JP2008052061A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置外側昇温防止効果の減少を防止し、十分な昇温防止効果を確保することができる定着装置、及び斯かる定着装置を備える画像形成装置の提供する。
【解決手段】発熱手段１５を備えた定着回転体２と、定着回転体２に加圧された回転駆動される加圧回転体３とがフレーム部材５に収納された定着装置において、定着回転体２からの熱が外部へと拡散することを遮断する遮熱カバー２０を定着回転体２の外周囲に離間させて配置し、遮熱カバー２０は、定着回転体２の長手方向に沿った外表面を覆い、且つ、定着回転体２を収納するフレーム部材５と非接触である。
【選択図】図２

Description

本発明は、未定着画像（トナー像）を記録材上に定着するための定着装置、及び、斯かる定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。特に、互いに圧接してニップ領域を形成して回転する定着回転体及び加圧回転体を備えた定着装置、及び、斯かる定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、電子写真プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段で像担持体に画像を形成し、この画像を記録材に間接的に或いは直接に担持させ、この未定着画像（トナー像）を記録材面に永久固着画像として定着装置にて加熱定着する。この定着装置として、従来から熱ローラ方式の装置が広く用いられている。そして、近年ではクイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の装置が実用化されている。また、金属からなるフィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。

次に、代表例としてフィルム加熱方式の定着装置について説明する。

フィルム加熱定着装置は、例えば、特許文献１、２、３、４等に提案されている。

即ち、発熱手段としての加熱体であるセラミックヒータからの熱を、定着回転体を構成する耐熱性のフィルム（定着フィルム）を介して、加圧回転体との間に形成されたニップ領域に与えている。これは、セラミックヒータ及びフィルムに低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。そのため、画像形成実行時のみ熱源のセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

図９に、フィルム加熱方式の定着装置の一例の概略構成を示す。

本例の定着装置１は、定着回転体２を構成するポリイミド等の耐熱性樹脂で形成された円筒状の定着フィルム１０を備えている。円筒状フィルム１０は、横断面略半円弧状桶型のフィルムガイド部材１６の外側にルーズに外嵌させてある。

フィルムガイド部材１６の内側に配置した横長の低熱容量の線状発熱手段（セラミックヒータ）１５は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミック基板であるヒータ基板１４上に発熱抵抗体１３が設けられ、その上にオーバコート層１２（保護層）としてガラスやフッ素樹脂などがコートされている。

加圧回転体３を構成する弾性加圧ローラは、定着フィルム１０を挟ませてセラミックヒータ１５と所定の圧接力をもって所定幅の加圧ニップ部、即ち、定着ニップ部Ｎを形成させて相互圧接させてある。

加圧ローラ３は、駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３の回転駆動により、該加圧ローラ３と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用する。従って、定着フィルム１０はその内面が、定着ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータに密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６の外周を回転する。つまり、本例の定着装置は、所謂、フィルム加熱方式で加圧ローラ駆動方式の定着装置である。

フィルムガイド部材１６は、発熱手段１５の支持、定着フィルム１０の支持、該フィルム１０の回転時の搬送安定性を図る役目をする。

定着フィルム１０は、不図示のポリイミドのベース層（約５０μｍ）に対して導電性のプライマー層（５μｍ）、さらにその上にフッ素樹脂からなる離型層よりなっている。また、トナー載り量の多いフルカラー画像を定着するカラー画像形成装置の定着装置では、定着性能をより向上させるために、該導電性プライマー層とフッ素樹脂離型層の間に、シリコーンゴム層（１００μｍ以上）を持たせた定着フィルムを使用する。これによって、記録材の凹凸に定着フィルム１０を追従させ、光沢ムラなどの画像問題を回避している。

定着ニップ部Ｎの温度は、セラミックヒータ１５の背面に取り付けられたサーミスタ等の温度検知手段１１を含む温調制御系により、発熱抵抗体１３への電流供給が制御さられることで所定の温度が維持されるように温調される。

そして、加圧ローラ３が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１０がフィルムガイド部材１６の外回りを回転する。それにより、発熱抵抗体１３への給電により発熱したセラミックヒータ１５の熱が、定着フィルム１０を介してニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がる。そして、温調された状態において、不図示の画像形成部から搬送された未定着トナー像Ｔが形成された記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ３との間に画像面が上向きに、即ち定着フィルム面に対向して導入される。定着装置１では、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１０と一緒に定着ニップ部Ｎを狭持搬送されていく。この定着ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐが狭持搬送されていく過程においてセラミックヒータ１５からの熱が定着フィルム１０を通して記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが加熱定着される。記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送される。

