(57)【要約】【課題】ハロゲンランプを熱源とする定着器の加熱ローラにおいて、機械的な強度を維持しながら熱容量を小さくして、加熱ローラの加熱に要する時間を短縮し電力消費量を削減する。【解決手段】アルミニウム系金属で形成される薄肉の内筒１７と、鉄系金属で形成されて内筒１７の外面に配置される薄肉の外筒１８と、外筒１８のローラ端を内面から支持する一対のコア軸１９とで加熱ローラ１１を二重筒状に構成する。一対のコア軸１９の間に、内筒１７を外筒１８の内面に密着する状態で配置する。加熱ローラ１１の外面に設けたジャーナル部２１をベアリング２３で支持して、加熱ローラ１１を回転自在に支持する。内筒１７に臨むコア軸１９に、ハロゲンランプ１５の輻射熱を遮る遮蔽体３１を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラおよび加圧ローラと、前記加熱ローラの内部に配置されるハロゲンランプとを備えている定着器であって、
前記加熱ローラは、アルミニウム系金属で形成される薄肉の内筒と、
鉄系金属で形成されて、前記内筒の外面に配置される薄肉の外筒と、
前記外筒のローラ端を内面から支持する一対のコア軸とで二重筒状に構成されており、
前記一対のコア軸の間に、前記内筒が前記外筒の内面に密着する状態で配置してある画像形成装置の定着器。
【請求項２】
前記加熱ローラの外面に設けたジャーナル部をベアリングで支持して、前記加熱ローラが回転自在に支持されており、
前記コア軸に臨む前記ハロゲンランプの外面に、前記ハロゲンランプの輻射熱を遮る遮蔽体が配置してある請求項１に記載の画像形成装置の定着器。
【請求項３】
前記遮蔽体を前記内筒で囲まれた空間の内部に突設して、前記遮蔽体と前記内筒とがローラ軸心方向に重なる状態で配置してある請求項２に記載の画像形成装置の定着器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコピー機、ファクシミリ機、あるいはプリンター装置等の画像形成装置の定着器に関し、とくに加熱ローラがステンレス製の外筒とアルミニウム合金製の内筒とで構成され、その熱源としてハロゲンランプを使用する形態の定着器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱ローラをステンレス製の外筒とアルミニウム合金製の内筒とで構成することは、例えば特許文献１に公知である。そこでは、アルミニウム合金製の筒体からなる第１の層（内筒）と、ステンレス製の筒体からなる第２の層（外筒）とで、加熱ローラを二重筒状に構成している。加熱ローラの内部には誘導コイルが配置されており、同コイルに高周波電流を供給することにより、第２の層を誘導コイルの電磁誘導作用で発熱させる。主たる剛性構造体として機能する第１の層の肉厚は１〜５ｍｍ、第２の層の肉圧は０．１〜２ｍｍであり、第２の層の筒端のそれぞれがベアリングで支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０９２４号公報（第３頁左欄２２〜４３行、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の加熱ローラにおいては、内筒の内部に配置した誘導コイルの電磁誘導作用で外筒を発熱させて、加熱ローラの周面を速やかに昇温できる。また、外筒の熱を内筒に伝導し、内筒の熱伝導作用で外筒のローラ軸心方向の温度むらを防止できる。しかし、二重筒構造の加熱ローラを、ローラ内部に配置したハロゲンランプで加熱する場合には、以下の問題を生じる。
【０００５】
ハロゲンランプを熱源とする場合には、ハロゲンランプの輻射熱によって内筒が加熱され、内筒から伝導する熱で外筒が加熱される。そのため、特許文献１の加熱ローラに比べると、加熱ローラの周面を所定の温度状態にまで加熱するのに時間がかかる。内筒および外筒の厚みを小さくして、加熱ローラの熱容量を小さくすると、ローラ周面の温度の立ち上がり時間を短縮でき、電力消費量を削減できる。しかし、内筒および外筒の厚みを小さくすることには強度上の限界があるため、ハロゲンランプを熱源とする限り、加熱ローラの周面を所定の温度状態にまで加熱する時間を短縮するのが困難となる。また、加熱ローラの熱容量を小さくすると、ローラ端部の温度が他の部分より上昇する傾向があり、ローラ端部において加熱ローラを支持するベアリングが過熱状態に陥るおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、ハロゲンランプを熱源とする加熱ローラにおいて、機械的強度を損なうこともなく加熱ローラの熱容量を小さくして、ローラ周面の温度の立ち上がり時間を短縮し、電力消費量を削減できる画像形成装置の定着器を提供することにある。
