加熱定着装置
【課題】効率よく記録媒体を加熱する。
【解決手段】加熱定着装置１は、加熱ベルト１０と、加圧ローラ２０と、放射指向性をもつグラファイトヒータ３１及びガラス管３２を含む発熱ユニット３０と、反射鏡４０とを有する。加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１が、グラファイトヒータ３１の放射面３１ｂからの赤外線放射によって加熱される。ニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１よりも上流にある第２領域Ｂ１が、グラファイトヒータ３１の放射面３１ａからの赤外線放射によって加熱される。
【解決手段】加熱定着装置１は、加熱ベルト１０と、加圧ローラ２０と、放射指向性をもつグラファイトヒータ３１及びガラス管３２を含む発熱ユニット３０と、反射鏡４０とを有する。加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１が、グラファイトヒータ３１の放射面３１ｂからの赤外線放射によって加熱される。ニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１よりも上流にある第２領域Ｂ１が、グラファイトヒータ３１の放射面３１ａからの赤外線放射によって加熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラファイトヒータなどの炭素系抵抗発熱体を用いた加熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱定着装置として、従来より内部にヒータを備えた熱ローラを用いる定着ローラ方式のものが広く用いられている。しかしこの定着ローラ方式の加熱定着装置は、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、省エネルギーの観点で問題があり、また立ち上がりに時間がかかるという問題があった。
以上のような観点から、装置のクイックスタートを実現するため、熱源にハロゲンヒータを用いた加熱定着装置が提案され実用化されているが、ハロゲンヒータは、冷却状態では低抵抗の為、装置の起動時の突入電流が大きく、装置の電源設計が複雑化する等の問題があった。
上記のような状況を踏まえ、複写機、プリンタなどの画像形成装置において、トナーを加熱により紙などの記録材に定着させる加熱定着装置の熱源として、従来より暖房装置の熱源として用いられている、グラファイトヒータ又はカーボンヒータなどの炭素系抵抗発熱体を用いる試みがなされている。
【０００３】
炭素系抵抗発熱体は一般的に発熱体の長手方向に直行する断面が長方形で、２方向への放射指向性を有している。そのため、放射強度のピーク方向をトナーの定着が行われるニップ部に合わせることにより、放射指向性を有しないものと比べて優れた加熱効率を得ることができる。特に特許文献１に開示された画像定着装置は、放射指向性を有する板状の炭素系抵抗発熱体と、炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射を反射させる反射部とを組み合わせて用い、紙と接触してこれを加熱する回転体の狭い範囲に赤外線放射を集中させることによって、回転体を介した紙の加熱効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３３２４０号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、発熱体の一方の面から放射された赤外線をダイレクトにトナーの定着が行われるニップ部に向かうようにするとともに、発熱体の他方の面から放射された赤外線を上記のニップ部に局所限定して反射させる反射部が設けられている。そのため、反射部によって反射される赤外線の一部が発熱体自身に照射されることになり、放射される赤外線を効率よく利用できない。
【０００６】
本発明の目的は、記録材上に形成された未定着像を効率よく加熱定着することが可能な、放射指向性を有する板状の炭素系抵抗発熱体を用いた加熱定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加熱定着装置は、記録材に形成された未定着像を定着するための少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体を備えた加熱体と、前記加熱体とニップ部を形成して前記未定着像を記録材に押圧する加圧体と、前記加熱体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記加熱体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、前記加熱体の前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、前記加熱体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される部分以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面から放射され、前記反射部で反射された赤外線によって加熱されるように、なされている。また、本発明の加熱定着装置は、第１回転体と、前記第１回転体とは逆方向に回転可能で、前記第１回転体との間に記録材のニップ部を形成する第２回転体と、少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体、及び、前記炭素系抵抗発熱体を内包する被覆体を含み、前記第１回転体の回転軸方向に延在した直線形状を有すると共に、前記第１回転体に内包された発熱ユニットと、前記第１回転体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記第１回転体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、前記第１回転体のニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、前記第１回転体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される第１領域以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面からの赤外線放射によって加熱されるように、前記発熱ユニット及び前記反射部が設けられている。
【０００８】
本発明によると、ニップ部を形成する領域を含む第１領域が炭素系抵抗発熱体の第１面からの赤外線放射によって加熱され、ニップ部を形成する領域を含む第１領域以外の第２領域が炭素系抵抗発熱体の第２面からの赤外線放射によって加熱される。そして、第２面からの赤外線放射を反射部により反射させて効率よく第２領域の温度上昇を促進することができ、記録材がニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができて、効率よく記録材を加熱することが可能となる。その結果、加熱定着装置の省電力駆動が可能となる。
【０００９】
なお、第１領域及び第２領域は加熱体あるいは第１回転体及び加圧体あるいは第２回転体の外に固定された固定座標系において加熱体あるいは第１回転体と共に回転するのではなく、固定座標系において加熱体あるいは第１回転体上の固定された位置にある領域を意味している。
【００１０】
前記第２領域は、前記回転方向に関して前記第１領域よりも上流に位置していることが好ましい。これによって、下流側の第１領域を効率的に加熱することが可能となって、より効率よく記録材を加熱することが可能となる。
【００１１】
前記第２領域が前記第１領域と連続していることが好ましい。これによって、より効率よく記録材を加熱することが可能となる。
【００１２】
前記炭素系抵抗発熱体の前記第１面からの赤外線放射が前記反射鏡に向けて出射され前記反射鏡で反射して前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域に向かい、前記第２面からの赤外線放射が前記反射鏡に向けて出射され前記反射鏡で反射して前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域以外の第２領域に向かってもよい。
【００１３】
前記第１回転体に内包され且つ少なくとも前記第１領域に接触又は近接しており、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射が照射される、前記第１回転体よりも熱容量が大きい定着補助部材をさらに備えていることが好ましい。これによって、より効率よく記録材を加熱することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱体のニップ部を形成する領域を含む第１領域を加熱するとともに、第２の放射面からの赤外線放射によって上記の第１領域より上流側の第２領域を加熱することにより、記録材がニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができて、効率よく記録材を加熱することが可能となる。その結果、加熱定着装置の省電力駆動が可能となる。また本発明の加熱定着装置は、例えばオンデマンド高速カラープリンタなどに搭載可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置の平面図である。
【図２】図１に示す加熱定着装置の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る加熱定着装置の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る加熱定着装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置は、記録材としての用紙Ｐに未定着像を形成する画像形成装置に含まれている。図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る加熱定着装置１は、加熱体あるいは第１回転体としての可撓性を有する円筒形の加熱ベルト１０と、加熱ベルト１０の下方に配置された加圧体あるいは第２回転体としての加圧ローラ２０と、加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット３０とを含んでいる。また、後述するように、加熱ベルト１０には、発熱体ユニット３０のほかに、凹面を有する反射部４０と、定着補助部材（吸熱部材）としての弧状片５０とが内包されている。加熱定着装置１内の部材は、どれも用紙Ｐの幅よりも長く形成されている。なお、図１において、加熱ベルト１０内にあって実際には見えない発熱体ユニット３０を実線で示している。
【００１８】
加熱ベルト１０は、樹脂薄層または金属薄層あるいはその積層体層からなる。加圧ローラ２０の表面は、耐熱性ゴムからなる。加圧ローラ２０は、モータ及びギア類を含む図示しない駆動機構によって、シャフト２１の周りを図２において反時計回りに回転駆動させられる。加熱ベルト１０の最下点が加圧ローラ２０の最上点と接触することによって、画像が形成される用紙Ｐの定着領域（ニップ部、中心点Ｘ）（図２の紙面に直交する方向）が形成されている。加圧ローラ２０は、ニップ部において用紙Ｐに適切な圧力が加えられるように、弾性部材を含む図示しない付勢機構によって上方に付勢されている。そのため、加圧ローラ２０からの回転力を受けた加熱ベルト１０は時計回りに従動回転する。本実施の形態に係る加熱定着装置１は、加熱ベルト１０と加圧ローラ２０との接触圧、及び、発熱体ユニット３０からの熱によって、用紙Ｐにトナーを定着させるものである。
【００１９】
用紙Ｐは、図示しない搬送機構によって、図１中、左方へと搬送される。ニップ部に到達する前において、用紙Ｐの上面には、図示しない感光体ドラムから転写されたトナーの画像パターンが未定着の状態で付着している。
【００２０】
加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット３０は、シート状の両面に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面を持つ炭素系抵抗発熱体であるグラファイトヒータ３１、及び、グラファイトヒータ３１を内包する被覆体である筒状で透明のガラス管３２を含んでいる。発熱体ユニット３０は、加熱ベルト１０の回転軸方向、すなわち図１紙面における上下方向（図２紙面に直交する方向）に延在した直線形状を有する。ガラス管３２の中心軸は、加熱ベルト１０の中心つまり回転軸よりもやや下方にある。
【００２１】
グラファイトヒータ３１は、通電時に赤外線を放射する。グラファイトヒータ３１は、その中心がガラス管３２の中心軸を通過するように水平に延在している。したがって、グラファイトヒータ３１の両方の放射面３１ａ、３１ｂが水平面であり、一方の放射面（第２の放射面）３１ａが上方を向いており、他方の放射面（第１の放射面）３１ｂが下方を向いている。このように、発熱体ユニット３０は、加熱ベルト１０の中心を通過する鉛直面に対して線対称に配置されている。
【００２２】
グラファイトヒータ３１の放射面３１ａから放射される赤外線は、指向性を有している。具体的には、放射される赤外線の強度は、グラファイトヒータ３１の中心から真上に向かう方向で最も強く、そこから左右に離れるに連れて弱くなっており、グラファイトヒータ３１から水平方向に放射される赤外線強度は非常に弱くなっている。グラファイトヒータ３１の放射面３１ｂから放射される赤外線についても、これと同様の指向性を有している。グラファイトヒータ３１は、放射面３１ａ及び放射面３１ｂから互いに同じ量の赤外線を放射する。
【００２３】
本実施の形態において、ニップ部の中心点Ｘを含む加熱ベルト１０の第１領域Ａ１が、グラファイトヒータ３１の放射面（第１の放射面）３１ｂから放射される赤外線によってニップ部を形成する領域を含む第１領域A1に対応して設けられた定着補助部材（吸熱部材）である弧状片５０を介して加熱される。
【００２４】
弧状片５０は、加熱ベルト１０の内面に沿うように、ニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１と略同じ領域範囲に形成されている。そして、弧状片５０の外周面は、加熱ベルト１０の回転を妨げることが無い程度の当接圧で第１領域Ａ１に接触（又は加熱ベルト１０と熱的に結合されるように近接）している。したがって、弧状片５０には放射面（第１の放射面）３１ｂから放射される赤外線が照射され、それによって弧状片５０が蓄熱される。弧状片５０は、加熱ベルト１０よりも熱容量が大きい材料からなる。そのため、弧状片５０を設けることにより、ニップ部を形成する領域を含む第１領域A1における蓄熱量を比較的大きくしやすい。
【００２５】
本実施の形態において、放射面３１ｂから放射される赤外線の大部分が実質的にニップ部を形成する領域を含む第１領域A1に設けられた弧状片５０に照射される。
【００２６】
反射部４０は、グラファイトヒータ３１の一方の放射面（第２の放射面）３１ａからの赤外線放射の大部分を実質的に加熱ベルト１０の内面一側方に向けて反射することができるような形状を有している。反射部４０で反射した赤外線は、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１に照射される。予備加熱領域（第２領域）Ｂ１は、加熱ベルト１０の回転方向に関してニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１よりも上流にあって第１領域Ａ１と連続している。
【００２７】
本実施の形態において、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の上流端は、加熱ベルト１０の回転方向に関して、加熱ベルト１０においてニップ部の中心点Ｘに対向する対向点Ｙよりも下流で且つ加熱ベルト１０の中心を基準として回転方向に関して対向点Ｙから９０°の位置にある中間点Ｚよりも上流にある。
【００２８】
なお、第１領域Ａ１の上流側と、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の下流側とが重なるように成してもよい。
【００２９】
上述したように、グラファイトヒータ３１に通電が行われることで加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１が放射面３１ｂからの赤外線放射によって加熱されると共に第１領域Ａ１の上流側の予備加熱領域（第２領域）Ｂ１が放射面３１ａからの赤外線放射によって加熱される。このとき、放射面３１ａから放射され反射部によって反射される赤外線の全てが第１領域Ａ１の上流側の予備加熱領域（第２領域）Ｂ１に照射されることになり、放射面３１ａから放射される赤外線を効率よく利用することができる。したがって、放射面３１ａからの赤外線放射を集中させて予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の温度上昇を促進することができる。さらに、加熱ベルト１０の或る部位に着目した場合、その部位は予備加熱領域（第２領域）Ｂ１となってから加熱ベルト１０の回転に伴って次にニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１となるので、用紙Ｐがニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができる。このように、放射面３１ｂからの赤外線放射と放射面３１ａからの赤外線放射とでニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１及び予備加熱領域（第２領域）Ｂ１をそれぞれ個別に加熱することによって、用紙Ｐがニップ部を形成する領域に進入したときに効率よく用紙Ｐを加熱してトナーを用紙Ｐに定着させることが可能となる。その結果、加熱定着装置１の省電力駆動が可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態では、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の上流端が対向点Ｙよりも下流にあってしかも対向点Ｙよりも中間点Ｚよりも上流に達しているので、予備加熱領域（第２領域）が中間点Ｚの上流に達していない場合と比較して予備加熱領域（第２領域）Ｂ１を十分に加熱することが可能となって、効率よく用紙Ｐを加熱することが可能となっている。尚、加熱ベルト１０の熱吸収・放伝達特性により、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の上流端が中間点Ｚよりも下流側に位置するように成して、狭い領域とした予備加熱領域（第２領域）Ｂ１を放射面３１ａからの赤外線放射で集中的に加熱するようにしてもよい。
【００３１】
また、グラファイトヒータ３１は、２つの放射面３１ａ、３１ｂから互いに同じ量の赤外線を放射するので、発熱体ユニット３０の取り付け作業時に作業員は２つの放射面３１ａ、３１ｂの違いを意識せずに済む。したがって、発熱体ユニット３０の取り付け作業を容易にすることができる。
【００３２】
さらに、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１がニップ部を含む第１領域Ａ１と連続しているので、グラファイトヒータ３１によって一旦昇温した加熱ベルト１０の個所が加熱されない期間が設けられなくなって、より効率よく用紙Ｐを加熱することが可能となっている。
【００３３】
加えて、加熱定着装置１がニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１に接触し且つ加熱ベルト１０よりも熱容量が大きい弧状片５０を含んでいるために、稼動開始からある程度の時間が経過した後には用紙Ｐへの熱供給が安定して行われるようになる。その結果、より効率よく用紙Ｐを加熱することが可能となる。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る加熱定着装置１０１を、主に第１の実施の形態との相違点について図３を参照して説明する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同じ部材には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００３５】
図３に描かれているように、本実施の形態の加熱定着装置１０１において、加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット１３０は、そのガラス管１３２の中心軸が加熱ベルト１０の中心の右斜め下に位置するように配置されている。そして、第１の実施の形態におけるグラファイトヒータ３１と同じ形状を有するグラファイトヒータ１３１は、その中心がガラス管１３２の中心軸を通過するように且つ上端が下端よりも内側に位置するように斜めに延在している。したがって、グラファイトヒータ１３１の両方の放射面１３１ａ、１３１ｂが傾斜面であり、一方の放射面１３１ａが外向きに斜め上方を向いており、他方の放射面１３１ｂが内向きに斜め下方を向いており、一方の放射面１３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙよりも下流側となり、他方の放射面１３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘより下流側となるように構成している。
【００３６】
反射部１４０は、グラファイトヒータ１３１の放射面１３１ａからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部１４０ａと、放射面１３１ｂからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部１４０ｂとを有している。２つの凹部１４０ａ、１４０ｂ同士は、互いに接続されている。凹部１４０ａで反射した赤外線は予備加熱領域（第２領域）Ｂ２に照射され、凹部１４０ｂで反射した赤外線はニップ部を形成する領域を含む第１領域A２に位置する弧状片５０に照射される。
【００３７】
本実施の形態において、ニップ部の中心点Ｘを含む加熱ベルト１０の第１領域Ａ２が、グラファイトヒータ１３１の放射面１３１ｂから放射される赤外線によって弧状片５０を介して加熱される。ニップ部を形成する領域を含む領域Ａ２は、第１の実施の形態におけるニップ部を形成する領域を含む領域Ａ１と同様の範囲に相当する。本実施の形態において、放射面１３１ｂから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面１３１ｂから放射される赤外線の残りの分が凹部１４０ｂで反射して共に弧状片５０に照射される。
【００３８】
予備加熱領域（第２領域）Ｂ２は、加熱ベルト１０の回転方向に関してニップ部を含む第１領域Ａ２よりも上流にあって第１領域Ａ２と連続している。本実施の形態において、放射面１３１ａから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面１３１ａから放射される赤外線の残りの分が凹部１４０ａで反射して共に予備加熱領域（第２領域）Ｂ２に照射される。予備加熱領域（第２領域）Ｂ２の上流端は、加熱ベルト１０の回転方向に関して、対向点Ｙよりも下流で且つ中間点Ｚよりも上流にある。
【００３９】
上述したように、グラファイトヒータ１３１に通電が行われることで加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ２が放射面１３１ｂからの赤外線放射によって加熱されると共に予備加熱領域（第２領域）Ｂ２が放射面１３１ａからの赤外線放射によって加熱される。このとき、放射面１３１ａから放射される赤外線の全てが第１領域Ａ２の上流側の予備加熱領域（第２領域）Ｂ２に照射されることになり、放射面１３１ｂから放射される赤外線を効率よく利用することができる。したがって、放射面１３１ａからの赤外線放射を集中させて予備加熱領域（第２領域）Ｂ２の温度上昇を促進することができる。さらに、加熱ベルト１０の或る部位に着目した場合、その部位は予備加熱領域（第２領域）Ｂ２となってから加熱ベルト１０の回転に伴って次にニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ２となるので、用紙Ｐがニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができる。このように、加熱ベルト１０に予備加熱領域（第２領域）Ｂ２を設けると共に放射面１３１ｂからの赤外線放射と放射面１３１ａからの赤外線放射とでニップ部を含む第１領域Ａ２及び予備加熱領域（第２領域）Ｂ２をそれぞれ個別に加熱することによって、用紙Ｐがニップ部に進入したときに効率よく用紙Ｐを加熱してトナーを用紙Ｐに定着させることが可能となる。その結果、加熱定着装置１０１の省電力駆動が可能となる。更に、一方の放射面１３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙより下流側となり、他方の放射面１３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘよりも下流側となるように構成しているため、第１の実施の形態に比して、予備加熱領域（第２領域）Ｂ２をより効果良く加熱することが出来る。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の技術的効果を得ることができる。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の技術的効果を得ることができる。
【００４０】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る加熱定着装置２０１を、主に第１の実施の形態との相違点について図４を参照して説明する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同じ部材には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００４１】
図４に描かれているように、本実施の形態の加熱定着装置２０１において、加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット２３０は、第２の実施の形態と同様にそのガラス管２３２の中心軸が加熱ベルト１０の中心の右斜め下に位置するように配置されている。そして、第１の実施の形態におけるグラファイトヒータ１３１と同じ形状を有するグラファイトヒータ２３１は、その中心がガラス管２３２の中心軸を通過するように且つ上端が下端よりも内側に位置するように斜めに延在している。したがって、グラファイトヒータ２３１の両方の放射面２３１ａ、２３１ｂが傾斜面であり、一方の放射面２３１ａが外向きに斜め上方を向いており、他方の放射面２３１ｂが内向きに斜め下方を向いており、一方の放射面２３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙより下流側となり、他方の放射面２３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘよりも下流側となるように構成している。
【００４２】
反射鏡２４０は、グラファイトヒータ２３１の放射面２３１ａからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部１４０ａと、放射面２３１ｂからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部２４０ｂとを有している。２つの凹部２４０ａ、２４０ｂ同士は、分離して別体となっている。凹部２４０ａで反射した赤外線及び凹部２４０ｂで反射した赤外線は、共に弧状片２５０に照射される。本実施の形態において、弧状片２５０は、後述するニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ３と予備加熱領域（第２領域）Ｂ３とを合わせたのと同じ範囲に、加熱ベルト１０の内面に沿って配置されている。
【００４３】
本実施の形態において、ニップ部の中心点Ｘを含む加熱ベルト１０の第１領域Ａ３が、グラファイトヒータ２３１の放射面２３１ｂから放射される赤外線によって弧状片２５０を介して加熱される。ニップ領域Ａ３は、第１の実施の形態におけるニップ領域Ａ１と同様の範囲に相当する。本実施の形態において、放射面２３１ｂから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面２３１ｂから放射される赤外線の残りの分が凹部２４０ｂで反射して共に弧状片２５０の下流領域に照射される。
【００４４】
加熱ベルト１０の回転方向に関してニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ３よりも上流にあって第１領域Ａ３と連続した予備加熱領域（第２領域）Ｂ３は、グラファイトヒータ２３１の放射面２３１ａから放射される赤外線によって弧状片２５０を介して加熱される。本実施の形態において、放射面２３１ａから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面２３１ａから放射される赤外線の残りの分が凹部２４０ａで反射して共に弧状片２５０の上流領域に照射される。予備加熱領域（第２領域）Ｂ３の上流端は、加熱ベルト１０の回転方向に関して、対向点Ｙよりも下流で且つ中間点Ｚよりも上流にある。
【００４５】
上述したように、グラファイトヒータ２３１に通電が行われることで加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ３が放射面２３１ｂからの赤外線放射によって加熱されると共に予備加熱領域（第２領域）Ｂ３が放射面２３１ａからの赤外線放射によって加熱される。このとき、放射面２３１ａから照射されると共に反射部２４０ａによって反射される赤外線の全てがニップ部を含む第１領域A３の上流側の予備加熱領域（第２領域）B３に照射されることになり、放射面２３１ａから出射される赤外線を効率よく利用することができる。したがって、放射面２３１ａからの赤外線放射を集中させて予備加熱領域（第２領域）Ｂ３の温度上昇を促進することができる。さらに、加熱ベルト１０の或る部位に着目した場合、その部位は予備加熱領域（第２領域）Ｂ３となってから加熱ベルト１０の回転に伴って次にニップ部となるので、用紙Ｐがニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができる。このように、加熱ベルト１０に予備加熱領域（第２領域）Ｂ３を設けると共に放射面２３１ｂからの赤外線放射と放射面２３１ａからの赤外線放射とでニップ部を含む第１領域Ａ３及び予備加熱領域（第２領域）Ｂ３をそれぞれ個別に加熱することによって、用紙Ｐがニップ部の中心点Ｘに進入したときに効率よく用紙Ｐを加熱してトナーを用紙Ｐに定着させることが可能となる。その結果、加熱定着装置２０１の省電力駆動が可能となる。更に、一方の放射面２３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙより下流側となり、他方の放射面２３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘよりも下流側となるように構成しているため、第１の実施の形態に比して、予備加熱領域（第２領域）Ｂ３をより効果良く加熱することが出来る。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の技術的効果を得ることができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。例えば、上述した実施の形態では炭素系抵抗発熱体としてグラファイトヒータを用いているが、カーボンヒータなどのそのほかの炭素系抵抗発熱体を用いることも可能である。また、上述した実施の形態では炭素系抵抗発熱体としてシート形状を有するものを用いているが、本発明において炭素系抵抗発熱体として少なくとも２方向に高い照射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ任意の形状を有するものを用いてもよい。
【００４７】
第１回転体としては、上述した実施の形態のような加熱ベルトに限らず、ローラ型のものを用いてもよい。上述した実施の形態では定着補助部材である弧状片を用いているが、これを用いなくてもよい。また、発熱体ユニットが複数の炭素系抵抗発熱体を有していてもよい。この場合、複数の炭素系抵抗発熱体の少なくとも１つの面がニップ部を含む第１領域を加熱し、他の少なくとも１つの面がその上流側の予備加熱領域（第２領域）を加熱すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 加熱定着装置
１０ 加熱ベルト（加熱体、第１回転体）
２０ 加圧ローラ（加圧体、第２回転体）
２１ シャフト
３０ 発熱体ユニット
３１ グラファイトヒータ
３１ａ、３１ｂ 放射面
３２ ガラス管
４０ 反射鏡
５０ 弧状片（定着補助部材）
Ｘ ニップ部中心点
Ａ１ ニップ部を含む第１領域
Ｂ１ 予備加熱領域（第２領域）
Ｐ 用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラファイトヒータなどの炭素系抵抗発熱体を用いた加熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱定着装置として、従来より内部にヒータを備えた熱ローラを用いる定着ローラ方式のものが広く用いられている。しかしこの定着ローラ方式の加熱定着装置は、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、省エネルギーの観点で問題があり、また立ち上がりに時間がかかるという問題があった。
以上のような観点から、装置のクイックスタートを実現するため、熱源にハロゲンヒータを用いた加熱定着装置が提案され実用化されているが、ハロゲンヒータは、冷却状態では低抵抗の為、装置の起動時の突入電流が大きく、装置の電源設計が複雑化する等の問題があった。
上記のような状況を踏まえ、複写機、プリンタなどの画像形成装置において、トナーを加熱により紙などの記録材に定着させる加熱定着装置の熱源として、従来より暖房装置の熱源として用いられている、グラファイトヒータ又はカーボンヒータなどの炭素系抵抗発熱体を用いる試みがなされている。
【０００３】
炭素系抵抗発熱体は一般的に発熱体の長手方向に直行する断面が長方形で、２方向への放射指向性を有している。そのため、放射強度のピーク方向をトナーの定着が行われるニップ部に合わせることにより、放射指向性を有しないものと比べて優れた加熱効率を得ることができる。特に特許文献１に開示された画像定着装置は、放射指向性を有する板状の炭素系抵抗発熱体と、炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射を反射させる反射部とを組み合わせて用い、紙と接触してこれを加熱する回転体の狭い範囲に赤外線放射を集中させることによって、回転体を介した紙の加熱効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３３２４０号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、発熱体の一方の面から放射された赤外線をダイレクトにトナーの定着が行われるニップ部に向かうようにするとともに、発熱体の他方の面から放射された赤外線を上記のニップ部に局所限定して反射させる反射部が設けられている。そのため、反射部によって反射される赤外線の一部が発熱体自身に照射されることになり、放射される赤外線を効率よく利用できない。
【０００６】
本発明の目的は、記録材上に形成された未定着像を効率よく加熱定着することが可能な、放射指向性を有する板状の炭素系抵抗発熱体を用いた加熱定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加熱定着装置は、記録材に形成された未定着像を定着するための少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体を備えた加熱体と、前記加熱体とニップ部を形成して前記未定着像を記録材に押圧する加圧体と、前記加熱体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記加熱体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、前記加熱体の前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、前記加熱体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される部分以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面から放射され、前記反射部で反射された赤外線によって加熱されるように、なされている。また、本発明の加熱定着装置は、第１回転体と、前記第１回転体とは逆方向に回転可能で、前記第１回転体との間に記録材のニップ部を形成する第２回転体と、少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体、及び、前記炭素系抵抗発熱体を内包する被覆体を含み、前記第１回転体の回転軸方向に延在した直線形状を有すると共に、前記第１回転体に内包された発熱ユニットと、前記第１回転体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記第１回転体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、前記第１回転体のニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、前記第１回転体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される第１領域以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面からの赤外線放射によって加熱されるように、前記発熱ユニット及び前記反射部が設けられている。