以上のように、一例としてフィルム加熱方式の定着装置を説明したが、発熱方式が異なるいずれの定着装置においても、発熱源で発熱した熱で定着回転体（定着フィルム等）を温め、温められた定着部材で記録材上の未定着トナー像を圧接することで、未定着トナー像を永久固着画像として加熱定着させている。

こうして温められた定着回転体の熱は、未定着トナー像に熱伝達され加熱定着する以外に、定着回転体周囲の空気或いは定着回転体に接しているその他の部材を通して外部へ伝達する。そのために、定着装置が使用される電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置全体を昇温させてしまう、といった問題が起きる。

このような問題に対する対策の一つとして、特に電子写真複写機においては、上昇してしまった画像形成装置内の温度を冷却するために、機内冷却用ファンなどが備えられているものがある。

更には、定着装置内の加熱部材として作用する定着回転体から発生する熱を定着装置外部へと拡散させない断熱方法として、従来以下のような技術が採られてきた。

図１０は、従来の熱ローラ定着装置の断熱技術を示す一例である。この定着装置において、定着回転体２としての定着ローラ４の外周に遮熱カバー２０を設ける構成とされる。この構成により、定着ローラ４からの放射熱を遮り、かつ定着ローラ４周囲の空気層による対流を抑制することで定着装置外へと熱が拡散するのを防止している。またさらに、遮熱カバー２０及び定着回転体２の外側のフレーム５にて囲まれる空間Ｓの空気層の断熱効果で、定着装置外への必要のない熱伝達を防止している。

また、上記従来例と同様の断熱技術が、特許文献５、６等に開示されている。いずれの技術も、定着回転体２の外側に遮熱カバー２０或いは反射板を設け、外に拡散する熱を遮断することで定着装置全体の熱効率を上げている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平５−１３４５７２号公報 特開平５−１８８８０５号公報

上述のように、従来は、加熱部材としての定着回転体の外側に設けられた遮熱カバーで、定着回転体から放熱される熱が周囲に拡散するのを遮り、また遮熱カバー表面を研磨し反射板にして、放射熱を反射させる等の技術を用いている。そして、斯かる技術にて定着回転体から定着装置外側への熱の拡散を抑制してきた。

しかしながら、従来構成の定着装置では以下のような問題を有している。

例えば、図１０に示すように、遮熱カバー２０は、定着回転体２の外側のフレーム５と当接（接触）している。

このように遮熱カバー２０とフレーム５が当接していると、定着ローラ４から放熱した熱によって温められた遮熱カバー２０から、定着回転体２の外側のフレーム５へと熱が伝達されてしまい、フレーム５を温めてしまうことになる。フレーム５は、定着装置の外側装置により近いため、次に、温められたフレーム５から外側に放熱することによって、最終的に定着装置外部の昇温につながり易くなる。

また、遮熱カバー２０からフレーム５へと熱が移動することにより、遮熱カバー２０の温度が低下してしまい、それによって遮熱カバー２０と定着ローラ４の間の温められた空気層Ｓの熱が、温度が低下した遮熱カバー２０へと移動してしまう。そのため、遮熱カバー２０の効果の一つである定着ローラ４の保温効果も得にくいといった不都合が生じる。

またさらに、従来技術においては、定着ローラ４の長手方向を遮熱カバー２０で覆っていたが、定着ローラ４端部を特に覆っていないため、端部から拡散する熱を遮断することができない。従って、定着装置外部の昇温抑制効果が減少してしまう不都合も生じる。

このように従来技術においては、遮熱カバー２０とフレーム５が当接し、かつ定着回転体２の端部からの放熱を特に遮断していない。そのため、温められた遮熱カバー２０の熱がフレーム５を通じて定着装置外側に拡散しやすく、同時に遮熱カバー２０も温まりにくくなる。そのため、定着フィルム１０の保温効果が得にくくなり、さらに端部から熱が定着装置外側へと拡散しやすい、といった問題があった。

そこで本発明の目的は、定着装置外側昇温防止効果の減少を防止し、十分な昇温防止効果を確保することができる定着装置、及び斯かる定着装置を備える画像形成装置の提供することである。

上記目的は本発明に係る定着装置、及び斯かる定着装置を備える画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、発熱手段を備えた定着回転体と、前記定着回転体に加圧された回転駆動される加圧回転体とがフレーム部材に収納され、前記定着回転体と前記加圧回転体とにて形成される加圧ニップ部に未定着画像を担持した記録材を通して前記画像を加熱する定着装置において、
前記定着回転体からの熱が外部へと拡散することを遮断する遮熱カバーを前記定着回転体の外周囲に離間させて配置し、
前記遮熱カバーは、前記定着回転体の長手方向に沿った外表面を覆い、且つ、前記定着回転体を収納するフレーム部材と非接触であることを特徴とする定着装置である。

