurred.
[0009]
b) Film heating type fixing device
A film heating type fixing device has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-313182, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-157878, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-44075, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-204980, and the like.
[0010]
That is, a nip portion is formed by sandwiching a heat resistant film (fixing film) between a ceramic heater as a heating body and a pressure roller as a pressure member, and the film of the nip portion and the pressure roller The recording material on which an unfixed toner image to be image-fixed is formed and supported is introduced and conveyed together with the film so that the heat of the ceramic heater is applied to the recording material through the film at the nip portion. Further, the unfixed toner image is fixed to the surface of the recording material by heat and pressure by the applied pressure of the nip portion.
[0011]
This film heating type fixing device can be configured as an on-demand type device using a ceramic heater and a film having a low heat capacity as a film, and energizes the ceramic heater as a heat source only when the image forming apparatus performs image formation. It is only necessary to generate heat at a predetermined fixing temperature, and the waiting time from the power-on of the image forming apparatus to the image forming executable state is short (quick start property), and the power consumption during standby is greatly reduced (saving) Power).
[0012]
c) Electromagnetic induction heating type fixing device
Japanese Utility Model Laid-Open No. 51-109736 discloses an induction heating fixing apparatus that induces a current in a fixing roller by magnetic flux and generates heat by Joule heat. This achieves a fixing process that is more efficient than a heat roller type fixing device using a halogen lamp as a heat source by directly generating heat from the fixing roller using generation of an induced current.
[0013]
However, since the energy of the alternating magnetic flux generated by the exciting coil as the magnetic field generating means is used to raise the temperature of the entire fixing roller, the heat dissipation loss is large, and the fixing energy density relative to the input energy is low and the efficiency is low.
[0014]
Therefore, in order to obtain a high density of energy that affects fixing, high-efficiency fixing is achieved by bringing the exciting coil closer to the fixing roller, which is a heating element, or by concentrating the alternating magnetic flux distribution of the exciting coil near the fixing nip. A device was devised.
[0015]
FIG. 14 shows a schematic configuration of an example of an electromagnetic induction heating type fixing device that improves the efficiency by concentrating the alternating magnetic flux distribution of the exciting coil in the fixing nip.
[0016]
Reference numeral 10 denotes a cylindrical fixing film having an electromagnetic induction heat generating layer (conductor layer, magnetic layer, resistor layer) as an electromagnetic induction heat generating rotating body.
[0017]
Reference numeral 16 denotes a saddle-shaped film guide member having a substantially semicircular arc shape in cross section, and the cylindrical fixing film 10 is loosely fitted outside the film guide member 16.
[0018]
Reference numeral 15 denotes a magnetic field generating means disposed inside the film guide member 16, which includes an exciting coil 18 and an E-type magnetic core (core material) 17.
[0019]
Reference numeral 30 denotes an elastic pressure roller. The fixing film 10 is sandwiched between the lower surface of the film guide member 16 so as to form a fixing nip portion N having a predetermined width with a predetermined pressing force, and are pressed against each other. The magnetic core 17 of the magnetic field generating means 15 is disposed at a position corresponding to the fixing nip N. The pressure roller 30 is rotationally driven by the driving means M in the counterclockwise direction indicated by the arrow. A rotational force acts on the fixing film 10 by the frictional force between the pressure roller 30 and the outer surface of the fixing film 10 by the rotational driving of the pressure roller 30, and the fixing film 10 has its inner surface at the fixing nip portion N as a film guide. The outer periphery of the film guide member 16 is rotationally driven at a peripheral speed substantially corresponding to the rotational peripheral speed of the pressure roller 30 in the clockwise direction indicated by the arrow while sliding in close contact with the lower surface of the member 16 (pressure roller drive system) ).
[0020]
The film guide member 16 serves to pressurize the fixing nip N, support the exciting coil 18 and the magnetic core 17 as the magnetic field generating means 15, support the fixing film 10, and transport stability during rotation of the film 10. do. The film guide member 16 is an insulating member that does not hinder the passage of magnetic flux, and a material that can withstand a high load is used.
[0021]
The temperature of the fixing nip portion N is detected by the temperature detecting means 26 brought into contact with the pressure roller 30, and based on this, the current supply to the exciting coil 18 is controlled so that a predetermined temperature is maintained. The temperature is adjusted.
[0022]
Thus, the pressure roller 30 is driven to rotate, and the cylindrical fixing film 10 rotates around the outer periphery of the film guide member 16, and the fixing film 10 is supplied with power from the excitation circuit to the excitation coil 18 as described above. The recording material P on which the unfixed toner image t is formed by the image forming means (not shown) is transferred to the fixing nip in a state where the fixing nip portion N rises to a predetermined temperature and is temperature-controlled. The fixing film 10 is introduced between the fixing film 10 of the portion N and the pressure roller 30 with the image surface facing upward, that is, facing the fixing film surface, and is sandwiched with the image surface being in close contact with the outer surface of the fixing film 10. 10 is conveyed along the fixing nip portion N together with 10. In the process of being conveyed through the fixing nip N, the fixing film 10 is heated by electromagnetic induction heat generation, and the unfixed toner image t on the recording material P is heated and fixed. When the recording material P passes through the fixing nip portion N, it is separated from the outer surface of the rotary fixing film 10 and discharged and conveyed.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described electromagnetic induction type fixing device in which the fixing film 10 generates heat as shown in FIG. 14, since the heat capacity of the fixing film 10 is small and the thickness is thin, the thermal conductivity in the longitudinal direction of the film is low. For this reason, when a recording material having a width smaller than that of the fixing film 10 is passed, the heat of a portion (non-sheet passing portion) through which the recording material does not pass is not taken away by the recording material. In this case, the temperature of the film rises (non-sheet passing portion temperature rise).
