JP2001319764A - 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Info
- Publication number
- JP2001319764A JP2001319764A JP2000138908A JP2000138908A JP2001319764A JP 2001319764 A JP2001319764 A JP 2001319764A JP 2000138908 A JP2000138908 A JP 2000138908A JP 2000138908 A JP2000138908 A JP 2000138908A JP 2001319764 A JP2001319764 A JP 2001319764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- rotating body
- heating
- heating device
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度を確保しながら予熱時間の短縮化
をはかり、さらに温度むらを抑制して通紙モードにかか
わらず安定した加熱性能を確保しえる加熱装置及び画像
形成装置を提供すること。 【解決手段】 回転体1と、この回転体内部に設けられ
た磁束発生手段8とを有し、該磁束発生手段8による誘
導電流により該回転体1を発熱させ、被加熱材6を該回
転体1の熱で加熱する加熱装置Rにおいて、前記回転体
1が、非磁性の中空金属ローラ21からなり、前記中空
金属ローラの内面に磁性金属層22が形成されているこ
と。
をはかり、さらに温度むらを抑制して通紙モードにかか
わらず安定した加熱性能を確保しえる加熱装置及び画像
形成装置を提供すること。 【解決手段】 回転体1と、この回転体内部に設けられ
た磁束発生手段8とを有し、該磁束発生手段8による誘
導電流により該回転体1を発熱させ、被加熱材6を該回
転体1の熱で加熱する加熱装置Rにおいて、前記回転体
1が、非磁性の中空金属ローラ21からなり、前記中空
金属ローラの内面に磁性金属層22が形成されているこ
と。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置、
及び該画像形成装置に用いられる加熱装置に関する。
写機、プリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置、
及び該画像形成装置に用いられる加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、プリンタ
等においては、未定着のトナー画像を記録材面に永久固
着画像として、加熱定着する装置(以下、加熱定着装置
と記す。)として、以下に示す「熱ローラ方式」あるい
は「フィルム加熱方式」が用いられている。
等においては、未定着のトナー画像を記録材面に永久固
着画像として、加熱定着する装置(以下、加熱定着装置
と記す。)として、以下に示す「熱ローラ方式」あるい
は「フィルム加熱方式」が用いられている。
【0003】熱ローラ方式は、熱源として、ハロゲンラ
ンプ(ハロゲンヒータ)を内蔵させ、該ハロゲンランプ
の発熱で所定の温度に加熱、温調させる定着ローラ(熱
ローラ)と、加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を
形成させ、該ローラ対を回転させ、定着ニップ部に被加
熱材としての、未定着トナー画像を担持させた記録材を
導入して挟持搬送させ、定着ニップ部において記録材を
定着ローラの熱で加熱して画像の熱定着を行わせるもの
である。
ンプ(ハロゲンヒータ)を内蔵させ、該ハロゲンランプ
の発熱で所定の温度に加熱、温調させる定着ローラ(熱
ローラ)と、加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を
形成させ、該ローラ対を回転させ、定着ニップ部に被加
熱材としての、未定着トナー画像を担持させた記録材を
導入して挟持搬送させ、定着ニップ部において記録材を
定着ローラの熱で加熱して画像の熱定着を行わせるもの
である。
【0004】次にフィルム加熱方式の加熱定着装置につ
いて説明する。
いて説明する。
【0005】特開昭63−313182号公報等に開示
のように、発熱源(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)を挟ませて定着ニップ部を形成さ
せ、該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラの間に被加
熱材としての、未定着トナー画像を担持させた記録材を
導入してフィルムと一緒に定着ニップ部を挟持搬送させ
ることで、発熱抵抗体への通電により発熱するセラミッ
クヒータの熱をフィルムを介して記録材に与えて加熱し
て画像の熱定着を行わせるものである。しかしながら、
上記従来例の各種方式の加熱定着装置にはそれぞれ、以
下のような問題点があった。
のように、発熱源(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)を挟ませて定着ニップ部を形成さ
せ、該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラの間に被加
熱材としての、未定着トナー画像を担持させた記録材を
導入してフィルムと一緒に定着ニップ部を挟持搬送させ
ることで、発熱抵抗体への通電により発熱するセラミッ
クヒータの熱をフィルムを介して記録材に与えて加熱し
て画像の熱定着を行わせるものである。しかしながら、
上記従来例の各種方式の加熱定着装置にはそれぞれ、以
下のような問題点があった。
【0006】例えばハロゲンランプやセラミックヒータ
を熱源として用いた従来の熱ローラ方式の装置やフィル
ム加熱方式の装置においては、定着ローラやフィルムに
熱伝達させる必要があるためにエネルギーロスが大き
く、エネルギーの有効活用ができない等の問題があっ
た。
を熱源として用いた従来の熱ローラ方式の装置やフィル
ム加熱方式の装置においては、定着ローラやフィルムに
熱伝達させる必要があるためにエネルギーロスが大き
く、エネルギーの有効活用ができない等の問題があっ
た。
【0007】特に、ハロゲンランプなどから構成される
熱ローラ方式の加熱定着装置においては、電源を投入し
た後、定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達す
るまでの時間(以下、「予熱時間」という)に、比較的