第２の本発明は、発熱手段を備えた定着回転体と、前記定着回転体に加圧された回転駆動される加圧回転体とがフレーム部材に収納され、前記定着回転体と前記加圧回転体とにて形成される加圧ニップ部に未定着画像を担持した記録材を通して前記画像を加熱する定着装置において、
前記定着回転体からの熱が外部へと拡散することを遮断する遮熱カバーを前記定着回転体の外周囲に離間させて配置し、
前記遮熱カバーは、前記定着回転体の長手方向に沿った外表面及び端面領域を覆い、且つ、前記定着回転体を収納するフレーム部材と非接触であることを特徴とする定着装置である。

第３の本発明は、記録材に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、上記第１又は第２の本発明に係る定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、定着回転体及び加圧回転体を備えた定着装置において、少なくとも定着回転体を覆って配置された遮熱カバーを、これら回転体を収納するフレームと非接触とすることで、これら回転体から発生する熱が外部に拡散することを効果的に遮り、定着装置外側の部材、装置が昇温するのを防止することができる。

以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
（１）画像形成装置
図１に、本発明の画像形成装置１００の一実施例である電子写真方式のカラー用のレーザビームプリンタの概略構成を示す。

図１において、画像形成装置１００は、画像形成手段を構成する像担持体としての、ドラム状の有機感光体やアモルファスシリコン感光体（以下、「感光ドラム」という。）１０１を備えている。感光ドラム１０１は、矢示の反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。更に、画像形成手段として、感光ドラム１０１の周りには、帯電手段としての帯電ローラ１０２、露光手段としてのレーザ光学箱（レーザスキャナ）１１０、現像手段としての４色カラー現像装置１０４が配置されている。

感光ドラム１０１は、その回転過程で帯電ローラ１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。

次いで、その帯電処理面にレーザ光学箱１１０から出力されるレーザ光１０３により、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は、不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力する。レーザ光学箱１１０からの出力レーザ光１０３は、ミラー１０３により感光ドラム１０１の露光位置に偏向される。これにより、感光ドラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。

フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光、潜像形成がなされる。その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は、感光ドラム１０１と中間転写ドラム（中間転写体）１０５との接触部（或いは近接部）である１次転写部Ｔｌにおいて中間転写ドラム１０５面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の感光ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。

上記のような帯電、走査露光、現像、一次転写、清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）について行われる。引き続いて、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次実行される。

このようにして、中間転写ドラム１０５面にイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像の４色のトナー画像が順次重ねて転写され、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が形成される。

中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を設けたもので、感光ドラム１０１に接触して或いは近接して感光ドラム１０１とほぼ同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動される。そして、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写ドラム１０５面側に転写させる。

上記の中間転写ドラム１０５面に形成されたカラートナー画像は、前記中間転写ドラム１０５と転写ローラ（転写手段）１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、記録材Ｐの面に転写されていく。記録材Ｐは、不図示の給紙部から所定のタイミングで前記二次転写部Ｔ２に送り込まれる。

転写ローラ１０６は、記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写ドラム１０５面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。

二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは、中間転写ドラム１０５面から分離されて定着装置１へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けて、機外の不図示の排紙トレーに排出される。

記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５は、クリーナ１０８により転写残トナー、紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は、常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。

また、転写ローラ１０６も常時中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

本実施例の画像形成装置は、白黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また、両面画像プリントモードも実行できる。

両面画像プリントモードの場合は、定着装置１を出た１面目画像プリント済みの記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受ける。次いで、再度、定着装置１に導入されて２面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プリントが出力される。

（２）定着装置１
（全体的構成）
図２及び図３を参照して、定着装置１について説明する。本実施例において、定着装置１は、フィルム加熱方式で加圧ローラ駆動方式の装置である。図２は、定着装置１の要部の概略構成を示す横断側面図である。図３（Ａ）は定着装置１の要部の概略構成を示す正面図であり、図３（Ｂ）は、遮熱カバー２０を端部のフランジ部材２３に具備させた場合の概略構成を示す、図３（Ａ）の線Ｂ−Ｂに取った断面図である。

本実施例にて、定着装置１は、装置本体に取り付けられたフレーム部材５と、フレーム部材５内に収納され、互いに圧接してニップ領域Ｎを形成して回転する定着回転体２と加圧回転体３とを備えている。定着装置１は、加圧ニップ部、即ち、定着ニップ部Ｎで未定着トナー像が定着回転体２に接するようにして未定着トナー像を担持する記録材Ｐを定着回転体２と加圧回転体３とによって挟持搬送しながら、未定着トナー像を記録材Ｐに定着させる。