[0024]
For this reason, for example, when printing, for example, A4 size paper next to small size paper such as an envelope, the temperature of the non-sheet passing portion after passing the small size paper reaches the toner offset temperature. When the size paper is passed, the toner on the A4 size paper is offset to the fixing film, which causes a problem that a good fixed image cannot be obtained. For this reason, in order to solve the temperature increase in the non-sheet passing portion, it is necessary to reduce the throughput and greatly reduce the number of sheets that are passed per minute.
[0025]
  Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic induction heating type heating device.In placeIn the heating nip portion, the good heat conduction member is disposed at a position facing the pressure member, thereby reducing the temperature rise at the non-sheet passing portion and increasing the throughput when the small size paper is passed. With the goal.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a heating apparatus having the following configuration.In placeis there.
[0027]
  [1]: a magnetic field generating means, a member that generates electromagnetic induction heat by the action of the magnetic field of the magnetic field generating means, and a pressure member that forms a heating nip portion of the material to be heated in mutual pressure contact with the electromagnetic induction heat generating member And a heating device that heats the material to be heated by the heat generated by the electromagnetic induction heating member,
  A good heat conducting member at a position facing the pressure member through the electromagnetic induction heating member of the heating nip portionAnd the magnetic field generating means is disposed at a position where the influence of the magnetic field generated by the magnetic field generating means is not given to the good heat conducting member.A heating device characterized by that.
[0028]
  [2]:in frontThe electromagnetic induction heating element is a rotating bodyClaim 1Heating device.
[0030]
  [3]:in frontThe thermal conductivity k of the good thermal conductive member is
k ≧ 70 [W · m-1・ K-1]
It is characterized byAccording to [1]Heating device.
[0031]
  [4]:in frontThe good heat conducting member is a non-magnetic memberAccording to [1]Heating device.
[0032]
  [5]:in frontThe heat conductive member is a non-magnetic metalAccording to [1]Heating device.
[0035]
  [6]:in frontThe magnetic field generating means comprises an exciting coil and a core, and the good heat conducting member is disposed at a position separating the core from the exciting coil.According to [1]Heating device.
[0038]
    <Action>
  (1)A good heat conduction member is provided at a position facing the pressure member via the electromagnetic induction heating member of the heating nip portion, and the magnetic field generation means influences the good heat by the magnetic field generated by the magnetic field generation means. It is arranged at a position not to give to the conductive memberByHeatingHeat conduction at the nip is improved, and the material to be heated with a narrow widthHeatingEven when the nip portion is passed, the temperature rise of the non-sheet passing portion can be suppressed.
[0040]
(3) The thermal conductivity k of the good heat conducting member is k ≧ 70 [w · m-1・ K-1As a result, good thermal conductivity is secured.
[0041]
(4) Since the good heat conducting member is a non-magnetic member, it does not generate heat due to the magnetic field of the magnetic field generating means, so the location of the magnetic field generating means can be arbitrarily set, and the degree of freedom in design is improved. This facilitates downsizing of the device.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1) Example of image forming apparatus
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus of this example is an electrophotographic color printer.
[0044]
Reference numeral 101 denotes a photosensitive drum (image carrier) made of an organic photosensitive member or an amorphous silicon photosensitive member, which is rotationally driven in a counterclockwise direction indicated by an arrow at a predetermined process speed (circumferential speed).
[0045]
The photosensitive drum 101 is uniformly charged with a predetermined polarity and potential by a charging device 102 such as a charging roller during its rotation.
[0046]
Next, the charged surface is subjected to scanning exposure processing of target image information by laser light 103 output from a laser optical box (laser scanner) 110. The laser optical box 110 outputs a laser beam 103 modulated (on / off) corresponding to a time-series electric digital pixel signal of target image information from an image signal generation device such as an image reading device (not shown) to rotate the photoconductor. By scanning and exposing the drum 101 surface, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the drum 101 surface. Reference numeral 109 denotes a mirror that deflects the output laser beam 103 from the laser optical box 110 to the exposure position of the photosensitive drum 101.
[0047]
In the case of full-color image formation, scanning exposure / latent image formation is performed on a first color separation component image of a target full-color image, for example, a yellow component image, and the latent image is subjected to yellow development in the four-color developing device 104. The yellow toner image is developed by the operation of the device 104Y. The yellow toner image is transferred to the surface of the intermediate transfer drum 105 at the primary transfer portion T1 which is a contact portion (or proximity portion) between the photosensitive drum 101 and the intermediate transfer drum 105. The intermediate transfer drum 105 has a middle-resistance elastic layer and a high-resistance surface layer on a metal drum. The intermediate transfer drum 105 is in contact with or close to the photosensitive drum 101 at the same peripheral speed as that of the photosensitive drum 101. The toner image on the photosensitive drum 101 side is transferred to the surface of the intermediate transfer drum 105 by the potential difference from the photosensitive drum 101 by being driven to rotate clockwise.
[0048]
The surface of the rotary photosensitive drum 101 after the transfer of the toner image to the surface of the intermediate transfer drum 105 is cleaned by the cleaner 107 after removal of adhered residues such as transfer residual toner.