本発明の目的は、加熱ローラの熱容量を小さくしながら、ローラ端部の温度が他の部分より上昇するのを解消して、加熱ローラを支持するベアリングが過熱状態に陥るのを解消できる画像形成装置の定着器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置の定着器は、加熱ローラ１１および加圧ローラ１２と、加熱ローラ１１の内部に配置されるハロゲンランプ１５とを備えている。図１に示すように、加熱ローラ１１は、アルミニウム系金属で形成される薄肉の内筒１７と、鉄系金属で形成されて、内筒１７の外面に配置される薄肉の外筒１８と、外筒１８のローラ端を内面から支持する一対のコア軸１９とで二重筒状に構成する。一対のコア軸１９の間に、内筒１７を外筒１８の内面に密着する状態で配置する。
【０００８】
加熱ローラ１１の外面に設けたジャーナル部２１をベアリング２３で支持して、加熱ローラ１１を回転自在に支持する。コア軸１９に臨むハロゲンランプ１５の外面に、ハロゲンランプ１５の輻射熱を遮る遮蔽体３１を配置する。
【０００９】
遮蔽体３１を内筒１７で囲まれた空間の内部に突設して、遮蔽体３１と内筒１７とをローラ軸心方向に重なる状態で配置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、アルミニウム系金属で形成される薄肉の内筒１７と、鉄系金属で形成される薄肉の外筒１８と、外筒１８のローラ端を内面から支持する一対のコア軸１９とで、加熱ローラ１１を二重筒状に構成するようにした。このように、薄肉のステンレス鋼材で形成した外筒１８の筒端の内面を前後一対のコア軸１９で支持し、さらに、外筒１８の内面に内筒１７を設けて補強することにより、加熱ローラ１１の構造強度を増強できる。したがって、ハロゲンランプ１５を熱源とする加熱ローラ１１において、その機械的強度を損なうこともなくローラ全体の熱容量を小さくして、ローラ周面の温度の立ち上がり時間を短縮し、電力消費量を削減できる。また、アルミニウム合金で形成した内筒１７の熱伝導作用で、外筒１８のローラ軸心方向の温度むらを解消し、加熱ローラ１１のローラ軸心方向の表面温度を均一にできる。
【００１１】
コア軸１９に臨むハロゲンランプ１５の外面に遮蔽体３１を設けて、ハロゲンランプ１５の前後両端における輻射熱を遮蔽体３１で遮るようにしたので、内筒１７および外筒１８の筒端（ローラ端部）の温度が他の部分より上昇するのを解消できる。また、コア軸１９に臨むハロゲンランプ１５の外面に遮蔽体３１を設けることにより、ハロゲンランプ１５の輻射熱を遮蔽体３１で遮ってコア軸１９が加熱されるのを防止できるので、コア軸１９が劣化し、あるいは変質して強度が低下するのを防止できる。さらに、コア軸１９を支持するベアリング２３が過熱状態に陥ることも確実に防止できる。
【００１２】
遮蔽体３１を内筒１７で囲まれた空間の内部に突設して、遮蔽体３１と内筒１７とをローラ軸心方向に重なる状態で配置すると、内筒１７の前後端部が加熱されるのを第２遮蔽部３４で阻止できる。したがって、熱容量を小さくすることに伴って、ローラ端部の温度が他の部分より上昇する傾向がある加熱ローラ１１において、ローラ端部の温度が他の部分より上昇するのをさらに確実に防止して、ローラ軸心方向のローラ表面の温度を均一化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る加熱ローラを示す図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の概略構造を示す概念図である。
【図３】本発明に係る定着器の横断平面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】別の実施例に係る加熱ローラの端部構造を示す断面図である。
【図６】さらに別の実施例に係る加熱ローラの端部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例）  図１から図４に、本発明に係る画像形成装置をコピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機に適用した実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図３に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００１５】
図２において、複合機１は、画像形成部２、および定着器３等が配置された本体部４と、本体部４の上部の画像読取部５などを備えており、本体部４の下側に配置した給紙カセット６と本体部４の上側の排出部７との間に記録紙の搬送路８を備える。搬送路８の下部に画像形成部２が、上部に定着器３が配置されている。画像形成部２および定着器３に臨む本体部４の前壁および右側壁には、フロントカバーおよびサイドカバーが設けられている。これらのカバーを開放することにより、画像形成部２および定着器３のメンテナンスを行なうことができ、さらに定着器３やその周辺の搬送路８に詰まった記録紙を取り除くことができる。
