(57)【要約】【課題】ヒートローラーのニップ部から他の部分への無駄な熱伝導を阻止して、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで上昇させる。定着動作に必要なヒートローラのニップ部のみを集中的に加熱してヒータの熱効率を向上する。【解決手段】ヒートローラのローラ芯の内部にヒータを配置する。ローラ芯は、ニップ部を構成する主管部と、主管部の両側の支持管部とからなる。主管部と支持管部との隣接部に、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する遮熱部を設ける。遮熱部の筒壁の周方向に複数個の遮熱孔を形成して遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくし、主管部から支持管部への無駄な熱伝導を遮熱部で阻止する。【選択図】図１
2009156901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録用紙に加熱加圧処理を施すためのニップ部を構成するヒートローラおよびプレスローラを有し、トナー画像を記録用紙に定着させる定着装置であって、
前記ヒートローラは中空円筒状のローラ芯で構成されて、該ローラ芯の内部にヒータが配置されており、
前記ローラ芯は、前記ニップ部を構成する主管部と、前記主管部の両端に設けられて軸受で回転自在に支持される支持管部とからなり、
前記主管部と前記支持管部との隣接部に、前記主管部から前記支持管部への熱伝導を阻止する遮熱部が設けてあることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記遮熱部の断面積を前記主管部の断面積より小さくして、前記主管部から前記支持管部への熱伝導を阻止する請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記遮熱部の筒壁の周方向に複数個の遮熱孔を形成して、前記遮熱部の断面積が前記主管部の断面積より小さくしてある請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記遮熱部の筒壁の周方向に遮熱溝を凹み形成して、前記遮熱部の断面積が前記主管部の断面積より小さくしてある請求項２または３記載の定着装置。
【請求項５】
前記遮熱溝が周回状に形成してある請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記遮熱部が断熱材で形成されて、前記主管部と前記支持管部とが前記遮熱部を介して接続してある請求項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、記録用紙に加熱加圧処理を施すためのニップ部を構成するヒートローラおよびプレスローラを有し、前記ヒートローラ内に内蔵されたヒータで前記ニップ部を加熱しながら、トナー画像および記録用紙を加圧して、トナー画像を記録用紙に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、ファクシミリ装置、複合機などの電子写真方式の画像形成装置に適用される定着装置は、トナー画像が形成された記録用紙をニップ部で加熱加圧処理することによりトナー画像を記録用紙に定着させている。このような定着装置では、ヒートローラを短時間で所定の温度に昇温すること、さらに、ヒートローラを効率よく加熱することが求められている。
【０００３】
この種の要請に関して、特許文献１では、定着ローラの両端を熱伝導率が低い熱可塑性樹脂の軸受部材で支持して、定着ローラの熱が軸受、駆動歯車、ハウジングなどへ無駄に散逸するのを防いで、加熱時間を短縮している。また、特許文献２では、定着ローラと軸受部材との間に断熱部材を設けている。そこでは、ハロゲンヒータで加熱された定着ローラの熱が断熱部材によって軸受部材へと逃げることを防いで、定着装置の熱効率の向上を図っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６１３１３号公報（段落番号００１１、図３）