[0049]
The process cycle of charging, scanning exposure, development, primary transfer, and cleaning as described above includes a second color separation component image (for example, a magenta component image, the magenta developer 104M is activated) of a target full color image, and a third color. Each color separation component image of the separation component image (for example, cyan component image, cyan developing device 104C is activated) and the fourth color separation component image (for example, the black component image, black developing device 104BK is activated) is sequentially executed for intermediate transfer Four color toner images of a yellow toner image, a magenta toner image, a cyan toner image, and a black toner image are sequentially superimposed and transferred onto the surface of the body drum 105, and a color toner image corresponding to the target full-color image is synthesized and formed. .
[0050]
The color toner image is transferred to the secondary transfer portion T2 from a paper feeding portion (not shown) at a predetermined timing in the secondary transfer portion T2 which is a contact nip portion between the rotating intermediate transfer drum 105 and the transfer roller 106. It is transferred onto the surface of the recording material P that has been fed. The transfer roller 106 batch-transfers the combined color toner image from the surface of the intermediate transfer drum 105 to the recording material P side by supplying a charge having a polarity opposite to that of the toner from the back surface of the recording material P.
[0051]
The recording material P that has passed through the secondary transfer portion T2 is separated from the surface of the intermediate transfer drum 105 and introduced into the image heating device (fixing device) 100, and undergoes a heat fixing process for an unfixed toner image to obtain a color image. The formed product is discharged to a discharge tray (not shown) outside the apparatus. The fixing device 100 will be described in detail in the next section (2).
[0052]
After the color toner image has been transferred to the recording material P, the rotating intermediate transfer drum 105 is cleaned by the cleaner 108 after removal of adhering residues such as transfer residual toner and paper dust. The cleaner 108 is held in a non-contact state with the intermediate transfer drum 105 during normal times (when a toner image is synthesized), and the secondary transfer of the color toner image from the intermediate transfer drum 105 to the recording material P is performed. In the execution process, the toner image is held in contact with the surface of the intermediate transfer drum 105 after the toner image is transferred.
[0053]
Also, the transfer roller 106 is always held in a non-contact state with the intermediate transfer drum 105, and the intermediate transfer drum 105 is covered with the intermediate transfer drum 105 during the secondary transfer of the color toner image from the intermediate transfer drum 105 to the recording material P. The recording material P is held in contact.
[0054]
This example apparatus can also execute a mono-color image print mode such as a self-black image. A double-sided image print mode or a multiple image print mode can also be executed.
[0055]
In the double-sided image print mode, the recording material P that has been printed on the first side of the image heated from the image heating device 100 is turned upside down via a recirculation conveyance mechanism (not shown) and sent again to the secondary transfer portion T2. Upon receiving the toner image transfer on the second side, the toner image is again introduced into the image heating apparatus 100 and the toner image is fixed on the second side, whereby a double-sided image print is output.
[0056]
In the multiple image print mode, the recording material P on which the first image has been printed out of the image heating apparatus 100 is sent again to the secondary transfer portion T2 through the recirculation conveyance mechanism (not shown) without being turned upside down. Then, the second toner image is transferred to the surface on which the first image has been printed, and is again introduced into the image heating apparatus 100 and undergoes the second toner image fixing process, whereby a multiple image print is output.
[0057]
In this example, a toner containing a low softening material is used.
[0058]
(2) Fixing device (heating means) 100
2 is a cross-sectional side view of the main part of the fixing device 100 of this example, FIG. 3 is a front view of the main part, and FIG. 4 is a longitudinal front view of the main part.
[0059]
This example apparatus 100 is an apparatus of a pressure roller driving system and an electromagnetic induction heating system using a cylindrical electromagnetic induction heat-generating film, similarly to the fixing apparatus of FIG. Constituent members / portions common to those in the apparatus of FIG.
[0060]
The magnetic cores 17a, 17b, and 17c are members having high magnetic permeability, and are preferably made of a material used for a transformer core such as ferrite or permalloy, and more preferably ferrite having a low loss even at 100 kHz or more.
[0061]
An excitation circuit 27 (FIG. 5) is connected to the excitation coil 18 at the power feeding portions 18a and 18b. The excitation circuit 27 can generate a high frequency of 20 kHz to 500 kHz by a switching power supply.
[0062]
The exciting coil 18 generates an alternating magnetic flux by the alternating current (high-frequency current) supplied from the exciting circuit 27.
[0063]
Reference numerals 16a and 16b denote saddle-shaped film guide members having a substantially semicircular arc cross-section, which form a substantially cylindrical body with the opening sides facing each other, and loosely fix the fixing film 10 which is a cylindrical electromagnetic induction heat generating film on the outside. It is fitted outside.
[0064]
The film guide member 16a holds magnetic cores 17a, 17b, and 17c as magnetic field generating means and an excitation coil 18 inside.
[0065]
Further, as shown in FIG. 2, the film guide member 16a is provided with a good heat conducting member 40 in the longitudinal direction in the drawing as opposed to the pressure roller 30 in the nip portion N and inside the fixing film 10. It is.
[0066]
In this example, iron is used for the good heat conducting member 40. The good thermal conductive member 40 has a thermal conductivity k of k = 72 [w · m-1・ K-1], And the thickness is 1 [mm].
[0067]
The good heat conducting member 40 is prevented from generating heat by the exciting coil 18 and the magnetic cores 17a, 17b and 17c which are magnetic field generating means. That is, it is arranged outside this magnetic field so as not to be affected by the generated magnetic field. This is because if the magnetic metal such as iron is disposed in the magnetic field generated from the magnetic field generating means, the iron itself generates heat.
