(57)【要約】【課題】ゾーン内の部品を共通化し、リソース、開発期間を短縮し、開発コスト及び生産コストを削減するとともに、リユース及びリサイクルを効率良く行うことができる定着装置を提供すること。【解決手段】発熱体を有する中空円筒体で構成された加熱ローラと、前記加熱ローラを圧接する加圧ローラと、両ローラ間に未定着画像を担持した記録材を通過させて未定着画像を記録材に定着させる定着装置において、前記加熱ローラを含む上ユニットと前記加圧ローラを含む下ユニットを設けたユニットを構成し、前記上ユニット内の前記加熱ローラ長手方向に沿って開口した部位を閉塞する断熱カバー、或は前記加熱ローラの表面を清掃するクリーニング手段、或は前記加熱ローラの表面に離形剤を塗布する離形剤塗布手段を、前記ユニット内の同一共通箇所に対してそれぞれ着脱可能とする。【選択図】図１
2005250371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を有する中空円筒体で構成された加熱ローラと、前記加熱ローラを圧接する加圧ローラと、両ローラ間に未定着画像を担持した記録材を通過させて未定着画像を記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱ローラを含む上ユニットと前記加圧ローラを含む下ユニットを設けたユニットを構成し、前記上ユニット内の前記加熱ローラ長手方向に沿って開口した部位を閉塞する断熱カバー、或は前記加熱ローラの表面を清掃するクリーニング手段、或は前記加熱ローラの表面に離形剤を塗布する離形剤塗布手段を、前記ユニット内の同一共通箇所に対してそれぞれ着脱可能にしたことを特徴する定着装置。
【請求項２】
前記ユニットは、用紙搬送経路に沿って上流側開口部と下流側開口部を設けている以外は、前記加熱ローラと前記加圧ローラ表面近傍を覆うように囲み開口部を設けておらず、且つ、中空の空気断熱層を少なくとも１つ以上形成していることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記上ユニットは、前記加熱ローラ設けている上ユニット枠と、前記断熱カバーと、前記クリーニング手段と、前記離形剤塗布手段を着脱する際に着脱する上ユニットカバーとで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記断熱カバーは、前記上ユニットに装着することにより、前記上ユニット内に少なくとも１つ以上の中空の空気断熱層を形成することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記ユニット及び前記断熱カバーは、熱伝導率が低い断熱性材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱ローラは、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導加熱されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１つに記載の定着装置が装置本体に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置とこれを備える複写機、レーザープリンター、レーザーＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真記録方式により記録用紙上に形成したトナー画像を、前記記録用紙に加熱定着させるためには定着装置が用いられる。そして、この定着装置は、発熱体を備えた加熱ローラと、加熱ローラに対向近接配置された加圧ローラとから成っており、トナー画像を形成した記録用紙を加熱及び加圧ローラの間に挿通させ、前記挿通時の加熱と加圧によって前記記録用紙に前記トナー画像を定着させるようにしているものである。
【０００３】
ところで、定着装置には、加熱ローラの離型性、耐久性を確保するのに、加熱ローラの表面に離型剤を塗布する離型剤塗布手段や加熱ローラの表面を清掃するクリーニング手段が設けられている場合がある。
【０００４】
従来、加熱ローラと加圧ローラを用いた定着装置として、熱ローラ方式、電磁誘導加熱方式の定着装置がある。
【０００５】
ａ．熱ローラ方式：
これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱・温調した加熱ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの回転ローラ対から成り、該ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで、未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着する装置である。
【０００６】
しかしながら、この装置は加熱ローラの熱容量が大きくて、加熱に要する電力が大きい、ウエイトタイム（装置電源投入時からプリント出力可能状態になるまでの待ち時間）が長い等の問題があった。又、加熱ローラの熱容量が大きいため、限られた電力で定着ニップ部の温度を上昇させるためには大きな電力を必要とするという問題があった。
【０００７】
