JPH09185273A

JPH09185273A - 加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH09185273A
Application number: JP35410295A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okuda; 幸一奥田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】固定支持の第１部材１９と、該第１部材と直
接又は介在部材１５を挟んで相互圧接して圧接ニップ部
Ｎを形成する第２部材２０と、圧接ニップ部に交番磁場
を作用させる磁場発生手段３１を有し、圧接ニップ部の
直接圧接の第１部材と第２部材との間或は圧接ニップ部
の介在部材と第２部材との間に被加熱材Ｐを導入して第
１部材面に密着摺動させながら或は介在部材と一緒に該
介在部材を第１部材面に密着摺動させながら圧接ニップ
部を挟持搬送させ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の
交番磁場を作用させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式
で加熱する加熱装置において、介在部材１５の削れ・破
壊、駆動トルクの増大を防止する事、温度制御の精度向
上等を目的とする。【解決手段】圧接ニップ部Ｎにおける第１部材１９の
被加熱材Ｐ又は介在部材１５との接触摺動面にガラス１
０１またはセラミック層を設ける事。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、固定支持の第１部
材と、該第１部材と直接又は介在部材を挟んで相互圧接
して圧接ニップ部を形成する第２部材と、圧接ニップ部
に交番磁場を作用させる磁場発生手段を有し、圧接ニッ
プ部の直接圧接の第１部材と第２部材との間或は圧接ニ
ップ部の介在部材と第２部材との間に被加熱材を導入し
て第１部材面に密着摺動させながら或は介在部材と一緒
に該介在部材を第１部材面に密着摺動させながら圧接ニ
ップ部を挟持搬送させ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手
段の交番磁場（磁束の方向を換えずに磁場の発生・消滅
を繰り返すものを含む）を作用させる事で被加熱材を磁
気（電磁）誘導加熱方式で加熱する加熱装置に関するも
のである。

【０００２】また該加熱装置を画像加熱定着装置として
用いた画像形成装置（画像記録装置）に関するものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】例えば、複写機・プリンタ・ファクシミ
リ等の画像形成装置において、電子写真方式・静電記録
方式・磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により
被記録材（転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等の紙
葉体）に転写方式（間接方式）又は直接方式で形成担持
させた目的の画像情報の未定着トナー像を被記録材面に
加熱定着させるための加熱装置である画像加熱定着装置
としては、従来より熱ローラー方式の装置が多用されて
いる。

【０００４】熱ローラー方式の定着装置は、内蔵させた
発熱源としてのハロゲンランプで加熱される熱ローラー
としての定着ローラーと、これに圧接させた加圧ローラ
ーとの圧接ニップ部（定着ニップ部）へ被加熱材として
の被記録材を導入して挟持搬送させて被加熱材を定着ロ
ーラーで加熱する構成・方式ものである。しかしこの装
置は、発熱源としてのハロゲンランプは電気エネルギー
を一旦は光にエネルギー変換しているため効率が悪いこ
と、定着ローラーという熱容量の大きなものを加熱する
ことから、効率の最良のものでも決してクイックスター
トができるものではなかった。

【０００５】これに対して、前記ような磁気誘導加熱方
式の加熱装置は、磁気誘導発熱部材に交番磁場を作用さ
せて渦電流を発生させジュール発熱によって被加熱材を
加熱する構成・方式のものであり、発熱部を前記圧接ニ
ップ部若しくは圧接ニップ部近くに設定することができ
て、ハロゲンランプを用いた定着ローラーよりも消費エ
ネルギーの効率アップが達成でき、クイックスタート性
を有する等の特徴点があり、有効な装置である。

【０００６】上記のような磁気誘導加熱方式の加熱装置
は種々の構成形態のものとすることができるが、一構成
形態例を挙げると、磁場発生手段としてコア側周にコイ
ル（線輪）を設けた励磁コイルを用い、該励磁コイルの
コアを固定支持の第１部材とし、該コアの一方側の磁極
面と、第２部材としての加圧ローラーとを介在部材とし
ての導電性スリーブ（円筒ロール、エンドレスフィルム
等）の内外面を挟ませて圧接させて圧接ニップ部を構成
させ、加圧ローラーを回転駆動させることで導電性スリ
ーブに回転力を与えて該導電性スリーブをその内面を上
記コアの一方側の磁極面に密着摺動させながら励磁コイ
ルの外回りを回転駆動させる構成にする。

【０００７】そして導電性スリーブを回転させ、かつ圧
接ニップ部に励磁コイルの交番磁場を作用させると、圧
接ニップ部における導電性スリーブ部分に交番磁場の作
用で渦電流が生じ、該導電性スリーブ部分に該渦電流と
導電性スリーブの固有抵抗によってジュール熱が発生し
て圧接ニップ部が効率良く、迅速に加熱昇温する。温度
検知手段を具備させ励磁コイルの発生交番磁界を制御さ
せることで圧接ニップ部の温度を所定の一定温度に温調
制御することができる。

【０００８】導電性スリーブが回転され、励磁コイルの
交番磁場により圧接ニップ部が加熱昇温して所定の一定
に温調制御されている状態において、導電性スリーブと
加圧ローラーとの間に被加熱材を導入して導電性スリー
ブと一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることで被加熱
材が加熱処理される。被加熱材が未定着画像を担持した
被記録材であれば未定着画像が被記録材面に加熱定着さ
れる。

