JPH09171310A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

加熱装置及び画像形成装置

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JPH09171310A
JPH09171310A JP7349266A JP34926695A JPH09171310A JP H09171310 A JPH09171310 A JP H09171310A JP 7349266 A JP7349266 A JP 7349266A JP 34926695 A JP34926695 A JP 34926695A JP H09171310 A JPH09171310 A JP H09171310A
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magnetic flux
rotating body
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exciting coil
film
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哲也 佐野
Hideo Nanataki
秀夫 七瀧
Hiroki Kisu
浩樹 木須
Tokuyoshi Abe
篤義 阿部
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    • G03G2215/00135Handling of parts of the apparatus
    • G03G2215/00139Belt
    • G03G2215/00143Meandering prevention
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏れ磁束を遮蔽する磁束遮蔽部材を設けて、
該漏れ磁束による装置外の部材を温めてしまうなどの悪
影響を防止すること。 【解決手段】 固定もしくは移動する導電部材710に
励磁コイル718による磁束を作用させ、該導電部材7
10に発生する誘導電流により該導電性部材を発熱さ
せ、被加熱材15を該導電性部材710に直接もしくは
間接的に密着させた状態で搬送して加熱する電磁誘導加
熱方式の加熱装置であり、前記励磁コイル718から生
成され、導電部材710へ到達しない漏れ磁束を遮蔽す
る磁束遮蔽部材40を該励磁コイルの被加熱材搬送方向
と直交する方向の端部に設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導を利用し
て発熱部材に誘導電流(渦電流)を発生させて発熱さ
せ、該発熱により被加熱材を加熱する加熱装置及び該加
熱装置を未定着画像を定着する定着装置として備えた電
子写真装置、静電記録層等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】加熱定着装置に代表される加熱装置とし
ては、従来から熱ローラ方式、フィルム加熱方式等の接
触加熱方式が広く用いられている。
【0003】その中でも、特公平5−9027号公報で
は、磁束により定着ローラに渦電流を発生させジュール
熱によって被加熱材を加熱する電磁加熱方式の装置が提
案されている。
【0004】このように渦電流の発生を利用することで
発熱位置を被加熱材(トナー)に近くすることができ、
ハロゲンランプを用いた熱ローラ方式の装置よりも消費
エネルギの効率アップが達成できる。
【0005】図13(a)はこの様な電磁加熱方式の装
置の横断面摸式図、(b)はその縦断面摸式図である。
【0006】図中、710はスリーブ状のフィルムであ
り、導電性の発熱層を有している。716は該フィルム
の内周面を案内するフィルムガイドであり、最下面に摺
動板760を保持し、該摺動板760上にコア717及
び励磁コイル718を位置させている。
【0007】730は加圧ローラであり、その軸731
の端部が装置筐体700の側板700cに設けられた縦
割溝700dに落とし込まれ、軸受731aを介して保
持されている。
【0008】フィルムガイド716は長手端部716c
が上板700a端部との間のバネ部材732に押し下げ
られて下面(摺動板760)がフィルム710を挟み加
圧ローラ730に対して圧接されて、ニップ部Nを形成
している。