長時間を要してきた。それは、ローラを内側から加熱す
るために、ローラ表面の温度が上がるまでに時間がかか
るためである。その間、使用者は複写機を使用すること
ができず、長時間の待機を強いられるという問題があっ
た。これに対し予熱時間の短縮を図ってユーザの操作性
を向上すべく多量の電力を定着ローラに印加したので
は、定着装置における消費電力が増大し、省エネルギー
化に反するという問題が生じていた。
熱ローラ方式の加熱定着装置においては、電源を投入し
た後、定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達す
るまでの時間(以下、「予熱時間」という)に、比較的
長時間を要してきた。それは、ローラを内側から加熱す
るために、ローラ表面の温度が上がるまでに時間がかか
るためである。その間、使用者は複写機を使用すること
ができず、長時間の待機を強いられるという問題があっ
た。これに対し予熱時間の短縮を図ってユーザの操作性
を向上すべく多量の電力を定着ローラに印加したので
は、定着装置における消費電力が増大し、省エネルギー
化に反するという問題が生じていた。
【0008】また、フィルム加熱定着装置においては、
フィルムの耐久性などから、高速機(1分間の出力が5
0枚以上)への適用が向いていないという問題があっ
た。
フィルムの耐久性などから、高速機(1分間の出力が5
0枚以上)への適用が向いていないという問題があっ
た。
【0009】かかる要請を満足する装置として、特開昭
59−33477号公報に示されるように、加熱源とし
て高周波誘導を利用し、電気−熱変換効率を向上させ、
予熟時間の短縮を図るようにした誘導加熱定着装置が提
案されている。この誘導加熱定着装置は、金属導体から
なる中空の定着ローラの内部にコイルが同心円状に配置
されており、この励磁コイルに高周波電流を流して生じ
た高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生さ
せ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラその
ものをジュール発熱させるようになっている。
59−33477号公報に示されるように、加熱源とし
て高周波誘導を利用し、電気−熱変換効率を向上させ、
予熟時間の短縮を図るようにした誘導加熱定着装置が提
案されている。この誘導加熱定着装置は、金属導体から
なる中空の定着ローラの内部にコイルが同心円状に配置
されており、この励磁コイルに高周波電流を流して生じ
た高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生さ
せ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラその
ものをジュール発熱させるようになっている。
【0010】一方、発熱体の熱容量を小さくする低熱容
量化によっても予熱時間の短縮を図ることが可能なこと
から、加熱ローラの薄肉化も提案されている。しかしな
がら、定着装置は、通常加熱ローラと加圧ローラとを高
い圧接力で接触させる構成であり、加熱ローラには一定
の機械的強度が要求されるので、加熱ローラの薄肉化に
は限度があり、薄肉化による予熱時間の短縮にも自ずと
限界があった。
量化によっても予熱時間の短縮を図ることが可能なこと
から、加熱ローラの薄肉化も提案されている。しかしな
がら、定着装置は、通常加熱ローラと加圧ローラとを高
い圧接力で接触させる構成であり、加熱ローラには一定
の機械的強度が要求されるので、加熱ローラの薄肉化に
は限度があり、薄肉化による予熱時間の短縮にも自ずと
限界があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】高周波誘導を利用した
加熱方式において上記問題を解決するために、例えば、
特開昭59−33476号公報には、円筒状セラミック
の外周に発熱体である薄膜金属層を形成し、予熱時間の
短縮を行うと同時に機械的強度を確保するようにした定
着ローラが提案されている。
加熱方式において上記問題を解決するために、例えば、
特開昭59−33476号公報には、円筒状セラミック
の外周に発熱体である薄膜金属層を形成し、予熱時間の
短縮を行うと同時に機械的強度を確保するようにした定
着ローラが提案されている。
【0012】しかしながら、上記公報に示される従来の
定着ローラは、芯材の外周に設けられた発熱体を薄肉化
し、更に芯材として熱伝導が悪いセラミックを用いてい
るので、ローラ長手方向への熱伝導がほとんどなくなっ
ている。
定着ローラは、芯材の外周に設けられた発熱体を薄肉化
し、更に芯材として熱伝導が悪いセラミックを用いてい
るので、ローラ長手方向への熱伝導がほとんどなくなっ
ている。
【0013】このため、複写機などにおいて最大通紙幅
よりも幅が狭いサイズの記録紙(被加熱材)を連続で通
紙するモードの場合などにおいて、定着ローラの通紙領
域における温度と、非通紙域における温度との温度差が
極めて大きくなってしまう。このような温度むらによ
り、周辺部材の耐熱寿命が低下したり、熱的損傷を被っ
たりするおそれがあり、さらには、該モードの直後に大
型サイズの記録紙を通紙したときに、定着性に部分的な
ムラが発生するという問題があった。
よりも幅が狭いサイズの記録紙(被加熱材)を連続で通
紙するモードの場合などにおいて、定着ローラの通紙領
域における温度と、非通紙域における温度との温度差が
極めて大きくなってしまう。このような温度むらによ
り、周辺部材の耐熱寿命が低下したり、熱的損傷を被っ
たりするおそれがあり、さらには、該モードの直後に大
型サイズの記録紙を通紙したときに、定着性に部分的な
ムラが発生するという問題があった。
【0014】そこでさらに上記の通紙部と非通紙部で温
度差が大きくなってしまう問題を解決するために、特開
平9−127810号公報には、良熱伝導性かつ非磁性
の特性を有する中空の金属ローラ外周面に、発熱体であ
る磁性金属の薄膜層を形成させた定着ローラが提案され
ている。これは、非通紙部と通紙部の温度差をより小さ
くするために、良熱伝導性で非磁性の金属ローラを使う
が、非磁性の金属ローラでは、誘導渦電流が発生しない
ため、非磁性金属ローラの外周に、誘導渦電流が発生し
発熱する磁性体金属薄膜層を設けたものである。
度差が大きくなってしまう問題を解決するために、特開
平9−127810号公報には、良熱伝導性かつ非磁性
の特性を有する中空の金属ローラ外周面に、発熱体であ
る磁性金属の薄膜層を形成させた定着ローラが提案され
