(57)【要約】【課題】  短時間に定着ローラの温度を定着温度まで上昇させることの可能な，電子写真方式画像形成装置の定着装置を提供する。【解決手段】  電子写真方式画像形成装置の定着装置に，両端が開放された管状の内部管２１４と，内部管を取り囲むように設置される外部管２１２と，外部管と内部管との間に設置されて熱を発生する発熱部２１３と，発熱部と外部管との間に設置される第１絶縁層２１６ａ，および発熱部と内部管との間に設置される，第１絶縁層より厚い第２絶縁層２１６ｂを含む絶縁層２１６を備えた。【選択図】    図５
2005182024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式画像形成装置の定着装置であって：
両端が開放された管状の内部管と；
前記内部管を取り囲むように設置される外部管と；
前記外部管と前記内部管との間に設置されて熱を発生する発熱部と；
前記発熱部と前記外部管との間に設置される第１絶縁層，および前記発熱部と前記内部管との間に設置される，前記第１絶縁層より厚い第２絶縁層を含む絶縁層と；
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１絶縁層は２重の絶縁シートを含み，前記第２絶縁層は３重の絶縁シートを含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１絶縁層および／または前記第２絶縁層の少なくともいずれかが，酸化マグネシウムシートよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１絶縁層および／または前記第２絶縁層の少なくともいずれかが，ガラスシートよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１絶縁層の厚さは０.２mm以下であり，前記第２絶縁層の厚さは０.３mm以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式画像形成装置の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に，電子写真方式の画像形成装置は，印刷媒体に転写されたトナー画像に熱及び圧力を加えて，トナー画像を印刷媒体に固定させる定着装置を含む。
【０００３】
図１は，ハロゲンランプが熱源として適用された従来の電子写真方式の画像形成装置の定着装置を概略的に示した横断面図である。図２は，図１に示されたハロゲンランプを熱源として適用した従来の電子写真方式の画像形成装置の定着装置及び加圧ローラの関係を示した縦断面図である。
【０００４】
図１に示すように，定着装置１０は，管状の定着ローラ１１とその内部中央に設置されるハロゲンランプよりなる発熱部１２とを備える。定着ローラ１１の表面にはテフロン（登録商標）よりなるコーティング層１１ａが形成されている。発熱部１２は，定着ローラ１１の内部で熱を発生し，定着ローラ１１は発熱部１２から伝えられる放射熱により加熱される。
【０００５】
図２に示すように，加圧ローラ１３が定着装置１０に対向して配置されており，定着装置１０と加圧ローラ１３の間を印刷紙１４が通過する。加圧ローラ１３はスプリング装置１３ａにより弾力的に支持されており，定着装置１０と加圧ローラ１３間を通過する印刷紙１４を定着装置１０の方に所定の圧力で加圧する。
【０００６】
この時，印刷紙１４が定着装置１０と加圧ローラ１３間を通過するのに従って，印刷紙１４上に形成されている粉末状のトナー画像１４ａが，所定の圧力と熱で加圧及び加熱される。すなわち，トナー画像１４ａは，定着装置１０及び加圧ローラ１３による所定温度の熱と圧力により印刷紙１４に融着される。
【０００７】
上記のようなハロゲンランプを熱源として適用する従来の定着装置は，不要な電力消耗が多く，印刷作業を行っていない場合には電力を遮断して温度を下げる必要がある。特に，従来の定着装置は，印刷作業のために電源を投入した後に，定着温度に到達するまで相当長いウォームアップ時間が必要である。
【０００８】
電源を投入した後，定着装置が所望の定着温度に到達するまでの時間をファーストプリント時間（Ｆｉｒｓｔ−Ｐｒｉｎｔ−Ｏｕｔ−Ｔｉｍｅ：ＦＰＯＴ）と称する。従来の定着装置は，ファーストプリント時間が，短くて数十秒，長い場合には数分にもなる場合がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−０７５３９４号公報