【特許文献２】特開２００２−２１４９４９号公報（段落番号００５２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２によれば、定着ローラの両端から軸受などに熱が逃げるのを防いで、昇温時間の短縮や熱効率の向上をある程度は実現できる。しかし、この種の定着装置では、定着ローラとプレスローラとで構成されるニップ部を含む、定着ローラの全体を熱源で過熱している。そのため、定着ローラは定着動作に必要のない部分まで無駄に加熱されていることになりその分だけ無駄がある。また、定着ローラの昇温に要する時間が長くなる不利もある。当然、無駄に加熱する分だけ定着装置の熱効率が低下し消費電力が大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、ヒートローラーのニップ部から他の部分への無駄な熱伝導を阻止して、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで上昇させることができる定着装置を得ることにある。本発明の目的は、定着動作に必要なヒートローラのニップ部のみを集中的に加熱して不必要なエネルギー消費を排除し、これにより、ヒータの熱効率を向上し省エネルギーに貢献できる定着装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、記録用紙に加熱加圧処理を施すためのニップ部を構成するヒートローラおよびプレスローラを有し、トナー画像を記録用紙に定着させる定着装置を対象とする。ヒートローラは中空円筒状のローラ芯で構成されて、ローラ芯の内部にヒータが配置してある。ローラ芯は、ニップ部を構成する主管部と、主管部の両端に設けられて軸受で回転自在に支持される支持管部とからなる。以て、主管部と支持管部との隣接部に、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する遮熱部を設けることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくして、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する。
【０００９】
さらに具体的には、遮熱部の筒壁の周方向に複数個の遮熱孔を形成して、遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくする。あるいは、遮熱部の筒壁の周方向に遮熱溝を凹み形成して、遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくする。その場合の遮熱溝は周回状に形成することができる。
【００１０】
上記の実施形態とは別の形態で熱伝導を阻止することができ、そこでは遮熱部を断熱材で形成し、主管部と支持管部とを遮熱部を介して接続することにより、主管部から支持管部への熱伝導を阻止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置においては、ニップ部を構成する主管部と支持管部との隣接部に遮熱部を設けるので、ヒータで加熱された主管部の熱が支持管部へ伝導するのを遮熱部で阻止して、主管部の熱がニップ部以外の部分へ無駄に伝導するのを阻止できる。これにより、主管部から支持管部側への無駄な熱伝導に伴う主管部の温度低下を大幅に抑止でき、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで昇温できる。また、ニップ部に対応するヒートローラの主管部のみをヒータで集中的に加熱するので、ヒートローラの加熱形態に無駄がなく、その分だけヒータの熱効率を向上させて省エネルギーに貢献できる。
【００１２】
遮熱部の断面積を主管部の断面積より小さくする定着装置によれば、遮熱部の断面積が小さい分だけ熱伝導面積を小さくして、主管部から支持管部へ伝導しようとする熱総量を減少できる。その結果、主管部から支持管部側への無駄な熱伝導に伴う主管部の温度低下を大幅に抑止して、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで昇温できる。また、ヒートローラに孔加工や溝加工を施すなど簡単な機械加工を施すことで、遮熱部の断面積を小さくし熱伝導を阻止できるので、ヒートローラの基本構造を変更する必要がなく、熱伝導阻止機能を付加するためのコストの増加を抑止できる。既存のヒートローラであっても簡単な追加工を施すだけで、熱伝導阻止機能を付加できる。
【００１３】
筒壁の周方向に複数個の遮熱孔を形成して遮熱部を構成する定着装置によれば、ローラ芯に切削加工を施すだけで断面積を小さくすることができる。したがって、断熱材で形成した断熱部品などを使用して熱伝導を阻止する場合に比べて、ヒートローラを安価に製作することができ、定着装置のコストの上昇を抑えることができる。
【００１４】
