JPH04220674A - 像加熱装置 - Google Patents

像加熱装置

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JPH04220674A
JPH04220674A JP2413117A JP41311790A JPH04220674A JP H04220674 A JPH04220674 A JP H04220674A JP 2413117 A JP2413117 A JP 2413117A JP 41311790 A JP41311790 A JP 41311790A JP H04220674 A JPH04220674 A JP H04220674A
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resistance layer
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heat
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Kensaku Kusaka
草加 健作
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    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2064Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱性フィルムを介して
記録材を加熱する加熱装置に関する。
【0002】この装置は、電子写真複写機・プリンタ・
ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置
、即ち電子写真・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より成るトナー
を用いて記録材(転写材シート・エレクトロファックス
シート・静電記録シート・印刷紙など)の面に間接(転
写)方式もしくは直接方式で形成した、目的の画像情報
に対応した未定着のトナー画像を、該画像を担持してい
る記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する画像
加熱装置や、画像を担持した記録材を加熱して表面性(
艶など)を改質する装置、仮定着処置する装置などに使
用できる。
【0003】
【従来の技術】従来、例えば、画像の加熱定着のための
記録材の加熱装置は、所定の温度に維持された加熱ロー
ラと、弾性層を有して該加熱ローラに圧接する加圧ロー
ラとによって、記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ロー
ラ方式が多用されている。しかしこの熱ローラ方式では
、加熱ローラ表面が所定温度に達するまでのウォームア
ップ時間が長い、消費電力が大きい、またトナーのオフ
セットが発生するという欠点があった。
【0004】そのような欠点を解決するものとして、本
出願人は例えば特開昭63−313182号公報等にお
いて前記のようなフィルム加熱方式の加熱装置を提案し
ている。 これは固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接し
つつ搬送(移動)される耐熱性フィルム(又はシート)
と、該フィルムを介して記録材を加熱体に密着させる加
圧部材を有し、加熱体の熱をフィルムを介して記録材へ
付与することで記録材面に形成担持されている未定着画
像を記録材面に加熱定着させる構成の装置である。
【0005】また本出願人はこのようなフィルム加熱方
式の加熱装置の使用フィルムとして特願昭63−120
69号で、複数の層からなり、少なくとも一層が耐熱層
であり、トナー像と接する層を離型層とすること、さら
に上記離型層を体積抵抗率が1011Ω・cm以下の低
抵抗とすることなどを提案した。
【0006】この様なフィルム加熱方式の装置において
は、昇温の早い加熱体と薄膜のフィルムを用いるためウ
エイトタイム短縮化(クイックスタート)が可能となる
、消費電力が低減される、フィルムの帯電電荷による画
像乱れやトナーオフセットなどを生じない、その他、従