その対策としては、加熱ローラの肉厚を薄くして、加熱ローラの熱容量を低減することが行われる。しかし、薄くし過ぎると強度不足となり、更に、後述する電磁誘導加熱方式定と比較して熱効率が劣るため、ウェイトタイムが十分に短縮できないという問題があった。
【０００８】
ｂ．電磁誘導加熱方式：
これは加熱体として電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導発熱体に磁場発生手段で磁場を作用させて該電磁誘導発熱体に発生する渦電流に基づくジュール発熱で被加熱材としての記録材に熱を付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である。
【０００９】
特許文献１には、強磁性体の加熱ローラを電磁誘導加熱する熱ローラ方式の装置が開示されており、発熱位置を定着ニップ部に近くすることができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
【００１０】
【特許文献１】特公平５−９０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、画像形成装置の分野においては、如何に効率良く開発コスト（リソース）を掛けないで製品を開発するかが課題となっている。このような中、或る範囲（ゾーン）のプリント速度の画像形成装置を共通のユニット、共通部品を使って製品化させること（ゾーン開発）で開発コストを抑えることができる。部品を共通化させることは更には生産コストが下げられるため、強いコスト競争力を持った製品を作ることができる。
【００１２】
部品の共通化はコスト競争力をつけると同時に、環境問題への対策としての資源のリユース、リサイクルにも対応しており、画像形成装置分野において重要な課題となっている。
【００１３】
定着装置も同様に、部品の共通化を図ることが重要と考えられている。しかしながら、定着装置は、その画像形成装置の種類によって異なる定着装置の部品を、その定着装置ごとに使用しなければならないため、部品の共通化が困難なユニットである。
【００１４】
例えば、大量にプリントするゾーン内の高速機には、離型性を確保するために、加熱ローラの表面に離型剤を塗布する離型剤塗布手段を設けている場合や、耐久性を確保するために、加熱ローラの表面を清掃するクリーニング手段が設けている場合があるのに対して、少量しかプリントしない低速機では低寿命や低コストであるため、そのような加熱ローラをメンテナンスする手段が必要ない。
【００１５】
このように、加熱ローラをメンテナンスする手段は、以下のように種類に応じて幾通りもあるため、特に定着装置の部品の共通化を困難にさせていた。このため、従来までは、加熱ローラのメンテナンス手段が異なる定着装置は、部品の共通化をさせることができず、それぞれの定着装置を１から異なる部品を用いて開発していた。そのため、開発期間や設計者が増大し開発コストが掛かり、又、多種類の部品が必要なために生産コストが増大していた。又、部品を共通化できていないために、リユース、リサイクルが効率良く行われないという環境問題に適していないという問題があった。
【００１６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもで、その目的とする処は、ゾーン内の部品を共通化し、リソース、開発期間を短縮し、開発コスト及び生産コストを削減するとともに、リユース及びリサイクルを効率良く行うことができる定着装置とこれを備える画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
又、本発明は、同時に電磁誘導加熱方式を利用した場合においても、定着装置内を最小限の加熱で高温を維持し、定着装置の消費電力を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本出願に係る請求項１記載の発明は、発熱体を有する中空円筒体で構成された加熱ローラと、前記加熱ローラを圧接する加圧ローラと、両ローラ間に未定着画像を担持した記録材を通過させて未定着画像を記録材に定着させる定着装置において、前記加熱ローラを含む上ユニットと前記加圧ローラを含む下ユニットを設けたユニットを構成し、前記上ユニット内の前記加熱ローラ長手方向に沿って開口した部位を閉塞する断熱カバー、或は前記加熱ローラの表面を清掃するクリーニング手段、或は前記加熱ローラの表面に離形剤を塗布する離形剤塗布手段を、前記ユニット内の同一共通箇所に対してそれぞれ着脱可能にしたことを特徴する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ユニットは、用紙搬送経路に沿って上流側開口部と下流側開口部を設けている以外は、前記加熱ローラと前記加圧ローラ表面近傍を覆うように囲み開口部を設けておらず、且つ、中空の空気断熱層を少なくとも１つ以上形成していることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記上ユニットは、前記加熱ローラ設けている上ユニット枠と、前記断熱カバーと、前記クリーニング手段と、前記離形剤塗布手段を着脱する際に着脱する上ユニットカバーとで構成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記断熱カバーは、前記上ユニットに装着することにより、前記上ユニット内に少なくとも１つ以上の中空の空気断熱層を形成