【特許文献２】米国特許第４，５８５，３２５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２５５，６３３号明細書
【特許文献４】韓国特許公開２００３−２１５１５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような従来の定着装置は，熱源からの放射熱により定着ローラが加熱されるため，熱伝達速度が遅い。特に，印刷紙への接触により定着ローラの温度が低下するが，その低下による定着ローラの温度変化に対する補正が遅いので，定着ローラの温度散布を均一に制御することが難しい。
【００１１】
また，印刷動作が休止状態の待機モードであっても，定着ローラ１１の温度を一定に維持するために，電力を熱源に一定周期で印加しなければならないため，不要な電力消耗が発生する。また，待機状態から画像出力のための動作モードに転換される際にも長い時間がかかり，速い画像出力を達成できない問題点がある。
【００１２】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，低電流及び低電力の消耗でありながら，短時間に定着ローラの温度を定着温度まで上昇させることの可能な電子写真方式の画像形成装置の定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，電子写真方式画像形成装置の定着装置であって：両端が開放された管状の内部管と；内部管を取り囲むように設置される外部管と；外部管と内部管との間に設置されて熱を発生する発熱部と；発熱部と外部管との間に設置される第１絶縁層，および発熱部と内部管との間に設置される，第１絶縁層より厚い第２絶縁層を含む絶縁層と；を備える定着装置が提供される。
【００１４】
上記第１絶縁層は２重の絶縁シートを含み，上記第２絶縁層は３重の絶縁シートを含んでいてもよい。つまり，同じ厚さの絶縁シートにより第１絶縁層と第２絶縁層を構成する場合に，第２絶縁層の方が第１絶縁層より厚くなるように，第１絶縁層よりも多くの絶縁シートで第２絶縁層を構成する。具体的には，第１絶縁層は２重にされた絶縁シートで形成され，第２絶縁層は３重にされた絶縁シートで形成されてもよい。また，第１絶縁層には多くとも２枚の絶縁シートが含まれ，第２絶縁層には少なくとも３枚の絶縁シートが含まれるように構成してもよい。
【００１５】
上記第１絶縁層および／または上記第２絶縁層の少なくともいずれかが，酸化マグネシウムシートよりなっていてもよい。
【００１６】
上記第１絶縁層および／または上記第２絶縁層の少なくともいずれかが，ガラスシートよりなっていてもよい。
【００１７】
上記第１絶縁層の厚さは０.２mm以下であり，第２絶縁層の厚さは０.３mm以下であってもよい。
【００１８】
上記発明によれば，耐電圧特性及び耐絶縁破壊特性が優秀な絶縁体を利用して絶縁層の厚さを最小化し，外部管に熱を伝えやすくし，ファーストプリント時間を短縮することができる。その結果，上記発明によれば，低電流及び低電力の消耗でありながら，短時間に定着ローラの温度を定着温度まで上昇させることが可能で，かつ，高い耐絶縁性を有する定着装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば，低電流及び低電力の消耗でありながら，短時間に定着ローラの温度を定着温度まで上昇させることの可能な電子写真方式の画像形成装置の定着装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
まず，図３および図４を参照して，本発明の一実施形態にかかる定着装置２００の構成について説明する。定着装置２００は，電子写真方式の画像形成装置に備えられる。本実施形態にかかる定着装置２００は，トナー画像２５１に熱と圧力を加えてトナー画像２５１を印刷紙２５０に融着させるためのものである。定着装置２００は，定着ローラ２１０と，加圧ローラ２２０などを備える。定着ローラ２１０は，図３の矢印Ａ方向に回転するように設置され，トナー画像２５１に熱を加える。加圧ローラ２２０は，定着ローラ２１０と対向するように配置され，定着ローラ２１０と加圧ローラ２２０との間を通過する印刷紙２５０上のトナー画像２５１を定着ローラ２１０の方に押し付ける。
【００２２】
定着ローラ２１０は，外部管２１２と，内部管２１４と，発熱部２１３と，絶縁層２１６などを備える。外部管２１２は，円筒状の形状であり，表面にテフロン（登録商標）などでコーティングされた保護層２１１が形成されている。内部管２１４は，両端が開放された管状の形状であり，外部管２１２の内部に設置されている。発熱部２１３は，外部管２１２と内部管２１４との間に設置されている。また発熱部２１３は，内部管２１４を螺旋状に取り囲むように設置されており，外部電源から電流を供給されて熱を発生する。絶縁層２１６は，発熱部２１３を取り囲むように設置されている。また絶縁層２１６は，発熱部２１３に電流を印加する時に絶縁破壊が生じず，漏電しないように内部管２１４及び外部管２１２を絶縁させる。
【００２３】
外部管２１２及び内部管２１４は，発熱部２１３から伝えられた熱によって加熱されて，印刷紙２５０にトナー画像２５１を融着させるものである。外部管２１２や内部管２１４の材質としては，ステンレススチール，アルミニウムまたは銅などを例示できる。
【００２４】
発熱部２１３は，外部電源から供給された電流によって熱を発生させる抵抗発熱コイルよりなることが望ましい。発熱部２１３の両端には，発熱部２１３から延びており，外部電源から電流を供給されるように連結されるリード部２１３ａが備えられている。
【００２５】
絶縁層２１６は，第１絶縁層２１６ａと，第２絶縁層２１６ｂよりなる。第１絶縁層２１６ａは，外部管２１２と発熱部２１３との間に設置される。第２絶縁層２１６ｂは，発熱部２１３と内部管２１４との間に設置される。
【００２６】
絶縁層２１６は，酸化マグネシウムシートまたはガラスシートよりなることが望ましい。発熱部２１３で発生する熱は，第１絶縁層２１６ａ及び第２絶縁層２１６ｂを通過して，外部管２１２と内部管２１４にそれぞれ伝えられる。
【００２７】
この時，内部管２１４に伝えられる熱は，外部管２１２の温度を上昇させるためには使用されない。そこで，ファーストプリント時間を短縮させるためには，熱を内部管２１４の方にあまり伝えさせない代わりに外部管２１２の方向に多く伝えさせる必要がある。
【００２８】
したがって，第２絶縁層２１６ｂは第１絶縁層２１６ａより厚く備えられることが望ましい。そこで，第１絶縁層２１６ａは２重にされた絶縁シートを含み，第２絶縁層は３重にされた絶縁シートを含んでいても良い。より具体的には，第１絶縁層２１６ａは２重の酸化マグネシウムシートよりなり，第２絶縁層２１６ｂは３重の酸化マグネシウムシートよりなることが望ましい。なお，第１絶縁層２１６ａや第２絶縁層２１６ｂは，酸化マグネシウムシートではなく，２重または３重のガラスシートよりなっていてもよい。
【００２９】
酸化マグネシウムシートまたはガラスシートはその厚さが０.１ｍｍ以下であるので，第１絶縁層２１６ａの厚さは０.２ｍｍ以下であり，第２絶縁層２１６ｂの厚さは０.３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３０】
絶縁層２１６に使われる絶縁材は，耐電圧特性と耐絶縁破壊特性を有さねばならない。耐電圧特性は，所定の外部電源がかかってもそれに耐えられる特性を示すものである。耐絶縁破壊特性は，最大耐電圧下で１分間に１０mＡ以上の漏電が発生せず，絶縁破壊されない特性を示す。
【００３１】
2005182024.tif 000003
表１は，厚さが０.１ｔの酸化マグネシウム薄板に電圧を印加して耐電圧実験を行った結果を示したものである。実験の結果，酸化マグネシウム薄板は最小３.３２ｋＶから最大３.８３の電圧に耐え，耐電圧は３ｋＶ以上であることがわかった。従って，酸化マグネシウム薄板は耐電圧特性を満たす。
【００３２】
そして，酸化マグネシウムに耐電圧規定である３ｋＶを印加し，１分間漏電が発生するか否かを実験した。その結果，１分間に５ｍＡが発生し，絶縁破壊が起こらずに耐絶縁破壊特性を満たすことがわかった。
【００３３】
定着ローラ２１０の両端には，エンドキャップ２１７と動力伝達エンドキャップ２１８がそれぞれ設置されている。動力伝達エンドキャップ２１８とエンドキャップ２１７は構成が類似している。ただし，動力伝達エンドキャップ２１８には，定着ローラ２１０を支持するフレーム４００に設置される電動装置（図示せず）に連結されて定着ローラ２１０を回転させるために，ギアなどの動力伝達手段２１８ａが備えられている。
【００３４】
エンドキャップ２１７には空気口２１９が形成されている。空気口２１９はエンドキャップ２１７が定着ローラ２１０に設置された後，定着ローラ２１０の内部空間２３０と外部を空気が通じるようにして，定着ローラ２１０の内部空間２３０の圧力を大気圧と同等に維持する。
【００３５】
したがって，発熱部２１３から伝えられた熱によって内部管２１４が加熱されても，内部空間２３０には空気口２１９を通じて外部の空気が入るため，気圧が維持される。なお，空気口２１９は動力伝達エンドキャップ２１８に備えられてもよい。また，空気口２１９は，エンドキャップ２１７と動力伝達エンドキャップ２１８の両方に備えられる場合もある。
【００３６】
エンドキャップ２１７及び動力伝達エンドキャップ２１８には電極２２０がそれぞれ設置される。電極２２０はリード部２１３ａと電気的に接続されている。外部電源から供給された電流は，電源供給装置３００，電極２２０，リード部２１３ａを経て発熱部２１３に供給される。
【００３７】
定着ローラ２１０の上部には，外部管２１２及び保護層２１１の表面温度が急激に上昇する場合に電源を遮断して過熱を防止するサーモスタット２４０と，外部管２１２及び保護層２１１の表面温度を測定するサーミスタ２５０が設置されている。
【００３８】
以下に，定着ローラ２１０の製造過程について説明する。
【００３９】
第２絶縁層２１６ｂが内部管２１４の外周面を取り囲むように設置される。第２絶縁層２１６ｂを取り囲むように発熱部２１３が螺旋形に設置される。その後，発熱部２１３を取り囲むように第１絶縁層２１６ａが設置される。
【００４０】
上記のように，発熱部２１３，第１絶縁層２１６ａ及び第２絶縁層２１６ｂが備えられた内部管２１４をその外周面にテフロン（登録商標）などでコーティングされた外部管２１２の内部に挿入する。
【００４１】
その後，内部管２１４を拡管する装置を利用して内部管２１４の両端を塞ぎ，内部空間２３０に所定の圧力を加えて内部管２１４を拡管させる。この時，圧力は１４０気圧以上であることが望ましい。
【００４２】
内部管２１４は拡管され，外部管２１２は円状を維持しており，発熱部２１３と絶縁層２１６は塑性変形される。したがって，発熱部２１３，内部管２１４，第１絶縁層２１６ａ，第２絶縁層２１６ｂは外部管２１２の内側表面に密着される。
【００４３】
すなわち，発熱部２１３は図５に示したように，抵抗発熱コイルよりなるので，隣接するコイル間の空間は内部管２１４が拡張される時，第１絶縁層２１６ａと第２絶縁層２１６ｂとで充填されて完全に密着される。
【００４４】
ところが，圧力が１４０気圧未満である場合には，内部管２１４が拡管される時，第１絶縁層２１６ａと第２絶縁層２１６ｂが発熱部２１３の隣接するコイル間の空間を完全に充填できない。したがって，発熱部２１３の隣接するコイル間の空間には空気層が形成される。また，外部管２１２，発熱部２１３及び内部管２１４が接触する部分も完全に密着されないことによって，空気層が形成されうる。空気層は発熱部２１３から定着ローラ２１２への熱伝逹効率を低下させるので，ファーストプリント時間を延ばす。
【００４５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明はトナー画像に熱と圧力を加えてトナー画像を印刷紙に融着させる定着装置を具備する電子写真方式の画像形成装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ハロゲンランプが熱源として適用された従来の電子写真方式の画像形成装置の定着装置を概略的に示した横断面図である。
【図２】図１に示されたハロゲンランプを熱源として適用した従来の電子写真方式の画像形成装置の定着装置及び加圧ローラの関係を示した縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる電子写真方式の画像形成装置の定着装置を概略的に示した縦断面図である。
【図４】同実施形態にかかる電子写真方式の画像形成装置の定着装置を概略的に示した横断面図である。
【図５】図４に示されたＣ部分を拡大して示した部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
２１１      保護層
２１２      外部管
２１３      発熱部
２１４      内部管
２１６      絶縁層
２１６ａ      第１絶縁層
２１６ｂ      第２絶縁層
【図１】
2005182024.tif 000004
【図２】
2005182024.tif 000005
【図３】
2005182024.tif 000006
【図４】
2005182024.tif 000007
【図５】
2005182024.tif 000008