【００１６】
画像読取部５の前面には、各種の操作ボタンを備えた操作パネル９が設けられており、上面側には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１０が設けられている。本などの綴られた原稿の画像は、画像読取部５の上面のプラテンガラスに載置した状態で読み込むことができ、さらに枚葉状の原稿は自動原稿搬送装置１０を通すことにより連続して読み込むことができる。
【００１７】
図３に示すように定着器３は、加熱ローラ１１と、加熱ローラ１１の周面に外接する加圧ローラ１２と、加圧ローラ１２を加熱ローラ１１に向かって押し付け付勢する前後一対の加圧ばね１３などで構成する。加熱ローラ１１および加圧ローラ１２は、ケース１４に組み付けられてユニット化されている。加熱ローラ１１は、その内部に配置したハロゲンランプ１５を熱源にして加熱される。
【００１８】
図３および図４に示すように加熱ローラ１１は、それぞれ中空円筒状に形成した薄肉の内筒１７と薄肉の外筒１８とで二重筒状に構成されており、外筒１８の筒端（ローラ端）の内面が前後一対のコア軸１９で支持されている。内筒１７は、アルミニウム合金（アルミニウム系金属）で形成した筒体からなり、その筒壁の厚みは０．２ｍｍであり、前後一対のコア軸１９の間に配置されて外筒１８の内面に密着している。外筒１８は、ステンレス鋼材（鉄系金属）で形成した筒体からなり、その筒壁の厚みは０．１ｍｍである。図示していないが、外筒１８の外面にはフッ素系樹脂をコーティングした剥離層が設けられている。
【００１９】
筒壁の厚みが０．１ｍｍしかない外筒１８は、加圧ローラ１２と協同して定着処理を行なうには機械的な強度が十分ではない。そこで、外筒１８の筒端（ローラ端）の内面を前後一対のコア軸１９で支持して構造強度を向上し、さらに、外筒１８の内面に内筒１７を設けて補強し、加熱ローラ１１の全体の機械的な強度を増強している。外筒１８の筒端をコア軸１９で支持するために、外筒１８のローラ軸心方向の長さを、内筒１７のローラ軸心方向の長さより大きく設定する（図３参照）。また、外筒１８のローラ軸心方向の長さを、加圧ローラ１２のローラ軸心方向の長さより僅かに大きく設定する。図３において、符号Ｌは通紙可能な最大サイズの記録紙の通紙領域を示しており、この通紙領域Ｌは、内筒１７のローラ軸心方向の長さより僅かに小さく設定されている。
【００２０】
コア軸１９は、外筒１８の内面に嵌め込まれる筒受軸部２０と、筒受軸部２０より大径のジャーナル部２１とを一体に備えた、耐熱樹脂製の成形品からなり、その中央にハロゲンランプ１５を通すためのランプ通口２２が形成されている（図１参照）。ジャーナル部２１は外筒１８の直径より大径に形成されており、ケース１４に固定したベアリング２３で支持されている。外筒１８の後側の筒端に固定されるコア軸１９には、受動ギヤ２４が一体に設けられており、この受動ギヤ２４を図示していないギヤで駆動することにより、加熱ローラ１１を通紙方向へ回転できる。図１に示すように、加圧ローラ１２の前後端は、外筒１８を介して筒受軸部２０で受止められており、これにより、加圧ローラ１２の押圧力を前後のコア軸１９で負担することができる。
【００２１】
ハロゲンランプ１５は、ガラス管２７の内部にタングステンヒータ２８を配置し、ハロゲンガスが添加された不活性ガスをガラス管２７の内部に封入して構成されており、加熱ローラ１１の外へ突出するガラス管２７の前後両端がブラケット２９で支持されている。ハロゲンランプ１５は、タングステンヒータ２８が白熱するときの輻射熱によって内筒１７を加熱し、外筒１８は内筒１７の熱伝導作用で加熱される。図示していないが、外筒１８の外面には、外筒１８の温度を検出する温度センサーが設けられており、この温度センサーからの出力信号に基づいてハロゲンランプ１５への通電を制御する。加熱ローラ１１を加熱した状態では、内筒１７の熱膨張率が外筒１８の熱膨張率より大きいため、内筒１７は外筒１８の内面に強固に密着する。したがって、内筒１７から外筒１８への熱伝導効率を向上して、ローラ周面の温度の立ち上がり時間を短縮できる。
【００２２】
ハロゲンランプ１５の熱によってコア軸１９が過熱状態に陥るのを防ぎ、さらにローラ端部の温度が他の部分より上昇するのを防ぐために、内筒１７に臨むコア軸１９に、ハロゲンランプ１５の両端における輻射熱を遮る遮蔽体３１が設けられている。この実施例では、遮蔽体３１をステンレス管材で形成して、ランプ通口２２の内面に固定した断熱筒３２で遮蔽体３１を支持するようにした。図１に示すように遮蔽体３１は、断熱筒３２の内面の全体を覆う第１遮蔽部３３と、コア軸１９の内端面から内筒１７で囲まれた空間へ突設される第２遮蔽部３４とを備えている。このように、第２遮蔽部３４を内筒１７で囲まれた空間へ突設することにより、遮蔽体３１と内筒１７とはローラ軸心方向へ重なることとなる。この重なり部分を図１に符号Ｅで示す。第２遮蔽部３４の内端は、通紙領域Ｌの前後端よりも、ローラ中央側へ僅かに入り込んでいる。