[0068]
When the iron itself as the good heat conducting member 40 generates heat, when the small-size paper passes through the nip portion N, the non-sheet passing portion temperature rise occurs as in the heating by the fixing film 10. The effect for reducing the temperature increase of the non-sheet passing portion is reduced. Therefore, the good heat conducting member 40 is preferably arranged outside the magnetic field generated from the magnetic field generating means. Specifically, the good heat conducting member 40 is disposed at a position separating the magnetic core 17c from the exciting coil 18, and is located outside the magnetic path by the exciting coil 18 to affect the good heat conducting body 40. I am trying not to.
[0069]
Reference numeral 22 denotes a laterally long pressurizing rigid stay disposed in contact with the inner surface plane portion of the film guide member 16b in which the magnetic cores 17a, 17b, and 17c and the exciting coil 18 are disposed.
[0070]
Reference numeral 19 denotes an insulating member for insulating the magnetic cores 17a, 17b, and 17c and the exciting coil 18 from the pressurizing rigid stay 22.
[0071]
23a and 23b are flange members that are fitted around the left and right ends of the assembly of the film guide members 16a and 16b, are rotatably mounted while fixing the left and right positions, and restrict and hold the end portions of the fixing film 10.
[0072]
The pressure roller 30 as a pressure member includes a cored bar 30a, and a heat-resistant / elastic material layer 30b made of silicone rubber, fluororubber, fluororesin, or the like, which is concentrically molded and coated around the cored bar. The both ends of the cored bar 30a are rotatably held between the chassis side plates (not shown) of the apparatus.
[0073]
A pressing force is applied to the pressurizing rigid stay 22 by contracting the pressurizing springs 25a and 25b between both ends of the pressurizing rigid stay 22 and the spring receiving members 29a and 29b on the apparatus chassis side. As a result, the lower surface of the good heat conducting member 40 disposed on the lower surface of the film guide member 16a and the upper surface of the pressure roller 30 are pressed against each other with the fixing film 10 interposed therebetween to form a fixing nip portion N having a predetermined width.
[0074]
The pressure roller 30 is rotationally driven by the driving means M in the counterclockwise direction indicated by the arrow. A rotational force acts on the fixing film 10 by a frictional force between the pressure roller 30 and the outer surface of the fixing film 10 by the rotational driving of the pressure roller 30, and the inner surface of the fixing film 10 has good heat at the fixing nip N. The outer periphery of the film guide members 16a and 16b is rotated in a clockwise direction indicated by an arrow with a peripheral speed substantially corresponding to the rotational peripheral speed of the pressure roller 30 while sliding in close contact with the lower surface of the conductive member 40.
[0075]
In this case, in order to reduce the mutual sliding frictional force between the lower surface of the good heat conductive member 40 and the inner surface of the fixing film 10 in the fixing nip portion N, the lower surface of the good heat conductive member 40 and the fixing film 10 in the fixing nip portion N. A lubricant such as heat-resistant grease can be interposed between the inner surface and the lower surface of the good heat conducting member 40 can be covered with the lubricating member. This is because the surface slipperiness is not good as in the case where iron is used as the good heat conducting member 40, or when the finishing process is simplified, the sliding fixing film 10 is damaged and the fixing film is damaged. 10 is to prevent the durability of 10 from deteriorating. Further, as shown in FIG. 5, convex rib portions 16e are formed on the peripheral surface of the film guide member 16a at predetermined intervals along the length thereof, and the peripheral surface of the film guide member 16a and the inner surface of the fixing film 10 are formed. The contact sliding resistance is reduced to reduce the rotational load of the fixing film 10. Such a convex rib part can be similarly formed on the film guide member 16b.
[0076]
FIG. 6 schematically shows the state of alternating magnetic flux from the exciting coil 18 and the magnetic cores 17a, 17b, and 17c, which are magnetic field generating means. A magnetic flux C represents a part of the generated alternating magnetic flux.
[0077]
The alternating magnetic flux C guided to the magnetic cores 17a, 17b, and 17c is vortexed in the electromagnetic induction heating layer 1 of the fixing film 10 between the magnetic cores 17a and 17b and between the magnetic cores 17a and 17c. Generate current. This eddy current causes Joule heat (eddy current loss) to be generated in the electromagnetic induction heat generating layer 1 by the specific resistance of the electromagnetic induction heat generating layer 1. The calorific value Q here is determined by the density of the magnetic flux passing through the electromagnetic induction heat generating layer 1, and shows a distribution as shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 6, the vertical axis indicates the circumferential position in the fixing film 10 represented by an angle θ with the center of the magnetic core 17 a being 0, and the horizontal axis is the heat generation in the electromagnetic induction heating layer 1 of the fixing film 10. The quantity Q is indicated. Here, when the maximum heat generation amount is Q, the heat generation region H is defined as a region where the heat generation amount is Q / e or more. This is a region where the amount of heat generated for fixing can be obtained.
[0078]
The heat generation of the fixing film 10 is controlled so that the temperature of the fixing nip N is maintained at a predetermined level by controlling the current supply to the exciting coil 18 by a temperature control system including temperature detecting means. . Reference numeral 26 denotes a temperature sensor such as a thermistor for detecting the temperature of the fixing film 10. In this example, the temperature sensor 26 is disposed on the inner surface of the fixing film 10 immediately after the fixing nip N (on the downstream side in the film rotation direction). Based on the temperature of the sensor 26, the temperature of the fixing nip N is controlled.
