JPH0926717A - 像加熱装置 - Google Patents
像加熱装置Info
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- JPH0926717A JPH0926717A JP7176121A JP17612195A JPH0926717A JP H0926717 A JPH0926717 A JP H0926717A JP 7176121 A JP7176121 A JP 7176121A JP 17612195 A JP17612195 A JP 17612195A JP H0926717 A JPH0926717 A JP H0926717A
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- fixing film
- heat
- magnetic
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
- H05B6/145—Heated rollers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
- G03G2215/20—Details of the fixing device or porcess
- G03G2215/2003—Structural features of the fixing device
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気誘導により回転体を加熱し像加熱を行な
う像加熱装置において、熱エネルギーへの変換効率を高
める。 【解決手段】 励磁コイル２０１が巻かれるコア２０２
を有し、このコア２０２により回転加熱部材１に放出さ
れる主磁力線と回転加熱部材１から戻る主磁力線とが成
す角度θを０＜θ＜πとする。
う像加熱装置において、熱エネルギーへの変換効率を高
める。 【解決手段】 励磁コイル２０１が巻かれるコア２０２
を有し、このコア２０２により回転加熱部材１に放出さ
れる主磁力線と回転加熱部材１から戻る主磁力線とが成
す角度θを０＜θ＜πとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導を利用し
て渦電流を発生させて加熱する像加熱装置に関する。こ
の装置は、特に電子写真複写機・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、加熱溶融性の樹脂等によりなるトナーを用いて記録
材の面に直接若しくは間接方式で形成した未定着のトナ
ー画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着処理す
る装置に関するものである。
て渦電流を発生させて加熱する像加熱装置に関する。こ
の装置は、特に電子写真複写機・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、加熱溶融性の樹脂等によりなるトナーを用いて記録
材の面に直接若しくは間接方式で形成した未定着のトナ
ー画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着処理す
る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は従来の技術を説明する図であ
り、電子写真技術をプリンタに応用したレーザービーム
プリンタの概略断面図である。この装置の動作を以下に
説明する。
り、電子写真技術をプリンタに応用したレーザービーム
プリンタの概略断面図である。この装置の動作を以下に
説明する。
【０００３】ホストコンピュータより送られた画像情報
信号によりスキャナー１３からのレーザー光の強度を変
調し、感光ドラム１１上に静電潜像を作成する。レーザ
ー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置の解像度
及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感
光ドラム１１上の静電潜像はレーザー光が照射された部
分は明部電位ＶLに、そうでない部分は一次帯電器１２
で帯電された暗部電位ＶDに保持されることによって形
成する。感光ドラム１１は矢印の方向に回転して静電潜
像は現像器１４によって順次現像される。現像器１４内
のトナーはトナー供給回転体である現像スリーブ１４０
２と現像ブレード１４０１とによって、トナー高さ、ト
リボを制御され、現像スリーブ上１４０２に均一なトナ
ー層を形成する。現像ブレード１４０１としては通常金
属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のものは
現像スリーブ１４０２に対して適正な当接圧をもって接
している。現像スリーブ１４０２上に形成されたトナー
層は現像スリーブ１４０２自身の回転にともない感光ド
ラム１１に対向し、現像スリーブ１４０２に印加されて
いる電圧Ｖｄｃと感光ドラム１１の表面電位が形成する
電界によりＶLの部分だけ選択的に顕像化する。感光ド
ラム１１上のトナー像は転写装置１５によって、給紙装
置から送られてきた紙に順次転写される。転写装置とし
ては図に示したコロナ帯電器以外に、導電弾性回転体に
電源から電流を供給して紙に転写電荷を付与しながら搬
送する転写ローラ方式がある。トナー像を転写された紙
は感光ドラム１１の回転と共に定着装置１０へと送り出
され、加熱加圧により永久固定画像となる。
信号によりスキャナー１３からのレーザー光の強度を変
調し、感光ドラム１１上に静電潜像を作成する。レーザ
ー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置の解像度
及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感
光ドラム１１上の静電潜像はレーザー光が照射された部