更に説明すると、加熱部材としての定着回転体２は、円筒状の定着フィルム１０と、発熱手段としてのセラミックヒータ１５を備えており、セラミックヒータ１５は、セラミック基板１４と、発熱抵抗体１３と、オーバーコート層１２とにて形成されている。

セラミック基板１４は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の耐熱性がある材料がよい。発熱抵抗体１３は、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を、スクリーン印刷等により塗工、焼成してセラミック基板上に形成する。また、発熱抵抗体１３は、温調回路２７に接続してある。発熱抵抗体１３は、温調回路２７から供給される電流によって発熱する。オーバコート層１２として、ガラスやフッ素樹脂などをセラミック基板及び発熱体をコートするのがよい。

定着装置１は、横断面略半円弧状桶型のフィルムガイド部材１６を備えており、外側に円筒状の定着フィルム１０がルーズに外嵌されている。また、フィルムガイド部材１６は、加熱体であるセラミックヒータ１５を保持している。

図３（Ａ）に示すように、フィルムガイド部材１６のアセンブリの左右両端にフランジ部材２３ａ、２３ｂが外嵌されている。フランジ部材２３ａ、２３ｂは、フィルムガイド部材１６の左右位置を固定しつつ、定着フィルム１０の回転時に前記定着フィルム１０の端部を受けて定着フィルムのフィルムガイド部材長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。

加圧部材としての加圧回転体を構成する加圧ローラ３は、芯金３０ａと、前記芯金３０ａ周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されている。芯金３０ａの両端部は、装置の不図示のシャーシ側板間に回転自由に軸受け保持されている。

定着回転体を構成する加圧用剛性ステイ２２の両端部と、装置フレーム５側のバネ受け部材２９ａ、２９ｂとの間にそれぞれ加圧バネ２５ａ、２５ｂを縮設することで加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力を作用させている。これによりセラミックヒータ１５のニップ部Ｎに対応する部分の下面と加圧ローラ３の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ３は、駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３の回転駆動により、前記加圧ローラ３と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用する。これにより、前記定着フィルム１０がその内面が定着ニップＮにおいてセラミックヒータ１５の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６の外周を回転する。

この場合、定着ニップ部Ｎにおけるセラミックヒータ１５の下面と定着フィルム１０の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎのセラミックヒータ１５の下面と定着フィルム１０の内面との間に耐熱性グリースなどの潤滑剤を介在させる。または、セラミックヒータ１５の下面を潤滑部材４１（不図示）で被覆することもできる。

また、フィルムガイド部材１６の周面に、その長手に沿い所定の間隔を置いて不図示の凸リブ部を形成具備させ、フィルムガイド部材１６の周面と定着フィルム１０の内面との接触摺動抵抗を低減させて定着フィルム１０の回転負荷を少なくしている。

この定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段１１を含む温調系により発熱抵抗体１３に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。

温度検知手段１１は、定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本実施例においては、この温度センサ１１で測定した定着フィルム１０の温度情報をもとに定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。

上記構成により、定着フィルム１０が回転し、温調回路２７から発熱抵抗体１３への給電により上記のように定着フィルム１０が加熱される。定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成手段から搬送された未定着トナー画像Ｔが形成された記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ３との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面に対向して導入される。そして、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

この定着ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において、記録材Ｐ上の未定着現像剤Ｔは、セラミックヒータ１５で加熱された定着フィルム１０の熱で加熱されて定着される。記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過すると定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送されていく。記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔは、定着ニップ部Ｎ通過後、冷却して永久固着像となる。

本実施例では未定着トナー像Ｔに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。

（定着フィルム１０）
図４は、本実施例における定着フィルム１０の層構成を説明する模型図である。本実施例の定着フィルム１０は、ポリイミドの基層１０ａ（５０μｍ）の上に不図示のプライマー層（５μｍ）、さらにその上に弾性層１０ｂ（３００μｍ以下）、そしてその上にフッ素樹脂からなる離型層１０ｃよりなっている。弾性層１０ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等の耐熱性がよく熱伝導率の良いものが用いられ、厚さ１０〜５００μｍ、硬度６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下とするのが好ましい。

弾性層１０ｂの熱伝導率λに関しては、０．２５〜０．８５［Ｗ／ｍ・Ｋ］がよい。

熱伝導率λが０．２５〜０．８５［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルムの表層（離型層１０ｃ）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが０．２５〜０．８５［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎ、圧縮歪みが悪化する。

離型層１０ｃは、厚さ１〜１００μｍの、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ）、シリコーン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、等の離型性かつ耐熱性の良いものが用いられる。