[0079]
Thus, the pressure roller 30 is driven to rotate, and the cylindrical fixing film 10 rotates around the outer periphery of the film guide member 16, and electromagnetic induction heat generation of the fixing film 10 is performed by supplying power to the excitation coil 18. In a state where the fixing nip N rises to a predetermined temperature and is adjusted in temperature, the recording material P on which the unfixed toner image t is formed as described above is formed between the fixing film 10 and the pressure roller 30 in the fixing nip N. It is introduced with the image surface facing upward, that is, facing the fixing film surface, and conveyed while the image surface is in close contact with the outer surface of the fixing film 10. In this process, the fixing film 10 is heated by heat generated by electromagnetic induction. Thus, the unfixed toner image t is heat-fixed on the recording material P. When the recording material P passes through the fixing nip portion N, it is separated from the outer surface of the rotary fixing film 10 and discharged and conveyed. The heat-fixed toner image on the recording material is cooled to a permanently fixed image after passing through the fixing nip.
[0080]
In this example, a toner containing a low softening substance is used in the toner t. Therefore, an oil application mechanism for preventing offset is not provided in the fixing device, but when a toner containing no low softening substance is used. An oil application mechanism may be provided. In addition, when a toner containing a low softening substance is used, oil application or cooling separation may be performed.
[0081]
A) Excitation coil 18
The exciting coil 18 is a conductive wire (electric wire) that constitutes a coil (wire ring), which is a bundle of a plurality of thin copper wires each coated with an insulation coating (bundled wire). A coil is formed. In this example, the exciting coil 18 is formed by winding 12 turns.
[0082]
As the insulating coating, it is preferable to use a coating having heat resistance in consideration of heat conduction by heat generation of the fixing film 10. In this example, polyimide coating is used and the heat-resistant temperature is 220 ° C.
[0083]
Here, pressure may be applied from the outside of the exciting coil 18 to improve the density.
[0084]
The shape of the exciting coil 18 is made to follow the curved surface of the heat generating layer as shown in FIG. In this example, the distance between the heat generation of the fixing film 10 and the exciting coil 18 is set to be approximately 2 mm.
[0085]
The material of the film guide members 16a and 16b is preferably a material that has excellent insulation and good heat resistance in order to ensure insulation from the fixing film 10. For example, a phenol resin, a fluorine resin, a polyimide resin, a polyamide resin, a polyamideimide resin, a PEEK resin, a PES resin, a PPS resin, a PFA resin, a PTFE resin, an FEP resin, an LCP resin, or the like may be selected.
[0086]
When the distances between the magnetic cores 17a, 17b, 17c and the exciting coil 18 and the heat generating layer of the fixing film are as close as possible, the magnetic flux absorption efficiency is higher. However, when this distance exceeds 5 mm, this efficiency is increased. It is better to make it within 5 mm because it is remarkably lowered. If the distance is within 5 mm, the distance between the heating layer of the fixing film 10 and the exciting coil 18 does not have to be constant.
[0087]
With respect to the lead wires from the film guide member 16a of the exciting coil 18, that is, 18a and 18b (FIG. 5), an insulating coating is applied to the outside of the bundled wire for the portion outside the film guide member 16a.
[0088]
B) Fixing film 10
FIG. 7 is a model diagram of the layer structure of the fixing film 10 in this example. The fixing film 10 of this example includes a heat generating layer 1 made of a metal film or the like as a base layer of an electromagnetic induction heat generating fixing film, an elastic layer 2 laminated on the outer surface, and a release layer 3 laminated on the outer surface. It has a composite structure. For adhesion between the heat generating layer 1 and the elastic layer 2 and adhesion between the elastic layer 2 and the release layer 3, a primer layer (not shown) may be provided between the respective layers. In the layer structure, the heat generating layer 1 is the inner surface side of the fixing film 10 having a cylindrical shape, and the release layer 3 is the outer surface side thereof. As described above, when an alternating magnetic flux acts on the heat generating layer 1, an eddy current is generated in the heat generating layer 1 and the heat generating layer 1 generates heat. The heat heats the fixing film 10 through the elastic layer 2 and the release layer 3, and heats the recording material P as the material to be heated that is passed through the fixing nip N, thereby heat-fixing the toner image. The
[0089]
a. Heat generation layer 1
The heat generating layer 1 may be a nonmagnetic metal, but a ferromagnetic metal such as nickel, iron, ferromagnetic SUS, or nickel-cobalt alloy may be used.
[0090]
The thickness is preferably thicker than the skin depth represented by the following formula and 200 μm or less. The skin depth σ [m] is the excitation circuit frequency f [Hz], permeability μ and specific resistance ρ [Ωm],
σ = 503 × (ρ / fμ)1/2
It is expressed.
[0091]
This indicates the depth of absorption of electromagnetic waves used for electromagnetic induction, and the intensity of electromagnetic waves is 1 / e or less deeper than this, and conversely most energy is absorbed up to this depth. (FIG. 9).
[0092]
The thickness of the heat generating layer 1 is preferably 1 to 100 μm. If the thickness of the heat generating layer 1 is less than 1 μm, most of the electromagnetic energy cannot be absorbed, resulting in poor efficiency. On the other hand, if the heat generation layer exceeds 100 μm, the rigidity becomes too high, and the flexibility becomes poor, so that it is not practical to use as a rotating body. Therefore, the thickness of the heat generating layer 1 is preferably 1 to 100 μm.
[0093]
b. Elastic layer 2
The elastic layer 2 is made of silicon rubber, fluorine rubber, fluorosilicone rubber or the like, which has good heat resistance and good thermal conductivity.
[0094]
The thickness of the elastic layer 2 is preferably 10 to 500 μm. The elastic layer 2 has a thickness necessary for assuring the fixed image quality.