来装置の種々の欠点を解決できるなどの利点を有ている
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では低抵抗層がフィルム全面にわたって設けられて
いるため、以下のような欠点があった。 (1)フィルムの、記録材移動方向と直交する方向に関
する端部で、加熱体とフィルムの低抵抗層の間でリーク
が発生する場合がある。 (2)フィルムと接触又は近接する部材が接地されてい
る場合、これらの部材とフィルム低抵抗層の間が電気的
に短絡されてフィルム表面が接地される場合がある。そ
のような場合において、加熱装置が複写機等の電子写真
を用いた画像形成装置の定着装置として用いられる場合
、トナーを記録材にコロトロン等を用いて静電転写する
ステーションと、該定着装置との距離が記録材の長さよ
り短いと、コロトロンにより記録材の表面に付与した電
荷が記録材を介してフィルム表面の低抵抗層から逃げて
しまいトナーの記録材への転写効率が低下する恐れがあ
る。 (3)1本の軸に巻きつけたシート材のフィルムを他の
軸に順次巻きとってゆく構成の加熱装置では、導電性の
フィルム軸を用い該軸を接地した場合に、フィルムの巻
き取り方向の端部とフィルム軸が短絡して前記(2)と
同様の問題が発生する恐れがある。
【0008】本発明は同じく、表層に低抵抗層を有する
フィルムを介して加熱体から記録材にエネルギーを付与
する加熱装置であるが、前記のような問題を解決したも
のを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は下記のような構
成を特徴とする加熱装置である。 (1)耐熱性フィルムを介して加熱体から記録材に熱エ
ネルギーを付与する加熱装置において、上記耐熱性フィ
ルムは複数の層からなり、少なくとも加熱体と接する層
は高抵抗層であり、記録材と接する層は低抵抗層であり
、上記高抵抗層の被覆面積が上記低抵抗層の被覆面積よ
り大きいことを特徴とする加熱装置。 (2)上記低抵抗層の体積抵抗率は1011Ω・cm以
下であるこを特徴とする(1)記載の加熱装置。 (3)上記低抵抗層はフッ素樹脂に1010Ω・cm以
下の低抵抗体を混入したものであることを特徴とする(
1)又は(2)記載の加熱装置。 (4)上記耐熱性フィルムがエンドレスベルト形状であ
り、記録材の移動方向と直交する方向に関するフィルム
の位置を所定の範囲内に入るように調整する手段を有し
、前記方向に関する、フィルムの少なくとも片側の端部
域に低抵抗層が設けられていないことを特徴とする(1
)乃至(3)の何れかに記載の加熱装置。 (5)上記耐熱性フィルムがシート形状であり、記録材
の移動方向に関する端部域に低抵抗層が設けられていな
いことを特徴とする(1)乃至(3)の何れかに記載の
加熱装置。 (6)上記耐熱性フィルムがシート形状であり、記録材
の移動方向と直交する方向の端部域に低抵抗層が設けら
れていないことを特徴とする(1)乃至(3)の何れか
に記載の加熱装置。
【0010】
【作用】即ち、フィルムの加熱体と接する側の高抵抗層
の面積が記録材と接する側の低抵抗層の面積より大きい
形態とすることで、フィルム端部には低抵抗層がない高
抵抗層のむき出し部を生じさせることができるから、フ
ィルムの低抵抗層と、加熱体や接地されたフィルム駆動
ローラ・フィルムターンローラ・フィルム送り出し軸・
フィルム巻取り軸などフィルムと接触又は近接する部材
とが直接接触することが回避され、フィルム低抵抗層の
電気的短絡等による前述のような諸問題が解消される。
【0011】
【実施例】<第1実施例>(図1〜図4)図1は本発明
に従う加熱装置の一例の概略構成を示している。本実施
例の加熱装置は耐熱性フィルムとしてエンドレス(シー
ムレス)フィルムを使用した画像加熱定着装置である。
【0012】(1)装置の全体的構成 図1において、24はエンドレスベルト状の耐熱性フィ
ルム(以下、定着フィルム又は単にフィルムと記す)で
あり、左側の駆動ローラ25と、右側の従動ローラ26
(ターンローラ)と、駆動ローラ25と従動ローラ26
間の下方に配置した加熱体としての低熱容量線状加熱体
(ヒータ)20の互いに平行な該3部材25・26・2
0間に懸回張設してある。定着フィルム24の材質や構