分は明部電位ＶLに、そうでない部分は一次帯電器１２
で帯電された暗部電位ＶDに保持されることによって形
成する。感光ドラム１１は矢印の方向に回転して静電潜
像は現像器１４によって順次現像される。現像器１４内
のトナーはトナー供給回転体である現像スリーブ１４０
２と現像ブレード１４０１とによって、トナー高さ、ト
リボを制御され、現像スリーブ上１４０２に均一なトナ
ー層を形成する。現像ブレード１４０１としては通常金
属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のものは
現像スリーブ１４０２に対して適正な当接圧をもって接
している。現像スリーブ１４０２上に形成されたトナー
層は現像スリーブ１４０２自身の回転にともない感光ド
ラム１１に対向し、現像スリーブ１４０２に印加されて
いる電圧Ｖｄｃと感光ドラム１１の表面電位が形成する
電界によりＶLの部分だけ選択的に顕像化する。感光ド
ラム１１上のトナー像は転写装置１５によって、給紙装
置から送られてきた紙に順次転写される。転写装置とし
ては図に示したコロナ帯電器以外に、導電弾性回転体に
電源から電流を供給して紙に転写電荷を付与しながら搬
送する転写ローラ方式がある。トナー像を転写された紙
は感光ドラム１１の回転と共に定着装置１０へと送り出
され、加熱加圧により永久固定画像となる。
【０００４】加熱定着装置に代表される像加熱装置とし
ては、従来から図１０に示した熱ローラ方式以外に、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。その中でも、最大４層のトナー層を十分加熱溶融さ
せる能力を要求されるフルカラーの画像形成を行う装置
の定着装置としては、高い熱容量を有する定着ローラの
芯金、トナー像を包み込んで均一に溶融するためのゴム
弾性層を介してトナー像の加熱を行なっている。
ては、従来から図１０に示した熱ローラ方式以外に、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。その中でも、最大４層のトナー層を十分加熱溶融さ
せる能力を要求されるフルカラーの画像形成を行う装置
の定着装置としては、高い熱容量を有する定着ローラの
芯金、トナー像を包み込んで均一に溶融するためのゴム
弾性層を介してトナー像の加熱を行なっている。
【０００５】一方、実開昭５１−１０９７３７号公報で
は、磁束により定着ローラに電流を誘導させてジュール
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することで直接定着
ローラを発熱させることができて、ハロゲンランプを用
いた熱ローラよりも高効率の定着プロセスを達成してい
る。
は、磁束により定着ローラに電流を誘導させてジュール
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することで直接定着
ローラを発熱させることができて、ハロゲンランプを用
いた熱ローラよりも高効率の定着プロセスを達成してい
る。
【０００６】また、特公平５−９０２７号公報では定着
ローラの回転方向のニップ上流側に励磁コイルを設け
て、回転体である定着ローラの特徴を利用した加熱技術
が開示されている。
ローラの回転方向のニップ上流側に励磁コイルを設け
て、回転体である定着ローラの特徴を利用した加熱技術
が開示されている。
【０００７】また、米国特許５２７８６１８号では定着
ローラを小熱容量化した定着フィルムを用いて、ニップ
近傍の励磁部材により加熱する例が開示されている。
ローラを小熱容量化した定着フィルムを用いて、ニップ
近傍の励磁部材により加熱する例が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の定
着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、加熱に要す
る電力が大きくなるばかりか、ウェイトタイムが長くな
るという問題があった。
着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、加熱に要す
る電力が大きくなるばかりか、ウェイトタイムが長くな
るという問題があった。
【０００９】また、フルカラーの画像記録装置のような
熱容量の大きな定着ローラを用いる場合、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
沢ムラやオフセット等の問題が発生していた。
熱容量の大きな定着ローラを用いる場合、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
沢ムラやオフセット等の問題が発生していた。
【００１０】さらに、実開昭５１−１０９７３７号公報
で開示されている定着装置では励磁コイルにより発生し
た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。
で開示されている定着装置では励磁コイルにより発生し
た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。
【００１１】また、特公平５−９０２７号公報で開示さ
れている定着装置では、磁束エネルギーが局部的に使用
されているため放熱損失は低減されると考えられるが、
被加熱部材を貫通する磁束を用いるために励磁に使用す
る交番電流の周波数を低くする必要が有り、エネルギー
変換効率が低下するという問題があった。
れている定着装置では、磁束エネルギーが局部的に使用
されているため放熱損失は低減されると考えられるが、
被加熱部材を貫通する磁束を用いるために励磁に使用す
る交番電流の周波数を低くする必要が有り、エネルギー
変換効率が低下するという問題があった。
【００１２】また、米国特許５２７８６１８号において
は被加熱部材としての定着フィルムを磁路の一部として
いるが、磁路がニップ域に限れているため定着フィルム
に対して、極めて高い磁束密度の磁路が要求され、磁気
飽和したりして十分な効率が得られないという問題が生
じていた。
は被加熱部材としての定着フィルムを磁路の一部として
いるが、磁路がニップ域に限れているため定着フィルム
に対して、極めて高い磁束密度の磁路が要求され、磁気
飽和したりして十分な効率が得られないという問題が生
じていた。
【００１３】本出願に係る発明の目的は、像加熱装置に
おいて入力電力に対する定着消費エネルギーの比率を高
めることにより、低消費電力でウェイトタイムの短縮を
可能とすることにある。
おいて入力電力に対する定着消費エネルギーの比率を高
めることにより、低消費電力でウェイトタイムの短縮を
可能とすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第一の発明は、透磁率の比較的高い抵
抗体からなる円筒フィルムの表面に離型層を被覆した回
転加熱部材と、これに内包される励磁コイルと、上記回
転加熱部材とニップを形成する回転加圧部材と、上記励
磁コイルによる磁束を上記回転加熱部材の周方向に導い
て実質的に閉磁路を形成する高透磁率部材と、を有する
像加熱装置において、上記高透磁率部材は、上記回転加
熱部材に放出する主磁力線と上記回転加熱部材から戻る
主磁力線とが成す角度θ（ｒａｄ）を０＜θ＜πなる範
囲に導くものであることを特徴とする。
め、本出願に係る第一の発明は、透磁率の比較的高い抵
抗体からなる円筒フィルムの表面に離型層を被覆した回
転加熱部材と、これに内包される励磁コイルと、上記回
転加熱部材とニップを形成する回転加圧部材と、上記励
磁コイルによる磁束を上記回転加熱部材の周方向に導い
て実質的に閉磁路を形成する高透磁率部材と、を有する
像加熱装置において、上記高透磁率部材は、上記回転加
熱部材に放出する主磁力線と上記回転加熱部材から戻る
主磁力線とが成す角度θ（ｒａｄ）を０＜θ＜πなる範
囲に導くものであることを特徴とする。
【００１５】また、本出願に係る第二の発明は第一の発
明の特徴に加えて、高透磁率部材が上記回転加熱部材に
放出する主磁力線と上記回転加熱部材から戻る主磁力線
とが成す角度θ（ｒａｄ）をπ／６＜θ＜５π／６なる
範囲に導くものであることを特徴とする。上記構成にお
いて、高透磁率部材は上記回転発熱体を通る磁束の範囲
及び密度を調整して、エネルギー変換効率を高めると共
に、発熱部位を特定することにより放熱損失を低減し
て、定着工程に寄与するエネルギーの割合を高めるよう
に作用する。
明の特徴に加えて、高透磁率部材が上記回転加熱部材に
放出する主磁力線と上記回転加熱部材から戻る主磁力線
とが成す角度θ（ｒａｄ）をπ／６＜θ＜５π／６なる
範囲に導くものであることを特徴とする。上記構成にお
いて、高透磁率部材は上記回転発熱体を通る磁束の範囲
及び密度を調整して、エネルギー変換効率を高めると共
に、発熱部位を特定することにより放熱損失を低減し
て、定着工程に寄与するエネルギーの割合を高めるよう
に作用する。
【００１６】また、本出願に係る第三の発明は第一、ま
たは第二の発明の特徴に加えて、上記高透磁率部材は小
ブロックの組み合わせで構成されることを特徴とする。
たは第二の発明の特徴に加えて、上記高透磁率部材は小
ブロックの組み合わせで構成されることを特徴とする。
【００１７】上記構成において、小ブロックの組み合わ
で高透磁率部材を構成することにより、第一の発明にお
いて要求される複雑な形状を安価に形成することを可能
にするとともに、コアの破損を防止する。
で高透磁率部材を構成することにより、第一の発明にお
いて要求される複雑な形状を安価に形成することを可能
にするとともに、コアの破損を防止する。
【００１８】また、本出願に係る第四の発明は第三の発
明の特徴に加えて、小ブロックの組み合わせからなる高
透磁率部材は、キュリー点の異なる２種類以上の磁性材
料で構成されるていることを特徴とする。
明の特徴に加えて、小ブロックの組み合わせからなる高
透磁率部材は、キュリー点の異なる２種類以上の磁性材
料で構成されるていることを特徴とする。
【００１９】上記構成において、高透磁率部材をキュリ
ー点の異なる磁性材の組み合わせで構成することによっ
て、温度分布に応じて磁性材を選択して、透磁率の低下
を防ぐことができる。
ー点の異なる磁性材の組み合わせで構成することによっ
て、温度分布に応じて磁性材を選択して、透磁率の低下
を防ぐことができる。
【００２０】
（第１の実施の形態）図１は本発明の特徴を最もよく表
す図面であり、同図において１は回転加熱部材であると
ころの定着フィルム、１０５は磁束の通過を妨げない絶
縁性のフィルムガイドで、定着フィルム１はフィルムガ
イド１０５によって搬送安定性を図られながら矢印の方
向に回転する。２０１は交番磁束を発生するための励磁
コイル、２０２は励磁コイル２０１により発生した交番
磁束を定着フィルム１の周方向に導き実質的に閉磁路を
形成する高透磁率部材であるところのコアであり、本実
施の形態ではフェライトを用い、フィルムガイド１０５
によって支持されている。
す図面であり、同図において１は回転加熱部材であると
ころの定着フィルム、１０５は磁束の通過を妨げない絶
縁性のフィルムガイドで、定着フィルム１はフィルムガ
イド１０５によって搬送安定性を図られながら矢印の方
向に回転する。２０１は交番磁束を発生するための励磁
コイル、２０２は励磁コイル２０１により発生した交番
磁束を定着フィルム１の周方向に導き実質的に閉磁路を
形成する高透磁率部材であるところのコアであり、本実
施の形態ではフェライトを用い、フィルムガイド１０５
によって支持されている。
【００２１】励磁コイル２０１には励磁回路が接続され
ており、この励磁回路は５０ＫＨｚの交番電流を励磁コ
イル２０１へ供給できるようになっている。３は回転加
圧部材であるところの加圧ローラで芯金３０１上にシリ
コーンゴム層３０２を２ｍｍ被覆させて弾性をもたせ、
定着フィルム１とニップＮを形成している。また、加圧
ローラ３は定着フィルム１を記録材Ｐの搬送方向に回転
駆動させる駆動ローラの役割も兼ねている。
ており、この励磁回路は５０ＫＨｚの交番電流を励磁コ
イル２０１へ供給できるようになっている。３は回転加
圧部材であるところの加圧ローラで芯金３０１上にシリ
コーンゴム層３０２を２ｍｍ被覆させて弾性をもたせ、
定着フィルム１とニップＮを形成している。また、加圧
ローラ３は定着フィルム１を記録材Ｐの搬送方向に回転
駆動させる駆動ローラの役割も兼ねている。
【００２２】定着フィルム１について図３を用いて詳し
く説明する。定着フィルム１はニッケルからなる厚み５
０μmの発熱層１０１の表面をシリコーンゴムからなる
弾性層１０２で被覆し、さらにフッ素樹脂の離型層１０
３で被覆してある。発熱層１０１としてはニッケル以外
にも１０-5〜１０-10Ω・ｍの電気良導体である金属、
金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは
透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバルト等の純金属若し
くはそれらの化合物を用いることができる。発熱層１０
１の厚みを薄くすると十分な磁路が確保できなくなり、
外部へ磁束が洩れて発熱体自身の発熱エネルギーは小さ
くなる場合があり、また厚くすると熱容量が大きくなり
昇温に要する時間が長くなる傾向がある。従って厚みは
発熱体に用いた材料の比熱、密度、透磁率、抵抗率の値
によって適正値があり、本実施の形態では１０〜１００
μmの厚みの範囲で、３℃／ｓｅｃ以上の昇温速度を得
ることができた。また、弾性層１０２の硬度は、硬度が
高すぎると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１０
２の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ま
しくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。弾性層１０２
の熱伝導率に関しては６×１０-4〜２×１０-3〔ｃａｌ
／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。熱伝導率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１の表層に
おける温度上昇が遅くなる。
く説明する。定着フィルム１はニッケルからなる厚み５
０μmの発熱層１０１の表面をシリコーンゴムからなる
弾性層１０２で被覆し、さらにフッ素樹脂の離型層１０
３で被覆してある。発熱層１０１としてはニッケル以外
にも１０-5〜１０-10Ω・ｍの電気良導体である金属、
金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは
透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバルト等の純金属若し
くはそれらの化合物を用いることができる。発熱層１０
１の厚みを薄くすると十分な磁路が確保できなくなり、
外部へ磁束が洩れて発熱体自身の発熱エネルギーは小さ
くなる場合があり、また厚くすると熱容量が大きくなり
昇温に要する時間が長くなる傾向がある。従って厚みは
発熱体に用いた材料の比熱、密度、透磁率、抵抗率の値
によって適正値があり、本実施の形態では１０〜１００
μmの厚みの範囲で、３℃／ｓｅｃ以上の昇温速度を得
ることができた。また、弾性層１０２の硬度は、硬度が
高すぎると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１０
２の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ま
しくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。弾性層１０２
の熱伝導率に関しては６×１０-4〜２×１０-3〔ｃａｌ
／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。熱伝導率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１の表層に
おける温度上昇が遅くなる。
【００２３】離型層１０３としてはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、
ＦＥＰ等のフッ素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコ
ーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ
耐熱性のよい材料を選択することができる。離型層１０
３の厚さは２０〜１００μｍが好ましく、離型層１０３
の厚さが２０μｍ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１０２の効果がな
くなってしまう。
ＦＥＰ等のフッ素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコ
ーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ
耐熱性のよい材料を選択することができる。離型層１０
３の厚さは２０〜１００μｍが好ましく、離型層１０３
の厚さが２０μｍ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１０２の効果がな
くなってしまう。
【００２４】また図４に示すように、定着フィルム１の
層構成において断熱層１０４を設けてもよい。断熱層１
０４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樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹
脂などの耐熱樹脂がよい。また、断熱層１０４の厚さと
しては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層１０４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
えると高透磁率コア２０２から発熱層１０１の距離が大
きくなり、磁束が十分に発熱層１０１に到達しなくな
る。断熱層１０４を設けた場合、発熱層１０１に発生し
た熱による励磁コイル２０１やコア２０２の昇温を防止
できるため、安定した加熱をすることができる。
層構成において断熱層１０４を設けてもよい。断熱層１
０４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樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹
脂などの耐熱樹脂がよい。また、断熱層１０４の厚さと
しては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層１０４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
えると高透磁率コア２０２から発熱層１０１の距離が大
きくなり、磁束が十分に発熱層１０１に到達しなくな
る。断熱層１０４を設けた場合、発熱層１０１に発生し
た熱による励磁コイル２０１やコア２０２の昇温を防止
できるため、安定した加熱をすることができる。
【００２５】励磁コイル２０１としては加熱に十分な交
番磁束を発生するものでなければならないが、そのため
には抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必
要がある。本実施の形態では励磁コイル２０１の芯線と
して細線を束ねた高周波用のφ１のものを用いて、ニッ
プＮを周回するように１２回巻いてある。
番磁束を発生するものでなければならないが、そのため
には抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必
要がある。本実施の形態では励磁コイル２０１の芯線と
して細線を束ねた高周波用のφ１のものを用いて、ニッ
プＮを周回するように１２回巻いてある。
【００２６】励磁コイル２０１は励磁回路から供給され
る交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁束はコア
２０２に導かれて定着フィルム１の発熱層１０１に渦電
流を発生させる。この渦電流は発熱層１０１の固有抵抗
によってジュール熱を発生させて、弾性層１０２、離型
層１０３を介してニップＮに搬送される記録材Ｐと記録
材Ｐ上のトナーＴを加熱することができる。
る交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁束はコア
２０２に導かれて定着フィルム１の発熱層１０１に渦電
流を発生させる。この渦電流は発熱層１０１の固有抵抗
によってジュール熱を発生させて、弾性層１０２、離型
層１０３を介してニップＮに搬送される記録材Ｐと記録
材Ｐ上のトナーＴを加熱することができる。
【００２７】本発明は、効率よく上記交番磁束のエネル
ギーを利用して定着工程に適した位置を加熱するため
に、定着フィルム１の周方向に磁束を導いて、定着フィ
ルム１が磁気飽和せずに、しかも気中短絡しないように
磁力線の方向を定めたところに特徴がある。
ギーを利用して定着工程に適した位置を加熱するため
に、定着フィルム１の周方向に磁束を導いて、定着フィ
ルム１が磁気飽和せずに、しかも気中短絡しないように
磁力線の方向を定めたところに特徴がある。
【００２８】本実施の形態では図２（ａ）のようにコア
２０２を形成して、コア２０２から定着フィルム１へ放
射する磁束の向きと、定着フィルム１からコア２０２に
入射する磁束の向きのなす角度をπ／２（ｒａｄ）にな
るように構成した。
２０２を形成して、コア２０２から定着フィルム１へ放
射する磁束の向きと、定着フィルム１からコア２０２に
入射する磁束の向きのなす角度をπ／２（ｒａｄ）にな
るように構成した。
【００２９】この構成により磁力線（励磁電流ピーク
時）は図中点線のように形成され、定着フィルム１のニ
ップ近傍の適度な範囲が加熱されて、放熱によるエネル
ギー損失を抑えて且つ、発熱に寄与する磁束密度を制御
して無駄な誘導磁界の発生を防ぐことができる。
時）は図中点線のように形成され、定着フィルム１のニ
ップ近傍の適度な範囲が加熱されて、放熱によるエネル
ギー損失を抑えて且つ、発熱に寄与する磁束密度を制御
して無駄な誘導磁界の発生を防ぐことができる。
【００３０】図２（ｂ）のようにθの値を０（ｒａｄ）
にすると、薄い定着フィルム１を回転加熱体として用い
る場合に定着フィルム１が磁気飽和してしまったり、コ
ア間の気中に磁路ができて、発熱効率が低下するととも
に、発熱領域も狭くなって定着工程へのエネルギー供給
が困難になる。このような傾向はθの値がπ／６（ｒａ
ｄ）より大きくなると軽微になり、このように構成する
ことによってより一層好ましい構成となる。
にすると、薄い定着フィルム１を回転加熱体として用い
る場合に定着フィルム１が磁気飽和してしまったり、コ
ア間の気中に磁路ができて、発熱効率が低下するととも
に、発熱領域も狭くなって定着工程へのエネルギー供給
が困難になる。このような傾向はθの値がπ／６（ｒａ
ｄ）より大きくなると軽微になり、このように構成する
ことによってより一層好ましい構成となる。
【００３１】また図２（ｃ）のようにθの値をπ（ｒａ
ｄ）にすると、磁路が長くなって磁束密度が低くなるた
めに迅速な昇温が得られなくなるとともに、発熱領域が
大きくなって放熱による損失を無視できなくなる。この
ような傾向はθの値を５π／６（ｒａｄ）より小さくす
ると軽微になり、このように構成することによってより
一層好ましい構成となる。
ｄ）にすると、磁路が長くなって磁束密度が低くなるた
めに迅速な昇温が得られなくなるとともに、発熱領域が
大きくなって放熱による損失を無視できなくなる。この
ような傾向はθの値を５π／６（ｒａｄ）より小さくす
ると軽微になり、このように構成することによってより
一層好ましい構成となる。
【００３２】本実施の形態はこのような結果に基づきθ
を選んで構成した。
を選んで構成した。
【００３３】以下に本実施の形態の像加熱装置を４色カ
ラー画像形成装置の定着装置として用いた場合の作用効
果について画像形成装置の動作と共に記す。
ラー画像形成装置の定着装置として用いた場合の作用効
果について画像形成装置の動作と共に記す。
【００３４】図５は本発明を用いた電子写真カラープリ
ンタの断面図である。１１は有機感光体でできた感光体
ドラム、１２はこの感光体ドラム１１に一様な帯電を行
なうための帯電装置、１３は不図示の画像信号発生装置
からの信号をレーザ光のオン／オフに変換し、感光体ド
ラム１１に静電潜像を形成するレーザ光学箱である。１
１０１はレーザ光、１１０２はミラーである。感光体ド
ラム１１の静電潜像は現像器１４によってトナーを選択
的に付着させることで顕像化される。現像器１４は、イ
エローＹ、マゼンタＭ、シアンＣのカラー現像器と黒用
の現像器Ｂから構成され、一色ずつ感光体ドラム１１上
の潜像を現像しこのトナー像を中間転写体ドラム１６上
に順次重ねてカラー画像を得る。中間転写体ドラム１６
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、金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ド
ラム１１との電位差でトナー像の転写を行なうものであ
る。一方、給紙カセットから給紙ローラによって送り出
された記録材Ｐは、感光体ドラム１１の静電潜像と同期
するように転写ローラ１５と中間転写体ドラム１６との
間に送り込まれる。転写ローラ１５は記録材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１６上のトナー像を記録材Ｐ上に転写する。こう
して、未定着のトナー像をのせた記録材Ｐは加熱定着装
置１０で熱と圧を加えられて、記録材Ｐ上に永久固着さ
せられて、排紙トレー（不図示）へと排出される。感光
体ドラム１１上に残ったトナーや紙粉はクリーナ１７に
よって除去され、また、中間転写体ドラム１６上に残っ
たトナーや紙粉はクリーナ１８によって除去され、感光
体ドラム１１は帯電以降の工程を繰り返す。
ンタの断面図である。１１は有機感光体でできた感光体
ドラム、１２はこの感光体ドラム１１に一様な帯電を行
なうための帯電装置、１３は不図示の画像信号発生装置
からの信号をレーザ光のオン／オフに変換し、感光体ド
ラム１１に静電潜像を形成するレーザ光学箱である。１
１０１はレーザ光、１１０２はミラーである。感光体ド
ラム１１の静電潜像は現像器１４によってトナーを選択
的に付着させることで顕像化される。現像器１４は、イ
エローＹ、マゼンタＭ、シアンＣのカラー現像器と黒用
の現像器Ｂから構成され、一色ずつ感光体ドラム１１上
の潜像を現像しこのトナー像を中間転写体ドラム１６上
に順次重ねてカラー画像を得る。中間転写体ドラム１６
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、金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ド
ラム１１との電位差でトナー像の転写を行なうものであ
る。一方、給紙カセットから給紙ローラによって送り出
された記録材Ｐは、感光体ドラム１１の静電潜像と同期
するように転写ローラ１５と中間転写体ドラム１６との
間に送り込まれる。転写ローラ１５は記録材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１６上のトナー像を記録材Ｐ上に転写する。こう
して、未定着のトナー像をのせた記録材Ｐは加熱定着装
置１０で熱と圧を加えられて、記録材Ｐ上に永久固着さ
せられて、排紙トレー（不図示）へと排出される。感光
体ドラム１１上に残ったトナーや紙粉はクリーナ１７に
よって除去され、また、中間転写体ドラム１６上に残っ
たトナーや紙粉はクリーナ１８によって除去され、感光
体ドラム１１は帯電以降の工程を繰り返す。
【００３５】定着装置１０には上述の像加熱装置を用い
ており、記録材Ｐはニップで加熱されてトナー像が定着
されてニップ出口で分離される。
ており、記録材Ｐはニップで加熱されてトナー像が定着
されてニップ出口で分離される。
【００３６】上記構成に関して、従来の図６に示すよう
な定着ローラ全体を発熱させる像加熱装置を用いた画像
形成装置と比較した場合、ウェイト時間で6０秒以上短
縮できて、プリント中の消費電力で２０％以上向上させ
ることができた。
な定着ローラ全体を発熱させる像加熱装置を用いた画像
形成装置と比較した場合、ウェイト時間で6０秒以上短
縮できて、プリント中の消費電力で２０％以上向上させ
ることができた。
【００３７】本実施の形態においてコア２０２を小ブロ
ック、例えば直方体の組み合わせで構成してもよく、こ
の場合大きな加圧力に対する歪みや熱歪みに対して柔軟
な構成となる。
ック、例えば直方体の組み合わせで構成してもよく、こ
の場合大きな加圧力に対する歪みや熱歪みに対して柔軟
な構成となる。
【００３８】また、本実施の形態では４色カラー画像形
成装置について説明してきたが、モノクロ或いは１パス
マルチカラー画像形成装置に利用してもよい。この場合
は定着フィルム１において弾性層１０２を省略すること
ができる。
成装置について説明してきたが、モノクロ或いは１パス
マルチカラー画像形成装置に利用してもよい。この場合
は定着フィルム１において弾性層１０２を省略すること
ができる。
【００３９】（第２の実施の形態）図７は本発明におけ
る他の実施の形態を示す概略断面図であり、同図におい
て前出と同符号は同部材を示す。
る他の実施の形態を示す概略断面図であり、同図におい
て前出と同符号は同部材を示す。
【００４０】本実施の形態においては、前述第一の実施
の形態におけるコア２０２に関して小ブロック化したも
のを用いており、定着フィルム１に面する部分２０３に
はキュリー温度の高い磁性体を用い、定着フィルム１か
ら離れている部分２０４にはキュリー温度は比較的低く
て高い透磁率を有する磁性体を用いている。このような
磁性体としては前者にはマグネタイトが、後者にはマン
ガンフェライトが身近なものとして上げられる。
の形態におけるコア２０２に関して小ブロック化したも
のを用いており、定着フィルム１に面する部分２０３に
はキュリー温度の高い磁性体を用い、定着フィルム１か
ら離れている部分２０４にはキュリー温度は比較的低く
て高い透磁率を有する磁性体を用いている。このような
磁性体としては前者にはマグネタイトが、後者にはマン
ガンフェライトが身近なものとして上げられる。
【００４１】このような構成にすることによって、定着
フィルム１の発熱による熱がコアに伝えられてもコアが
磁性を失わないで良好な誘導加熱がえられるとともに、
比較的熱を受けにくい部分２０４では透磁率の高い磁性
体材料により強い磁束を得られるという利点がある。
フィルム１の発熱による熱がコアに伝えられてもコアが
磁性を失わないで良好な誘導加熱がえられるとともに、
比較的熱を受けにくい部分２０４では透磁率の高い磁性
体材料により強い磁束を得られるという利点がある。
【００４２】本発明は定着フィルム１と閉磁路を形成す
るようにコア２０２を構成することを特徴としているた
めに、高温の定着フィルム１に面する部分がコア２０２
に要求されるが、本実施の形態はこの場合のコア２０２
の昇温に対する改善策を提供するものである。
るようにコア２０２を構成することを特徴としているた
めに、高温の定着フィルム１に面する部分がコア２０２
に要求されるが、本実施の形態はこの場合のコア２０２
の昇温に対する改善策を提供するものである。
【００４３】（第３の実施の形態）図８は本発明におけ
る他の実施の形態を示す概略断面図であり、同図におい
て前出と同符号は同部材を示す。
る他の実施の形態を示す概略断面図であり、同図におい
て前出と同符号は同部材を示す。
【００４４】本実施の形態においてはコア２０２として
２極性のものを用いて、所望の部位に磁束を集中させる
構成となっている。本実施の形態ではコア２０２に対し
て出入りする磁力線の角度θとしてπ／３を選んだ。こ
の場合発熱域はニップ付近とその前後であり、誘導加熱
によるエネルギーの大部分は定着工程に消費されるため
に消費電力を低減させることができる。
２極性のものを用いて、所望の部位に磁束を集中させる
構成となっている。本実施の形態ではコア２０２に対し
て出入りする磁力線の角度θとしてπ／３を選んだ。こ
の場合発熱域はニップ付近とその前後であり、誘導加熱
によるエネルギーの大部分は定着工程に消費されるため
に消費電力を低減させることができる。
【００４５】図９は本実施の形態のθ＝２π／５の発展
例として、コア２０２として曲率の大きなもので構成
し、細い材料でも十分な透磁性を得られるようにした上
で、発熱部位の中心を定着フィルム１の回転方向に関し
てニップ上流側にシフトさせており、回転に伴う定着フ
ィルム１移動により、記録材に確実に熱が伝わるように
構成したものである。
例として、コア２０２として曲率の大きなもので構成
し、細い材料でも十分な透磁性を得られるようにした上
で、発熱部位の中心を定着フィルム１の回転方向に関し
てニップ上流側にシフトさせており、回転に伴う定着フ
ィルム１移動により、記録材に確実に熱が伝わるように
構成したものである。
【００４６】これにより記録材の冷却分離も可能にな
り、分離不良やトナー汚れなどの発生を防ぐことができ
る。
り、分離不良やトナー汚れなどの発生を防ぐことができ
る。
【００４７】本実施の形態は定着フィルム１に対して高
い磁束を与えることができるため、厚めの定着フィルム
を用いる場合に好適な構成となる。
い磁束を与えることができるため、厚めの定着フィルム
を用いる場合に好適な構成となる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第一
及び第二の発明によれば、高透磁率部材は上記回転発熱
体を通る磁束の範囲及び密度を調整して、エネルギー変
換効率を高めると共に、発熱部位を特定することにより
放熱損失を低減して、定着工程に寄与するエネルギーの
割合を高めることができる。
及び第二の発明によれば、高透磁率部材は上記回転発熱
体を通る磁束の範囲及び密度を調整して、エネルギー変
換効率を高めると共に、発熱部位を特定することにより
放熱損失を低減して、定着工程に寄与するエネルギーの
割合を高めることができる。
【００４９】また、本出願に係る第三の発明によれば、
小ブロックの組み合わで高透磁率部材を構成することに
より、第一及び第二のの発明において要求される複雑な
形状を安価に形成することを可能にするとともに、コア
の破損を防止することができる。
小ブロックの組み合わで高透磁率部材を構成することに
より、第一及び第二のの発明において要求される複雑な
形状を安価に形成することを可能にするとともに、コア
の破損を防止することができる。
【００５０】また、本出願に係る第四の発明によれば、
高透磁率部材をキュリー点の異なる磁性材の小ブロック
の組み合わせで構成することによって、温度分布に応じ
て磁性材を選択して、透磁率の低下を防ぐことができ
る。
高透磁率部材をキュリー点の異なる磁性材の小ブロック
の組み合わせで構成することによって、温度分布に応じ
て磁性材を選択して、透磁率の低下を防ぐことができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する概略断面
図である。
図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の効果を説明する概
略図である。
略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の定着フィルムの一
部断面図である。
部断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の定着フィルムの一
部断面図である。
部断面図である。
【図５】本発明の像加熱装置を用いたカラー画像形成装
置を説明する概略断面図である。
置を説明する概略断面図である。
【図６】本発明の従来例を説明する長尺方向概略断面図
である。
である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を説明する概略断面
図である。
図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を説明する概略断面
図である。
図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を説明する概略断面
図である。
図である。
【図１０】本発明の従来例を示す図である。
１ 定着フィルム ２０１ 励磁コイル ２０２ コア ３ 加圧ローラ
───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)
- 【請求項１】 透磁率の比較的高い抵抗体からなる円筒
フィルムの表面に離型層を被覆した回転加熱部材と、こ
れに内包される励磁コイルと、上記回転加熱部材とニッ
プを形成する回転加圧部材と、上記励磁コイルによる磁
束を上記回転加熱部材の周方向に導いて実質的に閉磁路
を形成する高透磁率部材と、を有する像加熱装置におい
て、 上記高透磁率部材は、上記回転加熱部材に放出する主磁
力線と上記回転加熱部材から戻る主磁力線とが成す角度
θ（ｒａｄ）を０＜θ＜πなる範囲に導くものであるこ
とを特徴とする像加熱装置。 - 【請求項２】 上記高透磁率部材は、上記回転加熱部材
に放出する主磁力線と上記回転加熱部材から戻る主磁力
線とが成す角度θ（ｒａｄ）をπ／６＜θ＜５π／６な
る範囲に導くものであることを特徴とする請求項１の像
加熱装置。 - 【請求項３】 上記高透磁率部材は小ブロックの組み合
わせで構成されることを特徴とする請求項１の像加熱装
置。 - 【請求項４】 上記小ブロックの組み合わせからなる高
透磁率部材は、キュリー点の異なる２種類以上の磁性材
料で構成されるていることを特徴とする請求項３の像加
熱装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17612195A JP3412968B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 像加熱装置 |
| EP96111197A EP0753799B1 (en) | 1995-07-12 | 1996-07-11 | Image heating apparatus |
| KR1019960027867A KR100191041B1 (ko) | 1995-07-12 | 1996-07-11 | 화상 가열 장치 |
| DE69624176T DE69624176T2 (de) | 1995-07-12 | 1996-07-11 | Bildheizgerät |
| CN96110194A CN1081807C (zh) | 1995-07-12 | 1996-07-12 | 图像加热装置 |
| US08/891,976 US5881349A (en) | 1995-07-12 | 1997-07-11 | Image induction heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17612195A JP3412968B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 像加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926717A true JPH0926717A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3412968B2 JP3412968B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=16008049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17612195A Expired - Fee Related JP3412968B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 像加熱装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5881349A (ja) |
| EP (1) | EP0753799B1 (ja) |
| JP (1) | JP3412968B2 (ja) |
| KR (1) | KR100191041B1 (ja) |
| CN (1) | CN1081807C (ja) |
| DE (1) | DE69624176T2 (ja) |
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| US7664451B2 (en) | 2007-03-29 | 2010-02-16 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fixing device and image forming apparatus |
| CN109752938A (zh) * | 2017-11-06 | 2019-05-14 | 佳能株式会社 | 加热器和定影设备 |
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