[0095]
When a color image is printed, a solid image is formed over a large area on the recording material P, particularly in a photographic image. In this case, if the heating surface (release layer 3) cannot follow the unevenness of the recording material or the unevenness of the toner layer, heating unevenness occurs, and gloss unevenness occurs in the image where the heat transfer amount is large and small. A portion with a large amount of heat transfer has a high glossiness, and a portion with a small amount of heat transfer has a low glossiness. If the thickness of the elastic layer 2 is 10 μm or less, the unevenness of the recording material or the toner layer cannot be fully followed and unevenness in image gloss occurs. On the other hand, when the elastic layer 2 is 1000 μm or more, the thermal resistance of the elastic layer increases and it is difficult to realize a quick start. More preferably, the thickness of the elastic layer 2 is 50 to 500 μm.
[0096]
If the hardness of the elastic layer 2 is too high, unevenness of the image gloss will occur because it cannot follow the unevenness of the recording material or toner layer. Therefore, the hardness of the elastic layer 2 is preferably 60 ° (JIS 1A) or less, more preferably 45 ° (JIS-A) or less.
[0097]
Regarding the thermal conductivity λ of the elastic layer 2,
6x10-Four~ 2x10-3[Cal / cm · sec · deg.]
Is good.
[0098]
Thermal conductivity o] λ is 6 × 10-FourWhen it is smaller than [cal / cm · sec · deg.], The thermal resistance is large, and the temperature rise in the surface layer (release layer 3) of the fixing film 10 is delayed.
[0099]
Thermal conductivity λ is 2 × 10-3When it is larger than [cal / cm · sec · deg.], The hardness becomes too high or the compression set is deteriorated.
[0100]
Therefore, the thermal conductivity is 6 × 10-Four~ 2x10-3[Cal / cm · sec · deg.] Is good. More preferably 8 × 10-Four~ 1.5 × 10-3[Cal / cm · sec · deg.] Is good.
[0101]
c. Release layer 3
For the release layer 3, a material having good release properties and heat resistance such as fluororesin, silicone resin, fluorosilicone rubber, fluororubber, silicone rubber, PFA, PTFE, and FEP can be selected.
[0102]
The thickness of the release layer 3 is preferably 1 to 100 μm. When the thickness of the release layer 3 is smaller than 1 μm, there arises a problem that a part having poor release property is formed due to coating unevenness of the coating film or durability is insufficient. Further, when the release layer exceeds 100 μm, there is a problem that heat conduction is deteriorated. In particular, in the case of a resin release layer, the hardness becomes too high and the effect of the elastic layer 2 is lost.
[0103]
As shown in FIG. 8, in the layer structure of the fixing film 10, the heat insulating layer 4 may be provided on the free surface side of the heat generating layer 1 (on the surface opposite to the elastic layer 2 side of the heat generating layer 1).
[0104]
The heat insulating layer 4 is preferably a heat resistant resin such as a fluororesin, a polyimide resin, a polyamide resin, a polyamideimide resin, a PEEK resin, a PES resin, a PPS resin, a PFA grease, a PTFE resin, or an FEP resin.
[0105]
Moreover, as thickness of the heat insulation layer 4, 10-1000 micrometers is preferable. When the thickness of the heat insulating layer 4 is smaller than 10 μm, the heat insulating effect cannot be obtained and the durability is insufficient. On the other hand, if it exceeds 1000 μm, the distance from the magnetic cores 17a, 17b, 17c and the exciting coil 18 to the heat generating layer 1 increases, and the magnetic flux is not sufficiently absorbed by the heat generating layer 1.
[0106]
Since the heat insulating layer 4 can insulate the heat generated in the heat generating layer 1 so as not to go to the inside of the fixing film, the heat supply efficiency to the recording material P side is improved as compared with the case without the heat insulating layer 4. Therefore, power consumption can be suppressed.
[0107]
FIG. 10 shows the surface temperature of the fixing film 10 when small-size paper is passed. In FIG. 10, the A line indicates a case where the good heat conductive material 40 is not disposed in the nip portion N, and the B line indicates a case where the good heat conductive material 40 is disposed in the nip portion N. When both are compared, in the case where the good heat conductive material 40 is disposed in the nip portion N, the temperature of the non-sheet passing portion is lower than the temperature region where the toner is offset.
[0108]
This is because the heat amount of the non-sheet passing portion in the fixing film 10 is transferred to the good heat conducting member 40, and the heat amount of the non-sheet passing portion is reduced by the heat conduction in the longitudinal direction of the good heat conducting member 40. This is because heat is transferred to the part. Thereby, the effect of reducing the power consumption at the time of passing small-size paper is also obtained.
[0109]
For example, even when small size paper such as an envelope and A4 size paper are printed alternately, the temperature of the non-sheet passing portion does not reach the toner offset temperature after passing the small size paper. Even when the paper is passed, the toner on the A4 size paper is not offset to the fixing film, and a good fixed image can be obtained.
[0110]
Further, since the temperature of the non-sheet passing portion can be lowered, even when the elastic layer 2 such as silicon rubber is provided on the fixing film 10 as in the present composition, rubber deterioration is suppressed and durability is improved. .
[0111]
In this example, iron is used as the good heat conducting member 40. However, for example, nickel (k = 83 [w · m-1・ K-1]) Or the like, the thermal conductivity k is k ≧ 70 [w · m-1・ K-1] May be used.
[0112]
(Second Embodiment)
In this example, the same reference numerals are given to the same components and parts as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
[0113]
In this example, the good thermal conductivity member 40 has a thermal conductivity k of k = 167 [W · m-1・ K-1The aluminum nitride, which is ceramic, is used, and the thickness is 1 [mm].
[0114]
Since aluminum nitride has better surface slipping property than a metal such as iron, sufficient slidability can be obtained without being covered with the lubricating member of the good heat conducting member 40. For this reason, it is possible to simplify the configuration of the good heat conducting member while ensuring the durability of the fixing film 10.