離型層１０ｃの厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができ、耐久性が不足するといった問題が発生する。また離型層１０ｃが１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が硬くなりすぎ、弾性層１０ｂの効果が失われてしまう。

（外部昇温防止機構）
次に、本発明の特徴である定着回転体２とされる加熱部材に遮熱カバーを設けた機構について説明する。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、定着回転体２を形成する一部分であるフランジ部材２３ａ、２３ｂに当接して遮熱カバー２０が設けられる。

本定着装置１における遮熱カバー２０の材質は、プリンタの小型化・軽量化とコストの面から考慮して、アルミニウムを採用した。遮熱カバー２０は、遮熱カバー２０がフランジ部材２３ａ、２３ｂに隙間なく、被せることができるような形状とした。又、遮熱カバー２０は、長手方向に延在する円筒状の定着フィルム１０の表面積の約６０％を覆うようにした。遮熱カバー２０が定着フィルム１０の表面を覆う割合は大きければ大きいほど好ましい。

遮熱カバー２０は、定着フィルム１０から放熱された熱によって温められる。ここで遮熱カバー２０は定着回転体２を収納するフレーム部材５とは非接触とされる。そのため、遮熱カバー２０は、一度温められると冷めにくく、それにともない、遮熱プレート２０と定着フィルム１０の間の空気層も冷めにくい構造になっている。したがって、遮熱カバー２０が速く温まれば定着フィルム１０の保温効果も速く出やすい。

遮熱カバー２０の肉厚は、本実施例のアルミニウムのような金属の場合、肉厚を大きくすると遮熱カバー２０の熱容量も大きくなるため、定着フィルム１０からの熱が遮熱カバー２０を温めるのに時間を要し、保温効果が現れるのが遅くなる。従って、保温効果の観点から遮熱カバー２０の肉厚は薄い方が好ましい。しかし、定着装置１に搬送された記録材Ｐがジャムを起こした場合に、遮熱カバー２０が変形、破損してしまわない程度に強度を確保しなければならない。従って、遮熱カバー２０の材質にもよるが、アルミニウムでは１００μｍ以上１ｍｍ以下の肉厚が好ましい。本実施例においては、肉厚２５０μｍとした。

また、遮熱カバー２０と定着フィルム１０の距離（ギャップ）Ｇが大きくなると、定着フィルム１０と遮熱カバー２０との間に生じる自然対流熱伝達によって、温まった定着フィルム１０の熱が拡散して冷えてしまう。そのため、消費エネルギーが増大するといった問題も生じてくる。

従って、定着フィルム１０と遮熱カバー２０の距離（ギャップ）Ｇは小さい方がよく、２ｍｍ以下であることが好ましい。本実施例においては、フランジ部材２３ａ、２３ｂの外径を変更することによって、容易にこのギャップを規定できる。本実施例ではギャップを約２ｍｍとした。

このフランジ部材２３ａ、２３ｂには、耐熱性の高いポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用いた。熱伝導率に関しては、例えば熱伝導率がある程度高い（１［Ｗ／ｍＫ］以上）場合、定着フィルム１０からフランジ部材２３ａ、２３ｂへ熱が移動し易く、定着フィルム１０の温度に遮熱カバー２０の温度が追従し易い。そのため、遮熱カバー２０が温まり易くなり保温効果が早く得られる等の利点がある。また、熱伝導率が低いフランジ部材を用いた場合（１［Ｗ／ｍＫ］以下）も、遮熱カバー２０が自然対流熱伝達を遮る効果は変わらず得られるので、低熱伝導率のフランジ部材を用いてもよい。本実施例においては、熱伝導率が１［Ｗ／ｍＫ］以下のＰＰＳ樹脂を使用した。

このような条件で、定着フィルム１０の長手方向は、前記遮熱カバー２０で覆い、端部はフランジ部材２３ａ、２３ｂで覆い、遮熱カバー２０と端部フランジ部材２３ａ、２３ｂとをフレーム部材５から接触させないようにする。これにより、定着フィルム１０から放熱される熱を遮熱カバー２０に留め、定着装置外部へと拡散することを防止している。

具体的に、上記のように遮熱カバー２０を具備させた本実施例装置と、本実施例から遮熱カバー２０を外した装置の両者における、記録材連続１００枚通紙した時の、外側板金の昇温を測定する実験を行なった。

即ち、定着回転体２である加熱部材を１８０℃に制御し、記録材Ｐとしてレターサイズの普通紙（幅２１６ｍｍ×長さ２７９ｍｍ）をプロセススピード８７ｍｍ／ｓｅｃで連続通紙した場合の、遮熱カバー２０から約３ｍｍの距離にある板金Ｌ（図２）の温度推移を測定した。温度測定は熱電対を板金Ｌに押し当てて行なった。