成などについては後記(3)項にて詳述する。
【0013】従動ローラ26はエンドレスベルト状の定
着フィルム24のテンションローラを兼ねさせており、
該定着フィルム24は駆動ローラ25の時計方向回転駆
動に伴ない時計方向に所定の周速度、即ち不図示の画像
形成部側から搬送されてくる未定着トナー画像Taを上
面に担持した転写材シートPの搬送速度と同じ周速度を
もってシワや蛇行、速度遅れなく回動駆動される。
【0014】28は加圧部材としての、シリコンゴム等
の離型性の良いゴム弾性層を有する加圧ローラであり、
前記のエンドレスベルト状の定着フィルム24の下行側
フィルム部分を挟ませて前記加熱体20の下面に対して
不図示の付勢手段により例えば総圧4〜7Kgの当接圧
をもって対向圧接させてあり、転写材シートPの搬送方
向に順方向の反時計方向に回転する。
【0015】加熱体としての低熱容量線状加熱体20は
本例のものは、定着フィルム25の移動(走行)方向に
直角な方向(定着フィルムの幅方向)を長手とする横長
の剛性・高耐熱性・断熱性を有するヒータ支持体27と
、この支持体27の下面側に下面長手に沿って一体に取
付け保持させた、発熱体22・検温素子23等を具備さ
せたヒータ基板21を有してなる。
【0016】ヒータ支持体27は加熱体20を定着装置
及び複写機全体に対し断熱支持するもので、例えばPP
S(ポリフェニレンサルファイド)、PAI(ポリアミ
ドイミド)、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエー
テルエーテルケトン)、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂
や、これらの樹脂とセラミック、金属、ガラス等との複
合材料等で構成できる。
【0017】ヒータ基盤21は一例として厚み1.0m
m、巾10mm、長さ240mmのアルミナ基盤である
。発熱体22は例えば基板21の下面の略中央部に長手
に沿って、例えばAg/Pd(銀パラジウム)等の電気
抵抗材料を厚み約10μm、巾1〜3mmにスクリーン
印刷等により塗工したものである。そして発熱体22を
形成した基板21面をその表面に耐熱ガラス21aを約
10μmコートすることで保護している。検温素子23
は一例として基板21の上面(発熱体22を設けた面と
は反対側の面)の略中央部にスクリーン印刷等により塗
工して具備させたPt膜等の低熱容量の測温抵抗体であ
る。検温素子としては他に低熱容量のサーミスタ等を基
板21に当接配置する構成にしてもよい。
【0018】本例の場合は、線状又は帯状をなす発熱体
22に対し、その長手方向両端部より通電し、発熱体2
2を略全長にわたって発熱させる。通電はAC100V
であり、検温素子23の検知温度に応じてトライアック
を含む不図示の通電制御回路により通電する位相角を制
御することにより、通電電力を制御している。
【0019】42はフィルム24の転写材進行方向と直
交する方向の端部に配置されたフォトカプラ等のフィル
ム位置検出手段であり、この検出手段の出力に応じて不
図示のソレノイド等の駆動手段によりローラ26を変位
してフィルム24の転写材進行方向と直交する方向の位
置を所定の範囲内におさめるようにしている。
【0020】(2)定着実行動作 画像形成スタート信号により不図示の作像部が画像形成
動作して定着装置へ搬送された、未定着のトナー画像T
aを上面に担持した転写材シートPはガイド29に案内
されて加熱体20と加圧ローラ28との圧接部Nの定着
フィルム24と加圧ローラ28との間に進入して、未定
着トナー画像がシートPの搬送速度と同一速度で同方向
に回動状態の定着フィルム24の下面に密着して面ズレ
やしわ寄りを生じることなく定着フィルム24と一緒の
重なり状態で加熱体20と加圧ローラ28との相互圧接
部N間を挟圧力を受けつつ通過していく。加熱体20は
画像形成スタート信号により所定のタイミングで通電加
熱されるので、トナー画像Taは圧接部Nにおいて加熱
を受けて軟化・溶融像Tbとなる。
【0021】定着フィルム24は、支持体27の曲率の
大きい(曲率半径が約2mm)エッジ部Sにおいて急角
度(屈折角度θが略45°)で走行方向が転向する。従
って、定着フィルム24と重なった状態で圧接部Nを通