ている。これは、非通紙部と通紙部の温度差をより小さ
くするために、良熱伝導性で非磁性の金属ローラを使う
が、非磁性の金属ローラでは、誘導渦電流が発生しない
ため、非磁性金属ローラの外周に、誘導渦電流が発生し
発熱する磁性体金属薄膜層を設けたものである。
【0015】しかしアルミニウム等の非磁性材料は、鉄
などに比べて、機械的強度が弱く、定着ローラとして使
用する際には10(mm)から、それ以上の肉厚で使わ
れることが多い。その場合、励磁コイルが定着ローラ内
部に配置されている構成においては、発熱体である磁性
金属層が、金属ローラ外周面に配置されると、必然的
に、最低でも金属ローラの肉厚分は励磁コイルと発熱体
が離れてしまうこととなり、励磁コイルヘの印加電力に
対する発熱体の発熱効率が、落ちてしまい、結果として
予熱時間が長くなってしまうという問題があった。
などに比べて、機械的強度が弱く、定着ローラとして使
用する際には10(mm)から、それ以上の肉厚で使わ
れることが多い。その場合、励磁コイルが定着ローラ内
部に配置されている構成においては、発熱体である磁性
金属層が、金属ローラ外周面に配置されると、必然的
に、最低でも金属ローラの肉厚分は励磁コイルと発熱体
が離れてしまうこととなり、励磁コイルヘの印加電力に
対する発熱体の発熱効率が、落ちてしまい、結果として
予熱時間が長くなってしまうという問題があった。
【0016】また発熱体である磁性金属薄膜層の厚み
を、どの程度にすべきかも、明確化されておらず、発熱
効率に無駄があり、やはり余熱時間が長くなってしまう
場合があった。
を、どの程度にすべきかも、明確化されておらず、発熱
効率に無駄があり、やはり余熱時間が長くなってしまう
場合があった。
【0017】そこで本発明は、上記従来技術に伴う課題
を解決するためになされたものであり、機械的強度を確
保しながら予熱時間の短縮化をはかり、さらに温度むら
を抑制して通紙モードにかかわらず安定した加熱性能を
確保しえる加熱装置及び画像形成装置を提供することを
目的とする。
を解決するためになされたものであり、機械的強度を確
保しながら予熱時間の短縮化をはかり、さらに温度むら
を抑制して通紙モードにかかわらず安定した加熱性能を
確保しえる加熱装置及び画像形成装置を提供することを
目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の加熱装置及び画
像形成装置は、上記課題を解決するために下記の構成を
特徴とするものである。
像形成装置は、上記課題を解決するために下記の構成を
特徴とするものである。
【0019】〔1〕:回転体と、この回転体内部に設け
られた磁束発生手段とを有し、該磁束発生手段による誘
導電流により該回転体を発熱させ、被加熱材を該回転体
の熱で加熱する加熱装置において、前記回転体が、非磁
性の中空金属ローラからなり、前記中空金属ローラの内
面に磁性金属層が形成されていることを特徴とする加熱
装置。
られた磁束発生手段とを有し、該磁束発生手段による誘
導電流により該回転体を発熱させ、被加熱材を該回転体
の熱で加熱する加熱装置において、前記回転体が、非磁
性の中空金属ローラからなり、前記中空金属ローラの内
面に磁性金属層が形成されていることを特徴とする加熱
装置。
【0020】〔2〕:回転体と、この回転体内部に設け
られた磁束発生手段と、回転体とニップを形成する加圧
部材とを有し、該磁束発生手段で発生させた磁力の作用
により該回転体を電磁誘導発熱させ、該ニップに通した
被加熱材を回転体の熱で加熱する加熱装置において、前
記回転体が、非磁性の中空金属ローラからなり、前記中
空金属ローラの内面に磁性金属層が形成されていること
を特徴とする加熱装置。
られた磁束発生手段と、回転体とニップを形成する加圧
部材とを有し、該磁束発生手段で発生させた磁力の作用
により該回転体を電磁誘導発熱させ、該ニップに通した
被加熱材を回転体の熱で加熱する加熱装置において、前
記回転体が、非磁性の中空金属ローラからなり、前記中
空金属ローラの内面に磁性金属層が形成されていること
を特徴とする加熱装置。
【0021】〔3〕:前記磁束発生手段が励磁コイルで
あることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の加熱装
置。
あることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の加熱装
置。
【0022】〔4〕:前記金属ローラがアルミニウムか
らなることを特徴とする〔1〕,〔2〕又は〔3〕に記
載の加熱装置 〔5〕:前記磁性金属層は、メッキ、蒸着、あるいはス
パッタリングによって形成されたことを特徴とする
〔1〕〜〔4〕の何れか1項に記載の加熱装置。
らなることを特徴とする〔1〕,〔2〕又は〔3〕に記
載の加熱装置 〔5〕:前記磁性金属層は、メッキ、蒸着、あるいはス
パッタリングによって形成されたことを特徴とする
〔1〕〜〔4〕の何れか1項に記載の加熱装置。
【0023】〔6〕:前記磁性金属層の厚みが、 δ=(2ρ/μω)1/2 とするときに、δ±20%(μm)であることを特徴と
する〔1〕〜〔5〕の何れか1項に記載の加熱装置。
する〔1〕〜〔5〕の何れか1項に記載の加熱装置。
【0024】但しここでρは、金属の電気抵抗であり単
位は(Ωm)、μは金属の透磁率であり単位は(H/
m)、ωは、前記交流電流の角周波数である。
位は(Ωm)、μは金属の透磁率であり単位は(H/
m)、ωは、前記交流電流の角周波数である。
【0025】〔7〕:前記磁性金属層は、電気ニッケル
メッキによって形成されるニッケル薄層であることを特
徴とする〔1〕〜〔6〕の何れか1項に記載の加熱装
置。
メッキによって形成されるニッケル薄層であることを特
徴とする〔1〕〜〔6〕の何れか1項に記載の加熱装
置。
【0026】〔8〕:未定着画像の形成された記録材を
前記被加熱材として加熱することで、該画像を記録材上
に定着させることを特徴とする〔1〕〜〔7〕の何れか
1項に記載の加熱装置。
前記被加熱材として加熱することで、該画像を記録材上
に定着させることを特徴とする〔1〕〜〔7〕の何れか
1項に記載の加熱装置。
【0027】
〔9〕:記録材上に画像を形成する像形成
手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有
する画像形成装置において、像加熱手段として〔1〕〜
〔8〕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。
手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有