【０００９】励磁コイルは被加熱材の搬送方向に直交す
る方向を長手とする横長形態のものとされ、被加熱材の
搬送方向に直交する方向を長手とする横長コアの側周に
コイルを巻つけて構成される。実際の横長コアは、複数
個の短尺コアを直列に当接させて並べて全体に所要長さ
寸法のものとした短尺コア寄せ並べ構造体である。この
短尺コア寄せ並べ構造体の側周にコイルを巻つけて所要
長さの横長励磁コイルを構成している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の構成形
態例に代表されるような前述の磁気誘導加熱方式の加熱
装置においては次のような課題がある。

【００１１】ａ）圧接ニップ部において第１部材の面に
密着摺動して挟持搬送される介在部材が第１部材との密
着摺動により削られ、搬送駆動トルクの増大や、破壊を
起こす。

【００１２】上述の構成形態例では、第１部材としての
コアがこれに当接する介在部材としての導電性スリーブ
の内面を削り、導電スリーブ駆動トルクの増大、導電性
スリーブの破壊を起こす。

【００１３】ｂ）圧接ニップ部の温度を所定の一定温度
に制御するためには圧接ニップ部の温度を検知し加熱量
を調整しなければならないが、上述の構成形態例でいえ
ば、介在部材としての導電性スリーブが回転しているこ
とと、圧接ニップ部内部は励磁コイルと第２部材として
の加圧ローラーで密閉されている事から正確な温度検知
は難しい。

【００１４】ｃ）さらにサーミスタ等の温度検知手段で
電気信号として温度検知を行う場合、磁場発生主段とし
ての励磁コイルより発生する電子ノイズにより検出温度
精度が低下する。

【００１５】ｄ）省電力化のため、介在部材として金属
フィルムのような薄いスリーブを用いた場合、該フィル
ムの回転時の繰り返し曲率変化によりフィルムが破壊す
る。

【００１６】そこで本発明はこの種の磁気誘導加熱方式
の加熱装置、該加熱装置を画像加熱定着装置として用い
た画像形成装置について、上記のような問題点を解消す
る、即ち介在部材部材の削れ・破壊、駆動トルクの増大
を防止する事、温度制御の精度向上等を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置及び画像形成装置である。

【００１８】（１）固定支持の第１部材と、該第１部材
と直接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部
を形成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用
させる磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の
第１部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材
と第２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密
着摺動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第
１部材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送
させ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作
用させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加
熱装置において、圧接ニップ部における第１部材の被加
熱材又は介在部材との接触摺動面にガラスまたはセラミ
ック層を設ける事を特徴とする加熱装置。

【００１９】（２）固定支持の第１部材と、該第１部材
と直接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部
を形成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用
させる磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の
第１部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材
と第２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密
着摺動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第
１部材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送
させ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作
用させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加
熱装置において、圧接ニップ部における第１部材の被加
熱材又は介在部材との接触摺動面部分に温度検知手段が
一体に形成された事を特徴とする加熱装置。

【００２０】（３）固定支持の第１部材と、該第１部材
と直接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部
を形成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用
させる磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の
第１部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材
と第２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密
着摺動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第
１部材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送
させ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作
用させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加
熱装置において、圧接ニップ部の温度を検知する温度検
知手段を有し、該温度検知手段が温度により抵抗が変化
する素子であり、該素子に所定周波数の電圧が印加され
る事を特徴とする加熱装置。

【００２１】（４）固定支持の第１部材と、該第１部材
と直接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部
を形成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用
させる磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の
第１部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材
と第２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密
着摺動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第
１部材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送
させ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作
用させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加
熱装置において、圧接ニップ部における第１部材の被加
熱材又は介在部材との接触摺動側の面を圧接ニップ部側
に凸とする事を特徴とする加熱装置。

【００２２】（５）第１部材が圧接ニップ部に、磁場
発生手段としての励磁コイル及び該コイルの芯材を有
し、該芯材が直接又は介在部材を挟んで第２部材との圧
接ニップ部を形成しており、該芯材の被加熱材又は介在
部材との接触摺動側の面を圧接ニップ部側に凸とする事
を特徴とする（４）に記載の加熱装置。

【００２３】（６）圧接ニップ部側の凸面の曲率がニ
ップ上流側がニップ下流側より小さい事を特徴とする
（４）又は（５）に記載の加熱装置。

【００２４】（７）被加熱材自体が交番磁場により渦電
流を生じて発熱する部材である事を特徴とする（１）乃
至（６）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００２５】（８）介在部材が圧接ニップ部に対する磁
場発生手段の交番磁場により渦電流を生じて発熱する導
電部材である或はそのような発熱導電層を有する部材で
ある事を特徴とする（１）乃至（６）の何れか１つに記
載の加熱装置。

【００２６】（９）第１部材が交番磁場により渦電流を
生じて発熱する磁気誘導発熱部材である事を特徴とする
（１）乃至（４）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００２７】（１０）介在部材が回転体である事を特徴
とする（１）乃至（９）の何れか１つに記載の加熱装
置。

【００２８】（１１）第２部材が磁場発生手段の交番磁
場により渦電流を生じて発熱する導電部材である或はそ
のような発熱導電層を有する部材である事を特徴とする
（１）乃至（１０）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００２９】（１２）第２部材が回転体である事を特徴
とする（１）乃至（１１）の何れか１つに記載の加熱装
置。

【００３０】（１３）被加熱材が未定着画像を担持した
被記録材であり、装置が未定着画像を被記録材に加熱定
着させる加熱定着装置であることを特徴とする（１）乃
至（１２）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００３１】（１４）前記（１）乃至（１３）の何れか
１つに記載の加熱装置を被記録材に未定着画像を加熱定
着させる画像加熱定着装置として備えている事を特徴と
する画像形成装置。

