(57)【要約】【課題】熱効率を向上し、軸方向の温度分布を均一にし、機内昇温を防止することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱ローラの両端の開口部を、空気断熱層を含んだ中空密閉された閉塞壁で塞ぎ、閉塞壁内側に反射手段を設ける。【選択図】      図１
2005037442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を有し、回転可能な中空の加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、記録材上の未定着画像を加熱する像加熱装置において、空気層を介してこの閉塞部材を囲う取囲部材を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
閉塞部材及び取囲部材は、断熱部材であることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】
閉塞部材は、前記加熱源の両端部を保持していることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項４】
閉塞部材の前記加熱ローラ両端開口部と対向する部分に反射手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
発熱体を有し、回転可能な中空の加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、記録材上の未定着画像を加熱する像加熱装置において、閉塞部材は加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部と空気層を介してこの閉塞部を囲う取囲部とを有することを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
閉塞部材は、断熱部材であることを特徴とする請求項５の定着装置。
【請求項７】
閉塞部材は、前記加熱源の両端部を保持していることを特徴とする請求項５から請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
閉塞部材の前記加熱ローラ両端開口部と対向する部分に反射手段を有することを特徴とする請求項５から請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
磁界を発生させるコイルと、発生した磁界に生ずる渦電流により熱が生ずる導電層を有し、中空の回転可能な加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、記録材上の未定着画像を加熱する像加熱装置において、空気層を介してこの閉塞部材を囲う取囲部材を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】
磁界を発生させるコイルと、発生した磁界に生ずる渦電流により熱が生ずる導電層を有し、中空の回転可能な加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、閉塞部材は加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部と空気層を介してこの閉塞部を囲う取囲部とを有することを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、レーザープリンター、レーザーＦＡＸ等の定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真記録方式により記録材上に形成したトナー画像を、前記記録材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なっており、未定着トナー画像を形成した記録材を加熱ローラ及び加圧ローラにより形成されるニップ部に挟持搬送されることで、熱と圧によって記録材にトナー画像を定着させるようにしているものである。
【０００３】
図５は、従来の定着装置における一方の軸受部分の構成の一例を示す断面図である。
【０００４】
図５の構成に係わる定着装置は、以下のような動作を行う。
【０００５】
発熱体に電力を供給し、発熱体を発熱させて加熱ローラの温度が所定の温度に達した後、駆動ギアを介して加熱ローラを回転駆動させると、加熱ローラの回転に対応して加熱ローラに接触している加圧ローラも同速度で従動回転する。このとき、加熱ローラと加圧ローラとの間にトナー画像を形成した記録材（図示なし）を搬送させると、記録材上のトナー画像は、加熱ローラからの加熱と、加熱ローラと加圧ローラとの間を通過するときの２つのローラからの加圧を受けることにより、記録材上に定着されるようになる。
【０００６】
このような加熱・加圧ローラ方式の定着装置においては、定着装置の熱効率を改善するために、発熱体から供給される熱を効率よく加熱ローラの表面まで伝える必要がある。また、加熱ローラの軸方向に関して定着温度が不均一であると、定着むらが発生するため、発熱源から供給される熱を加熱ローラの軸方向の端部まで充分に伝える必要がある。
【０００７】
しかしながら、加熱ローラの開口部をそのまま放置すると、開口部から熱が逃げて加熱ローラの加熱効率が低下し熱消費エネルギーを増加させる。特に、開口部から熱が逃げるために、加熱ローラの両端部の温度は低下しやすく、両端部に熱を供給するために熱消費エネルギーが大きくなる。
【０００８】
このため、例えば特開昭６２−１１５６８４号公報、特開２００２−６６５９号公報に開示されるように、加熱ローラ２の開口部をアルミニウム板、断熱性材料等の閉塞部材で閉塞することが行われている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６２−１１５６８４号公報
【特許文献２】
特開２００２−６６５９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同公報記載の構成においては、開口部からの空気の出入りによる熱流出をおさえる点では、加熱効率をある程度向上させることはできる。しかしアルミニウム板や断熱性材料単体で塞ぐだけでは、まだ熱伝導率が高いため、十分に断熱されていない構造になっている。よって加熱ローラ両端部から熱は逃げていき加熱ローラ両端部の温度が低下し、熱消費エネルギーを増加させ、且つ軸方向の温度分布が不均一にさせている。
【００１１】
一方、閉塞部材の加熱ローラの開口部を閉塞する閉塞部と他の部材に接触する部分をできるだけ少なくし、熱伝導率の低い空気層と接触させる構成が閉塞部からの熱の放射を少なくする点で好ましい。
【００１２】
ところが、開口部に設けられる閉塞部材と外気との温度差が大きいと熱移動が頻繁に行われる結果、その部材から流出する熱量が大きくなる。その結果、閉塞部材を設ける構成であっても、閉塞部材と外気との温度差が大きいと、加熱ローラ内の熱が閉塞部材を介して、頻繁に外気に流出するため、開口部を塞ぐメリットが小さくなる。そのため、その部材と外気との温度を出きる限り小さくして、外気に流出する熱量を小さくすることが好ましい。
【００１３】
そこで本発明では、上記問題を解決するものであり、回転体の開口部を塞ぐ部材と外気との温度差を小さくすることで、加熱回転体の端部から流出する熱を低減させることが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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、発熱体を有し、回転可能な中空の加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、記録材上の未定着画像を加熱する像加熱装置において、空気層を介してこの閉塞部材を囲う取囲部材を有することを特徴とする。
【００１５】
本出願に係る請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、閉塞部材及び取囲部材は、断熱部材であることを特徴とする。
【００１６】
本出願に係る請求項３記載の発明は、請求項１、２記載の発明において、閉塞部材は、前記加熱源の両端部を保持していることを特徴とする。
【００１７】
本出願に係る請求項４記載の発明は、請求項１〜３記載の発明において、閉塞部材の前記加熱ローラ両端開口部と対向する部分に反射手段を有することを特徴とする。
【００１８】
本出願に係る請求項５記載の発明は、発熱体を有し、回転可能な中空の加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、記録材上の未定着画像を加熱する像加熱装置において、閉塞部材は加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部と空気層を介してこの閉塞部を囲う取囲部とを有することを特徴とする。
【００１９】
本出願に係る請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、閉塞部材は、断熱部材であることを特徴とする。
【００２０】
本出願に係る請求項７記載の発明は、請求項５〜６記載の発明において閉塞部材は、前記加熱源の両端部を保持していることを特徴とする。
【００２１】
本出願に係る請求項８記載の発明は、請求項５〜７記載の発明において閉塞部材の前記加熱ローラ両端開口部と対向する部分に反射手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本出願に係る請求項９記載の発明は、磁界を発生させるコイルと、発生した磁界に生ずる渦電流により熱が生ずる導電層を有し、中空の回転可能な加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、記録材上の未定着画像を加熱する像加熱装置において、空気層を介してこの閉塞部材を囲う取囲部材を有することを特徴とする。
【００２３】
本出願に係る請求項１０記載の発明は、磁界を発生させるコイルと、発生した磁界に生ずる渦電流により熱が生ずる導電層を有し、中空の回転可能な加熱回転体と、加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部材と、を有し、閉塞部材は加熱回転体の開口部を塞ぐ閉塞部と空気層を介してこの閉塞部を囲う取囲部とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明の実施例である定着装置の断面図を示している。図１において、１は金属等の高い熱伝導率の材料からなる加熱回転体としての加熱ローラ、２は表面がシリコンゴム等の断熱性弾性材からなっている加圧回転体としての加圧ローラ、３はハロゲンヒータ等からなる棒状の発熱体としての加熱源、４は定着装置の支持板金、５ａはベアリング、６は加熱ローラからの熱伝導による放熱を防ぐ断熱ブッシュ、７は加熱ローラを回転駆動させる駆動ギア、１０は駆動ギアを回転させる駆動モータ、１４は断熱性部材からなり加熱ローラ１を覆うように形成された定着装置の上枠体、１５は定着装置の上枠体１４組み合わせることにより空気断熱層を形成する定着カバー、１６は断熱性部材からなり加圧ローラ２を覆うように形成された定着装置の下枠体である。一方加圧ローラ２は両端部を他のベアリング５ｂにより支持されており、不図示の加圧ばねにより加熱ローラ１へ押し上げられている。
【００２５】
また本実施例では、加熱ローラの両端の開口部を中空密閉された閉塞部材としての閉塞壁８で塞いでいる。この閉塞壁は、内部に中空密閉された空間に空気断熱層９を含んでいるため、従来の技術にあるような一枚のみの閉塞壁に比べて、非常に高い断熱効果が得ることができる。つまり、空気層の熱伝導率と断熱樹脂一枚の熱伝導率を比較すると空気層の熱伝導率の方が約１０分の１以下になっているため中空密閉層を形成した閉塞壁８ａ、８ｂの方が、断熱性能に優れていることが分かる。
【００２６】
本発明の閉塞壁８は二枚の断熱性樹脂を重ね合わせることにより形成されている。内側の閉塞壁８ａと外側の閉塞壁８ｂの結合部において、互いの面に対し垂直方向に凸部を設け、互いに交差させて重ね合わせることで、二枚の閉塞壁８内の空間は中空密閉され、空気断熱層９が形成される。
【００２７】
内側の閉塞壁８ａの中央部には加熱源３を支持する支持穴１３が形成されており、加熱源３はその両支持端部３ａがこの支持穴１３で支持されている。またこの支持穴１３の径は加熱源３の支持端部３ａを圧入する程度に設定されており、熱の漏れはなく閉塞壁８の密閉状態は保たれている。また外部にある駆動モータ１０から駆動ギア７への入力も図１のように二枚の閉塞壁８の密閉状態を保ちながら取り付けが可能となっている。また内側の閉塞壁８ａにはコードガイド１２が設けられており、加熱源３のコードをガイドしている。二枚の閉塞壁８ａ、８ｂは図２のように組みばらすことができ組立性を向上させている。そのため、ガイドした加熱源３のコードを閉塞壁８の空気断熱層９内に収めることができ、外側閉塞壁８ｂに新たに穴を増やすことなく、また無駄なスペースを増やすことなく密閉状態を保つことが可能となる。
【００２８】
また内側の閉塞壁８ａの加熱ローラ開口部と対向する部分に、反射材１１を設けている。これにより加熱ローラ１内の熱が図１の矢印のように反射材１１により反射され、再び加熱ローラ３を加熱させるために利用されるため、熱効率がさらに向上する。
【００２９】
以上のように加熱ローラの両端の開口部を、空気断熱層を含んだ中空密閉された閉塞壁で塞ぎ、閉塞壁内側に反射手段を設けたため、従来の技術にあるような一枚のみの閉塞壁に比べて、非常に高い断熱効果が得ることができ、加熱ローラの両端部から熱が外部に漏れない構成が得ることができた。
【００３０】
これにより加熱源３の熱が過熱ローラ１内に有効に保持され、高い熱効率が確保され熱消費エネルギーを低減させることが可能となった。
【００３１】
また加熱ローラ３の両端部の熱が逃げないため、軸方向の温度分布が均一化させることが可能となった。
【００３２】
同様に加熱ローラ３両端部から逃げた熱が機内に放出されなくなったため、定着装置の前後方向近傍にある電気部品類の温度機内の温度や機内の温度上昇を抑えることが可能となったため、機内昇温防止の効果も得られた。
【００３３】
（第２の実施例）
図３は本発明の第２の実施例である定着装置の断面図を示している。第１の実施例の閉塞壁８ａ、８ｂの代わりに、図３に示すような中空に形成された閉塞壁８ｃで加熱ローラの両端の開口部を塞ぐことによっても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
（第３の実施例）
図４は第３の実施例で用いられている電磁誘導加熱を説明する図である。
【００３５】
図４によると、磁束発生手段は、コイルとしての励磁コイル１７（以下コイルと称す）と、Ｔ字型に配設された磁性体コア１８ａ、１８ｂ（以下コアと称す）と、コイル１７とコア１８ａ、１８ｂを保持するホルダー１９から構成され、金属等の導電層を有する加熱ローラ１内部に設けられている。
【００３６】
コイル１７は、加熱ローラ１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１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１８は、コイル１７の巻き中心部にある第一のコア１８ａ（垂直部）と上部に第二のコア１８ｂが配置されてＴ字型コアを構成している。
【００３７】
コイル１７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とる必要がある。コイル１７の芯線としては、φ０．１〜０．３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。また、コア１８ａを周回するように８〜１２回巻回してコイル１７を構成したものが使われる。コイル１７には励磁回路が接続されており、交番電流をコイル１７へ供給できるようになっている。
【００３８】
コア１８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１８の形状・材質を規定するものではなく、第一のコア１８ａ及び第二のコア１８ｂ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。
【００３９】
誘導発熱体としての円筒状の加熱ローラ１は、鉄など強磁性の金属（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。すなわち、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を発生し効率的に加熱ローラを発熱させることができる。
【００４０】
以上のような加熱源に第１、第２の実施例におけるハロゲンヒータの代わりに、図４に示すコイル１７とコア１８を有する磁束発生手段の発生磁束の作用による電磁誘導加熱を用いたとしても、第２の実施例と同様の効果が得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように加熱ローラの両端の開口部を、空気断熱層を含んだ中空密閉された閉塞壁で塞ぎ、閉塞壁内側に反射手段を設けたため、従来の技術にあるような一枚のみの閉塞壁に比べて、非常に高い断熱効果が得ることができ、加熱ローラの両端部から熱が外部に漏れない構成が得ることができた。
【００４２】
これにより加熱源３の熱が過熱ローラ１内に有効に保持され、高い熱効率が確保され熱消費エネルギーを低減させることが可能となった。
【００４３】
また加熱ローラ３の両端部の熱が逃げないため、軸方向の温度分布が均一化させることが可能となった。
【００４４】
同様に加熱ローラ３両端部から逃げた熱が機内に放出されなくなったため、定着装置の前後方向近傍にある電気部品類の温度機内の温度や機内の温度上昇を抑えることが可能となったため、機内昇温防止の効果も得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る定着装置の断面図
【図２】本発明の第１の実施例に係る定着装置の断面図
【図３】本発明の第２の実施例に係る定着装置の断面図
【図４】本発明の第３の実施例に係る定着装置の断面図
【図５】従来の定着装置を説明する断面図
【符号の説明】
Ａ  定着装置
１  加熱ローラ
２  加圧ローラ
３  加熱源
３ａ  加熱源の支持端部
４  定着装置の支持板金
５ａ  ベアリング（加熱ローラ支持）
５ｂ  ベアリング（加圧ローラ支持）
６  断熱ブッシュ
７  駆動ギア
８  閉塞壁
８ａ  内側の閉塞壁
８ｂ  外側の閉塞壁
８ｃ  中空の閉塞壁
９  空気断熱層
１０  駆動モータ
１１  反射材
１２  コードガイド
１３  支持穴
１４  定着装置の上枠体
１５  定着カバー
１６  定着装置の下枠体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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