図５にその結果を示した。曲線（ａ）が遮熱カバー２０を定着部材に具備させた本実施例の結果であり、曲線（ｂ）が遮熱カバー２０を外した従来の装置である。

遮熱カバー２０を外した従来装置では板金温度が６７℃になるのに対して、本実施例装置では、板金温度が５０℃に抑えられている。つまり、昇温防止効果（板金温度差）はΔＴ＝−１７℃となった。

即ち、本実施例では加熱部材外側の温度上昇が抑制されている。遮熱カバー２０を具備させた本実施例装置において加熱部材外側の板金温度の上昇が抑制されているのは、次の理由による。

つまり、定着フィルム１０の長手方向は遮熱カバー２０で覆い、端部はフランジ部材２３ａ、２３ｂで覆うことで、記録材Ｐの連続通紙時に定着フィルム１０から放熱される熱を外部に拡散するのを遮ったことによる。

また、本実施例では、定着フィルム１０を遮熱カバー２０とフランジ部材２３ａ、２３ｂで覆った空間（空気層）は、定着フィルム１０から放熱される熱で温まる。そのため、その空間（空気層）による保温効果で記録材通紙時においても消費エネルギーの削減が若干ではあるが達成できている。

また、上記のように加熱部材に遮熱カバー２０を具備させる構造にすることで省スペース化が可能なため、プリンタ等が将来小型化されていく場合にも対応可能である。

遮熱カバー２０は、遮熱カバー２０の定着フィルム１０と対向する面を、研磨或いは化学処理によって表面を平滑化処理し、定着フィルム１０から放射された放射熱を定着フィルム１０へと反射させ易いようにしてもよい。

また、遮熱カバー２０をアルミニウムのような金属ではなく、断熱部材（熱伝導率０．１［Ｗ／ｍＫ］以下）或いは耐熱性のある樹脂等を用いてもよい。

また、遮熱カバー２０の定着フィルム１０側表面を表面研磨した金属を用い、外側を熱伝導率の低い断熱部材を用いるような遮熱カバー２０を複層構造にしてもよい（不図示）。

以上述べたように、加熱部材である定着回転体２に遮熱カバー２０を設けて定着フィルム１０の長手方向を覆い、かつ端部を加熱部材の一部であるフランジ部材２３ａ、２３ｂで覆うことで、定着フィルム１０から放熱される熱を効果的に遮ることができる。そのため、定着回転体外側への熱伝達を抑制し外側部材の昇温を効果的に軽減することができる。

実施例２
次に、図６を参照して、本発明に係る定着装置の第二の実施例について説明する。本実施例の定着装置の全体構成及び定着装置が適用される画像形成装置は、実施例１で説明した定着装置及び画像形成装置と同様の構成とされる。従って、本実施例の装置において、同じ構成及び機能を成す部材には同じ参照番号を付し、実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。図６は、定着回転体２は省略し、加圧回転体３のみを図示している。

本実施例の定着装置１は、実施例１の装置にさらに、加圧回転体としての加圧部材である加圧ローラ３にも長手方向と端部を覆うように遮熱カバー２０を具備させたものである。遮熱カバー２０は、実施例１と同様に、厚み２５０μｍのアルミニウムを用いている。

加圧ローラ３は、定着フィルム１０から定着ニップ部Ｎを通して温められ、そして温められた加圧ローラ３の熱が外側に拡散することによって、加圧部材近傍の外側部材も昇温してしまう。そのような外側部材の昇温を防止するため、加圧部材にも定着フィルム１０と同様に、遮熱カバー２０を具備させている。

図６（Ａ）は本実施例における遮熱カバー２０で覆われた加圧ローラ３の端部を表し、図６（Ｂ）は本実施例における遮熱カバー２０で覆われた加圧ローラ３の正面図である。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、加圧ローラ３の端部を覆う部材は、実施例１の時のようなフランジ部材ではなく、遮熱カバー２０を加工することで、端部と長手方向を覆うようにしている。そしてこの遮熱カバー２０は、図６（Ａ）に示すように、加圧ローラ３の芯金３０ａに端部断熱部材４０を介して接続されている。この時、回転駆動が加圧ローラ駆動であるため、加圧ローラ芯金３０ａの回転と同時に遮熱カバー２０も回転してしまわないように、加圧ローラ芯金３０ａを回転自由に断熱部材４０で軸受け保持させて配設してある。

本実施例のように加圧部材である加圧回転体３側にも遮熱カバー２０を具備させることで、加圧ローラ３から放熱される熱を遮熱カバー２０で遮ることにより、加圧ローラ３に近い外側部材の昇温を抑制することが可能となる。

ここで、遮熱カバー２０と加圧ローラ３の表層との距離（ギャップ）Ｇは、３ｍｍ以下が好ましい。

また遮熱カバー２０の表面を、研磨あるいは化学処理することにより、加圧ローラ３からの放射熱を反射しやすいようにしてもよい。

また、実施例１と同様に、加圧ローラの端部に加圧ローラ端部を覆う端部材を設け、この端部材に、アルミニウムのような金属以外の非金属である耐熱性の高い樹脂等を用いて、その部材に遮熱カバー２０を接続してもよい（不図示）。

また、遮熱カバー２０の加圧ローラ側表面を表面研磨した金属を用い、外側を熱伝導率の低い断熱部材を用いるような遮熱カバー２０を複層構造にしてもよい（不図示）。

本定着装置１における遮熱カバー２０は、上述のように、遮熱カバー２０が加圧ローラ３の端面をも被せることができるような形状にし、少なくとも加圧ローラ３の長手方向面積の約６０％、また、端面領域の６０％以上を覆うようにした。遮熱カバー２０が加圧ローラ３の表面を覆う割合は大きければ大きいほど好ましい。

実施例３
次に、図７及び図８を参照して、本発明に係る定着装置の第三の実施例について説明する。本実施例の定着装置の全体構成及び定着装置が適用される画像形成装置は、実施例１で説明した定着装置及び画像形成装置と同様の構成とされる。従って、本実施例の装置において、同じ構成及び機能を成す部材には同じ参照番号を付し、実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。

実施例１及び実施例２においては、定着装置は、発熱手段としての加熱源にセラミックヒータ１５を用いたフィルム加熱方式であるとして説明した。本実施例においては、定着回転体として、ハロゲンヒータ１７などの加熱体を内蔵し、輻射熱を利用した定着ローラ４を備えた熱ローラ方式の定着装置とされる。

図７は本実施例の定着装置の概略構成を示す横断面図であり、図８は中央縦断面図である。

本実施例の定着装置は、図１０に関連して説明した従来の熱ローラ定着装置と同様の構成とされる。

つまり、上述のように、加熱部材である定着回転体２として、ハロゲンヒータ１７などの加熱体（発熱手段）を内蔵し、輻射熱を利用した定着ローラ４を備え、また、定着ローラ４と定着ニップ部Ｎを形成する加圧回転体としての加圧ローラ３を備えている。定着ローラ４は、中空のヒートローラとされ、又、加圧ローラ３は、先の実施例１、２と同様の構成とされる。

ただ、本実施例の定着装置によれば、図８に示すように、ハロゲンヒータ１７の端部の回転支持軸１７ａに遮熱カバー２０を接続している。遮熱カバー２０は、実施例２の加圧ローラ３の場合と同様に、定着ローラ４の長手方向と端部を覆う部材が一体となるように加工されたアルミニウムの遮熱カバー２０を用いている。

上記のように、遮熱カバー２０を、加熱部材である定着ローラ４に取り付け、従来技術のように、フレーム５（図１０）と離間させて、定着ローラ４を覆う構成とされる。斯かる構成とすることで、定着ローラ４からの放熱による熱を外側に拡散するのを遮り、実施例１と実施例２と同様の効果を得ることができる。

また、実施例２と同様に、図８に一点鎖線にて示すように、加圧ローラ３側にも遮熱カバー２０を具備させてもよい。

更に、遮熱カバー２０をアルミニウムのような金属ではなく、断熱部材（熱伝導率０．１［Ｗ／ｍＫ］以下）、或いは、耐熱性のある樹脂等を用いて構成してもよい。

変更実施例
上記実施例３においては、定着回転体として、ハロゲンヒータ１７などの加熱体（発熱手段）を内蔵し、輻射熱を利用した定着ローラを備えた熱ローラ方式の定着装置であるとして説明した。

しかしながら、上記実施例１及び２において説明した加熱源にセラミックヒーター１５を用いた定着フィルム加熱方式の定着装置においても、本実施例３の構成とすることができる。

つまり、図３（Ａ）、（Ｂ）に一点鎖線にて示すように、遮熱カバー２０の長手方向両端部を、端部フランジ２３ａ、２３ｂより更に長手方向外方まで延在させ、端部フランジ２３ａ、２３ｂの端面領域をも覆う構造とすることが可能である。