【００３２】〈作用〉圧接ニップ部における第１部材
の被加熱材又は介在部材との接触摺動面にガラスまたは
セラミック層を設ける事により、該接触摺動面を耐熱性
で、高い寸法精度、平面性、平滑性の面にすることがで
き、該接触摺動面自体の熱圧変形や削れ、及び該面に密
着して摺動する介在部材或は被加熱材の削れ・破壊、駆
動トルクの増大を防止する事ができる。

【００３３】温度制御のための温度検知手段を第１部材
の被加熱材又は介在部材との接触摺動面に一体に形成す
る事により、組立て時間の短縮、温度検知手段の応答性
改善を行う事ができる。

【００３４】温度検知手段が温度により抵抗が変化する
素子であり、該素子に交流（所定周波数の電圧）を印加
する事により、Ｓ／Ｎ比の高い温度検知ができ、より精
度の高い温度制御ができる。

【００３５】圧接ニップ部における第１部材の被加熱材
又は介在部材との接触摺動面を圧接ニップ部側に凸とす
る事により、介在部材に発生する繰り返し応力を減ら
し、介在部材破壊を防止し、かつ発熱効率の低下を防止
できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図３）（１）画像形成装置例図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の
画像形成装置はレーザー走査式・転写式電子写真プリン
タである。

【００３７】３は有機感光体やアモルファスシリコン感
光体でできた感光体ドラムであり、矢示の反時計方向に
所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動さ
れる。この回転感光体ドラム３は帯電ローラー４により
その周面が所定の極性・電位に一様帯電される。そして
その帯電面に、レーザー光学箱（レーザースキャナ）８
から出力される、不図示の画像読み取り装置やコンピュ
ータ等の画像信号発生装置（ホスト装置）から入力され
た目的の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／オフ変換）されたレーザー光６の走査
露光がなされることで、画像情報の静電潜像が形成され
る。７はレーザー光反射ミラーであり、レーザー光学箱
８からの出力レーザー光６を感光体ドラム３に対して偏
向する。５は現像器であり、回転感光体ドラム３面の上
記静電潜像をトナー像として現像する。

【００３８】１６は中間転写体ドラムであり、感光体ド
ラム３に接触もしくは近接させて配設してあり、感光体
ドラム３の回転に順方向に感光体ドラム３とほぼ同一周
速度で回転駆動される。そして、回転感光体ドラム３に
形成された上記のトナー像が不図示の転写手段によりこ
の中間転写体ドラム１６の周面に転写される。

【００３９】１２は中間転写体ドラム１６に対するトナ
ー像転写後の感光体ドラム３の面を清掃するクリーナー
である。

【００４０】中間転写体ドラム１６と転写ローラー９と
の間の転写ニップ部に対して、給紙カセット１１から被
記録材としての転写材Ｐが給紙ローラー１０により一枚
給紙されて所定のタイミングにて導入され、該転写材Ｐ
に対して中間転写体ドラム１６側のトナー像が転写ロー
ラー９により転写される。転写ローラー９は転写材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から転写材Ｐにトナー像を転写する。

【００４１】トナー像の転写を受けた転写材Ｐは中間転
写体ドラム１６から分離されて定着装置１３へ導入され
てトナー像の加熱定着を受け、排紙トレー１４に複写物
として排出される。

【００４２】（２）定着装置１３ａ）装置構成・動作図２は定着装置１３の概略構成模型図である。本例の定
着装置１３は導電層（発熱層）１を具備させた円筒状
（エンドレスベルト状）の定着フィルム（導電性スリー
ブ）１５を用いたフィルム加熱方式・磁気誘導加熱方式
の加熱装置である。

【００４３】円筒状の定着フィルム１５は、本例のもの
は、基層となる金属フィルム等でできた導電層１と、そ
の外周面を被覆させた樹脂層２からなり、フィルム内面
ガイド部材を兼ねるステー３０と、そのステー３０内に
配設した、高透磁率コア（磁束発生コア）１７とその側
周に巻つけたコイル１８からなる励磁コイル３１と、こ
の励磁コイル３１のコア１７の下面側（一方側の磁極
面）に配置したフィルム加圧板１９とからなるアセンブ
リに対してルーズに外嵌させてある。

【００４４】ステー３０は励磁コイル３１を支持する働
きも持ち、磁場の作用で磁気誘導発熱を生じない材質
材、例えば非磁性金属材や非金属材料、あるいは複合構
造体で構成してある。３２はコイル１８に接続した励磁
回路（磁気回路）である。

【００４５】２０は加圧ローラーであり、芯金２１の周
囲にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性の良い弾性
層２２を設け、その外側にフッ素樹脂やシリコーン樹脂
等の耐熱性かつ離型性に優れた樹脂層を表面層２３とし
て設けたものである。この加圧ローラー２０は芯金２１
の両端部を不図示の装置側板の軸受部材間に回転自由に
保持させてあり、駆動系Ｍにより矢示の反時計方向に回
転駆動される。

【００４６】上記の部材１５・３０・３１・１９・２０
は何れも被加熱材としての被記録材（転写材）Ｐの搬送
方向に直交する方向（図２の紙面に垂直の方向）を長手
とする横長部材である。