[0115]
Since aluminum nitride is a non-magnetic and insulating member, it is not affected by the magnetic field generated by the magnetic field generating means.
[0116]
Regarding the thermal conductivity k of the good heat conducting member 40, the iron in the first embodiment (k = 72 [w · m-1・ K-1]), The thermal conductivity k of aluminum nitride is about 2.3 times, so that the temperature rise of the non-sheet passing portion is higher than that of the first embodiment as shown in FIG. Reduced. For this reason, it is possible to increase the throughput while ensuring good fixability.
[0117]
In this example, aluminum nitride is used as the good heat conducting member 40. However, the good heat conducting member may be a non-magnetic good heat conducting member, such as a material such as ceramics such as beryllia and silicon carbide. Furthermore, the thermal conductivity k is k ≧ 100 [W · m-1・ K-1It is preferable to use a material of
[0118]
(Third embodiment)
In this example, the same reference numerals are given to the same components and parts as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
[0119]
In this example, the heat conductivity k of the good heat conducting member 40 is k = 240 [w · m-1・ K-1] Of aluminum is used, and its thickness is 1 [mm].
[0120]
When a non-magnetic good conductive member such as aluminum is used as the good heat conductive member 40, the good heat conductive member 40 itself does not generate heat due to the shielding effect against the magnetic field. At this time, the nonmagnetic highly conductive member is preferably thicker than the electromagnetic wave absorption depth.
[0121]
The good heat conducting member 40 may be coated or pasted with a sliding member (not shown) on the contact surface with the fixing film 10. This improves the slipperiness of the contact surface and prevents the durability of the fixing film 10 from being deteriorated.
[0122]
In this example, as shown in FIG. 12, even if the good heat conducting member 40 is positioned within the magnetic field of the heat generating means, the aluminum which is the good heat conducting member 40 shields the magnetic field, and the good heat conducting member 40 itself Does not generate heat. Therefore, it is effective for reducing the size of the fixing device 100.
[0123]
Regarding the thermal conductivity k of the good heat conducting member 40, the iron in the first embodiment (k == 72 [w · m-1・ K-1]) And the aluminum of this example, the thermal conductivity k is about 3.3 times. Similarly, the aluminum nitride in the second embodiment (k = 167 [w · m-1・ K-1] About 1.4 times as large as]). Therefore, even if the temperature rise of the non-sheet passing portion is compared with the second embodiment, it can be further reduced. For this reason, it is possible to further increase the throughput while ensuring good fixability.
[0124]
In this example, by using a non-magnetic metal good heat conducting member for the good heat conducting member 40, even if the good heat conducting member 40 is disposed in the magnetic field, the good heat conducting member does not generate heat. The fixing device 100 can be downsized while waiting for an effect equal to or greater than that of the second embodiment, and is particularly effective when mounted on a small low-speed machine.
[0125]
In this example, aluminum is used as the good heat conducting member 40. However, the good heat conducting member may be any non-magnetic good conducting member, such as brass (k = 128 [w · m-1・ K-1], Copper (k = 395 [w · m-1・ K-1], Zinc (k = 112 [w · m-1・ K-1]) Or the like, the thermal conductivity k is k ≧ 100 [w · m-1・ K-1It is particularly preferable to use the material.
[0126]
(Other embodiment examples)
1) The electromagnetic induction exothermic fixing film 10 may be configured such that the elastic layer 2 is omitted in the case of heat fixing such as a monochrome or one-pass multi-color image. The heat generating layer 1 can also be configured by mixing a metal filler into a resin. Moreover, it can also be set as the member of a heat generating layer single layer.
[0127]
2) The arrangement of the magnetic field generating means is not limited to the configuration of the above embodiment. For example, it can be arranged as shown in FIG.
[0128]
3) The pressure member 30 is not limited to a roller body, and may be a member of another form such as a rotating belt type.
[0129]
Further, in order to supply heat energy from the pressing member 30 side to the recording material P, a heating device such as electromagnetic induction heating is provided on the pressing member 30 side to heat and adjust the temperature to a predetermined temperature. You can also
[0130]
4) As shown in FIG. 13, the fixing film 10 may be suspended from the driving roller 32 and the tension roller 31.
[0131]
5) The thickness of the good heat conducting member 40 is not limited to 1 [mm], and the thickness is changed according to the required reduction amount of the non-sheet passing portion temperature rise.
[0132]
6) The heating device of the present invention is not limited to the image heating and fixing device of the above-described embodiment, but an image heating device that modifies the surface properties such as gloss by heating a recording material carrying an image, or an image heating that is assumed. It can be widely used as a means / device for heat-treating a material to be heated, such as an apparatus, a heating / drying device for a material to be heated, and a heating laminating device.
[0133]
【The invention's effect】
  As explained above,According to the present invention, a heating device of an electromagnetic induction heating system is used.In placeLeaveA good heat conduction member is provided at a position facing the pressure member via an electromagnetic induction heating member in the heating nip portion, and the magnetic field generation means takes into account the influence of the magnetic field generated by the magnetic field generation means. It is arranged at a position not given to the memberAccordingly, it is possible to reduce the temperature increase in the non-sheet passing portion and increase the throughput when the small size paper is passed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus as a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional side view of a main part of a fixing device as a heating device.
FIG. 3 is a front view of a main part of the fixing device.
FIG. 4 is a longitudinal front view of the fixing device.
FIG. 5 is a perspective view of a film guide member, an exciting coil, and a magnetic core.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnetic flux and the amount of heat generated by the fixing film.