する画像形成装置において、像加熱手段として〔1〕〜
〔8〕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。
【0028】
【発明の実施の形態】〈第一の実施形態〉図1は本発明
の特徴を最もよく表す図画であり、本発明の一形態であ
る定着装置Rの断面の模式図である。
の特徴を最もよく表す図画であり、本発明の一形態であ
る定着装置Rの断面の模式図である。
【0029】定着ローラ1と加圧ローラ2は回転自在に
支持されていて、定着ローラ1のみを駆動する構成にな
っている。加圧ローラ2は定着ローラ1の表面に圧接し
ていて、圧接部(ニップ部)nでの摩擦力で従動回転す
る様に配置してある。また加圧ローラ2は定着ローラ1
の回転軸方向にバネなどを用いた図示しない機構によっ
て加圧されている。加圧ローラ2は約294[N]で荷
重されており、その場合圧接部の幅(ニップ幅)は約6
[mm]になる。しかし都合によっては荷重を代え、異
なるニップ幅に設定してもよい。
支持されていて、定着ローラ1のみを駆動する構成にな
っている。加圧ローラ2は定着ローラ1の表面に圧接し
ていて、圧接部(ニップ部)nでの摩擦力で従動回転す
る様に配置してある。また加圧ローラ2は定着ローラ1
の回転軸方向にバネなどを用いた図示しない機構によっ
て加圧されている。加圧ローラ2は約294[N]で荷
重されており、その場合圧接部の幅(ニップ幅)は約6
[mm]になる。しかし都合によっては荷重を代え、異
なるニップ幅に設定してもよい。
【0030】温度センサー3は定着ローラ1の表面に当
接するように配置され、温度センサー3の検出信号をも
とに励磁コイル8への電力供給を増減させることで、定
着ローラ1の表面温度が所定の一定温度になる様自動制
御される。
接するように配置され、温度センサー3の検出信号をも
とに励磁コイル8への電力供給を増減させることで、定
着ローラ1の表面温度が所定の一定温度になる様自動制
御される。
【0031】搬送ガイド4は、未定着のトナー画像5を
担持しながら搬送される転写材(記録材)6を定着ロー
ラ1と加圧ローラ2とのニップ部nへ案内する位置に配
置される。
担持しながら搬送される転写材(記録材)6を定着ロー
ラ1と加圧ローラ2とのニップ部nへ案内する位置に配
置される。
【0032】分離爪7は、定着ローラ1の表面に当接し
て配置され、転写材6がニップ部通過後に定着ローラ1
に張り付いてしまった場合、強制的に分離してジャムを
防止するためのものである。
て配置され、転写材6がニップ部通過後に定着ローラ1
に張り付いてしまった場合、強制的に分離してジャムを
防止するためのものである。
【0033】また励磁コイル8は高周波コンバーター1
0に接続され10〜2000[kHz]の高周波電力が
供給されるため、細い線を数本リッツにしたものを用い
ており、巻き線に伝熱した場合を考え、被覆には耐熱性
の物を使用した。磁性体コア9は高透磁率かつ低損失の
ものを用いる。パーマロイのような合金の場合は、コア
内の渦電流損失が、高周波で大きくなるため積層構造に
してもよい。コアは磁気回路の効率を上げるためと磁気
遮蔽のために用いている。このコイルとコアの磁気回路
部分は、磁気遮蔽が十分にできる手段がある場合は空芯
にしてもよい。
0に接続され10〜2000[kHz]の高周波電力が
供給されるため、細い線を数本リッツにしたものを用い
ており、巻き線に伝熱した場合を考え、被覆には耐熱性
の物を使用した。磁性体コア9は高透磁率かつ低損失の
ものを用いる。パーマロイのような合金の場合は、コア
内の渦電流損失が、高周波で大きくなるため積層構造に
してもよい。コアは磁気回路の効率を上げるためと磁気
遮蔽のために用いている。このコイルとコアの磁気回路
部分は、磁気遮蔽が十分にできる手段がある場合は空芯
にしてもよい。
【0034】加圧ローラ2は、外径20[mm]の鉄製
の芯金の外周に厚さ5[mm]のSiゴムの層と表面の
離型性を高めるために例えばPTFE10〜50[μ
m]や、PFA10〜50[μm]の層を設けて、外径
は30[mm]である。
の芯金の外周に厚さ5[mm]のSiゴムの層と表面の
離型性を高めるために例えばPTFE10〜50[μ
m]や、PFA10〜50[μm]の層を設けて、外径
は30[mm]である。
【0035】定着ローラ1は、図2に示す様に、外径5
0[mm]、厚さ10[mm]の良熱伝導性で非磁性の
特性を有するアルミニウム製の芯金シリンダ21と、そ
の内面に電気めっきによって施された50[μm]の磁
性を有するニッケル薄膜層22、そして表面の離形性を
高めるために、ここではPTFE20[μm]の離型層
23を設けている。
0[mm]、厚さ10[mm]の良熱伝導性で非磁性の
特性を有するアルミニウム製の芯金シリンダ21と、そ
の内面に電気めっきによって施された50[μm]の磁
性を有するニッケル薄膜層22、そして表面の離形性を
高めるために、ここではPTFE20[μm]の離型層
23を設けている。
【0036】芯金21は銅やアルミニウムなどの熱伝導
率が高いものが好ましい。それは、定着ローラ幅よりも
小さいサイズの転写材6を連続通紙した場合でも、定着
ローラ1の通紙部と非通紙部の間の温度差を小さくでき
るためである。これにより、定着ローラ幅よりも幅の狭
い転写材6を連続通紙した直後に、定着ローラ1とほぼ
同じ大きさの転写材6を通紙しても、定着性にムラが生
じたりすることはない。
率が高いものが好ましい。それは、定着ローラ幅よりも
小さいサイズの転写材6を連続通紙した場合でも、定着
ローラ1の通紙部と非通紙部の間の温度差を小さくでき
るためである。これにより、定着ローラ幅よりも幅の狭
い転写材6を連続通紙した直後に、定着ローラ1とほぼ
同じ大きさの転写材6を通紙しても、定着性にムラが生
じたりすることはない。
【0037】また、比較のため図3のような、外径50
[mm]、厚さ10[mm]のアルミニウム製のシリン
ダ31と、その外面に電気メッキによって施された50
[μm]の磁性を有するニッケル薄膜層32、そして表
面の雛形性を高めるために、PTFE20[μm]の離
形層33を設けた定着ローラを作成した。(以下、この
ローラを定着ローラ30と呼ぶ)而して、本発明である
ところの図2に示した定着ローラ1と、従来例である図
3に示した定着ローラ30について、定着ローラ表面が
200℃になるまでの、余熱時間を測定した。すると本
発明である芯金21の内側にニッケルメッキ層22を施
した定着ローラ1は、30[秒]で、200℃に達した
のに対して、芯金31の外側にニッケルメッキ層32を
施した定着ローラ30は、45[秒]の時間がかかっ
た。
[mm]、厚さ10[mm]のアルミニウム製のシリン
ダ31と、その外面に電気メッキによって施された50
[μm]の磁性を有するニッケル薄膜層32、そして表
面の雛形性を高めるために、PTFE20[μm]の離
形層33を設けた定着ローラを作成した。(以下、この
ローラを定着ローラ30と呼ぶ)而して、本発明である
ところの図2に示した定着ローラ1と、従来例である図
3に示した定着ローラ30について、定着ローラ表面が
200℃になるまでの、余熱時間を測定した。すると本
発明である芯金21の内側にニッケルメッキ層22を施
した定着ローラ1は、30[秒]で、200℃に達した
のに対して、芯金31の外側にニッケルメッキ層32を
施した定着ローラ30は、45[秒]の時間がかかっ
た。
【0038】これは、定着ローラ1の方が定着ローラ3
0と比べ、発熱層であるニッケルメッキ層22がアルミ
ニウムの芯金分だけ、励磁コイル8の近くにあるため
に、励磁コイル8に入力された電力に対するニッケルメ
ッキ層22の発熱効率が高く、かつ、芯金21にアルミ
ニウムという良熱伝導性の物質を使用したことにより、
発熱部が内面側にあっても速やかに表面へ熱が伝わるた
めであると考えられる。
0と比べ、発熱層であるニッケルメッキ層22がアルミ
ニウムの芯金分だけ、励磁コイル8の近くにあるため
に、励磁コイル8に入力された電力に対するニッケルメ
ッキ層22の発熱効率が高く、かつ、芯金21にアルミ
ニウムという良熱伝導性の物質を使用したことにより、
発熱部が内面側にあっても速やかに表面へ熱が伝わるた
めであると考えられる。
【0039】ここで、良熱伝導性の物質とは、200℃
(定着ローラの一般的な温調温度)における熱伝導率λ
が200W/m・K以上のものであり、非磁性とは、比透磁
率が約1のものである。この様な物質は、本形態例にお
けるアルミニウムの他に、銀や銅等があげられる。しか
しコストなどの面から、アルミニウムが非磁性、良熱伝
導性物質としては、もっとも使いやすい材料である。
(定着ローラの一般的な温調温度)における熱伝導率λ
が200W/m・K以上のものであり、非磁性とは、比透磁
率が約1のものである。この様な物質は、本形態例にお
けるアルミニウムの他に、銀や銅等があげられる。しか
しコストなどの面から、アルミニウムが非磁性、良熱伝
導性物質としては、もっとも使いやすい材料である。
【0040】また磁性金属とは、比透磁率が約100以
上のものであり、コバルト、ニッケル、鉄、などをあげ
ることができる。また、薄膜層の形成方法としては、メ
ッキ、蒸着、スパッタリング等がある。しかし、工業的
な安定性や量産性などから考えて、磁性金属薄膜層とし
ては、電気Niメッキで形成したものが、好ましい。
上のものであり、コバルト、ニッケル、鉄、などをあげ
ることができる。また、薄膜層の形成方法としては、メ
ッキ、蒸着、スパッタリング等がある。しかし、工業的
な安定性や量産性などから考えて、磁性金属薄膜層とし
ては、電気Niメッキで形成したものが、好ましい。
【0041】また、非磁性のアルミニウム製のローラの
内面に磁性の鉄のローラを複合させた構成でも良いが、
鉄とアルミニウムの接合面で熱の受け渡しに損失が起こ
り、アルミニウムローラの表面がうまく温められない等
の問題が考えられる。これに対し、本実施形態のメッキ
によりアルミニウム内面に磁性層を形成した場合では、
磁性層からアルミニウム製ローラヘの熱の受け渡しが、
スムーズに行なわれることが分かった。
内面に磁性の鉄のローラを複合させた構成でも良いが、
鉄とアルミニウムの接合面で熱の受け渡しに損失が起こ
り、アルミニウムローラの表面がうまく温められない等
の問題が考えられる。これに対し、本実施形態のメッキ
によりアルミニウム内面に磁性層を形成した場合では、
磁性層からアルミニウム製ローラヘの熱の受け渡しが、
スムーズに行なわれることが分かった。
【0042】〈第二の実施形態〉本実施形態は、定着ロ
ーラ内周面に設けられた磁性金属層の厚さを特定したも
のである。その他の構成は前述の実施形態と略同じであ
るので、同一の要素に同符番を付して再度の説明を省略
している。
ーラ内周面に設けられた磁性金属層の厚さを特定したも
のである。その他の構成は前述の実施形態と略同じであ
るので、同一の要素に同符番を付して再度の説明を省略
している。
【0043】一般に電磁誘導加熱に使われる発熱体の発
熱効率においては、以下の式であらわされる表皮深さσ
[m]が、密接に関わっている。ここでρ[Ωm]は発
熱体の固有抵抗、ωは励磁コイル8に流れる電流の角周
波数、μは発熱体の透磁率である。
熱効率においては、以下の式であらわされる表皮深さσ
[m]が、密接に関わっている。ここでρ[Ωm]は発
熱体の固有抵抗、ωは励磁コイル8に流れる電流の角周
波数、μは発熱体の透磁率である。
【0044】σ=(2ρ/ωμ)1/2・・・ この表皮深さσ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
度が1/e以下になっており、ほとんどのエネルギーは
この深さまでで吸収されている。
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度が1/e以下になっており、ほとんどのエネルギーは
この深さまでで吸収されている。
【0045】従って、電磁誘導においては、発熱体とし
ての発熱層22が上記計算式であらわされる表皮深さ分
だけあれば、励磁コイル8ヘ入力される電力に対して、
効率の良い発熱ができることとなる。
ての発熱層22が上記計算式であらわされる表皮深さ分
だけあれば、励磁コイル8ヘ入力される電力に対して、
効率の良い発熱ができることとなる。
【0046】本実施形態では、発熱層22を蒸着により
つくられたコバルト金属薄膜層としており、他の部分
は、図2と同様とした。
つくられたコバルト金属薄膜層としており、他の部分
は、図2と同様とした。
【0047】今、励磁コイル8に流れる電流の周波数を
100[kHz]とすると、コバルトの比透磁率20
0、固有抵抗14.5を使って、コバルトの表皮深さを
計算するとσ=34[μm]となる。
100[kHz]とすると、コバルトの比透磁率20
0、固有抵抗14.5を使って、コバルトの表皮深さを
計算するとσ=34[μm]となる。
【0048】そこで、コバルト金属薄膜層が、35[μ
m]、60[μm]、20[μm]の定着ローラを作成
し、定着ローラ表面が200℃になるまでの、余熱時間
を測定した。すると本発明である35[μm]の定着ロ
ーラは30秒で200℃に達したのに対して、60[μ
m]のものは50秒、20[μm]のものは45秒かか
った。この金属薄層の厚さが表皮深さよりも大きい60
[μm]場合には、その表皮深さよりも大きい部分の金
属薄層が発熱に関与せず、またそれより内側で発熱した
熱を定着ローラ表層まで伝導しなければならなくなるの
で、余熱時間が長くなると考えられる。一方、金属薄層
が表皮深さよりも小さい20[μm]の場合、発熱に関
与できる金属薄層が減ってしまうので、その分余熱時間
が長くなってしまうと考えられる。
m]、60[μm]、20[μm]の定着ローラを作成
し、定着ローラ表面が200℃になるまでの、余熱時間
を測定した。すると本発明である35[μm]の定着ロ
ーラは30秒で200℃に達したのに対して、60[μ
m]のものは50秒、20[μm]のものは45秒かか
った。この金属薄層の厚さが表皮深さよりも大きい60
[μm]場合には、その表皮深さよりも大きい部分の金
属薄層が発熱に関与せず、またそれより内側で発熱した
熱を定着ローラ表層まで伝導しなければならなくなるの
で、余熱時間が長くなると考えられる。一方、金属薄層
が表皮深さよりも小さい20[μm]の場合、発熱に関
与できる金属薄層が減ってしまうので、その分余熱時間
が長くなってしまうと考えられる。
【0049】従って、定着ローラ内面に施す磁性金属層
の厚みは、式で表される表皮深さ分だけ施せば発熱効
率を高くすることができることがわかった。
の厚みは、式で表される表皮深さ分だけ施せば発熱効
率を高くすることができることがわかった。
【0050】なお、実際に金属薄層を表皮深さの計算値
と丁度同じになるように、形成させるのは、困難であ
り、実験上(表皮深さ)±20%の厚みの範囲ならば問
題のないことが分かっている。
と丁度同じになるように、形成させるのは、困難であ
り、実験上(表皮深さ)±20%の厚みの範囲ならば問
題のないことが分かっている。
【0051】〈画像形成装置例〉図4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
真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写
真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
【0052】11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
り、矢示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
12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。
型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であ
り、矢示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
12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。
【0053】13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の画像情報の時系列
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Lを出力し、前記の回転感光ドラム11の一様帯電
処理面を走査露光する。
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の画像情報の時系列
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Lを出力し、前記の回転感光ドラム11の一様帯電
処理面を走査露光する。
【0054】このレーザービーム走査露光により、回転
感光ドラム11の一様帯電処理面の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
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。
感光ドラム11の一様帯電処理面の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
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。
【0055】次いでその潜像は現像器14によりマイナ
スに帯電した粉体トナーで反転現像(感光ドラム面のレ
ーザー露光明電位VL 部にトナーが付着)されてトナー
画像5として顕像化される。
スに帯電した粉体トナーで反転現像(感光ドラム面のレ
ーザー露光明電位VL 部にトナーが付着)されてトナー
画像5として顕像化される。
【0056】一方、不図示の給紙トレイ上から給紙され
た記録材6は、転写バイアスを印加した転写部材として
の転写ローラ15と感光ドラム11との圧接ニップ部
(転写部)mへ感光ドラム11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、該記録材6の面に
感光ドラム11面側のトナー画像5が順次に転写されて
いく。
た記録材6は、転写バイアスを印加した転写部材として
の転写ローラ15と感光ドラム11との圧接ニップ部
(転写部)mへ感光ドラム11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、該記録材6の面に
感光ドラム11面側のトナー画像5が順次に転写されて
いく。
【0057】そして、これらの各要素11,12,1
3,14,15等で構成された像形成手段により未定着
トナー画像5が形成された記録材6は、回転感光ドラム
11面から分離され、前記実施形態に示した定着装置
(像加熱手段)Rに導入されてトナー画像5の定着処理
を受け、画像形成物(プリント)として機外へ排紙され
る。
3,14,15等で構成された像形成手段により未定着
トナー画像5が形成された記録材6は、回転感光ドラム
11面から分離され、前記実施形態に示した定着装置
(像加熱手段)Rに導入されてトナー画像5の定着処理
を受け、画像形成物(プリント)として機外へ排紙され
る。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
械的強度を確保しながら予熱時間の短縮化をはかり、さ
らに温度むらを抑制して通紙モードにかかわらず安定し
た加熱性能を確保しえる加熱装置及び画像形成装置を提
供することができる。
械的強度を確保しながら予熱時間の短縮化をはかり、さ
