JPH11143272A - 加熱装置、像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents
加熱装置、像加熱装置および画像形成装置Info
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- JPH11143272A JPH11143272A JP32715797A JP32715797A JPH11143272A JP H11143272 A JPH11143272 A JP H11143272A JP 32715797 A JP32715797 A JP 32715797A JP 32715797 A JP32715797 A JP 32715797A JP H11143272 A JPH11143272 A JP H11143272A
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Abstract
よび画像形成装置において、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。 【解決手段】 磁場発生手段18,17a,17b,1
7c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10と、該電磁誘導発熱部材10と相互圧接し
て被加熱材Pの加熱ニップ部Nを形成する加圧部材30
とを有し、前記電磁誘導発熱部材10の発熱で被加熱材
Pを加熱する加熱装置100であり、前記加熱ニップ部
Nの電磁誘導発熱部材10を介して加圧部材30と対向
する位置に良熱伝導部材40を配設したこと。
Description
加熱方式の加熱装置及び像加熱装置、そして該像加熱装
置を備えた電子写真装置・静電記録装置などの画像形成
装置に関する。
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。
・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イルム加熱方式の
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。
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。
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。
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。
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。
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。
82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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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3
0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。
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。
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。
の加熱装置、像加熱装置および画像形成装置において、
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。
徴とする加熱装置、像加熱装置および画像形成装置であ
る。
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
良熱伝導部材を配設したことを特徴とする加熱装置。
て、前記電磁誘導発熱体が回転体であることを特徴とす
る加熱装置。
置において、前記電磁誘導発熱体がエンドレスベルトで
あることを特徴とする加熱装置。
の加熱装置において、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加
熱装置。
〔4〕に記載の加熱装置において、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加熱装置。
記載の加熱装置において、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加熱装置。
記載の加熱装置において、前記磁場発生手段は前記良熱
伝導部材を発熱させないことを特徴とする加熱装置。
て、前記良熱伝導部材を前記磁場発生手段の磁場外に配
設したことを特徴とする加熱装置。
いて、前記磁場発生手段が励磁コイルとそのコアとを具
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加熱装置。
熱処理する手段として、〔1乃至〔9の何れか1項に記
載の加熱装置を具備したことを特徴とする像加熱装置。
形成手段と、該画像形成手段により被記録材上に形成し
た画像を加熱処理する像加熱装置とを具備し、該像加熱
装置として〔1〕乃至
装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
に、良熱伝導部材を配設することにより、ニップ部にお
ける熱伝導が向上し、狭い幅の被加熱材がニップ部を通
紙した場合でも、非通紙部昇温を抑制することができ
る。
スベルトを用いた場合、ベルト自身の熱容量が少なくニ
ップ部における熱伝導率が低くなるので、良熱伝導部材
をニップ部に配置し該ニップ部における熱伝導を向上さ
せて、非通紙部昇温を抑制している。
0[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。
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。
部材を発熱させないことにより、良熱伝導発熱部材自身
の非通紙部昇温を防止することができる。
画像形成装置は電子写真カラープリンタである。
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。
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。
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。
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。
ー画像転写後の回転感光体ドラム101面はクリーナ1
07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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
せたものを用いている。
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。
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。
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。
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。
れる交番電流(高周波電流)によって交番磁束を発生す
る。
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。
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。
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。
用いている。該良熱伝導部材40は熱伝導率kがk=7
2[w・m-1・K-1]であり、厚さ1[mm]である。
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。
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。
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。
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。
a,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1
0の端部を規制・保持するフランジ部材である。
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3
0a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。
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1
0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。
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。
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16
bにも同様に形成具備することができる。
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。
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。
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1
0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。
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。
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。
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。
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。
かけて密集度を向上さてもよい。
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。
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。
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。
a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。
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。
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。
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。
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)。
m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1〜1
00μmが好ましい。
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。
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。
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50〜50
0μmがよい。
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。
・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。
g. ]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。
-3[cal/cm・sec・deg. ]がよい。より好ましくは8×1
0-4〜1.5×10-3[cal/cm・sec・deg. ]がよい。
コーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、PFA、P
TFE、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。
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。
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。
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PE
EK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA掛脂、PT
FE樹脂、FEP樹脂などの耐熱樹脂がよい。
00μm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17
a,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。
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。
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。
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。
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A
4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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
動ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。
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。
0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。
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。
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。
磁誘導加熱方式の加熱装置、像加熱装置および画像形成
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
大を図ることができる。
略構成図
模型図
の斜視図
図
図(その1)
図(その2)
フ
ラフ
ラフ
置の要部横断側面模型図
装置の要部横断側面模型図
装置)の構成略図
Claims (11)
- 【請求項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を配設したことを特徴と
する加熱装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の加熱装置において、前
記電磁誘導発熱体が回転体であることを特徴とする加熱
装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の加熱装置におい
て、前記電磁誘導発熱体がエンドレスベルトであること
を特徴とする加熱装置。 - 【請求項4】 請求項1,2又は3に記載の加熱装置に
おいて、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加熱装置。 - 【請求項5】 請求項1,2,3又は4に記載の加熱装
置において、前記良熱伝導部材が非磁性部材であること
を特徴とする加熱装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至5の何れか1項に記載の加
熱装置において、前記良熱伝導部材が非磁性金属である
ことを特徴とする加熱装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至6の何れか1項に記載の加
熱装置において、 前記磁場発生手段は前記良熱伝導部材を発熱させないこ
とを特徴とする加熱装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の加熱装置において、 前記良熱伝導部材を前記磁場発生手段の磁場外に配設し
たことを特徴とする加熱装置。 - 【請求項9】 請求項7又は8の加熱装置において、前
記磁場発生手段が励磁コイルとそのコアとを具備し、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加熱装置。 - 【請求項10】 被記録材に形成された画像を加熱処理
する手段として、請求項1乃至9の何れか1項に記載の
加熱装置を具備したことを特徴とする像加熱装置。 - 【請求項11】 被記録材に画像を形成する画像形成手
段と、該画像形成手段により被記録材上に形成した画像
を加熱処理する像加熱装置とを具備し、 該像加熱装置として請求項1乃至9の何れか1項に記載
の加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32715797A JP3787426B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 加熱装置 |
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JP32715797A JP3787426B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 加熱装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11143272A true JPH11143272A (ja) | 1999-05-28 |
JP3787426B2 JP3787426B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3787426B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003223062A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Canon Inc | 加熱装置、画像加熱定着装置および画像形成装置 |
US7021753B2 (en) | 2001-09-21 | 2006-04-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating device having excessive temperature rise prevention function |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP32715797A patent/JP3787426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2003223062A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Canon Inc | 加熱装置、画像加熱定着装置および画像形成装置 |
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