FIG. 7 is a schematic diagram of the layer structure of an electromagnetic induction heat-generating fixing film (Part 1).
FIG. 8 is a schematic diagram of the layer structure of an electromagnetic induction heat-generating fixing film (Part 2).
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the heat generation layer depth and the electromagnetic wave linearity
FIG. 10 is a graph showing a non-sheet passing portion temperature increase in the first embodiment.
FIG. 11 is a graph showing the temperature rise of the non-sheet passing portion in the second embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional side view of an essential part of a fixing device which is a heating device according to a third embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional side view of an essential part of a fixing device which is a heating device according to another embodiment.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a conventional electromagnetic induction heating type heating device (fixing device).
[Explanation of symbols]
1 Heat generation layer
2 Elastic layer
3 Release layer
4 Insulation layer
10 Fixing film
16 Film guide
17a-17c Magnetic core
18 Excitation coil
25a / 25b Pressure spring member
26 Temperature sensing element (thermistor)
30 Pressure roller (Pressure member)
31 Tension roller
32 Drive roller
40 Heat conduction member

Claims (6)

  1. 磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁場の作用で電磁誘導発熱する部材と、該電磁誘導発熱部材と相互圧接して被加熱材の加熱ニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記電磁誘導発熱部材の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置であり、
    前記加熱ニップ部の電磁誘導発熱部材を介して加圧部材と対向する位置に良熱伝導部材が設けられており、前記磁場発生手段が、前記磁場発生手段によって発生する磁場の影響を前記良熱伝導部材に与えない位置に配置されていることを特徴とする加熱装置。
    A magnetic field generating means, a member that generates electromagnetic induction heat by the action of the magnetic field of the magnetic field generating means, and a pressure member that forms a heating nip portion of the material to be heated by mutual pressure contact with the electromagnetic induction heating member, It is a heating device that heats the material to be heated by the heat generated by the electromagnetic induction heating member,
    A good heat conduction member is provided at a position facing the pressure member via the electromagnetic induction heating member of the heating nip portion, and the magnetic field generation means influences the good heat by the magnetic field generated by the magnetic field generation means. A heating device, wherein the heating device is disposed at a position not applied to the conductive member .
  2. 記電磁誘導発熱体が回転体であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。Heating apparatus according to claim 1, before Symbol electromagnetic induction heating element characterized in that it is a rotating body.
  3. 記良熱伝導部材の熱伝導率kが
    k≧70[W・m-1・K-1
    であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
    Before Kiyonetsu thermal conductivity k of the conductive member is k ≧ 70 [W · m -1 · K -1]
    The heating apparatus according to claim 1, wherein:
  4. 記良熱伝導部材が非磁性部材であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。Heating apparatus according to claim 1, wherein the front Kiyonetsu conductive member is a nonmagnetic member.
  5. 記良熱伝導部材が非磁性金属であることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。Heating apparatus according to claim 1, wherein the front Kiyonetsu conductive member is a nonmagnetic metal.
  6. 記磁場発生手段が励磁コイルとコアとを具備し、前記良熱伝導部材を該励磁コイルに対してコアを隔てた位置に配設したことを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。 Before SL; and a magnetic field generating means exciting coil and the core, the heating device according to claim 1, said good heat conductive member, characterized in that disposed at a position spaced a core with respect to the excitation coil.
JP32715797A 1997-11-12 1997-11-12 Heating device Expired - Fee Related JP3787426B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32715797A JP3787426B2 (en) 1997-11-12 1997-11-12 Heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32715797A JP3787426B2 (en) 1997-11-12 1997-11-12 Heating device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11143272A JPH11143272A (en) 1999-05-28
JP3787426B2 true JP3787426B2 (en) 2006-06-21

Family

ID=18195954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32715797A Expired - Fee Related JP3787426B2 (en) 1997-11-12 1997-11-12 Heating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3787426B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5013641B2 (en) 2001-09-21 2012-08-29 キヤノン株式会社 Image heating apparatus and image forming apparatus
JP2003223062A (en) * 2002-01-30 2003-08-08 Canon Inc Heating device, image heating/fixing device and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11143272A (en) 1999-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3913069B2 (en) Heating device
JP3634679B2 (en) Heating device
JP3437392B2 (en) Image heating device
JP4115147B2 (en) Heating device
JPH09325629A (en) Heating device and image forming device
JP2001083822A (en) Heating device, image heating device and image forming device
JP2003347030A (en) Heating device, image heating device, and image forming device
JP2002056960A (en) Heating device and image forming device
JPH08129314A (en) Heating device and image forming devices
JP4422860B2 (en) Heating apparatus and image forming apparatus
JP2000321895A (en) Image heating device and image forming device
JP2002025759A (en) Heating device and image-forming device
JP3912874B2 (en) Image forming apparatus
JP2001147605A (en) Heater and image forming device
JP2005100729A (en) Heating device and image forming device
JP4115137B2 (en) Fixing device
JP3787426B2 (en) Heating device
JP3584132B2 (en) Image heating device
JPH10162944A (en) Heating apparatus and image forming device
JP3919400B2 (en) Image heating apparatus and image forming apparatus
JP2007057673A (en) Heating device and image forming apparatus
JP2001313161A (en) Heating device, picture treating device and picture forming device
JP2005292295A (en) Heating apparatus and image forming apparatus
JP2004134211A (en) Heating device
JPH10106739A (en) Exciting coil, heater system and image forming device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040604

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040604

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050825

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050906

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060314

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060327

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130331

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130331

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140331

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees