JP7311282B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置、およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置は、互いに圧接された定着ローラおよび加圧ローラからなるローラ対を備えており、いずれかのローラが加熱されている。未定着のトナー像は、前記ローラ対により加圧および加熱されることで用紙に定着される。また、別の定着方式として、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトが架け渡され、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させたベルト定着方式の定着装置もある。

この種の画像形成装置では、定着温度を適温に制御することで、定着不良などの発生を防ぐ必要がある。従来、定着可能温度に達するまでの時間を短縮するために、放熱抑制や昇温性を高めることが提案されている。

例えば、特許文献１では、ヒートローラの外周面のほぼ半分を覆って摺接するように断熱部材を配置して、ヒートローラの熱が外部へ逃げるのを阻止する構成が開示されている。また、特許文献２では、遮蔽カバーとして、２つの金属材料層の間に空気を含有するフェルト部材等の層を設けて、定着装置で生成した熱の外部への流出を防止する構成が開示されている。

特開平６－７５４９１号公報 特開２００３－３４５１５５号公報

近年では、省エネ性能向上への要望がより一層高まり、定着装置外への熱流出と定着装置内の熱損失を防ぎ、加熱に要する消費電力をさらに低減化することが求められてきている。そのような事情を考慮すれば、前記特許文献１の構成では、断熱部材がヒートローラに摺接することで、ヒートローラから熱を奪ってしまい、昇温に要する時間が長くなる可能性がある。また、前記特許文献２の構成では、遮蔽カバーによる熱損失の低減効果が時間とともに低下してしまい、未だ改善の余地があった。

本発明は、より厳しい条件下での消費電力の低減化を実現するべく、定着装置の内外での熱移動を抑制し得て、昇温時間の短縮化と消費電力のさらなる低減化を可能にする定着装置および画像形成装置を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、本発明では、次の定着装置および画像形成装置を提供する。

本発明に係る定着装置は、回転部材と、前記回転部材を収納するハウジングと、前記回転部材と前記ハウジングの内面との間を仕切る仕切部材とを備え、前記仕切部材は、前記回転部材に面して、前記回転部材の回転軸方向に沿って配設されるとともに、前記回転部材に面する第１側面には断熱部材が備えられ、前記断熱部材と前記回転部材との間に所定の間隔が設けられていることを特徴とする。

これにより、前記回転部材と前記ハウジングの内面との間に仕切部材が備えられて前記回転部材から放射される熱の対流を狭小な範囲に抑えることが可能になる。さらに前記仕切部材の第１側面に断熱部材が備えられているので、前記仕切部材から外方へ熱が移動するのを抑制でき、前記回転部材の表面からの熱損失を低減することが可能となる。

前記構成の定着装置において、前記仕切部材は、前記第１側面の反対側の面である第２側面と、前記ハウジングの内面との間に空間が設けられるように構成されることが好ましい。

また、前記定着装置において、前記断熱部材と前記回転部材との前記間隔は、前記回転部材の回転軸方向と直交方向に、前記断熱部材の厚みよりも小さく設けられることが好ましい。

また、前記定着装置において、前記断熱部材と前記回転部材との前記間隔が最も小さくなる位置よりも下方に広く前記断熱部材が配設されることが好ましい。

また、前記定着装置において、前記断熱部材は、厚み方向に積層された異なる熱伝導率の複数の断熱材層を有することが好ましい。

また、前記定着装置において、前記断熱材層の熱伝導率は、前記回転部材側に積層された断熱材層よりも、前記仕切部材側に積層された断熱材層の方が小さいことが好ましい。

また、前記定着装置において、前記仕切部材は、前記回転部材の外面形状に沿うように屈曲させて設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記定着装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。これにより、前記定着装置における昇温時間の短縮化が可能となり、消費電力の削減に寄与することができる。

本発明により、画像形成装置における定着装置の熱移動を抑制し得て、定着装置での昇温時間の短縮化と消費電力のさらなる低減化が可能となる。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置を示す概略側面図である。 本発明の実施形態１に係る定着装置を示す概略断面図である。 前記定着装置における仕切部材と断熱部材の実施例１を模式的に示す断面図である。 図３の仕切部材と断熱部材とを拡大して示す部分断面図である。 前記定着装置における仕切部材と断熱部材の実施例２を模式的に示す断面図である。 図５の仕切部材と断熱部材とを拡大して示す部分断面図である。 前記定着装置における仕切部材と断熱部材の実施例３を模式的に示す断面図である。 前記定着装置における仕切部材と断熱部材の実施例４を模式的に示す断面図である。 前記定着装置における仕切部材と断熱部材の実施例５を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る定着装置を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る定着装置およびその定着装置を備える画像形成装置について、図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
－画像形成装置の全体構成－
図１は、本発明の実施形態１に係る定着装置１０を備えた画像形成装置１を正面から見た概略側面図である。なお、図１において、符号Ｘは後述する回転部材の回転軸方向（奥行方向）を示し、符号Ｙは奥行方向に直交する左右方向を示し、符号Ｚは上下方向を示すものとする。