らに温度むらを抑制して通紙モードにかかわらず安定し
た加熱性能を確保しえる加熱装置及び画像形成装置を提
供することができる。
【図1】 本発明の実施形態1における定着装置の概略
図
図
【図2】 本発明の実施形態1における定着ローラの構
成を示す概略図
成を示す概略図
【図3】 従来の定着ローラの構成を示す概略図
【図4】 本発明の画像形成装置の概略図
1 定着ローラ 2 加圧ローラ 3 温度センサー 4 搬送ガイド 5 トナー画像 6 転写材(記録材・被加熱材) 7 分離爪 8 励磁コイル 9 磁性体コア 10 高周波コンバーター 11 感光ドラム 12 一次帯電器 14 現像器 15 転写ローラ 16 クリーニング装置 20 ローラ 21 芯金 21 発熱層 22 ニッケル薄膜層(発熱層) 23 離型層 L レーザービーム n ニップ部
Claims (9)
- 【請求項1】 回転体と、この回転体内部に設けられた
磁束発生手段とを有し、該磁束発生手段による誘導電流
によって該回転体を発熱させ、被加熱材を該回転体の熱
で加熱する加熱装置において、 前記回転体が、非磁性の中空金属ローラからなり、前記
中空金属ローラの内面に磁性金属層が形成されているこ
とを特徴とする加熱装置。 - 【請求項2】 回転体と、この回転体内部に設けられた
磁束発生手段と、回転体とニップを形成する加圧部材と
を有し、該磁束発生手段による誘導電流によって該回転
体を発熱させ、該ニップに通した被加熱材を回転体の熱
で加熱する加熱装置において、 前記回転体が、非磁性の中空金属ローラからなり、前記
中空金属ローラの内面に磁性金属層が形成されているこ
とを特徴とする加熱装置。 - 【請求項3】 前記磁束発生手段が励磁コイルであるこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱装置。 - 【請求項4】 前記金属ローラがアルミニウムからなる
ことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の加熱装置 - 【請求項5】 前記磁性金属層は、メッキ、蒸着、ある
いはスパッタリングによって形成されたことを特徴とす
る請求項1〜4の何れか1項に記載の加熱装置。 - 【請求項6】 前記磁性金属層の厚みが、 δ=(2ρ/μω)1/2 とするときに、δ±20%(μm)であることを特徴と
する請求項1〜5の何れか1項に記載の加熱装置。但し
ここでρは、金属の電気抵抗であり単位は(Ωm)、μ
は金属の透磁率であり単位は(H/m)、ωは、前記交
流電流の角周波数である。 - 【請求項7】 前記磁性金属層は、電気ニッケルメッキ
によって形成されるニッケル薄層であることを特徴とす
る請求項1〜6の何れか1項に記載の加熱装置。 - 【請求項8】 未定着画像の形成された記録材を前記被
加熱材として加熱することで、該画像を記録材上に定着
させることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記
載の加熱装置。 - 【請求項9】 記録材上に画像を形成する像形成手段
と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有する
画像形成装置において、 像加熱手段として請求項1〜8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 |
---|---|---|---|
JP2000138908A JP2001319764A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 加熱装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000138908A JP2001319764A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 加熱装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001319764A true JP2001319764A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18646448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000138908A Pending JP2001319764A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 加熱装置及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001319764A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6795679B2 (en) * | 2002-01-30 | 2004-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image heating apparatus and heat generating rotary member for use in the same |
KR100703000B1 (ko) | 2005-09-16 | 2007-04-06 | 삼성전자주식회사 | 가열장치 및 이를 구비한 정착장치 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09127810A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Minolta Co Ltd | 誘導加熱定着装置 |
JPH09274400A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-10-21 | Ricoh Co Ltd | 定着方法 |
JPH10208859A (ja) * | 1997-01-22 | 1998-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱ローラー装置 |
JPH1195584A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Ricoh Co Ltd | 誘導加熱型定着装置 |
JP2000035724A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 像加熱装置および画像形成装置 |