過して搬送されたシートPは該エッジ部Sにおいて定着
フィルム24から曲率分離し不図示の排紙トレイへ排紙
されてゆく。排紙される時までにはトナーは十分冷却固
化し、シートPに完全に定着した状態(トナー画像Tc
)となっている。
【0022】本実施例で用いたトナーは加熱溶融時の粘
度が十分高いので、定着フィルム24と分離する際のト
ナー温度がトナーの融点以上であってもトナー同士の固
着力が定着フィルム24に対するトナーの粘着力より極
めて大きい。従って定着フィルム24とシートPの離反
に際し、定着フィルム24に対するトナーオフセットは
実質的に発生することはない。
【0023】また本実施例において加熱体20のうち発
熱体22及び基板21の熱容量が小さく、かつこれらが
支持体27により断熱支持されているので、圧接部Nに
おける加熱体20の表面温度は短時間にトナーの融点(
又はシートへの定着可能温度)に対して十分な高温に昇
温するので、加熱体をあらかじめ昇温させておく(いわ
ゆるスタンバイ温調)必要がなく、省エネルギーが実現
でき、しかも機内昇温も防止できる。
【0024】(3)定着フィルム24について定着フィ
ルム24は耐熱性・離型性・耐久性等のある、一般に1
00μm以下好ましくは40μm以下の複合層フィルム
を使用できる。図2は複合層フィルムの一例の層構成断
面模式図であり、24aは定着フィルムの基層(ベース
フィルム)としての耐熱層(加熱体20と接する側)、
24bは該耐熱層24aの外面に積層した低抵抗の離型
層(記録材と接する側)である。
【0025】耐熱層24aは、例えばポリイミド、ポリ
エーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルサ
ルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポ
リバラバン酸(PPA)などの高抵抗の耐熱性樹脂フィ
ルムが使用できる。また、薄肉の金属チューブの内表面
を高抵抗の樹脂等の材料でコートしたものも使用できる
。ここでいう高抵抗とは体積抵抗率1011Ω・cm以
上、好ましくは1012Ω・cm以上である。
【0026】離型層24bの主成分は、例えばPTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)・PFA・FEP等の
フッ素樹脂や、シリコン樹脂などが好ましい。耐熱層2
4aに対する離型層24bの積層形成は離型層フィルム
の接着ラミネート、離型層材料の静電塗装(コーティン
グ)・蒸着・CVD等の成膜技術による積層、耐熱層材
料と離型層材料の共押し出しによる2層フィルム化など
で行うことができる。離型層24bはカーボンブラック
、グラファイト、導電性ウィスカ等の導電剤(低抵抗体
)を混入する等の方法により、定着フィルム24の表面
の抵抗値を下げている。これにより定着フィルム24の
トナー当接面の帯電を防止できる。
【0027】定着フィルム24の当接面が絶縁性の場合
、定着フィルムの前記表面が帯電し、シートP上のトナ
ー画像を乱したり、トナー画像が定着フィルム24に転
移(いわゆる帯電オフセット)したりする場合があるが
、上記の対策によりこれらの問題を回避できる、低抵抗
離型層24bの体積抵抗率は1011Ω・cm以下であ
り、好適には109 Ω・cm以下である。本実施例で
は、100 Ω・cm〜106 Ω・cmのものを用い
ている。なお本実施例において耐熱層24aの厚さは2
0μm、低抵抗離型層24bの厚さは10μmである。 従って抵抗値を表面抵抗になおすと、本実施例において
は103 Ω/□以上、109 Ω/□以下である。
【0028】図3は図1の定着装置の一部切欠き平面図
である。aはフィルム24の高抵抗耐熱層24aの巾寸
法(フィルム24の転写材進行方向と直交する方向の寸
法)、bは低抵抗離型層24bの巾寸法(同)、Cは通
紙使用できる転写材の最大巾寸法であり、a>b>cの
関係にし、フィルム24において低抵抗離型層24bは
フィルム24の巾方向の両端には設けられておらず高抵
抗の耐熱層部分がむき出しdになっている。
【0029】40はSUSワイヤ、カーボンファイバ等
からなる導電ブラシであり、フィルム24の低抵抗離型
層24bに当接又は近接させてある。この導電ブラシ4