【0009】而して、加圧ローラ730が不図示の駆動
手段により矢示時計方向に回転駆動されてフィルム71
0を従動回転させ、また励磁コイル718により発生さ
せた磁束をフィルム710の発熱層に作用させて発熱さ
せることにより、ニップ部Nに導入された被加熱材を挟
持搬送しつつ該発熱層の熱を付与して加熱する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このような電磁加熱方
式の装置において、磁束が発熱部材以外の部材に作用し
てしまうと、該部材が無用に発熱して悪影響をおよぼす
可能性がある為、このような磁束を遮蔽する必要があっ
た。
【0011】例えば図13に示した装置では実質的に導
電性のフィルム710と金属製の側板700cとで装置
外へ向かう磁束が遮蔽されている。
【0012】しかしながら該側板700cと励磁コイル
718とフィルム710との位置関係によっては以下の
ような問題点があった。
【0013】フィルム長手端部(開口部)と側板との
間隔を大きくしすぎると該間隔から漏れる磁束(以下漏
れ磁束と記す)が生じて装置外の部材を温めてしまう。
【0014】フィルムと側板との間隔を狭く構成する
と、フィルムが側板に接した場合に発熱層の誘導電流が
側板にリークして発熱量が不安定になることがあった。
【0015】励磁コイル端部とフィルム開口部との距
離を大きく取った方が漏れ磁束を抑えられるが装置の増
大化を招く。
【0016】フイルム開口部を側板と近づけて構成す
る場合に、励磁コイルと側板とを近づけ過ぎると側板が
著しく発熱してしまう。
【0017】そこで本発明では漏れ磁束を遮蔽する磁束
遮蔽部材を設けて、該漏れ磁束による装置外の部材を温
めてしまうなどの悪影響を防止した装置の提供を目的と
している。
【0018】〈作用〉即ち本発明では、磁束遮蔽部材に
より装置外への磁束の漏れを防止し、漏れ磁束による装
置外の部材を温めてしまう等の悪影響を防止している。
【0019】また、磁束遮蔽部材を回転させることで、
一カ所での集中した発熱を防止している。
【0020】装置筐体の側板と回転体開口部との間に磁
束遮蔽部材を設けた構成では、漏れ磁束を防止できると
共に側板に達する磁束が遮蔽されるため、側板の発熱が
抑えられて励磁コイルとの間隔を狭く構成でき、装置の
小型化が図れる。
【0021】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例1〉(図1〜図4) 1.画像形成装置の全体構成 図5は本発明の像加熱装置を定着装置として用いた画像
形成装置の断面図である。
【0022】1は第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1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2によりマイナスの所定の暗電位VDに一様
に帯電処理される。
【0023】3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
デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービーム
を出力し、前記のように一次帯電器2でマイナスに一様
帯電された感光ドラム1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VLとなり回転感光ドラム1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。
【0024】次いでその潜像は現像器4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VL
にトナーが付着)されて顕像化される。
【0025】現像器4は回転駆動される現像スリーブ4
aを有し、そのスリーブ外周面にマイナスの帯電を持っ
たトナーの薄層がコートされてドラム1面と対向し、ス
リーブ4aにはその絶対値がドラム1の暗電位VDより
も小さく、明電位VL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4a上のトナー
が感光ドラム1の明電位VLの部分にのみ転移して潜像
が顕画化(反転現像)される。
【0026】一方、給紙トレイ14上に積載セットされ
ている第2の像担持体としての記録材15が給紙ローラ
13の駆動により1枚宛繰り出し給紙され、搬送ガイド