また、本実施例におけるような、ハロゲンヒータ１７などの加熱体を内蔵し、輻射熱を利用した定着ローラを備えた熱ローラ方式の定着装置においても、実施例１で説明したように、定着ローラ４の長手方向両端部に、定着ローラ４に回転自在に取り付けられた端部フランジを設け、この端部フランジ部材に遮熱カバーの両端部を取り付けることもできる。端部フランジとしては、実施例１と同様の材料にて形成することができる。

又、本発明の画像形成装置に関しても、実施例１にて説明したカラーレーザビームプリンタに限定されるものではなく、モノクロ画像形成装置であってもよく、その他当業者には周知の定着装置を備えた様々な画像形成装置とすることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を説明する概略構成図である。 本発明に係る定着装置の一実施例であるフィルム加熱方式定着装置の要部の概略構成を説明する横断側面図である。 図３（Ａ）は、図２に示すフィルム加熱方式の定着装置の正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の線Ｂ−Ｂに取った断面図である。 定着フィルムの層構成を説明する断面図である。 本発明の定着装置の効果を示す実験から得られたグラフである。 図６（Ａ）は、本発明に係る定着装置の他の実施例である加圧回転体の要部を説明する概略構成断面図であり、図６（Ｂ）は、正面図である。 本発明に係る定着装置の他の実施例である熱ローラ方式の定着装置の要部を説明する概略構成断面図である。 図７に示す熱ローラ方式の定着装置の縦断面図である。 従来のフィルム加熱方式の定着装置を説明する概略構成断面図である。 従来の熱ローラ方式の定着装置の要部を説明する概略構成断面図である。

符号の説明

１ 定着装置
２ 定着回転体
３ 加圧ローラ（加圧回転体）
４ 定着ローラ
５ フレーム
１０ 定着フィルム
１１ 温度センサ（温度検知手段）
１５ セラミックヒータ（発熱手段）
１７ ハロゲンヒータ（発熱手段）
２０ 遮熱カバー
４０ 端部断熱部材
１０１ 感光ドラム（像担持体）
１０２ 帯電ローラ（帯電手段）
１０３ レーザ光学箱（露光手段）
１０４ 現像装置（現像手段）
１０５ 中間転写ドラム（中間転写体）
１０６ 転写ローラ（転写手段）

Claims (10)

1. 発熱手段を備えた定着回転体と、前記定着回転体に加圧された回転駆動される加圧回転体とがフレーム部材に収納され、前記定着回転体と前記加圧回転体とにて形成される加圧ニップ部に未定着画像を担持した記録材を通して前記画像を加熱する定着装置において、
   前記定着回転体からの熱が外部へと拡散することを遮断する遮熱カバーを前記定着回転体の外周囲に離間させて配置し、
   前記遮熱カバーは、前記定着回転体の長手方向に沿った外表面を覆い、且つ、前記定着回転体を収納するフレーム部材と非接触であることを特徴とする定着装置。
2. 発熱手段を備えた定着回転体と、前記定着回転体に加圧された回転駆動される加圧回転体とがフレーム部材に収納され、前記定着回転体と前記加圧回転体とにて形成される加圧ニップ部に未定着画像を担持した記録材を通して前記画像を加熱する定着装置において、
   前記定着回転体からの熱が外部へと拡散することを遮断する遮熱カバーを前記定着回転体の外周囲に離間させて配置し、
   前記遮熱カバーは、前記定着回転体の長手方向に沿った外表面及び端面領域を覆い、且つ、前記定着回転体を収納するフレーム部材と非接触であることを特徴とする定着装置。
3. 前記遮熱カバーは、少なくとも前記定着回転体の長手方向に沿った外表面の６０％以上を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着回転体の長手方向両端部は、耐熱性樹脂で形成された端部フランジ部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の定着装置。
5. 前記定着回転体は、前記両端部フランジ部材の間に配置され、前記加圧回転体により回転駆動される円筒状の定着フィルムを有し、前記発熱手段は前記定着フィルムを加熱することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記定着回転体の前記発熱手段は、輻射熱を利用したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の定着装置。
7. 前記遮熱カバーは、前記定着回転体から輻射される輻射熱を反射する反射板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の定着装置。
8. 前記加圧回転体からの熱が外部へと拡散することを遮断する第２の遮熱カバーを前記加圧回転体の外周囲に離間させて配置し、
   前記第２の遮熱カバーは、前記加圧回転体の、少なくとも長手方向に沿った外表面を覆い、且つ、前記加圧回転体を収納するフレーム部材と非接触であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の定着装置。
9. 前記第２の遮熱カバーは、前記加圧回転体から輻射される輻射熱を反射する反射板であることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 記録材に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
    前記定着装置は、請求項１〜９のいずれかの項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

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