0は定格電圧500〜1KVのバリスタ41を介して接
地されているのでフィルム24の帯電が防止できる。
【0030】図4は加熱体20の位置におけるフィルム
24の巾方向の断面模型図である。フィルム24の低抵
抗離型層24bと加熱体20表面の沿面距離eは2.5
mm以上が好ましく、本実施例では5mmである。この
沿面距離eにより加熱体20とフィルム24の低抵抗離
型層24b間でリークが発生することが防止できる。ま
た、フィルム24の低抵抗離型層24bと、接地された
ローラ25・26との間も同様に沿面距離e=5mmが
とられているので、フィルム表面が直接接地されること
がない。そのため、転写材Pを介して不図示の画像形成
部で転写材Pに付与された電荷がアースに逃げることが
ないので、トナー画像を転写部Pに転写する工程におけ
る転写不良による画質低下が防止できる。
【0031】<第2実施例>(図5・図6)本実施例は
前述第1実施例の定着装置におけるエンドレスフィルム
24の位置検出手段の他の例を示したものである。定着
装置の構成・動作は第1実施例と同じである。
【0032】フィルム24は第1実施例と同様に高抵抗
耐熱層24aと低抵抗離型層24bとの積層からなり、
低抵抗離型層24bはフィルム24の巾方向の両端部に
は設けられておらず高抵抗の耐熱層部分がむき出しにな
っているが、その一方のむき出し部分d1(図5におい
て左側)の巾はフィルム24の周方向で均一であるが、
他方のむき出し部分の巾はフィルム24の周方向に沿っ
て周期的に大小変化d2・d3させている。
【0033】またこの高抵抗耐熱層24aのむき出し部
分の巾を大小d2・d3変化させた側のフィルム端面か
ら距離XとYの位置間において2つの電極46・47を
所定の間隔を保たせてフィルム24に当接させてある。 この2つの電極46・47間には基準抵抗器44を介し
て直流電源45により定電圧が印加されており、該電極
46・47間の電圧降下が電圧計43でモニタされてい
る。
【0034】フィルム24が回動駆動されると、2つの
電極46・47はそれ等が当接対応しているその側のフ
ィルム端部の高抵抗耐熱層24aのむき出し部分の巾が
大小d2・d3しているから周期的に低抵抗離型層24
b部分と高抵抗耐熱層24a部分に接触する。
【0035】而してフィルムが転写材進行方向と直交す
る方向(フィルム巾方向)に関して適切な位置を保って
適切な周速度で回動しているときは、2つの電極46・
47の何れも位置XとYの間において高抵抗耐熱層24
aのむき出し部分の巾を大小d2・d3変化させた部分
範囲に対応してフィルム24に摺動当接するから電圧計
43のモニタ電圧Vは図6のようにサイクリックに規則
的に大小変化する。
【0036】しかしながらローラ25・26とフィルム
24がスリップする等によりフィルム24が回動しなく
なったり、回動周速が不整に変動したりすると、モニタ
電圧Vのサイクリックな規則的変化がなくなったり、乱
れを生じることのになる。
【0037】またフィルム24がローラ25・26、加
熱体20の長手に沿って左方又は右方へ過度に片寄り移
動して位置変位すると、フィルム24が適切な周速度で
回動していても電極46・47の一方又は両方が低抵抗
離型層24bの面又は高抵抗耐熱層24aの面に接触し
続ける状態となるので、モニタ電圧Vのサイクリックな
規則的変化がなくなる。
【0038】従って、電圧計43の電圧Vがサイクリッ
クな規則的変化をするか否かをモニタすることにより、
フィルム24の回動停止又は回動不整、或いは異常な片
寄り移動を検知できる。
【0039】なお本実施例の場合も第1実施例と同様に
フィルム24の低抵抗離型層24bと加熱体20、ロー
ラ25・26とのリーク発生等の防止がなされる。
【0040】<第3実施例>(図7・図8)定着フィル
ム24はエンドレスベルト状のものに限らずシート形状
のものを使用することもできる。図7は送り出し軸30
にロール巻きに巻回した有端のフィルム24を引き出し
て加熱体20と加圧ローラ28との間を経由させて巻取
り軸31に係止させて送り出し軸30側から巻取り軸3
1へ転写材Pの搬送速度をと同一速度で走行させる装置
構成としたものである。
【0041】図8はその有端フィルム24の中間省略一
部切欠き展開平面図であり、フィルム両端部の送り出し