することを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ユニット及び前記断熱カバーは、熱伝導率が低い断熱性材料で形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記加熱ローラは、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導加熱されることを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れか１つに記載の定着装置が、画像形成装置本体に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、加熱ローラと加圧ローラを設けたユニット内の同一共通箇所に、断熱カバー、クリーニング手段、離形剤塗布手段を簡単に着脱できる構成にしたことにより、ゾーン開発している製品の定着装置において、ユニットはゾーン内の全ての機種で共通にすることができ、且つ、ゾーン内の低速機側には断熱カバー、高速機側にはクリーニング手段、又は離形剤塗布手段を、加熱ローラの寿命、環境、画質、ユーザーの用途に応じて、簡単に共通のユニットに付け替えること可能となる。これにより、定着装置の部品の共通化をさせることができ、それぞれの定着装置を１から開発することなく、リソース、開発期間を短縮し、開発コストを低減させることができる。又、共通部品になるため生産コストを低減させることができる。更に、共通部品と共通のユニットを用いることにより、リユース及びリサイクルが効率良く行われていくため環境問題にも対応することができる。
【００２６】
又、同時に高い断熱効果を持ったユニットを用いることにより、特に、加熱ローラの熱が逃げ易い電磁誘導加熱方式を利用した場合においても、定着装置内の高温の熱は断熱されており、定着装置内は最小限の加熱で高温を維持でき、定着装置の消費電力を低減することができる。
【００２７】
又、本発明によれば、低速から高速までゾーン開発している画像形成装置においても、寿命、環境、画像、ユーザーの用途に応じた幾種類の定着装置のユニットをゾーン内の全ての画像形成装置で共通にすることができ、それぞれの定着装置を１から開発することなく、リソース、開発期間を短縮し、開発コストと生産コストを低減させることができる。又、画像形成装置内に共通部品と共通のユニットを用いることにより、リユース及びリサイクルが効率良く行われていくために環境問題にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明に係る定着装置のユニットの断面構成を示す。
【００３０】
図１に示すように、磁束発生手段は、励磁コイル１（以下、コイルと称す）と、Ｔ字型に配設された磁性体コア２ａ，２ｂ（以下、コアと称す）と、コイル１とコア２ａ，２ｂを保持するホルダー３から構成され、加熱ローラ４内部に設けられている。
【００３１】
コイル１は、加熱ローラ４の長手方向に略楕円形状（横長舟形）をしており、加熱ローラ４の内面に沿うようにホルダー３の内部に配置されている。コア２は、コイル１の巻き中心部にある第１のコア２ａ（垂直部）と上部に第２のコア２ｂが配置されてＴ字型コアを構成している。
【００３２】
コイル１としては加熱に十分な交番磁束を発生するものでなければならないが、そのためには抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高く取る必要がある。コイル１の芯線としては、φ０．１〜０．３ｍｍの細線を略８０〜１６０本程度束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。又、コア２ａを周回するように８〜１２回巻回してコイル１を構成したものが使われる。コイル１には励磁回路が接続されており、交番電流をコイル１へ供給できるようになっている。
【００３３】
コア２は、フェライト等の高透磁率残留磁束密度の低いものを用いると良いが、磁束を発生できるものであれば良く、特に規定するものではない。本発明は、コア２の形状・材質を規定するものではなく、第１のコア２ａ及び第２のコア２ｂを一体成形でＴ字型にしても本発明の効果を得ることができる。
【００３４】
誘導発熱体としての円筒状の加熱ローラ４は、鉄等の強磁性の金属（透磁率の高い金属）を使うことで、磁束発生手段から発生する磁束を金属内部により多く拘束させることができる。即ち、磁束密度を高くすることができることにより金属表面に渦電流が発生し、効率的に加熱ローラを発熱させることができる。
【００３５】
５は表面がシリコンゴム等の断熱性弾性材から成る加圧ローラであり、コイル１により誘導発熱された加熱ローラ４に対向近接配置しており、トナー画像を形成した記録用紙を加熱ローラ４及び加圧ローラ５の間に挿通させ、挿通時の加熱と加圧によって記録用紙にトナー画像を定着させる。
【００３６】
６は本発明におけるユニットで、加熱ローラ４を設けている上ユニット６ａと加圧ローラ５を設けている下ユニット６ｂから成っている。又、上ユニット６ａは、加熱ローラ４を設けている上ユニット枠６ａａと、後述する断熱カバー７、クリーニング手段８、離形剤塗布手段８を着脱する際に着脱する上ユニットカバー６ａｂから成っている。このユニット６は、樹脂等の熱伝導率が低い断熱性材料で形成されている。
【００３７】
又、ユニット６は、定着装置の用紙搬送経路に沿って上流側（入口側）開口部と下流側（出口側）開口部を設けている以外は、加熱ローラ４と加圧ローラ５を囲み熱が逃げていく開口部を設けていない。又、少なくとも１つ以上の中空の空気断熱層を構成している。この構成によれば、定着装置内の高温の熱は封止され、且つ、空気断熱層により効果的に断熱されており、定着装置内は最小限の加熱で高温を維持できる。このことにより定着装置の消費電力の低減に繋がる。
【００３８】
又、電磁誘導加熱方式を利用した場合、誘導発熱されている加熱ローラ４はコイル１によってニップ部周辺しか加熱されないため、加熱ローラ４の熱が逃げ易い。しかし、本実施の形態のような断熱効果の高い定着装置を用いることにより、電磁誘導加熱方式を利用した場合においても定着装置内の高温の熱は断熱されており、定着装置内は最小限の加熱で高温を維持でき、定着装置の消費電力を低減することができる。
【００３９】
図２は本発明におけるユニット６内の同一箇所にそれぞれ断熱カバー７、クリーニング手段８及び離形剤塗布手段９を着脱している断面構成を示す。
【００４０】
図２では、ユニット６内の同一箇所にビスを外すだけで断熱カバー７、クリーニング手段８及び離形剤塗布手段９を簡単に着脱できる構成になっている。ゾーン開発している製品の定着装置において、ユニット６はゾーン内の全ての機種で共通であり、ゾーン内の低速機側には断熱カバー、高速機側にはクリーニング手段８、又は離形剤塗布手段９を、加熱ローラ４の寿命、画質、用途に応じてユニット６に装着することができる。これにより、定着装置の部品の共通化を図ることができ、それぞれの定着装置を１から開発することなく、リソース、開発期間を短縮し、開発コストを低減させることができる。又、共通部品になるため、生産コストを低減させることができる。更に、共通部品を用いることにより、リユース及びリサイクルが効率良く行われていくため環境問題にも対応している。
【００４１】
図３では、上ユニット６ａａ内の加熱ローラ４長手方向に沿って開口した部位を断熱カバー７で閉塞している。断熱カバー７を取り付けることにより、上ユニット６ａａの加熱ローラを囲っている部分に中空密閉された空気断熱層が形成され、高い断熱効果が得られ、加熱ローラ４の熱が逃げず、定着装置の消費電力を低減することができる。それと同時に高い断熱効果により、電磁誘導加熱方式を利用した場合においても定着装置内は最小限の加熱で高温を維持でき、定着装置の消費電力を低減することができる。
【００４２】
図３のような断熱カバーを用いる定着装置は、主にゾーン内の低速側の機種に用いられる。これは少量しかプリントしないゾーン内の低速機側では加熱ローラ４が低寿命、低コストであるため、加熱ローラ４をメンテナンスする手段が必要ないからである。
【００４３】
図４では、上ユニット６ａａ内にクリーニング手段８を装着している。本実施の形態では、クリーニング手段としてクリーニングウェブを取り付けている。クリーニング手段８を取り付けることにより、加熱ローラ４表面に付着したトナーを清掃することが可能となり、加熱ローラの寿命を延ばすことが可能となる。
【００４４】
図５では、上ユニット６ａａ内に離形剤塗布手段９を装着している。本実施の形態では、離形剤塗布手段９として離形剤塗布ローラを取り付けている。離形剤塗布手段９を取り付けることにより、加熱ローラ４表面に離形剤を塗布することが可能となり、離形性が確保され、且つ、加熱ローラの寿命も延ばすことが可能となる。
【００４５】
図４及び図５のようなクリーニング手段８、離形剤塗布手段９を用いる定着装置は、大量にプリントされるような加熱ローラ４の耐久性、離形性が必要なゾーン内の高速機側に主に用いられる。  
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、複写機、レーザープリンター、レーザーＦＡＸ等の画像形成装置に備えられる定着装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る定着装置のユニットの断面図である。
【図２】本発明に係るユニット内の同一箇所にそれぞれ断熱カバー、クリーニング手段、離形剤塗布手段を着脱している様子を示す断面図である。
【図３】本発明に係るユニット内に断熱カバーを装着した断面図である。
【図４】本発明に係るユニット内にクリーニング手段を装着した断面図である。
【図５】本発明に係るユニット内に離形剤塗布手段を装着した断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    励磁コイル
２    磁性体コア
２ａ  第１の磁性体コア（垂直部）
２ｂ  第２の磁性体コア（水平部）
３    ホルダー
４    加熱ローラ
５    加圧ローラ
６    ユニット
６ａ  上ユニット
６ｂ  下ユニット
６ａａ  上ユニット枠
６ａｂ  上ユニットカバー
７    断熱カバー
８    クリーニング手段
９    離形剤塗布手段
【図１】
2005250371.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005250371.tif 000006
【図５】
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