筒壁の周方向に遮熱溝を凹み形成して遮熱部を構成する定着装置によれば、上記と同様にヒートローラを安価に製作することができる。また、複数個の遮熱孔で遮熱部を構成する場合には、ヒートローラの内部の熱が遮熱部を介して散逸するのを防止できる点で有利である。とくに、遮熱溝を周回状に形成する場合には旋削加工によって遮熱部を形成できるので、遮熱部を付加することに伴う製造コストの増加を著しく抑止できる。使用時には、主管部の熱が遮熱部を介して支持管部へ伝導するのを避けられないが、遮熱溝を周回状に形成すると、遮熱部の周方向における熱伝導量を均一にできるので、遮熱部に隣接する主管部の周方向の熱分布が不均一になるのを解消できる。
【００１５】
遮熱部を断熱材で形成して、主管部と支持管部との間に遮熱部を配置する定着装置によれば、主管部から支持管部側への無駄な熱伝導をさらに効果的に阻止できる。したがって、ヒートローラのニップ部を速やかに所定の温度まで昇温できるうえ、ヒーター熱の無駄な消費を抑止できる分だけヒータの熱効率を向上させて、定着装置の省エネルギーにさらに貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施例）  図１から図４に、本発明に係る定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着装置に適用した実施形態を示す。図２において複合機１は、枚葉紙（以下、単に用紙と記す）Ｐの一群が載置される給紙カセット２と、給紙カセット２から送られてきた用紙Ｐに対してトナー画像を転写して画像形成を行う画像記録部３と、画像記録部３で画像形成処理が施された用紙Ｐに対して加熱・加圧処理を施してトナー画像を用紙Ｐに定着させる定着装置４と、これら画像記録部３および定着装置４の上方に配置された画像読取部５とを含む。画像読取部５の上面には、各種操作ボタンを有する操作パネル６と、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）７が設けられている。
【００１７】
複合機１の内部には、給紙カセット２から画像記録部３を経て排紙部８に至る用紙搬送路Ｒが形成されている。コピー動作等に伴う画像形成時には、給紙カセット２の上端部に配置した給紙ローラ９を回転駆動することにより、用紙Ｐが搬送路Ｒに１枚ずつ繰り出される。画像記録部３は、帯電ドラム１１を含む感光体ユニット１０と、感光体ユニット１０にトナーを供給するトナーカートリッジ１２とを含んで構成する。
【００１８】
図３に示すように、定着装置４は、ヒートローラ１５とプレスローラ１６とを具備し、両ローラ１５・１６の間に用紙Ｐに対する加熱加圧処理を施すニップ部Ｎが形成される。ヒートローラ１５には、ヒートローラ１５を介してニップ部Ｎを加熱するためのヒータ１７、具体的にはハロゲンヒータが内蔵されている。ヒータ１７で加熱される領域は、ニップ部Ｎの領域とほぼ同一であり、図１ではこの有効加熱領域を大径管部として図示している。ヒートローラ１５は、熱伝導率が高いアルミニウム等の金属を中空円筒状に成形したローラ芯１８の外周面に、トナーの剥離性向上を目的としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によるコーティング処理を施してなる。
【００１９】
ヒートローラ１５に対して並列状に配置されるプレスローラ１６は、回転軸１９の外周面にシリコンゴム等からなる弾性体層２０を形成し、さらにその外周面に先と同様のＰＴＦＥコーティング処理を施してなる。回転軸１９の両端部を圧縮ばね２１・２１で付勢することにより、プレスローラ１６の弾性体層２０はヒートローラ１５に常時圧接される。画像形成時における両ローラ１５・１６は、ニップ部Ｎに送給された用紙Ｐを排紙部８へ送り出す方向に回転する。これらヒートローラ１５、プレスローラ１６等を四角箱状のケース２２内に組み付けてユニット部品化している。
【００２０】
ローラ芯１８は、ニップ部Ｎを構成する主管部２４と、ケース２２に固定される軸受２７・２７でそれぞれ支持される支持管部２５・２５と、主管部２４の両端に隣接配置される遮熱部２６・２６とで構成する。一方の支持管部２５には、不図示の駆動部の終段ギヤに噛み合うギヤ２８が装着されており、この駆動部からの回転駆動力を受けて、ヒートローラ１５が回転駆動される。
【００２１】