JP2000039786A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-08 | Canon Inc | 加熱装置、加熱定着装置及び画像形成装置 |
JP2001230064A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Canon Inc | 加熱装置、加熱定着装置および画像形成装置 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138908A patent/JP2001319764A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09127810A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Minolta Co Ltd | 誘導加熱定着装置 |
JPH09274400A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-10-21 | Ricoh Co Ltd | 定着方法 |
JPH10208859A (ja) * | 1997-01-22 | 1998-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱ローラー装置 |
JPH1195584A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Ricoh Co Ltd | 誘導加熱型定着装置 |
JP2000035724A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 像加熱装置および画像形成装置 |
JP2000039786A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-08 | Canon Inc | 加熱装置、加熱定着装置及び画像形成装置 |
JP2001230064A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Canon Inc | 加熱装置、加熱定着装置および画像形成装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6795679B2 (en) * | 2002-01-30 | 2004-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image heating apparatus and heat generating rotary member for use in the same |
KR100703000B1 (ko) | 2005-09-16 | 2007-04-06 | 삼성전자주식회사 | 가열장치 및 이를 구비한 정착장치 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7271371B2 (en) | Magnetic flux image heating apparatus with shaped heat rotation member | |
JP4508485B2 (ja) | 像加熱装置、画像形成装置及び設定方法 | |
JP3441820B2 (ja) | 加熱装置 | |
JP2002056961A (ja) | 加熱装置および画像形成装置 | |
JP2003186322A (ja) | 定着装置及び画像形成装置 | |
JPH11297462A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2000162912A (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2001194947A (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
JPWO2005038534A1 (ja) | 定着装置 | |
JP2001194940A (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2004272157A (ja) | 像加熱装置 | |
JPH11258939A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JPH11297463A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2001230065A (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
JP3919400B2 (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
JPH0980939A (ja) | 画像形成装置の加熱装置 | |
JPH10162944A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2001319764A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JPH11329700A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2001126856A (ja) | 誘導加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2002123113A (ja) | 定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置 | |
JP3787426B2 (ja) | 加熱装置 | |
JP2007057673A (ja) | 加熱装置および画像形成装置 | |
JPH09274403A (ja) | 加熱装置及び画像形成装置 | |
JP2003007446A (ja) | 加熱装置、加熱定着装置及び画像形成装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060502 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060703 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061031 |