実施形態１に係る画像形成装置１は、露光装置１１、現像装置１２、感光体ドラム１３、クリーナ装置１４、帯電器１５、中間転写ベルト装置１６、定着装置１０、給紙トレイ１８、排紙トレイ１９、および用紙搬送経路２００を備える構成とされており、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙に対して多色および単色の画像を形成する。

画像形成装置１において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。現像装置１２、感光体ドラム１３、帯電器１５、およびクリーナ装置１４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが構成されている。

感光体ドラム１３は、画像形成装置１の略中央に配置されている。帯電器１５は、感光体ドラム１３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光装置１１は、感光体ドラム１３の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置１２は、感光体ドラム１３の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム１３の表面にトナー像を形成する。

前記一連の動作によって、各感光体ドラム１３の表面に各色のトナー像が形成される。クリーナ装置１４は、現像および画像転写の後に感光体ドラム１３の表面の残留トナーを除去および回収する。

中間転写ベルト装置１６は、感光体ドラム１３の上側に配置され、中間転写ベルト２１、中間転写ベルト駆動ローラ２２、中間転写ベルト従動ローラ２３、中間転写ローラ２４、および中間転写ベルトクリーニング装置２５を備えている。なお、中間転写ローラ２４は、ＹＭＣＫ用の各色の画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに対応して４本設けられている。

中間転写ベルト駆動ローラ２２、中間転写ベルト従動ローラ２３、および中間転写ローラ２４は、中間転写ベルト２１を張架して、中間転写ベルト２１の表面を所定方向（図中矢符Ｃ方向）に移動させる。

中間転写ベルト２１は、矢符Ｃの方向へ周回移動し、中間転写ベルトクリーニング装置２５によって残留トナーを除去および回収され、各感光体ドラム１３の表面に形成された各色のトナー像が順次転写して重ね合わされて、中間転写ベルト２１の表面にカラーのトナー像が形成される。

画像形成装置１は、転写ローラ２６ａを含む２次転写装置２６をさらに備えている。転写ローラ２６ａは、中間転写ベルト２１との間にニップ域が形成されており、用紙搬送経路２００を通じて搬送された用紙をニップ域に挟み込んで搬送する。用紙は、ニップ域を通過する際に、中間転写ベルト２１の表面のトナー像が転写される。

給紙トレイ１８は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイであり、露光装置１１の下側に設けられている。また、排紙トレイ１９は、画像形成装置１の上側に設けられており、画像形成済みの用紙を載置するためのトレイである。

用紙搬送経路２００は、主経路２０１と、主経路２０１の途中で分岐して再合流する反転経路２０２とを備え、主経路２０１に沿って、ピックアップローラ３１、レジスト前ローラ３３、レジストローラ３２、２次転写装置２６、定着装置１０、および排紙ローラ３４が配置されている。反転経路２０２は、定着装置１０と排紙ローラ３４との間から分岐し、複数の搬送ローラ３５を経由してレジスト前ローラ３３とレジストローラ３２との間に再合流する。

ピックアップローラ３１は、給紙トレイ１８の端部近傍に備えられ、給紙トレイ１８から用紙を１枚ずつ用紙搬送経路２００に供給する呼び込みローラである。レジストローラ３２は、給紙トレイ１８から搬送されている用紙を一旦保持し、感光体ドラム１３上のトナー像の先端と用紙の先端とを合わせるタイミングで用紙を転写ローラ２６ａに搬送する。レジスト前ローラ３３は、用紙の搬送を促進補助するための小型のローラである。

定着装置１０は、ベルト定着方式とされており、複数の回転部材を備えている。回転部材としての定着ローラ４１および加熱ローラ４２には、回転部材としての定着ベルト４３が懸架されている（後述する図２参照）。

この定着装置１０では、定着ベルト４３を介して定着ローラ４１に加圧ローラ４４が押圧される。定着装置１０では、未定着のトナー像が形成された用紙を受け取り、用紙を定着ベルト４３と加圧ローラ４４との間に挟み込んで搬送する。定着後の用紙は、排紙ローラ３４によって排紙トレイ１９上に排出される。