上記の遮熱部２６・２６は、先の主管部２４から各支持管部２５・２５への熱伝導を阻止して、ヒートローラ１５のニップ部Ｎを集中的に加熱するために設ける。図１および図４に示すように、遮熱部２６・２６は、ローラ芯１８の筒壁に長円状の８個の遮熱孔３１を一定間隔おきに形成して構成する。遮熱孔３１はローラ芯１８にミリング加工を施して形成する。このように遮熱孔３１を筒壁の周方向へ一定間隔おきに形成することにより、主管部２４と支持管部２５は、周方向に隣接する遮熱孔３１の間の橋絡部３２のみを介して連続することとなる。その結果、遮熱部２６の断面積を主管部２４に比べて小さくすることができる。したがって、ヒータ１７で加熱された主管部２４の熱は先の橋絡部３２を介して伝導するしかなく、支持管部２５に伝導する熱量を減少して主管部２４の温度低下を阻止できる。
【００２２】
遮熱孔３１の数は、８ヶ所とは限らず適宜変更できる。遮熱孔３１は１列のみ形成したが、複数列であってもよい。複数列にした場合には、各列の遮熱孔３１の位相をずらすことができる。
【００２３】
（第２実施例）  図５に、本発明に係る定着装置の第２の実施形態を示す。定着装置４の構成は、第１実施例と同一であるので説明は省略する。そこでは、ローラ芯１８の筒周壁に遮熱溝３３を周回状に設けて遮熱部２６とし、遮熱部２６の断面積を主管部２４に比べて小さくした。遮熱溝３３は、ローラ芯１８に切削加工を施して形成する。ヒータ１７で加熱された主管部２４の熱は、遮熱溝３３の溝底の橋絡部３２を介して伝導するしかなく、これにより支持管部２５に熱が伝導するのを遅らせることができ、その分だけ主管部２４の温度低下を阻止できることとなる。
【００２４】
遮熱溝３３は外周面に形成したが、内周面であってもよい。遮熱溝３３は１列のみ形成したが、複数列であってもよい。遮熱溝３３は、断続する状態で形成することができ、その場合の遮熱溝３３は、先の遮熱孔３１と同様にローラ芯１８にミリング加工を施して形成するとよい。
【００２５】
上記のように、各遮熱部２６・２６に複数個の遮熱孔３１や遮熱溝３３を設けて、遮熱部２６の断面積を小さくすると、遮熱部２６における熱伝導量を低下できる。したがって、支持管部２５側への熱伝導による主管部２４の温度低下を阻止して、ヒートローラ１５のニップ部Ｎを速やかに所定の温度まで昇温することができる。加えて、主管部２４の温度低下を阻止できる分だけ熱損失を低下しながら、ヒートローラ１５のニップ部Ｎをヒータ１７で集中的に加熱することができ、ヒータ１７の熱効率を向上させて省エネルギーに貢献できる。
【００２６】
遮熱孔３１または遮熱溝３３で遮熱部２６を構成すると、ローラ芯１８を切削加工するだけで断面積を小さくすることができる。したがって、別途断熱部材などを使用する場合に比べて安価に製作することができ、定着装置のコストの上昇を抑えることができる。
【００２７】
（第３実施例）  図６に、本発明に係る定着装置の第３の実施形態を示す。そこでは遮熱部２６を熱伝導率が低い耐熱性のプラスチック材（断熱材）で形成し、主管部２４と支持管部２５とを遮熱部２６を介して接続することにより、主管部２４から支持管部２６への熱伝導を阻止できるようにした。遮熱部２６は、主管部２４と同じ外径の円筒体からなり、両側に主管部２４および支持管部２５に内嵌する薄肉の連結筒部３５を備えている。図示していないが、主管部２４および支持管部２５と連結筒部３５とはビスで締結固定する。なお、遮熱部２６を形成する断熱材としては、耐熱性を有する繊維強化複合プラスチック材や、セラミックス、ゴムなどプラスチック以外の素材を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る定着装置の第１実施例を示す要部の断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置が適用された画像形成装置の全体構成図である。
【図３】定着装置の全体構成図である。
【図４】図１おけるＡ―Ａ線断面図である。
【図５】本発明に係る定着装置の第２実施例を示すヒートローラの断面図である。
【図６】本発明に係る定着装置の第３実施例を示すヒートローラの断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
４  定着装置
１５  ヒートローラ
１６  プレスローラ
１７  ヒータ
１８  ローラ芯
２７  軸受
２４  主管部
２５  支持管部
２６  遮熱部
３１  遮熱孔
３３  遮熱溝
Ｎ  ニップ部
Ｐ  記録用紙
【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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