軸30と巻取り軸31に対する係止状態を示している。 この有端フィルム24も高抵抗耐熱層24aと抵抗離型
層24bとの積層からなり、フィルムの4辺端部におい
て低抵抗離型層が設けられておらず高抵抗の耐熱層24
aがむき出しdになっている。
【0042】導電性の軸30・31との沿面距離をe2
、フィルム巾方向の高抵抗層むき出し巾をe3とすると
、e2は2.5mm以上、e3も2.5mm以上が好ま
しい。本実施例ではe2は10mm、e3は5mmとし
ている。軸30・31との沿面距離e2を大きくするこ
とで、フィルム表面の低抵抗離型層24bが直接接地さ
れることがなくなり、転写材Pがこの低抵抗離型層24
bと接触している間に不図示の画像形成部におけるトナ
ー画像の転写材への転写ステーションで転写材裏面に付
与された電荷が転写材Pを介してアースに逃げることが
発生せず、良好な転写画像が得られる。また沿面距離e
3を大きくとることで、低抵抗離型層24bと発熱体2
0の間のリークが防止できる。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明に依れば、加熱体と
接する側は高抵抗層とし、記録材と接する側は低抵抗層
とした耐熱フィルムを介して加熱体から記録材に熱エネ
ルギーを付与する方式の加熱装置について、フィルムの
高抵抗層の面積が低抵抗層の面積より大きい形態とする
ことでフィルム端部に低抵抗層のない高抵抗層むき出し
部を生じさせて、低抵抗層と、加熱体などフィルムと接
触又は近接する部材とが直接接触することが回避され、
低抵抗層の電気的短絡等による前述のような諸問題が解
消される。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例装置の概略構成図
【図2】定着フィルムの層構成を示す断面模型図
【図3
】装置の一部切欠き平面図
【図4】加熱体位置におけるフィルムの巾方向の断面模
型図
【図5】第2実施例装置の一部切欠き平面図
【図6】電
圧計のモニタ電圧図
【図7】第3実施例装置の概略構成図
【図8】使用有端フィルムの中間省略一部切欠き展開平
面図
【符号の説明】
20      加熱体(ヒータ) 24      定着フィルム 24a    高抵抗耐熱層 24b    低抵抗離型層 d      高抵抗耐熱層のむき出し部28    
  加圧ローラ P      転写材

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  耐熱性フィルムを介して加熱体から記
    録材に熱エネルギーを付与する加熱装置において、上記
    耐熱性フィルムは複数の層からなり、少なくとも加熱体
    と接する層は高抵抗層であり、記録材と接する層は低抵
    抗層であり、上記高抵抗層の被覆面積が上記低抵抗層の
    被覆面積より大きいことを特徴とする加熱装置。
  2. 【請求項2】  上記低抵抗層の体積抵抗率は1011
    Ω・cm以下であるこを特徴とする請求項1記載の加熱
    装置。
  3. 【請求項3】  上記低抵抗層はフッ素樹脂に1010
    Ω・cm以下の低抵抗体を混入したものであることを特
    徴とする請求項1又は同2記載の加熱装置。
  4. 【請求項4】  上記耐熱性フィルムがエンドレスベル
    ト形状であり、記録材の移動方向と直交する方向に関す
    るフィルムの位置を所定の範囲内に入るように調整する
    手段を有し、前記方向に関する、フィルムの少なくとも
    片側の端部域に低抵抗層が設けられていないことを特徴
    とする請求項1乃至同3の何れかに記載の加熱装置。
  5. 【請求項5】  上記耐熱性フィルムがシート形状であ
    り、記録材の少なくとも移動方向に関する端部域に低抵
    抗層が設けられていないことを特徴とする請求項1乃至
    同3の何れかに記載の加熱装置。
  6. 【請求項6】  上記耐熱性フィルムがシート形状であ
    り、記録材の移動方向と直交する方向の端部域に低抵抗
    層が設けられていないことを特徴とする請求項1乃至同
    3の何れかに記載の加熱装置。
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