(57)【要約】【課題】耐熱性が低下しにくい機構を備えた定着装置を提供する。【解決手段】未定着トナー像を担持する記録媒体に熱及び圧力を加えることによって、その記録媒体上にその未定着トナー像を定着させる定着装置において、加熱源を内蔵した加熱器、加熱器に圧接し、その加熱器との間を記録媒体が通ることによって記録媒体に熱と圧力が加えられる加圧器、および加熱器および／または加圧器を覆う断熱カバーであって、加熱器および／または加圧器からの輻射熱を反射する熱反射層と、熱反射層を覆う第１の断熱層と、第１の断熱層を覆う、第１の断熱層の耐熱性よりも低い耐熱性を有する第２の断熱層とを有する断熱カバーを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を担持する記録媒体に熱及び圧力を加えることによって該記録媒体上に該未定着トナー像を定着させる定着装置において、
加熱源を内蔵した加熱ロール、
前記加熱ロールに圧接し、該加熱ロールとの間を前記記録媒体が通ることによって該記録媒体に熱と圧力が加えられる加圧器、および
前記加熱ロールおよび／または前記加圧器を覆う断熱カバーであって、該加熱ロールおよび／または該加圧器からの輻射熱を反射する熱反射層と、該熱反射層を覆う第１の断熱層と、該第１の断熱層を覆う、該第１の断熱層の耐熱性よりも低い耐熱性を有する第２の断熱層とを有する断熱カバーを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱反射層が金属板からなるものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１の断熱層が、前記熱反射層と前記第２の断熱層との間に隙間を保つスペーサと、該スペーサによって保たれた隙間に存在する気体とからなるものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の断熱層が、前記熱反射層と一体に形成された、該熱反射層と前記第２の断熱層との間に隙間を保つスペーサと、該スペーサによって保たれた隙間に存在する空気とからなるものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１の断熱層が、前記熱反射層上に貼り付けられた断熱性のシートであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２の断熱層が、積層フィルムの袋に基体が真空封入されてなる真空断熱材であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未定着トナー像を担持する記録媒体に熱及び圧力を加えることによって該記録媒体上に該未定着トナー像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの普及とともに、コンピュータ上で作成された情報を紙の上に印字する手段として、プリンタを中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。こうした画像形成装置の多くは、熱を発生する定着装置を備え、この熱を利用して紙上のトナー像の定着が行われている。こうした定着装置では、熱を発生するため、電力コストがかかりやすい。このため、トナー像の定着が行われる定着装置内部の保温性を上げて熱の拡散を防ぐために、定着装置を取り囲む断熱カバーを設けることが従来より行われている。このような断熱カバーの中でも、熱伝導率が小さいガラス繊維などの基材が積層フィルムの袋に真空封入されて構成された真空断熱材を、断熱カバーの内部を構成する素材として用いることで、断熱カバーの断熱性を高める工夫が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７１０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、定着装置には加熱源を内蔵した加熱ロールが備えられており、この加熱ロールの表面温度は１６０〜２００℃という高温になる。このような高温によって、断熱カバーが過度に加熱されてしまうことを防ぐために、断熱カバーの加熱ロール側の表面には、熱を反射する金属性の熱反射板が用いられることが多い。このような熱反射板を用いても、熱反射板の、加熱ロール側とは反対側の表面の温度は１３０℃程度まで上昇することがある。一方、真空断熱材において基材を封入している層（いわゆるガスバリア層）の耐熱温度は１００〜１２０℃であるため、こうした熱反射板と、特許文献１で記載されている真空断熱材とを併用して断熱カバーを構成しても耐熱性を長時間維持し続けることは困難である。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、耐熱性が高い定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の定着装置は、
未定着トナー像を担持する記録媒体に熱及び圧力を加えることによってその記録媒体上にその未定着トナー像を定着させる定着装置において、
加熱源を内蔵した加熱ロール、
上記加熱ロールに圧接し、その加熱ロールとの間を上記記録媒体が通ることによってその記録媒体に熱と圧力が加えられる加圧器、および
上記加熱ロールおよび／または上記加圧器を覆う断熱カバーであって、その加熱ロールおよび／または加圧器からの輻射熱を反射する熱反射層と、その熱反射層を覆う第１の断熱層と、その第１の断熱層を覆う、第１の断熱層の耐熱性よりも低い耐熱性を有する第２の断熱層とを有する断熱カバーを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の定着装置は、熱反射層を覆う２種類の層が、耐熱性が高い順に重なる層構造をなしているため、熱反射層を直接覆う層には、耐熱性に優れた層があてがわれ、その外側に耐熱性に劣る層を設けており、断熱性は優れるが耐熱の低い材質をあてがうことが出来、断熱カバー全体として断熱効果を維持しながら耐熱性も高く保つこととなる。
【０００７】
また、本発明の定着装置において、「上記熱反射層が金属板からなるものである」という形態は、好ましい形態である。
【０００８】
金属板は、熱を反射する性質が顕著であるため、熱反射層を構成する素材として金属板を用いることにより、本発明の定着装置の断熱性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の定着装置において、「上記第１の断熱層が、上記熱反射層と上記第２の断熱層との間に隙間を保つスペーサと、そのスペーサによって保たれた隙間に存在する気体とからなるものである」という形態も、好ましい形態である。
【００１０】
このような形態の定着装置により、熱反射層と直接接する部分が、スペーサと、スペーサによって保たれた隙間に存在する気体とになるため、熱反射層からの熱を第２の断熱層に伝える主要な部分は、スペーサが第２の断熱層と接する面に制限され、本発明の定着装置の耐熱性を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の定着装置において、「上記第１の断熱層が、上記熱反射層と一体に形成された、その熱反射層と上記第２の断熱層との間に隙間を保つスペーサと、そのスペーサによって保たれた隙間に存在する空気とからなるものである」という形態も、好ましい形態である。
【００１２】
一般に空気は、断熱効果が大きいため、本発明の定着装置において、スペーサによって保たれた隙間に入った空気を断熱材として用いることにより、本発明の定着装置の断熱性を高めることができる。また、熱反射層とスペーサとが一体となっている構成を備えることにより、製造コストを下げることができる。
【００１３】
また、本発明の定着装置において、「上記第１の断熱層が、上記熱反射層上に貼り付けられた断熱性のシートである」という形態も、好ましい形態である。
【００１４】
断熱性のシートを熱反射層上に貼り付けただけで得られる第１の断熱層は、容易に製造できる断熱層であるため、本発明の定着装置の製造コストを削減することができる。
【００１５】
また、本発明の定着装置において、「上記第２の断熱層が、積層フィルムの袋に基体が真空封入されてなる真空断熱材である」という形態も、好ましい形態である。
【００１６】
真空断熱材は、断熱材の中でも優れた断熱効果を有しており、本発明の定着装置において、この真空断熱材を、断熱カバーを構成する第２の断熱層の素材として採用することにより、本発明の定着装置の断熱性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の定着装置によれば、定着装置の断熱材として、耐熱温度が低いものを用いたとしても、装置全体として耐熱性が高く、また断熱効果の大きい定着装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の定着装置の第１実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の定着装置の概略断面図である。
【００２０】
図に示すように、本実施形態の定着装置１０は、大きく分けて、用紙上のトナーを定着するために熱を発生する加熱器１１と、加熱器１１との間で用紙に圧力をかける加圧器１４と、加熱器１１と加圧器１４を取り囲み、加熱器１１から発生する熱が外に拡散することを防ぐための断熱カバー２０とから構成されている。
【００２１】
この加熱器１１では、加熱ヒータ１２により熱を発生し、この熱が加熱ヒータ１２を取り囲む、ほぼ筒状の形状の加熱ロール１１０に伝わってこの熱が用紙上でのトナー定着に用いられる。図１には、この筒状の加熱ロール１１０の断面が表されている。この加熱ロール１１０の筒状の内面は、アルミニウム製の芯金１１１となっており、この芯金１１１の上に弾性材からなる弾性層１１２が重なり、さらにこの弾性層１１２の外面には、トナーを加熱ロールから離れやすくするために離型層１１３が設けられている。
【００２２】
加圧器１４は、支持体１４２に取りつけられたベルトガイド１４３および押圧部１３の周りを無端ベルト１４１が取り巻く構成である。
【００２３】
断熱カバー２０は、図に示すように、加熱器１１の周りと、加圧器１４の周りにそれぞれ備えられており、この２つの断熱カバー２０の間の隙間を利用して、未定着トナー像３０１を有する用紙３０が、図の右側から定着装置１０内に搬送されて来る構成となっている。
【００２４】
この定着器１０では、押圧部１３が無端ベルト１４１を介して加熱ロール１１０と圧接してニップを形成し、この状態で加熱ロール１１０は図に矢印Ｂで示す方向に回転し、加圧器側では、無端ベルト１４１が、支持体１４２、押圧部１３およびベルトガイド１４３の周りを図で矢印Ａで示す方向に回転する。図の右側から定着装置１０内に搬送されて来た用紙３０は、加熱ロール１１０と無端ベルト１４１との間で熱および圧力を受けることで、未定着トナー像３０１の定着が行われ、２つの断熱カバー２０の間の隙間を通過して図に矢印Ｄで示すように、図の左側から定着装置１０外部へ搬送されていく。
【００２５】
この定着器１０において、加熱ロール１１０は、全長３３０ｍｍ、軸径２６φのロールであり、離型層１１３の厚さは６０μｍ、芯金１１１の厚さは１．６ｍｍである。また、加熱ヒータ１２は、１．１ｋＷのハロゲンヒータであり、この加熱ヒータ１２を作動させることにより、加熱器１１表面の温度が１６０℃に保つように熱の供給が行われる。無端ベルト１４１は、ベルト幅（図に垂直な方向の無端ベルト１４１の幅）が３４４ｍｍであり、支持体１４２、押圧部１３およびベルトガイド１４３の周りをほぼ円周状に取り巻いている状態での軸径は、３０ｍｍである。また、この無端ベルト１４１の厚みは８０μｍである。
【００２６】
断熱カバー２０は、加熱器１１および加圧器１４と直接向かい合う側に、熱伝導率８０Ｗ／ｍＫ、厚さ０．２ｍｍの鋼板で形成された、加熱器１１から発生する熱を反射するための熱反射層２１ａを備えている。一般に鋼板などの金属板は、熱を反射する性質が顕著であるため、金属板を熱反射層を構成する素材として用いることにより、定着装置１０の断熱性を高めることができる。さらに、この熱反射層２１ａの外面は、この熱反射層２１ａと一体成形されて、加熱器１１のロールの長さ方向（図１の断面図に垂直な方向）と平行に延びる高さ１．５ｍｍのリブ２１１が複数並んでいる凹凸の形状をしており、図１に示すように、これらのリブ２１１の先端部上に、積層フィルム２３Ａの袋に基体２３Ｂが真空封入されて構成された真空断熱材２３（熱伝導率０．０１Ｗ／ｍｋ、厚さ４．０ｍｍ）からなる層が重なっている。
【００２７】
図２は、外側の面にリブを有する熱反射層を、図１に示す定着装置から抜き出して示した外観斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、この熱反射層２１ａの外面は、等間隔に並んだリブ２１１により凹凸の形状となっている。これら複数のリブ２１１は、鋼板のプレス加工によって熱反射層２１ａと一体に成型されている。
【００２９】
これらのリブ２１１の上に、図１の断面図に示すように真空断熱材２３からなる層が重なっており、この結果、真空断熱材２３が熱反射層２１ａと接触する面が、リブ２１１の先端部付近に制限される。真空断熱材２３の耐熱温度は、１００〜１２０℃であり、一方熱反射層２１ａの表面温度は、１３０℃まで上昇することがあるが、このように熱反射層２１ａにリブ２１１を設けて、真空断熱材２３と熱反射層２１ａとの接触面積を小さくすることで、高い耐熱性を持つ定着器が実現される。
【００３０】
また、図１に示す定着装置１０において、隣り合うリブ２１１と真空断熱材２３で囲まれた空間は、空気２２で満たされている。空気は、断熱効果が大きいため、このように断熱カバー２０内部の空間を空気が満たすことで、定着装置１０の断熱性を高めることができる。
【００３１】
以上の説明において、リブ２１１と空気２２からなる層は、本発明にいう第１の断熱層の一例を構成しており、真空断熱材２３の層は、本発明にいう第２の断熱層の一例に相当する。
【００３２】
さらに、真空断熱材２３の外側には、この真空断熱材２３を覆うカバー層２４が備えられている。このカバー層２４は、ガラスを１０％混合させた耐熱性のポリカーボネートを素材としており、その熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍＫである。このカバー層２４は、断熱効果を高めるとともに、断熱カバー２０を保護する役割も担っている。
【００３３】
以上が、第１実施形態についての説明である。
［第２実施形態］
以下、本発明の定着装置の第２実施形態について説明する。
【００３４】
この第２実施形態の定着装置は、図１および図２に示す、リブ２１１を有する熱反射層２１ａの代わりに、凸状のピンを有する熱反射層を用いた定着装置であり、この熱反射層以外の各部の構成については、第１実施形態で説明した定着装置１０の各部の構成と同じである。このため、ここではこれらの構成についての重複説明は省略し、熱反射層の外面の構造に絞って説明を行う。
【００３５】
図３は、凸状のピンを有する熱反射層を表す外観斜視図である。
【００３６】
図３に示す熱反射層２１ｂは、その外面上に、複数の凸状のピン２１２を備えており、これら複数のピン２１２は、鋼板のプレス加工により熱反射層２１ｂと一体的に形成されている。この熱反射層２１ｂおよびピン２１２の材料としては、図１および図２に示す熱反射層２１ａで用いられた剛板と同じ鋼板が用いられている。
【００３７】
図３に示すピン２１２の上に、図１に示す真空断熱材２３からなる層が重なることで、真空断熱材２３が熱反射層２１ｂと接触する面が、ピン２１２の先端部に制限される。この結果、第１実施形態と同様に、この第２実施形態の定着装置は、真空断熱材２３と熱反射層２１ｂとの接触面積を小さくすることができ、高い耐熱性を持つ定着器が実現される。また、これらの複数のピン２１２に支えられた真空断熱材２３と、熱反射層２１ｂとの間にできた空間には、断熱効果が高い空気が入っており、この結果、定着装置の断熱性が向上する。
【００３８】
この第２実施形態では、ピン２１２と空気２２からなる層が本発明にいう第１の断熱層の一例を構成している。
【００３９】
以上が、第２実施形態についての説明である。
［第３実施形態］
以下、本発明の定着装置の第３実施形態として説明する。
【００４０】
この第３実施形態の定着装置は、熱反射層の外面上に断熱性のシートの一種である植毛シールが貼り付けられている定着装置である。この第３実施形態の定着装置が第１実施形態で説明した定着装置１０と異なる点は、図１および図２に示した、リブ２１１と空気とからなる層が、この植毛シールの層に置き換わっている点である。この点以外の各部の構成については、第１実施形態で説明した定着装置１０の各部の構成と同じである。このため、ここではこれらの構成についての重複説明は省略し、熱反射層の外面上に貼り付けられている植毛シールについて説明する。
【００４１】
図４は、熱反射層の外面上に貼り付けられている植毛シールを表す外観斜視図である。
【００４２】
図４に示す熱反射層２１ｃは、その外面上に、植毛シール２１３が貼り付けられている。この第３実施形態で用いられる植毛シールは、大日本インキ工業（株）製の耐熱植毛シールＶＨＮ−９０ＨＲであり、定着器付近の高温下でも使用可能な耐熱性に優れた植毛シールである。この植毛シール２１３には、耐熱性の人工毛２１４がびっしり植え込まれている。このような耐熱性の人工毛２１４の上に、図１に示す真空断熱材２３からなる層が重なることで、真空断熱材２３が、熱反射層２１ｃと直接的に接触することを防いでいる。この結果、第１実施形態と同様に、この第３実施形態の定着装置は、熱反射層２１ｃから真空断熱材２３へ熱が直接伝わることが妨げられ、高い耐熱性を持つ定着器が実現される。
【００４３】
この第３実施形態では、この植毛シール２１３の層が本発明にいう第１の断熱層の一例に相当する。
【００４４】
以上が、第３実施形態についての説明である。
［まとめ］
最後に、以上説明した第１実施形態〜第３実施形態の各定着装置において、消費電力、真空断熱材の内面の平均温度、カバー層の外面の平均温度をそれぞれ測定した結果について、断熱カバーにおいて熱反射層の外面全体に真空断熱材からなる層が重なる構造を持つ定着装置を比較例として参照しながら説明する。この比較例の定着装置は、図１におけるリブ２１１と空気とからなる層が存在せず真空断熱材からなる層が熱反射層の外面全体に直接重なっている定着装置に相当する。
【００４５】
図５は、第１実施形態〜第３実施形態の各定着装置と比較例の定着装置において行われた消費電力や温度の測定結果を表す図である。
【００４６】
図に示すように、比較例の定着装置では、消費電力が６４．３Ｗであるのに対し、第１実施形態では５６．１Ｗ、第２実施形態の定着装置では５３．２Ｗとなっており、従来の定着装置に比べて格段に小さい値となっている。
【００４７】
また、真空断熱材の内面の平均温度（図では温度１として示す）についても、比較例の定着装置では、１２５．８℃であって真空断熱材の耐熱温度の領域１００〜１２０℃を超えているのに対し、第１実施形態では９９．８℃、第２実施形態の定着装置では９７．３℃でどちらも真空断熱材の耐熱温度以下となっており、比較例の定着装置と比べ、これらの定着装置が高い耐熱性を有することを示している。また、第３実施形態の場合も、１１４．１℃となっており、充分な耐熱性を有している。
【００４８】
さらに、カバー層の外面の平均温度（図では温度２として示す）についても、比較例の定着装置の６８．７℃と比べて、第１実施形態では４５．７℃、第２実施形態の定着装置では４３．２℃、第３実施形態では５７．６℃と、いずれも低い値となっており、第１実施形態〜第３実施形態の各定着装置が、比較例の定着装置と比べ、高い断熱性を有することを示している。
【００４９】
以上が、本発明の各実施形態についての説明である。
【００５０】
以上説明した、第１実施形態〜第３実施形態の各定着装置では、本発明にいう第２の断熱層は、真空断熱材からなる層であるが、本発明の定着装置は、第２の断熱層が、真空断熱材より熱伝導率が高いが安価なグラスウールや、発泡樹脂材料からなる層であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の定着装置の概略断面図である。
【図２】外側の面にリブを有する熱反射層を、図１に示す定着装置から抜き出して示した外観斜視図である。
【図３】凸状のピンを有する熱反射層を表す外観斜視図である。
【図４】熱反射層の外面上に貼り付けられている植毛シールを表す外観斜視図である。
【図５】第１実施形態〜第３実施形態の各定着装置と比較例の定着装置において行われた消費電力や温度の測定結果を表す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  定着装置
１１  加熱器
１２  加熱ヒータ
１３  加圧パッド
１４  加圧器
２０  断熱カバー
２３Ａ  積層フィルム
２３Ｂ  基体２３Ｂ
２３  真空断熱材
２１ａ  熱反射層
２１１  リブ
２４  カバー層
２１ｂ  熱反射層
２１２  ピン
２１ｃ  熱反射層
２１３  植毛シール
２１４  人工毛
【図１】
2006251654.tif 000003
【図２】
2006251654.tif 000004
【図３】
2006251654.tif 000005
【図４】
2006251654.tif 000006
【図５】
2006251654.tif 000007