【００２３】
以上のように構成した加熱ローラ１１によれば、内筒１７および外筒１８を薄肉化して熱容量を小さくしながら、加熱ローラ１１の全体の機械的な強度を増強できる。詳しくは、薄肉のステンレス鋼材で形成した外筒１８の筒端の内面を前後一対のコア軸１９で支持し、さらに、外筒１８の内面に内筒１７を設けて、加熱ローラ１１の構造強度を増強できる。したがって、加熱ローラ１１の機械的強度を損なうこともなく熱容量を小さくして、ローラ周面の温度の立ち上がり時間を短縮し、電力消費量を削減できる。また、アルミニウム合金で形成した内筒１７の熱伝導作用で、外筒１８のローラ軸心方向の温度むらを解消し、加熱ローラ１１のローラ軸心方向の表面温度を均一にできる。
【００２４】
また、内筒１７に臨むコア軸１９に遮蔽体３１を設けて、ハロゲンランプ１５の前後両端における輻射熱を遮蔽体３１で遮るようにしたので、内筒１７および外筒１８の筒端（ローラ端部）の温度が他の部分より上昇するのを解消できる。とくに、第２遮蔽部３４を内筒１７で囲まれた空間へ突設して、遮蔽体３１と内筒１７とがローラ軸心方向へ重なるようにすると、内筒１７の前後端部が加熱されるのを第２遮蔽部３４で阻止できる。したがって、熱容量を小さくすることに伴って、ローラ端部の温度が他の部分より上昇する傾向がある加熱ローラ１１において、ローラ端部の温度が他の部分より上昇するのをさらに確実に防止して、ローラ軸心方向のローラ表面の温度を均一化できる。さらに、遮蔽体３１を設けることにより、ハロゲンランプ１５の輻射熱を遮蔽体３１で遮ってコア軸１９が加熱されるのを防止できるので、コア軸１９が劣化し、あるいは変質して強度が低下するのを防止できる。併せてコア軸１９を支持するベアリング２３が過熱状態に陥ることも確実に防止できる。
【００２５】
図５は加熱ローラ１１の別の実施例を示す。そこでは、上記の実施例においてコア軸１９に設けていたジャーナル部を省略し、省略したジャーナル部の分だけ外筒１８の全長寸法を大きくし、同時に外筒１８の全長寸法が増加した分だけ筒受軸部２０を延長した。そのうえで、外筒１８の前後の筒端をジャーナル部２１にして、これをベアリング２３で支持するようにした。このように、コア軸１９で支持した外筒１８をベアリング２３で直接支持すると、ジャーナル部２１の機械的な強度を向上して、耐久性を向上できる。他は先の実施例と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。以下の実施例においても同じとする。
【００２６】
図６は加熱ローラ１１のさらに別の実施例を示す。そこでは、内筒１７を利用して遮蔽体３１を形成する点が、上記の各実施例と異なる。詳しくは、内筒１７の筒端を先すぼまりテーパー状に形成して遮蔽体３１とした。さらに、コア軸１９にランプ通口２２と、逃げ凹部３６とを設けて、遮蔽体３１の開口端側のテーパー壁を逃げ凹部３６内に収容できるようにした。この実施例では、遮蔽体３１とコア軸１９とが空気層を介して非接触状に隣接するので、断熱筒３２は省略した。また、図５で説明した加熱ローラ１１と同様に、外筒１８の前後の筒端をジャーナル部２１にして、これをベアリング２３で支持した。
【００２７】
上記のように遮蔽体３１を内筒１７と一体に形成し、遮蔽体３１とコア軸１９を空気層を介して非接触状に隣接させると、遮蔽体３１の輻射熱でコア軸１９が加熱されるだけであるので、コア軸１９の温度上昇をさらに確実に防止することができる。また、断熱筒３２を省略して、加熱ローラ１１のローラ端部の構造を簡素化できる。
【００２８】
上記の実施例では、コア軸１９を耐熱樹脂で形成したがその必要はなく、金属材で形成することができる。一端にフランジが張り出してある筒体で遮蔽体３１を構成し、コア軸１９の内端面に遮蔽体３１のフランジをリング状の断熱体を介して固定することができる。コア軸１９の内面側にジャーナル部２１を設けて、ベアリング２３の外輪でジャーナル部２１を支持することができる。
【符号の説明】
【００２９】
３  定着器
１１  加熱ローラ
１２  加圧ローラ
１５  ハロゲンランプ
１７  内筒
１８  外筒
１９  コア軸
２０  筒受軸部
２１  ジャーナル部
２３  ベアリング
３１  遮蔽体
３２  断熱筒
【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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【図６】
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