用紙の表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合、用紙を排紙ローラ３４から反転経路２０２へと逆方向に搬送して、用紙の表裏を反転させ、用紙をレジストローラ３２へと再度導き、表面と同様にして裏面に画像形成を行い、用紙を排紙トレイ１９へと搬出する。

なお、４つの画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄのうち少なくとも１つを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置１６の中間転写ベルト２１に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト２１から用紙に転写され、定着される。

－定着装置の基本構成－
次に、本発明の実施形態１に係る定着装置１０の詳細な構成について説明する。

図２は、実施形態１に係る定着装置１０の概略断面図である。定着装置１０は、回転部材としての定着ローラ４１、加熱ローラ４２、定着ベルト４３、および加圧ローラ４４が、ハウジング５０に収納された構成を有する。定着装置１０では、定着ローラ４１および加熱ローラ４２に懸架された定着ベルト４３を介して、定着ローラ４１とこれに圧接する加圧ローラ４４とで用紙Ｐを挟持し、用紙Ｐに形成されたトナー像を定着させる。

定着ローラ４１は、図示しない駆動部に接続された円柱状のローラであって、ステンレス鋼で形成された芯金と、芯金の周囲にシリコンスポンジゴムで形成された弾性層とを備えている。

加熱ローラ４２は、内部に複数の加熱部材４５が設けられたローラであって、加熱部材４５を覆う熱伝導層４６を備えている。加熱部材４５は、例えば、ハロゲンランプなどのランプヒータとされている。加熱部材４５から放射される熱は、熱伝導層４６を通じて、加熱ローラ４２の全体を加熱する。加熱部材４５としてランプヒータを用いることで、定着ベルト４３を広範囲にわたって加熱することができる。また、安価なランプヒータを用いることで、定着装置１０の低コスト化を図ることができる。

加圧ローラ４４は、鉄合金（ＳＴＫＭ）で形成された芯金と、芯金の周囲にシリコンソリッドゴムで形成された弾性層と、弾性層の周囲にＰＦＡチューブで形成された離型層等を備えている。加圧ローラ４４は、定着ベルト４３を介して定着ローラ４１に対向する位置に配置されている。

定着ベルト４３は、無端状のベルトであって、例えばポリイミドで形成された基材と、シリコンゴムで形成された弾性層と、ＰＦＡチューブで形成された離型層とが、内側から順に積層された構成を有する。定着ベルト４３は、矢符Ｄの方向へ周回移動する。

定着ローラ４１、加熱ローラ４２、定着ベルト４３、および加圧ローラ４４といった回転部材は、ハウジング５０の内部に納められている。定着ローラ４１、加熱ローラ４２、および加圧ローラ４４は、回転軸方向Ｘに沿うように配置され、定着ベルト４３はベルト幅方向が回転軸方向Ｘに沿う方向とされている。

ハウジング５０は、例えば難燃性合成樹脂系材料からなり、定着ローラ４１、加熱ローラ４２、定着ベルト４３、および加圧ローラ４４の全体を囲んで覆うように構成されている。ハウジング５０には、用紙Ｐが通過する用紙搬送経路２００上に、入紙口５１と出紙口５２が設けられており、入紙口５１にはガイド部材５３が備えられている。これにより、ハウジング５０内には、用紙搬送経路２００の加圧ローラ４４側に、ハウジング５０、加圧ローラ４４、およびガイド部材５３に概ね取り囲まれた空間が形成されている。

定着ローラ４１の近傍には、定着ローラ４１の回転軸方向Ｘに沿って剥離部材５４が配置されている。剥離部材５４は、定着ローラ４１に接触している用紙Ｐを剥離し、出紙口５２へ導く。剥離部材５４は、定着ローラ４１の同じ部分に当接することを防止するために、揺動可能に設けられてもよい。定着ベルト４３は、ハウジング５０内に配設されたベルト支持部材５５に支持されている。

－仕切部材－
図２に示すように、ハウジング５０内には、回転部材の１つである加圧ローラ４４と、ハウジング５０の内面との間を仕切る仕切部材６０が配設されている。仕切部材６０は、例えば亜鉛メッキ鋼板などの金属製の板状体とされている。この仕切部材６０は、加圧ローラ４４に面するように配設されるととともに、加圧ローラ４４の回転軸方向Ｘに沿って配設されている。

本実施形態において、加圧ローラ４４に面して設けられる仕切部材６０は、加圧ローラ４４の配置形態に合わせて設けられている。図２に示す例では、仕切部材６０は、上部板６１と下部板６２とを備えて、加圧ローラ４４の近傍に配置され、加圧ローラ４４の外面形状に沿うように屈曲した形状に形成されている。

下部板６２は、ハウジング５０内に上下方向Ｚに沿って配置されている。上部板６１は、下部板６２の上端部に、下部板６２に対して屈曲するように接続され、加圧ローラ４４の外面に沿うように斜め上方に傾斜して配置されている。下部板６２の下方には、ハウジング５０の内面との間に開口部６３が設けられている。このような仕切部材６０は、図中の回転軸方向Ｘには、加圧ローラ４４の回転軸方向Ｘの長さと同等の長さまたは同等以上の長さを有している。

ハウジング５０に仕切部材６０が設けられることによって、ハウジング５０の内面と加圧ローラ４４との間の空間が仕切られている。仕切部材６０において、加圧ローラ４４に面する側面を第１側面６０１とし、第１側面６０１の反対側の面であってハウジング５０の内面に面する側面を第２側面６０２とする。この場合、仕切部材６０の第１側面６０１と、加圧ローラ４４の外面との左右方向Ｙにおける距離は、仕切部材６０の第２側面６０２とハウジング５０の内面までの左右方向Ｙの距離よりも、小さくなるように仕切部材６０が設けられている。

これにより、定着装置１０のハウジング５０内には、仕切部材６０の第１側面６０１と加圧ローラ４４との間に第１空間５０１が形成され、仕切部材６０の第２側面６０２とハウジング５０との間に第２空間５０２が形成されている。仕切部材６０は、加圧ローラ４４の周囲空気を第１空間５０１で対流させるように作用し、また第１空間５０１と第２空間５０２との対流も少なく抑えるように作用する。

仕切部材６０は、加圧ローラ４４に面する第１側面６０１に断熱部材７１を備えている。図２に示す形態では、断熱部材７１は、仕切部材６０の下部板６２の第１側面６０１に添設されている。断熱部材７１は、仕切部材６０と同様に、図中の回転軸方向Ｘには、加圧ローラ４４の回転軸方向Ｘの長さと同等の長さまたは同等以上の長さを有している。これにより、仕切部材６０によって仕切られた第１空間５０１は、第２空間５０２よりもさらに狭小な空間となされている。

断熱部材７１には、耐熱性を有するフェルトや発泡スポンジを用いることができる。耐熱性を有するフェルトとしては、例えば炭化耐炎繊維を交絡させて形成され、難燃性および断熱効果を備えた耐熱性フェルトが好ましい。また、断熱部材７１には、シリカエアロジェルをファイバーに含侵したシート状に加工された断熱シートや多孔質マットであって、熱伝導率が０．０１～０．０３５Ｗ／ｍＫであるものも使用することができる。

断熱部材７１の熱伝導率は、耐熱性フェルトであれば０．０１５～０．０６Ｗ／ｍＫとされることが好ましく、耐熱性発泡スポンジあるいは発泡フォームであれば０．０３～０．１５Ｗ／ｍＫとされることが好ましい。発泡フォームであれば、例えばポリイミドをベースとした発泡フォーム材であって、空隙率５０～９５％、熱伝導率０．０３５～０．０４４Ｗ／ｍＫであるものを用いることができる。

断熱部材７１の厚さＴ２（仕切部材６０の第１側面６０１からの突出厚さ）は、加圧ローラ４４との間に所定の間隔が設けられる厚さとされている。いずれも、断熱部材７１から仕切部材６０にかけて、熱貫流率が小さくなる構成とされている。

図２に示すように、加圧ローラ４４の回転中心軸を含み左右方向Ｙに延びる仮想平面Ｌを想定し、断熱部材７１と加圧ローラ４４との間隔を、回転軸方向Ｘと直交する方向（この場合、左右方向Ｙ）に規定したとき、断熱部材７１と加圧ローラ４４との当該間隔は、仮想平面Ｌ上で最も狭くなる。この最も狭くなる位置で、断熱部材７１と加圧ローラ４４とのギャップ（間隔）Ｇが形成されている。ギャップＧは、断熱部材７１の厚さＴ２よりも小さくなるように設けられている。

断熱部材７１は、ギャップＧが設けられる仮想平面Ｌよりも下方に、より広い表面積を有するように配設されている。断熱部材７１と加圧ローラ４４との間のギャップＧは、このように断熱部材７１の厚さＴ２よりも小さく形成されることで、加圧ローラ４４の周囲に広く熱対流が生じるのを阻害する作用をなす。また、ギャップＧは、熱対流する空気の流路となるが、断熱性を有し、かつ流路抵抗を大きくして、流体である空気の流れを抑える目的も有する断熱部材７１により狭められていることで、仮想平面Ｌより下方に、熱対流を生じさせるとともに、放射熱が上昇するのを抑制するものとなり、熱拡散を抑えることができる。

ハウジング５０内のギャップＧより下方の第１空間５０１において、断熱部材７１と加圧ローラ４４との間には熱の滞留領域Ｓが形成される。滞留領域Ｓによって、加圧ローラ４４の周囲空気の温度低下が抑えられ、熱損失を減少させることができる。

また、ギャップＧより下方の第１空間５０１において熱対流する空気の一部は、仕切部材６０の開口部６３から第２空間５０２へ移動し、第２空間５０２を上昇する。しかし、開口部６３は仕切部材６０の下部に設けられて、加圧ローラ４４からは距離を有するので、加圧ローラ４４の熱損失に影響を及ぼすものとはならない。

以上のような定着装置１０を備える画像形成装置１は、用紙Ｐに対して多色および単色の画像を形成するカラー画像形成装置であるに限られず、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。モノクロ画像形成装置の場合、加圧ローラ４４は、芯金の周囲の弾性層にシリコンスポンジが用いられることが好ましい。この場合にも、本実施形態の構成と同様に、加圧ローラ４４に面して仕切部材６０および断熱部材７１を設けることで、消費電力を低減する効果を得られる。

なお、仕切部材６０に断熱部材７１を設けて熱対流を抑制する構成は、断熱部材における多様な形態により実現することができる。そのような形態の例を以下に示す。

（実施例１）
図３は、実施例１に係る定着装置１０の仕切部材６０と断熱部材７１とを模式的に示す断面図であり、図４は、図３の仕切部材６０と断熱部材７１とを拡大して示す部分断面図である。

実施例１に係る定着装置１０の仕切部材６０と断熱部材７１との構成は、図２に示したものと同様のものとされている。断熱部材７１は、仕切部材６０の下部板６２の第１側面６０１に備えられ、加圧ローラ４４とのギャップＧよりも下方に、広く配設されている。

仕切部材６０は、亜鉛メッキ鋼板からなり、厚さＴ１が０．３ｍｍとされている。この亜鉛メッキ鋼板の熱伝導率は５３Ｗ／ｍＫとされる。

これに対して、断熱部材７１は、熱伝導率が０．０４Ｗ／ｍＫである耐熱性フェルトにより形成されている。加圧ローラ４４との間に形成されるギャップＧは、１．５ｍｍとされている。この場合、断熱部材７１は、厚さＴ２が、２ｍｍとされている。

断熱部材７１には、加圧ローラ４４側から、対流に伴う熱流体（周囲空気）から熱が伝わる。断熱部材７１は、前記のとおり熱伝導率が小さく、熱貫流率が低いので、仕切部材６０への熱移動は小さく抑えられる。これにより、仕切部材６０を設けることによる熱損失は極めて小さく抑えられる。加圧ローラ４４の周囲空気の対流方向は、上下方向Ｚに沿う方向となるが、ギャップＧが小さいので、ギャップＧの上方への熱移動を効果的に抑制することができる。

また、仕切部材６０に比べて、断熱部材７１のほうが熱貫流率を小さく構成することで、熱対流抑制による損失と、仕切部材６０への熱移動による損失を、効果的、かつ同時に低減でき、消費電力低減に効果を発揮する。

（実施例２）
図５は、実施例２に係る定着装置１０の仕切部材６０と断熱部材７１とを模式的に示す断面図であり、図６は、図５の仕切部材６０と断熱部材７１とを拡大して示す部分断面図である。

実施例２は、実施例１に示した構成に対し、断熱部材７１として、厚み方向（左右方向Ｙ）に積層された異なる熱伝導率の複数の断熱材層を有する点に特徴がある。図示するように、断熱部材７１は、２層の断熱材層７２、７３を有する。

２層の断熱材層７２、７３は、どちらも実施例１で示した断熱部材７１と同様の耐熱性フェルトからなる。図６に示すように、断熱材層７２は、厚さＴ３が２ｍｍとされ、熱伝導率が０．０５２Ｗ／ｍＫとされている。これに対して、断熱材層７３は、厚さＴ４が１ｍｍとされ、熱伝導率が０．０４Ｗ／ｍＫとされている。

断熱材層７２、７３それぞれの厚みも考慮すると、断熱材層７２の熱伝導率を小さく、断熱材層７３の熱伝導率を大きい構成も可能である。これは、熱貫流率に置き換えて、熱の移動のし難さを指標として考えると成り立ち、コストや損失などトータルバランスを考えて、熱伝導率と厚さを適宜選択することが可能である。

断熱部材７１は、このような２層積層構造であることによって、合計３ｍｍの厚さを有し、加圧ローラ４４との間に形成されるギャップＧを、０．５ｍｍと極めて小さいものとすることができる。

断熱材層７２、７３は、厚さＴ３、Ｔ４をそれぞれ異ならせて積層されることによって、加圧ローラ４４側に配置された断熱材層７２よりも、仕切部材６０側に配置された断熱材層７３の方が、熱伝導率が小さくなるように構成される。断熱材層７２、７３の熱貫流率は、加圧ローラ４４側に配置された断熱材層７２よりも、仕切部材６０側に配置された断熱材層７３の方が低いものとされる。

すなわち、多層に構成される断熱材層７２、７３の熱伝導率の選定に際して、傾斜を設け、加圧ローラ４４側からの熱移動をはじめに阻害する。こうすることで、比較的、薄く、かつ低熱容量で断熱材層を構成しつつ、断熱材層７２、７３と、仕切部材６０を含めた全体で、熱貫流率を小さくすることができる。

これにより、断熱部材７１には、加圧ローラ４４側から断熱材層７２に、対流に伴う熱流体（周囲空気）から熱が伝わる。断熱材層７２は熱伝導率が小さく、熱貫流率が低いので、断熱材層７３への熱移動は小さく抑えられる。断熱材層７３はさらに熱伝導率が小さく、熱貫流率が低いので、断熱材層７３から仕切部材６０への熱移動は極めて小さく抑えられる。これにより、熱損失は小さく抑えられ、ギャップＧから上方への熱移動も効果的に抑制することができる。

なお、断熱部材７１は、２層積層構造であるに限られず、３層以上の積層構造であってもよい。また、複数の断熱材層７２、７３…は、共通の材質からなる構成であるに限らず、異なる複数の耐熱性部材が積層されてもよい。例えば、断熱材層７２は耐熱性発泡スポンジとされ、断熱材層７３は耐熱性発泡スポンジよりも熱伝導率の小さい耐熱性フェルトとされてもよい。なお、仕切部材６０に比べて、断熱材層７２、７３は、熱貫流率が小さい構成とされることで、仕切部材６０への熱移動を抑制することが可能となる。

（実施例３）
図７は、実施例３に係る定着装置１０の仕切部材６０および断熱部材７４、７５を模式的に示す断面図である。

実施例３は、実施例１に示した構成に加えて、仕切部材６０の上部板６１に第２の断熱部材７５を設けた点に特徴を有する。第１の断熱部材７４は、実施例１に示した断熱部材７１と共通する構成であり、下部板６２の第１側面６０１に添設されている。第２の断熱部材７５は、仕切部材６０の上部板６１の第１側面６０１に添設されている。

第１および第２の断熱部材７４、７５は、共通の材質からなる構成であっても、異なる材質からなる構成であってもよい。図示する例では、第１および第２の断熱部材７４、７５は、共通の耐熱性フェルトからなり、共通の厚さを有している。

これにより、加圧ローラ４４の側部上方に第２の断熱部材７５が配設されて、加圧ローラ４４の上方への熱移動を、さらに効果的に抑えることができる。

（実施例４）
図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例４に係る定着装置１０の仕切部材６０および断熱部材７６、７７を模式的に示す断面図である。

実施例４に係る定着装置１０は、図３に示した実施例１に係る定着装置１０の断熱部材７１と比べて、仕切部材６０の第１側面６０１の下方寄りに断熱部材７６、７７が配設された構成を有する。

図８（ａ）に示す例では、下部板６２の断熱部材７６は、厚み方向（左右方向Ｙ）に突出させた凸部７６１を有しており、加圧ローラ４４との間を狭めるように設けられている。凸部７６１は、断熱部材７６における上下方向Ｚの下側に設けられている。断熱部材７６は、耐熱性フェルトにより形成されていることが好ましい。

また、図８（ｂ）に示す例では、下部板６２の断熱部材７７は、左右方向Ｙにさらに厚みを有する構成であり、加圧ローラ４４の外面に沿う方向に傾斜する斜面７７１を備えている。この場合、断熱部材７７は、耐熱性発泡スポンジにより形成されていることが好ましい。

このように構成されていることにより、加圧ローラ４４と断熱部材７６、７７との間は狭くなり、ハウジング５０内で熱を滞留させ、加圧ローラ４４を保温することが可能となる。

（実施例５）
図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例５に係る定着装置１０の仕切部材６０および断熱部材７８、７９を模式的に示す断面図である。実施例５に係る定着装置１０は、断熱部材７８、７９の表面性状に特徴を有している。

図９（ａ）に示す例では、耐熱性フェルトまたは耐熱性発泡スポンジからなる断熱部材７８において、加圧ローラ４４に面する表面側に、高反射性シート７８１が備えられている。高反射性シート７８１には、例えばガラスクロスにアルミ箔が貼着された遮熱性シート材等を用いることができる。これにより、断熱部材７８に対して、優れた耐熱性および遮熱性を備えさせることができ、仕切部材６０への熱移動を抑制するとともに、加圧ローラ４４を効果的に保温することが可能となる。

また、図９（ｂ）に示すように、断熱部材７９は、加圧ローラ４４に面する表面に粗面７９１が形成された構成であってもよい。断熱部材７９に粗面７９１が設けられていることによって、断熱部材７９の表面に沿った空気の流れを阻害し、加圧ローラ４４の周囲空気の対流を抑制して、加圧ローラ４４を保温することが可能となる。

（実施形態２）
図１０は、本発明の実施形態２に係る定着装置１０の概略断面図である。前記実施形態１に係る定着装置１０では、回転部材としての加圧ローラ４４と、ハウジング５０の内面との間に、仕切部材６０を設けた構成を示した。実施形態２に係る定着装置１０では、かかる構成に加えて、回転部材としての定着ベルト４３とハウジング５０の内面との間にも仕切部材が設けられている。

図１０に示すように、ハウジング５０内には、回転部材としての無端状の定着ベルト４３が、定着ローラ４１と加熱ローラ４２とに懸架されて設けられている。定着ローラ４１は、定着ベルト４３を介して加圧ローラ４４に圧接される。定着ベルト４３は、加熱ローラ４２の加熱部材４５により加熱される。

定着ベルト４３は、ベルト支持部材５５によりハウジング５０内に支持されている。ベルト支持部材５５は、ハウジング５０の内面と定着ベルト４３との間に備えられ、定着ベルト４３の外面を取り囲むように配設されている。実施形態２に係る定着装置１０では、定着ベルト４３の周囲空気の温度低下を抑制するために、ベルト支持部材５５が本発明における仕切部材をも兼ねた構成とされている。

ハウジング５０内におけるもう一つの仕切部材としてのベルト支持部材５５には、定着ベルト４３に面して、断熱部材８１が備えられている。図１０に示す例では、ベルト支持部材５５は、定着ベルト４３に沿って定着ベルト４３の上方に略左右方向Ｙに延びる上板部５５１を有するとともに、上板部５５１の端部から上下方向に延びる側板部５５２を有する。

また、ベルト支持部材５５は、図中の回転軸方向Ｘには、定着ベルト４３の幅（回転軸方向Ｘの部材長さ）と同等の長さまたは同等以上の長さを有している。これにより、ベルト支持部材５５は、定着ベルト４３および加熱ローラ４２の側方を取り囲むように屈曲した断面形状に形成されてハウジング５０内に配設されている。

ベルト支持部材５５の側板部５５２の下方には、開口部５６が設けられている。また、定着ベルト４３の下方には、ハウジング５０に支持部材５８が立ち上げ形成されて、定着ベルト４３の温度を検出する温度センサとしてのサーミスタ５７が備えられている。

断熱部材８１は、上板部５５１における定着ベルト４３に面する下面側と、側板部５５２における定着ベルト４３に面する内側面に添設されている。断熱部材８１は、ベルト支持部材５５と同様に、図中の回転軸方向Ｘには、定着ベルト４３の幅と同等の長さまたは同等以上の長さを有している。

この断熱部材８１は、前記実施形態１にて示した構成のものと同様の構成とされてよく、耐熱性フェルトや耐熱性発泡スポンジが用いられることが好ましい。例えば、断熱部材８１は、熱伝導率が０．０４～０．１５Ｗ／ｍＫ、厚さが２ｍｍである耐熱性フェルトにより形成され、定着ベルト４３の間に形成される隙間は１～２ｍｍとなるように配設されている。