【００４７】円筒状の定着フィルム１５を外嵌したアセ
ンブリ１５・３０・３１・１９はフィルム加圧板１９側
を下向きにして加圧ローラー２０の上側に加圧ローラー
２０に略並行に配置され、定置のバネ受け３４とステー
３０との間に加圧バネ３３を縮設してあり、この加圧バ
ネ３３の縮設反力によりアセンブリ１５・３０・３１・
１９に押し下げ力が作用してフィルム加圧板１９と加圧
ローラー２０とが定着フィルム１５を挟み込んで圧接す
る。この圧接により加圧ローラー２０の弾性層２２・表
面層２３が弾性変形して所定幅の圧接ニップ部Ｎ（以
下、定着ニップ部と記す）が形成される。

【００４８】上記において、励磁コイル３１が本発明の
加熱装置における磁場発生手段、フィルム加圧板１９が
固定支持の第１部材、定着フィルム１５が介在部材、加
圧ローラー２０がフィルム加圧板１９との間に定着フィ
ルム１５を挟んで相互圧接して定着ニップ部Ｎを形成す
る第２部材にそれぞれ対応している。

【００４９】加圧ローラー２０が矢示の反時計方向に所
定の速度で回転駆動されると、その回転に伴い、円筒状
の定着フィルム１５がステー３０の外周りを、内面が定
着ニップ部Ｎにおいてフィルム加圧板１９の下面に密着
摺動しながら加圧ローラー２０との摩擦力で矢示の時計
方向に従動回転する。この場合、フィルムガイド部材と
してのステー３０によって定着ニップ部Ｎへの加圧と定
着フィルム１５の搬送安定化が図られている。

【００５０】定着ニップ部Ｎの定着フィルム１５と加圧
ローラー２０との間に被加熱材としての被記録材Ｐが導
入されることで、該被記録材Ｐが定着フィルム１５に密
着してフィルム１５と一緒に該定着ニップ部Ｎを挟持搬
送される。

【００５１】励磁コイル３１のコイル１８に励磁回路３
２から高周波を発生させることで、定着ニップ部Ｎにお
いて定着フィルム１５の導電層１の部分に磁場が入り、
該導電層１部分に渦電流が発生して発熱を生じ定着ニッ
プ部Ｎが加熱される。

【００５２】励磁コイル３１の高透磁率コア１７はフェ
ライトやパーマロイといったトランスのコアに用いられ
る材料を用いるが、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。励磁回
路３２は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッ
チング電源で発生させるようになっている。

【００５３】加圧ローラー２０の回転駆動により定着フ
ィルム１５を回転させ、かつ励磁コイル３１の発生磁場
により定着ニップ部Ｎを所定の温度に加熱した状態にお
いて、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１５と加圧ローラ
ー２０との間に被加熱材としての被記録材Ｐを導入して
挟持搬送させることで被記録材Ｐの未定着トナー像Ｔが
加熱定着される。

【００５４】図３は定着ニップ部Ｎ内での加熱原理図で
あり、励磁回路３２によってコイル１８に印加される電
流で発生する磁束は、高透磁率コア１７に導かれて定着
ニップ部Ｎ内で定着フィルム１５の導電層１に磁束３５
と渦電流３６を発生させる。この渦電流３６と導電層１
の固有抵抗によって熱（ジュール熱）が発生する。

【００５５】本例の定着装置は、定着ニップ部Ｎにおい
て被加熱材Ｐに近い金属フィルム１を直接発熱させ、か
つ薄い離型樹脂層２を介して被加熱材Ｐに伝達しやすく
することで、従来の熱ローラー加熱定着方式の装置等に
比較して熱効率が格段に良くて、電力消費が少なく、か
つ待ち時間のいらないクイックスタート性を有する装置
である。

【００５６】ｂ）定着フィルム１５定着フィルム１５の導電層としての金属フィルム１は、
非磁性の金属でも良いが、より好ましくはニッケル、
鉄、ステンレスといった強磁性体の金属を用いるとよ
い。外周面被覆層（離型層）２は、シリコーン樹脂、フ
ッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性かつ
耐熱性の良い耐熱樹脂層である。

【００５７】金属フィルム１の厚みは２００μｍ以下に
するとよい。より好ましくは次の式で表される表皮深さ
σ（ｍ）を越えない方が好ましい。表皮深さσは、励磁
回路の周波数ｆ（Ｈｚ）と透磁率μと固有抵抗ρ（Ω）
ｍ）で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００５８】これ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
度は１／ｅ以下になっており、逆に言うとほとんどのエ
ネルギーはこの深さまでで吸収されている。

【００５９】一方でフィルムの厚さが２００μｍを越え
ると、金属の硬さが目立ち始め、フィルムとしての駆動
がしづらくなる。また熱容量も大きくなり、室温から急
速に温度を上げて数秒間で定着可能にするようなことが
できなくなる。

【００６０】金属フィルム１の外周面被覆層としての耐
熱樹脂層２は５μｍ以上２５μｍまでの離型性のよいも
のを用いる。

【００６１】２５μｍ以上厚くすることは、熱伝導を悪
化させ、また塗膜の強度が低下したり一回の工程で作れ
ない、材料が多くかかるといった問題の割りにメリット
が無くなる。

【００６２】一方、５μｍ以下は塗膜のムラで離型性の
悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が
生じる。

【００６３】また、定着フィルム１５は金属フィルム１
を基材とせず、ポリイミドのような耐熱性と強度のある
樹脂フィルム上に金属フィラーのようなものを混ぜた樹
脂層を重ねて導電層とし、これを発熱させるようにした
ものでもよい。

【００６４】又、定着フィルム１５の金属フィルム１の
内面をフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥ
Ｋ、液晶ポリマー、フェノール樹脂等により被覆しフィ
ルム内面からの熱の逃げを防止してもよい。

【００６５】ｃ）フィルム加圧板１９定着フィルム１５の内面が密着摺動する、定着フィルム
１５の加圧搬送を支持する部材である第１部材としての
フィルム加圧板１９は、アルミナ等のセラミック板１０
１と、その表面側にはガラス層１０２を形成したもの
で、ガラス層１０２の面に定着フィルム１５の内面が密
着摺動する。

【００６６】セラミック板１０１の裏面には温度検知手
段としてサーミスタ１００を設けている。サーミスタ１
００は感温素子をガラス内に封止したφ１ｍｍのビーズ
型サーミスタをシリコンゴム接着剤でセラミック板１０
１に接着し、熱応答性を高めている。

【００６７】サーミスタ１００はセラミック板１０１の
裏面温度を検知し、その検知温度情報を不図示の制御系
へフィードバックする。制御系はその検知温度情報に基
づいて励磁回路３２を制御して励磁コイル３１の発生交
番磁界を制御し定着ニップ部Ｎの温度を所定の一定温度
に温調制御する。

【００６８】ガラス層１０２はセラミック板１０１上に
膜厚印刷用ガラスペーストを印刷または塗布し焼成した
ものである。焼成時に温度をガラスの融点以上にあげる
ためガラスが液状化しこの時表面張力により非常に平滑
性のよい表面を形成する。

【００６９】フィルム加圧板１９は定着ニップ部Ｎにお
いて２００〜３００℃の高温下で加圧をうけ加圧ローラ
ー２０との間で挟みつけた状態で定着フィルム１５が密
着摺動する。このため高温でも変形しない耐熱性、耐摩
耗性、平滑性が必要とされる。

【００７０】平滑性についてはＲ_Z で２μ以下（小坂研
究所製表面粗さ計ＳＥ−３０Ｈにて測定長２．５ｍ
ｍ，測定速度０．５ｍｍ／ｓｅｃ）、ビッカース硬度は
２００以上が望ましい。

【００７１】第１部材としてのフィルム加圧板１９が樹
脂の場合、或は該部材の定着フィルムとの密着摺動面が
樹脂層の場合には、高温高加重下ではクリープにより加
圧面の変形をおこし定着不良をおこしてしまう。また定
着フィルム１５と摺動する際、摩耗が多くフィルム１５
の駆動トルクの増大をおこす。

【００７２】また第１部材としてのフィルム加圧板１９
に金属を用いると、磁場が通過する際うず電流発生によ
り、フイルム１５の導電層１に到達する磁場が弱くなり
発熱効率がおちる。

【００７３】その点、ガラス、セラミック等は非金属で
磁場を弱めない。耐熱性もある。また硬度が高く耐摩耗
性に優れている。

【００７４】又、セラミックからなるコア１７を直接フ
ィルム内面に押しつけ加圧する場合、コアのフィルム摺
動面に高い表面平滑性，寸法精度が要求される。しかし
ながら、通常コア１７を成型する時は、セラミック粉末
を加熱，圧縮するのであるが高い成型圧力を必要とする
ため樹脂モールドのように大きな部品を高い寸法精度で
作る事、高い面平滑性を得る事が難しい。

【００７５】コア１７以外の部材で加圧面を形成すれば
加圧面形状の寸法精度が上がり均一な定着ニップ部Ｎを
形成でき、平滑性の高い加圧面が得られる。コア１７
も、加圧板１９もセラミックであるが、コア１７は３次
元形状、加圧板１９は２次元形状である。２次元形状す
なわち板状部材であれば高い平面性、平滑性を得られる
製法がある。よって定着性の悪化、フィルム駆動トルク
の増大といった事がなくなる。

【００７６】フィルム加圧板１９としてはセラミック板
単品、ガラス板単品を用いてもよい。

【００７７】又、本例においてフィルム１５内面にグリ
ス、オイル等耐熱性潤滑剤を塗布してもよい。

【００７８】〈実施形態例２〉（図４）本例は温度検知手段に関して、フィルム加圧板１９の裏
面上に電極を設けサーミスタを接着・接合する事でフィ
ルム加圧板１９とサーミスタを一体化し、組立て時間の
短縮、応答性の改善をはかる。

【００７９】図４はフィルム加圧板１９の裏面上に設け
たサーミスタ部の拡大斜視図である。フィルム加圧板１
９のセラミック板１０１の裏面にはＡｇ，Ａｇ／Ｐｄ，
Ａｇ／Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｕ等の非磁性金属からなる厚さ１
０μ程の並行１対の電極１２０・１２０が設けられてお
り、その間にサーミスタ５０３が導電性接着剤５０４に
より接着してある。

【００８０】サーミスタ５０３はＦｅ₃ Ｏ₄ ，ＭｇＣｒ
₂ Ｏ₄ ，ＭｇＡｌ₂ Ｏ₄ ，ＮｉＯ，Ｍｎ₂ Ｏ₃ ，Ｃｏ₂
Ｏ₃ 等の金属酸化物の固溶体または混合焼成したものを
１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×１．６ｍｍの大きさに切り出
したブロック５０１とその両端を包む様に設けられたＡ
ｇ，Ａｇ／Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｇ／Ｐｄ，Ｐｔ等からなる電
極５０２・５０２からなり負の温度係数をもつ。

【００８１】サーミスタ５０３の出力はセラミック板端
部Ｅに不図示のコネクターを接続する事で電極１２０・
１２０から制御系に取り出す。

【００８２】導電性の接着剤５０４としては融点３００
℃以上のＳｎ／Ｐｂ等のはんだ、あるいはエポキシ，ポ
リイミド，シリコン等の耐熱樹脂にＡｇ，Ａｕ，Ａｇ／
Ｐｄ，Ａｇ／Ｐｔ，Ｐｔあるいはカーボン等の導電粉を
混合したもの、あるいは導電性厚膜印刷用ペースト、金
属ろう等を用いる事ができる。

【００８３】また、熱応答性やサーミスタの接着力を高
めるため電極５０２、サーミスタブロック５０１、セラ
ミック板１０１からなる空間Ｆにエポキシ，シリコン，
ポリイミド等の耐熱絶縁性樹脂をつめてもよい。

【００８４】〈実施形態例３〉（図５）本例は温度検知手段に関して、フィルム加圧板１９のセ
ラミック板１０１の表面側に厚膜印刷によりサーミスタ
を形成して、組立て時間の短縮、応答性の改善、サーミ
スタの信頼性の改善を行った例を示す。

【００８５】図５の（ａ）は要部の拡大横断面模型図、
（ｂ）は要部の切欠き拡大平面図である。

【００８６】即ち、フィルム加圧板１９のセラミック板
１０１の表面側に並行１対の電極５０・５０を厚膜印刷
し、その一端側に両電極にまたがらせてサーミスタ５１
を同様に厚膜印刷により形成する。サーミスタ５１・電
極５０はガラス層１０２により覆われ、外部より保護さ
れている。

【００８７】また厚膜印刷ではなく、蒸着、スパッタリ
ング，ＣＶＤ等の薄膜プロセスによっても同様にフィル
ム加圧板１９内にサーミスタ５１を形成できる。

【００８８】本例の場合は、先述の実施形態例２にくら
べ、サーミスタ５１を発熱源に近づけられるためより高
い応答性が得られるとともに、ヒートサイクルによる熱
膨張、収縮による接着、接合部の破壊がおきにくく、高
い信頼性が得られる。

【００８９】サーミスタ５１として先述以外にＰｔ等の
温度係数の大きな金属の層を設け、その抵抗変化により
温度を測定してもよい。特にＰｔの様な非磁性材料は磁
場による発熱が少なく温度が正確に測れる。

【００９０】又、図５（ｃ）の様にニップ方向に長くサ
ーミスタ５１′を形成してフィルム加圧板１９′を構成
するとニップ内の温度むらを平均化して温度を測ること
ができ定着性のばらつきをおさえられる。

【００９１】〈実施形態例４〉（図６）本例は、実施形態例１の定着装置１３（図２）におい
て、サーミスタ１００の信号を交流変調し、フィルター
により変調周波数成分のみを取り出す事で温度検知のＳ
／Ｎ比を上げ、より正確な温度制御ができるようにして
いる。

【００９２】図６において、サーミスタ１００には電源
２０２より８０Ｈｚ，Ｖ_P-P ５Ｖのパルス信号が加えら
れている。その出力を中心周波数８０Ｈｚのバンドパス
フィルター２０１を通しＣＰＵ２００へ信号を伝える事
で、他の周波数成分のノイズをすべて除去でき、高いＳ
／Ｎ比でサーミスタ１００の抵抗変化を検知できる。

【００９３】ＣＰＵ２００は温度情報に基づき励磁回路
３２を制御して励磁コイル３１の発生交番磁界を制御し
定着ニップ部Ｎの温度を所定の一定温度に温調制御す
る。

【００９４】電磁誘導加熱方式においては、コイルに通
電される電流のオン／オフにより大量のノイズが発生す
る。このノイズによりサーミスタ出力のＳ／Ｎ比が低下
し、温度制御の精度が低下するが、本例ではこれを防止
できる。

【００９５】本例ではアナログフィルター２０１を用い
たがＣＰＵ２００内でソフトウェアによりデジタルフィ
ルターを構成してもよい。

【００９６】〈実施形態例５〉（図７）介在部材として金属フィルムのような薄いスリーブ１５
（フィルムと記す）を用いた場合に、フィルム回転時の
曲率変化が繰り返されると、繰り返し応力の発生によ
り、フィルムが破壊し易い。

【００９７】これを防止するためフィルム回転は一定の
曲率で行うのが望ましい。

【００９８】そこで本例の装置は図７のように、定着フ
ィルム１５の加圧搬送を支持するステー３００を下方に
凸（定着ニップ部Ｎ側に凸）とし、フィルム回転時の定
着ニップ部Ｎ内外での曲率変化を防止している。

【００９９】さらにこの時励磁コイル３１０のコア３０
１の下面の形状を凸としている。コアの面が平面だとス
テー３００のフィルム加圧面を凸とした時、フィルムと
コア間の距離がはなれてフィルム内の磁力が弱まり発熱
効率が低下するが、コア形状を凸とする事でこれを防止
できる。

【０１００】〈実施形態例６〉（図８）本例は上記実施形態例５の装置について、さらに図８に
示す様にステー３０５の定着ニップ部Ｎ内の曲率を、定
着ニップ部Ｎにおける定着フィルム搬送移動方向上流側
Ｋより下流側Ｊを大きくしている。

【０１０１】フィルムのような薄いスリーブ１５の場
合、円形に駆動するより、楕円形，卵型の様に駆動する
方がステー３０５とスリーブ１５との摺擦面積を減らす
事ができ、スリーブ１５の駆動トルクを減らせる。

【０１０２】〈実施形態例７〉（図９）磁気誘導加熱方式の加熱装置は上述例の構成以外にも、
種々の構成形態のものとすることができる。本例はその
ような各種構成形態例である。

【０１０３】１）圧接ニップ部Ｎに導入されて挟持搬送
される被加熱材Ｐ自体が交番磁場の作用で渦電流を生じ
て発熱するものであれば、該被加熱材は圧接ニップ部を
挟持搬送される過程で励磁コイルの交番磁場の作用を受
けて加熱状態になる。

【０１０４】この場合は介在部材としてのフィルム１５
は発熱層である導電層１を具備させなくともよい。また
介在部材としてのフィルム１５自体を具備させない構成
のものとすることもできる。

【０１０５】２）フィルム１５の駆動は加圧ローラー２
０以外の他の駆動部材により行う構成とすることもでき
る。図９の（ａ）はその例であり、ステー３０・励磁コ
イル３１・フィルム加圧板１９のアセンブリと、駆動ロ
ーラー４１と、従動ローラー４２（テンションローラ
ー）との間にエンドレスベルト状のフィルム１５を懸回
張設して支持させて、駆動ローラー４１の回転駆動によ
りフィルム１５を回転駆動させるように構成したもので
ある。加圧ローラー２０は従動回転ローラーである。

【０１０６】３）フィルム１５は巻き取り式の有端フィ
ルムとすることもできる。図９の（ｂ）はその例であ
り、ロール巻きの長尺のフィルム１５を繰り出し軸４３
に支持させて先端側を、ステー３０・励磁コイル３１・
フィルム加圧板１９のアセンブリのフィルム加圧板１９
と加圧ローラー２０との圧接ニップ部Ｎを経由させて巻
き取り軸４４に係止させ、巻き取り軸側へ所定の速度で
巻き取り走行させる構成のものである。

【０１０７】４）加圧ローラー２０にも発熱層としての
導電層を具備させて圧接ニップ部Ｎにおいて励磁コイル
３１の磁場により発熱させることで圧接ニップ部Ｎに導
入されて挟持搬送される被加熱材を表裏両面側から加熱
することもできる。

【０１０８】５）図９の（ｃ）のように、励磁コイル３
１のコア１７の圧接ニップ部側の磁極面部分に交番磁場
の作用で渦電流を生じて発熱する磁気誘導発熱部材４５
を介在させて加圧ローラー２０との間に圧接ニップ部Ｎ
を形成させ、あるいはこの磁気誘導発熱部材４５の外面
側にさらにフィルム４６を介在させて圧接ニップ部Ｎを
形成させ、圧接ニップ部Ｎに導入されて挟持搬送される
被加熱材を、上記の磁気誘導発熱部材４５の発熱で直接
に、もしくは該磁気誘導発熱部材４５の発熱を上記のフ
ィルム４６を介して伝達して加熱する構成のものとする
こともできる。

【０１０９】上記のような各種構成形態例の装置にも本
発明を適用して有効であることは勿論である。また各実
施形態例１乃至７の特徴構成を相互に適宜組み合わせて
複合した装置構成とすることもできる。

【０１１０】また実施形態例は画像加熱定着装置である
が、これに限らず本発明の加熱装置は、画像を担持した
被記録材を加熱して表面性（つや等）を改質する装置、
画像の仮定着装置、加熱ラミネート装置、加熱乾燥装
置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理する装置と
して広く活用することができるものである。

【０１１１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定支持
の第１部材と、該第１部材と直接又は介在部材を挟んで
相互圧接して圧接ニップ部を形成する第２部材と、圧接
ニップ部に交番磁場を作用させる磁場発生手段を有し、
圧接ニップ部の直接圧接の第１部材と第２部材との間或
は圧接ニップ部の介在部材と第２部材との間に被加熱材
を導入して第１部材面に密着摺動させながら或は介在部
材と一緒に該介在部材を第１部材面に密着摺動させなが
ら圧接ニップ部を挟持搬送させ、かつ圧接ニップ部に磁
場発生手段の交番磁場を作用させる事で被加熱材を磁気
誘導加熱方式で加熱する加熱装置において、圧接ニップ
部における第１部材の被加熱材又は介在部材との接触摺
動面にガラスまたはセラミック層を設けることにより、
平滑性が確保され、第１部材の加圧面の熱圧変形による
加熱不良、摩耗による介在部材駆動トルクの増大、磁場
吸収による発熱効率の低下、介在部材の削れ・破損によ
る繰り返し使用寿命の低下等を防止できる。

【０１１２】温度制御のための温度検知手段を第１部材
の被加熱材又は介在部材との接触摺動面に一体に形成す
る事により、組立て時間の短縮、温度検知手段の応答性
改善を行う事ができる。

【０１１３】温度検知手段が温度により抵抗が変化する
素子であり、該素子に交流を印加する事によりＳ／Ｎ比
の高い温度検知ができ、より精度の高い温度制御ができ
る。

【０１１４】圧接ニップ部における第１部材の被加熱材
又は介在部材との接触摺動面を圧接ニップ部側に凸とす
る事により、介在部材に発生する繰り返し応力を減ら
し、介在部材破壊を防止し、かつ発熱効率の低下を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置例の概略構成図

【図２】加熱装置としての画像加熱定着装置の概略構成
模型図

【図３】定着ニップ部内での加熱原理の説明図

【図４】実施形態例２における温度検知手段の説明図

【図５】（ａ）は実施形態例３における温度検知手段部
分の要部の拡大横断面模型図、（ｂ）は要部の切欠き拡
大平面図、（ｃ）は変形例の要部の拡大平面図

【図６】実施形態例４における加熱装置の横断面模型図
と温調系のブロック図

【図７】実施形態例５における加熱装置の概略構成模型
図

【図８】実施形態例６における加熱装置の概略構成模型
図

【図９】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ磁気誘導加
熱方式の加熱装置の他の構成形態例の略図

【符号の説明】

３・・感光ドラム、４・・帯電ローラー、６・・レーザ
ー光、７・・反射ミラー、８レーザー光学箱、５・・現
像器、１６・・中間転写体ドラム、１２・・クリーナ
ー、９・・転写ローラー、１１・・給紙カセット、１０
・・給紙ローラー、Ｐ・・被加熱材（転写材）、１３・
・定着装置、１４・・排紙トレー、２０２・・電源、２
０１・・バンドパスフィルタ、２００・・ＣＰＵ、１５
・・定着フィルム、１・・導電層、２・・離型層、３
０，３００，３０５・・ステー、１７，３０１・・コ
ア、１８・・コイル、３１，３１０・・励磁コイル、１
９・・フィルム加圧板、３２・・励磁回路、２０・・加
圧ローラー、２１・・芯金、２２・・耐熱弾性層、２３
・・表面層、３４・・バネ受け、３３・・加圧バネ、Ｎ
・・定着ニップ部（圧接ニップ部）、３５・・磁束、３
６・・渦電流、１０１・・セラミック基板、１０２・・
ガラス層、１００，５１，５０３・・サーミスタ、１２
０・・電極、５０４・・接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定支持の第１部材と、該第１部材と直
接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部を形
成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用させ
る磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の第１
部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材と第
２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密着摺
動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第１部
材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送さ
せ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作用
させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加熱
装置において、圧接ニップ部における第１部材の被加熱材又は介在部材
との接触摺動面にガラスまたはセラミック層を設ける事
を特徴とする加熱装置。
【請求項２】固定支持の第１部材と、該第１部材と直
接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部を形
成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用させ
る磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の第１
部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材と第
２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密着摺
動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第１部
材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送さ
せ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作用
させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加熱
装置において、圧接ニップ部における第１部材の被加熱材又は介在部材
との接触摺動面部分に温度検知手段が一体に形成された
事を特徴とする加熱装置。
【請求項３】固定支持の第１部材と、該第１部材と直
接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部を形
成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用させ
る磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の第１
部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材と第
２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密着摺
動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第１部
材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送さ
せ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作用
させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加熱
装置において、圧接ニップ部の温度を検知する温度検知手段を有し、該
温度検知手段が温度により抵抗が変化する素子であり、
該素子に所定周波数の電圧が印加される事を特徴とする
加熱装置。
【請求項４】固定支持の第１部材と、該第１部材と直
接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部を形
成する第２部材と、圧接ニップ部に交番磁場を作用させ
る磁場発生手段を有し、圧接ニップ部の直接圧接の第１
部材と第２部材との間或は圧接ニップ部の介在部材と第
２部材との間に被加熱材を導入して第１部材面に密着摺
動させながら或は介在部材と一緒に該介在部材を第１部
材面に密着摺動させながら圧接ニップ部を挟持搬送さ
せ、かつ圧接ニップ部に磁場発生手段の交番磁場を作用
させる事で被加熱材を磁気誘導加熱方式で加熱する加熱
装置において、圧接ニップ部における第１部材の被加熱材又は介在部材
との接触摺動側の面を圧接ニップ部側に凸とする事を特
徴とする加熱装置。
【請求項５】第１部材が圧接ニップ部に、磁場発生手
段としての励磁コイル及び該コイルの芯材を有し、該芯
材が直接又は介在部材を挟んで第２部材との圧接ニップ
部を形成しており、該芯材の被加熱材又は介在部材との
接触摺動側の面を圧接ニップ部側に凸とする事を特徴と
する請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】圧接ニップ部側の凸面の曲率がニップ上
流側がニップ下流側より小さい事を特徴とする請求項４
又は５に記載の加熱装置。
【請求項７】被加熱材自体が交番磁場により渦電流を
生じて発熱する部材である事を特徴とする請求項１乃至
６の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項８】介在部材が圧接ニップ部に対する磁場発
生手段の交番磁場により渦電流を生じて発熱する導電部
材である或はそのような発熱導電層を有する部材である
事を特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の加
熱装置。
【請求項９】第１部材が交番磁場により渦電流を生じ
て発熱する磁気誘導発熱部材である事を特徴とする請求
項１乃至４の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１０】介在部材が回転体である事を特徴とす
る請求項１乃至９の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１１】第２部材が磁場発生手段の交番磁場に
より渦電流を生じて発熱する導電部材である或はそのよ
うな発熱導電層を有する部材である事を特徴とする請求
項１乃至１０の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１２】第２部材が回転体である事を特徴とす
る請求項１乃至１１の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１３】被加熱材が未定着画像を担持した被記
録材であり、装置が未定着画像を被記録材に加熱定着さ
せる加熱定着装置であることを特徴とする請求項１乃至
１２の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１４】請求項１乃至１３の何れか１つに記載
の加熱装置を被記録材に未定着画像を加熱定着させる画
像加熱定着装置として備えている事を特徴とする画像形
成装置。