12a、レジストローラ対10・11、転写ガイド8・
9を経由して、感光ドラム1とこれに当接させて電源
(不図示)で転写バイアスを印加した転写ローラ5のニ
ップ部(転写部)mへ感光ドラム1の回転と同期どりさ
れた適切なタイミングをもって給送されて該給送記録材
15の面に感光ドラム1面側のトナー像が順次に転写さ
れていく。該転写ローラ5の抵抗値は108 〜109 Ω
m程度のものが適当である。
【0027】転写部mを通った記録材15は感光ドラム
1面から分離され、搬送ガイド12bで定着器7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16へ出力される。記録材分離後
の感光ドラム1面はクリーニング装置6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洗浄面化され
て繰り返して作像に供される。
【0028】次に本発明の実施形態例の像加熱装置であ
る定着装置7について説明する。
【0029】2.定着装置(加熱装置)7 図2(a)は本発明における加熱装置としての定着装置
の摸式断面図、図2(b)は回転体としての定着フィル
ムの摸式断面図、図3は該装置の縦断面模型図、図4
(a)・(b)はその右側面図と左側面図である。
【0030】716はフィルム内周面を案内するフィル
ムガイドであり、フェノール樹脂、PPS樹脂等で構成
され、内側にはコア717及びコイル718等を収納さ
せてある。
【0031】また、フィルムガイド716は、該ガイド
内を上下に仕切る中板716aの上部にパイプ719が
固設され、該パイプ719により支持される。
【0032】フィルムガイド716及びパイプ719,
コア717,コイル718のアセンブリは前述の記録材
15の搬送方向と直交する方向を長手とする横長部材で
ある。
【0033】このアセンブリ716,717,718の
外側に回転体としてのスリーブ状の定着フィルム710
をルーズに外嵌させてある。
【0034】該定着フィルム710はそれ自体が導電性
の部材であってもよいが、本例では図2(b)に示す様
に導電性の発熱層701、該発熱層701の外周に設け
た弾性層702、そして最外周にトナーの離型性に優れ
た樹脂よりなる離型層703の複数層で構成している。
【0035】730は加圧ローラであり、芯金731の
周囲にシリコーンゴム、フッ素、ゴム等を被覆して構成
される。
【0036】これらの部材の装置筐体700への組みつ
けは、先ず加圧ローラ730の軸731の端部が側板7
00cに設けられた縦割溝700dに落とし込まれ、軸
受け731aを介して受け止められる。次いでフィルム
710を外嵌させたアセンブリ716,717,71
8,719のパイプ端部が溝700dに落とし込まれ、
該パイプ端部に設けたバネ受け719aと上板700a
の長手端部700eとの間で付勢部材(バネ732)を
押し縮めつつ該上板700aを側板700cにねじ止め
して行っている。
【0037】これによりバネ732にパイプ719が押
し下げられ、アセンブリ716,717,718,71
9の下面がフィルム710を挟み加圧ローラ730に対
して圧接され、ニップ部Nを形成している。
【0038】一方、磁界を発生させる励磁コイル718
はパイプ719の中空部を通して励磁回路736に接続
されており、該励磁回路736から20kHz〜500
kHzの高周波が供給されて交番磁界を発生させてい
る。該励磁コイル718の芯材であるコア717はフェ
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
れる材料が良く、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。
【0039】而して定着装置7は、上述の如くトナー像
Tが担持された記録材(被加熱材)15の搬送と同期し
て駆動手段(不図示)からの駆動力がギヤ733に伝達
されて加圧ローラ730が駆動され、該駆動によりニッ
プ部Nで記録材15を挟持搬送し、励磁コイルからの磁
束により発熱せられたフィルム710の熱を付与し、該
トナーTを加熱・溶融させてニップ部通過後に自然冷却
させ固着像とさせて排出する。
【0040】3.磁気遮蔽部材 図1は本実施例の磁気遮蔽部材を含むフィルム長手端部
付近を示した説明図である。
【0041】40は磁気遮蔽部材としての非磁性キャッ
プであり、例えば厚さ0.5〜2mmのアルミ板あるい
は銅板等の導電性の非磁性体を用いている。非磁性キャ
ップ40はパイプ719に軸支され、コイル718及び
コア717を覆うようにフィルム710の長手端部に設
けられている。
【0042】該非磁性キャップ40はパイプ719との
接触面にグリス等の潤滑剤が塗布されて、回転しやすく
され、弾性部材(バネ)720でフィルム端面に押し当
てられて、フィルム710の回転に伴い従動回転させら
れる。
【0043】この非磁性キャップ40によって、長手端
部で発生する磁束がフィルム外に漏れるのを防ぐことが
できる。
【0044】本形態例では、キャップ40を導電性とし
ており、コイル718からの磁束を打ち消す様に電流が
流れる為に、良好に磁束漏れを防止できる。またキャッ
プ40が該電流により発熱した場合でも、該発熱はコイ
ル718近傍で多く、他の部分では少ない為、パイプ7
19を軸に回転させることで1ケ所での集中した発熱を
防ぐことができる。さらに、厚さを0.5〜2mmとす
ることによってキャップ自身の発熱も極力抑えることが
可能である。
【0045】したがって、特にコイル718及びコア7
17と装置の側板750との位置等を限定しなくても側
板750の発熱等を防止することが可能となる。また、
側板750とコイル718の間隔を短く設定できるた
め、装置の小型化が可能となる。
【0046】〈実施形態例2〉図6は本実施形態例の定
着装置の縦断面摸式図である。
【0047】本形態例においては前述の形態例1と比べ
長手端部の非磁性キャップを駆動部材で回転駆動した点
が異なり、その他の構成は略同じである。
【0048】図中、732は付勢部材(加圧用バネベル
ト)であり、パイプ719と加圧ローラ軸731の軸受
731aとの間にかけわたされて、加圧ローラ730を
フィルムガイド716の下面に対して圧接させると共
に、キャップ駆動部材(キャップ駆動ローラ)734を
キャップ41とを圧接させている。
【0049】キャップ駆動ローラ734は加圧ローラ軸
731に固定されて加圧ローラ730の回転駆動と共に
から回転し、圧接するキャップ41を従動回転させてい
る。
【0050】而して、励磁コイル718の端部での磁束
漏れを防ぎつつキャップ41の集中した発熱を防ぐこと
ができる。
【0051】本形態例によればキャップ41及びキャッ
プ駆動ローラ734の外径の設定によりキャップ41の
回転速度を設定することができ、プロセススピード(例
えばフィルム710の回転速度)に依らず、キャップ4
1の加熱の軽減に最適な速度を設定することができる。
【0052】尚、キャップ駆動部材734はこれに限ら
ず独立した駆動源をもつものでも良い。
【0053】〈実施形態3〉本例においては、図7に示
すように前述の形態例1における非磁性キャップ40に
テフロン、ポリイミド等の絶縁コート層40aを設けた
絶縁性非磁性キャップ42を用いたものである。
【0054】従来の装置において、導電性の発熱層を有
したフィルムの端部と側板との間隔を狭く構成するとフ
ィルムの回転中に寄りが生じて金属製の側板と接触した
場合にフィルム710から側板750に電流がリークす
ることがあり、これによって、フィルム710の発熱量
が不安定となり、画像にムラが発生する等の不具合が生
じていた。
【0055】そこで本実施形態では絶縁性非磁性キャッ
プ42を用いたことにより、励磁コイル端部での磁束の
漏れを防止すると共にフィルム710と側板750との
間のリークを防止して良好な定着性を確保している。
【0056】なお、絶縁性のコート層を設ける代わり
に、中実の上記絶縁性部材を用いることも可能である
が、キャップ自身の発熱を抑えるために、厚さが5mm
以上であることが望ましい。
【0057】〈実施形態例4〉図8(a)は本形態例装
置の横断面摸式図、(b)は該装置のフィルムの層構成
を示す模型図、(c)はその横方向の片側端部の縦断面
図である。同図において形態例1と同一要素には同符番
を付して一部説明を省略している。
【0058】743は板状の発熱部材であり、導電性の
強磁性体より成っている。740はスリーブ状のフィル
ムであり、弾性を有する基層74aと、その外周に形成
したトナー離型性の良い離型層74bで構成される。
【0059】716a,716bはフィルム710の内
周面を案内するフィルムガイドである。該フィルムガイ
ド716aは下面に発熱部材743を保持している。7
41は非磁性金属より成る横断面形状下向きコの字型の
支持部材であり、フィルムガイド716a,716bを
支持すると共に、励磁コイル718及びコア717を発
熱部材743上に位置させている。支持部材741はパ
イプ719に取り付けられており、パイプ719が付勢
部材732に押し下げられることで、フィルムガイド7
16aをフィルム710を挟み加圧ローラ730に対し
て圧接し、ニップ部Nを形成している。
【0060】本形態例では非磁性キャップ40を形態例
1と同様フィルム740の長手端部に当接させて従動回
転可能に装設したことにより、漏れ磁束を防いでいる。
【0061】尚、非磁性キャップ40は形態例2と同様
にキャップ駆動手段で駆動するものでも良いし、フィル
ム端面との摺動面に絶縁層を設けたものでも良い。
【0062】また、フィルム740の駆動方式としては
図9(a),(b),(c)に示す様なものでも良い。
【0063】同図中、Aは励磁コイル及びこれを支持す
る支持体等の要素716a,717,718,741,
743から構成される電磁誘導加熱構造体、40はパイ
プ719に軸支される磁気遮蔽部材、734は加圧ロー
ラ軸731に固設され加圧ローラ730と共に回転駆動
されてキャップ40を回転駆動するキャップ駆動部材で
ある。
【0064】(a)のものは電磁誘導加熱構造体Aのフ
ィルムガイド716aの下面と、駆動ローラー815
と、従動ローラー(テンションローラー)816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740を懸回張設し、駆動ローラー815によりフ
ィルム740を回転駆動する構成のものである。730
はフィルム740を挟んでフィルムガイド下面に圧接さ
せた加圧ローラーであり、フィルム740の回転移動に
伴い従動回転する。
【0065】(b)のものは、電磁誘導加熱構造体Aの
フィルムガイド716aの下面と駆動ローラー815の
2部材間にエンドレスベルト状のフィルム740を懸回
張設して駆動ローラー815により回転駆動する構成の
ものである。
【0066】(c)のものは、導電部材としてのフィル
ム740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817側から電磁誘導加熱構造体Aのフィルム
ガイド716a下面を経由させて巻き取り軸818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。
【0067】〈実施形態例5〉図10は本例装置の摸式
縦断面図(途中部省略)、図11はその横方向片側端部
の一部切り欠き摸式斜視図である。
【0068】本形態例では形態例1と比べて磁気遮蔽部
材をフィルムガイドに固定して設けた点が異なり、その
他の構成は略同じである。
【0069】図中745は磁気遮蔽部材としてのフラン
ジ部材であり、導電性の非磁性体より成っている。フラ
ンジ部材745はフィルムガイド716の長手方向端部
に取り付けられ、フィルム外径より大きくフィルム摺動
面から張り出させて設けたフランジ部745aでフィル
ムの長手方向の寄りを規制すると共に、励磁コイル71
8からの磁束を遮蔽している。
【0070】本例によれば、簡易な構成で励磁コイル長
手方向への漏れ磁束を防ぐことができる。
【0071】〈実施形態例6〉図12は本例装置の摸式
縦断面図(途中部省略)である。本形態例では側板70
0cに磁気遮蔽部材746を設けており、簡易な構成で
励磁コイル長手方向への漏れ磁束を防いでいる。磁気遮
蔽部材746は導電性の非磁性体から成っており、フィ
ルム710との摺動面に絶縁層746aを設けて、フィ
ルム710の誘導電流が磁気遮蔽部材746を介して側
板700cにリークするのを防いでいる。
【0072】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると磁
束発生手段の長手端部において、磁束の漏れを抑え、側
板や装置外の金属部材等の発熱といった悪影響を防止で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施形態例1の定着装置の要部説
明図
【図2】本発明に係る実施形態例1の定着装置の横断面
模式図
【図3】本発明に係る実施形態例1の定着装置の縦断面
模式図
【図4】(a)は実施形態例1の定着装置の右側面図、
(b)はその左側面図
【図5】本発明に係るの画像形成装置の概略構成図
【図6】本発明に係る実施形態例2の定着装置の縦断面
模式図
【図7】本発明に係る実施形態例3の定着装置の要部説
明図
【図8】本発明に係る実施形態例4の概略構成図
【図9】実施形態例4の他のフィルム駆動方式の構成説
明図
【図10】本発明に係る実施形態例5の定着装置の縦断
面模式図
【図11】本発明に係る実施形態例5の定着装置の要部
説明図
【図12】本発明に係る実施形態例6の縦断面模式図
【図13】従来の加熱装置の横断面模式図と縦断面模式
【符号の説明】
7 定着装置(加熱装置) 40,41,42 キャップ(磁束遮蔽部材) 700 装置筐体 710 フィルム 716 フィルムガイド 717 コア 718 励磁コイル 719 パイプ(支持部材)
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定もしくは移動する導電部材に励磁コ
    イルによる磁束を作用させ、該導電部材に発生する誘導
    電流により該導電性部材を発熱させ、被加熱材を該導電
    性部材に直接もしくは間接的に密着させた状態で搬送し
    て加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置であり、前記励
    磁コイルから生成され、導電部材へ到達しない漏れ磁束
    を遮蔽する磁束遮蔽部材を該励磁コイルの被加熱材搬送
    方向と直交する方向の端部に設けたことを特徴とする加
    熱装置。
  2. 【請求項2】 スリーブ状の回転体と、この回転体内側
    に設けられた励磁コイルとを有し、該励磁コイルからの
    磁束を該回転体に作用させて誘導電流により発熱させ、
    該発熱により被加熱材を加熱する加熱装置において、前
    記スリーブ状回転体の開口部から漏れてしまう漏れ磁束
    を遮蔽する磁束遮蔽部材を該開口部に設けたことを特徴
    とする加熱装置。
  3. 【請求項3】 スリーブ状の回転体と、この回転体内側
    に設けられた励磁コイルとを有し、該励磁コイルからの
    磁束を該回転体に作用させて誘導電流により発熱させ、
    該発熱により被加熱材を加熱する加熱装置において、前
    記スリーブ状回転体の開口部から漏れてしまう漏れ磁束
    を遮蔽する磁束遮蔽部材を該回転体の回転方向と平行な
    方向に回動可能として該開口部に設けたことを特徴とす
    る加熱装置。
  4. 【請求項4】 スリーブ状の回転体と、該回転体内側に
    設けられた励磁コイルと、該回転体を直接或は間接的に
    支持する支持部材と、側板が回転体開口部と対向し該支
    持部材を保持する筐体とを有し、該励磁コイルからの磁
    束を該回転体に作用させて誘導電流により発熱させ、該
    発熱により被加熱材を加熱する加熱装置において、前記
    筐体の側板と該開口部との間に磁束遮蔽部材を設けたこ
    とを特徴とする加熱装置。
  5. 【請求項5】 前記磁束遮蔽部材が前記回転体開口部に
    接着されていることを特徴とする請求項2乃至4の何れ
    かに記載の加熱装置。
  6. 【請求項6】 前記磁束遮蔽部材が駆動手段により回転
    駆動されることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに
    記載の加熱装置。
  7. 【請求項7】 スリーブ状の回転体と、該回転体内側に
    設けられた励磁コイルと、該回転体を直接或は間接的に
    支持する支持部材と、側板が回転体開口部と対向し該支
    持部材を保持する筐体とを有し、該励磁コイルからの磁
    束を該回転体に作用させて誘導電流により発熱させ、該
    発熱により被加熱材を加熱する加熱装置において、前記
    側板に磁束遮蔽部材を設けたことを特徴とする加熱装
    置。
  8. 【請求項8】 前記磁束遮蔽部材が非磁性体であること
    を特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の加熱装
    置。
  9. 【請求項9】 前記磁束遮蔽部材の回転体側の面に絶縁
    層を有しているもしくはそれ自身絶縁体であることを特
    徴とする請求項2乃至8の何れかに記載の加熱装置。
  10. 【請求項10】 前記請求項1乃至同9の何れかに記載
    の加熱装置を像加熱装置として備えていることを特徴と
    する画像形成装置。
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