定着ベルト４３が矢符Ｄの方向へ周回移動するのに伴って、定着ベルト４３とベルト支持部材５５との間は、熱対流する空気の流路となるが、断熱部材８１により狭められるとともにベルト支持部材５５への熱移動が抑制される。そのため、定着ベルト４３の周囲で熱対流を生じさせ、熱拡散を抑えることができる。

加熱ローラ４２の側部では、断熱部材８１と、加熱ローラ４２外面の定着ベルト４３との間の空間が狭められている。特に、加熱ローラ４２の下方には、断熱部材８１と定着ベルト４３との間に、熱の滞留領域Ｓが形成される。これにより、定着ベルト４３の周囲空気の温度低下が抑えられ、熱損失を減少させることができる。

定着ベルト４３の周囲で熱対流する空気の一部は、ベルト支持部材５５の下方の開口部５６から移動し、ハウジング５０とベルト支持部材５５との間を上昇する。開口部５６は下方に設けられて、定着ベルト４３からは距離を有するので、定着ベルト４３の熱損失に影響を及ぼすものとはならない。

以上のように構成される本発明に係る定着装置１０および画像形成装置１では、加圧ローラ４４や定着ベルト４３等の回転部材から、ハウジング５０への熱放射が抑制され、回転部材の周囲に熱を滞留させることが可能となる。これにより、加圧ローラ４４や定着ベルト４３等の回転部材の表面からの熱損失を低減することが可能となり、定着待機中の温度低下を防ぐことで昇温時間を短縮でき、その結果、画像形成装置１における消費電力の削減が可能となる。

なお、本発明において、断熱部材が設けられる仕切部材は、ハウジング内の回転部材であればいずれの部材とハウジングとの間に設けられてもよい。また、仕切部材の形状および配置等も、前記実施形態に示した構成であるに限られず、どのように設けられてもよい。そのため、前記実施形態は例示であって、限定的なものではない。本発明は、請求項に示される範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 画像形成装置
１０ 定着装置
４１ 定着ローラ（回転部材）
４２ 加熱ローラ（回転部材）
４３ 定着ベルト（回転部材）
４４ 加圧ローラ（回転部材）
５０ ハウジング
５５ ベルト支持部材
６０ 仕切部材
６１ 上部板
６２ 下部板
６３ 開口部
６０１ 第１側面
６０２ 第２側面
７１ 断熱部材

Claims (7)

1. 回転部材と、
   前記回転部材を収納するハウジングと、
   前記回転部材と前記ハウジングの内面との間を仕切る仕切部材とを備えて、用紙搬送経路を通じて搬送される用紙にトナー像を定着させる定着装置であって、
   前記仕切部材は、前記ハウジングの上下方向に沿って配置された下部板と、前記回転部材の外面に沿うように傾斜して前記下部板の上方に延設された上部板とを含み、前記回転部材に面して設けられるとともに、前記回転部材の回転軸方向に沿って配設され、
   前記仕切部材における前記回転部材に面する第１側面には断熱部材が備えられ、前記断熱部材と前記回転部材との間には間隔が設けられ、
   前記回転部材の回転軸中心を含み前記第１側面に直交する方向に延びる仮想平面を想定すると、前記仮想平面上に前記間隔の最も狭くなるギャップが前記回転軸方向に沿って設けられるとともに前記ギャップでの前記間隔は前記断熱部材の厚みより小さく、
   前記仮想平面上の前記ギャップよりも前記用紙搬送経路の上流側に、前記ギャップから遠ざかるほど前記間隔が広くなる空間が設けられ、前記空間は前記回転部材と前記下部板との間に設けられたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記仕切部材は、前記第１側面の反対側の面である第２側面と、前記ハウジングの内面との間にも空間が設けられていることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置において、
   前記断熱部材は、前記仮想平面上の前記ギャップより前記用紙搬送経路の上流側において前記用紙搬送経路の下流側よりも広い表面積を有するように配設されていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１～３のいずれか１つの請求項に記載の定着装置において、
   前記断熱部材は、厚み方向に積層された異なる熱伝導率の複数の断熱材層を有することを特徴とする定着装置。
5. 請求項４に記載の定着装置において、
   前記断熱材層の熱伝導率は、前記回転部材側に積層された断熱材層よりも、前記仕切部材側に積層された断熱材層の方が小さいことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１～５のいずれか１つの請求項に記載の定着装置において、
   前記回転部材は、定着ローラ、前記定着ローラに懸架された定着ベルト、または前記定着ローラに圧接する加圧ローラのいずれかの部材であることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１～６のいずれか１つの請求項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images