【０００８】
本発明によると、ニップ部を形成する領域を含む第１領域が炭素系抵抗発熱体の第１面からの赤外線放射によって加熱され、ニップ部を形成する領域を含む第１領域以外の第２領域が炭素系抵抗発熱体の第２面からの赤外線放射によって加熱される。そして、第２面からの赤外線放射を反射部により反射させて効率よく第２領域の温度上昇を促進することができ、記録材がニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができて、効率よく記録材を加熱することが可能となる。その結果、加熱定着装置の省電力駆動が可能となる。
【０００９】
なお、第１領域及び第２領域は加熱体あるいは第１回転体及び加圧体あるいは第２回転体の外に固定された固定座標系において加熱体あるいは第１回転体と共に回転するのではなく、固定座標系において加熱体あるいは第１回転体上の固定された位置にある領域を意味している。
【００１０】
前記第２領域は、前記回転方向に関して前記第１領域よりも上流に位置していることが好ましい。これによって、下流側の第１領域を効率的に加熱することが可能となって、より効率よく記録材を加熱することが可能となる。
【００１１】
前記第２領域が前記第１領域と連続していることが好ましい。これによって、より効率よく記録材を加熱することが可能となる。
【００１２】
前記炭素系抵抗発熱体の前記第１面からの赤外線放射が前記反射鏡に向けて出射され前記反射鏡で反射して前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域に向かい、前記第２面からの赤外線放射が前記反射鏡に向けて出射され前記反射鏡で反射して前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域以外の第２領域に向かってもよい。
【００１３】
前記第１回転体に内包され且つ少なくとも前記第１領域に接触又は近接しており、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射が照射される、前記第１回転体よりも熱容量が大きい定着補助部材をさらに備えていることが好ましい。これによって、より効率よく記録材を加熱することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱体のニップ部を形成する領域を含む第１領域を加熱するとともに、第２の放射面からの赤外線放射によって上記の第１領域より上流側の第２領域を加熱することにより、記録材がニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができて、効率よく記録材を加熱することが可能となる。その結果、加熱定着装置の省電力駆動が可能となる。また本発明の加熱定着装置は、例えばオンデマンド高速カラープリンタなどに搭載可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置の平面図である。
【図２】図１に示す加熱定着装置の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る加熱定着装置の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る加熱定着装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る加熱定着装置は、記録材としての用紙Ｐに未定着像を形成する画像形成装置に含まれている。図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る加熱定着装置１は、加熱体あるいは第１回転体としての可撓性を有する円筒形の加熱ベルト１０と、加熱ベルト１０の下方に配置された加圧体あるいは第２回転体としての加圧ローラ２０と、加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット３０とを含んでいる。また、後述するように、加熱ベルト１０には、発熱体ユニット３０のほかに、凹面を有する反射部４０と、定着補助部材（吸熱部材）としての弧状片５０とが内包されている。加熱定着装置１内の部材は、どれも用紙Ｐの幅よりも長く形成されている。なお、図１において、加熱ベルト１０内にあって実際には見えない発熱体ユニット３０を実線で示している。
【００１８】
加熱ベルト１０は、樹脂薄層または金属薄層あるいはその積層体層からなる。加圧ローラ２０の表面は、耐熱性ゴムからなる。加圧ローラ２０は、モータ及びギア類を含む図示しない駆動機構によって、シャフト２１の周りを図２において反時計回りに回転駆動させられる。加熱ベルト１０の最下点が加圧ローラ２０の最上点と接触することによって、画像が形成される用紙Ｐの定着領域（ニップ部、中心点Ｘ）（図２の紙面に直交する方向）が形成されている。加圧ローラ２０は、ニップ部において用紙Ｐに適切な圧力が加えられるように、弾性部材を含む図示しない付勢機構によって上方に付勢されている。そのため、加圧ローラ２０からの回転力を受けた加熱ベルト１０は時計回りに従動回転する。本実施の形態に係る加熱定着装置１は、加熱ベルト１０と加圧ローラ２０との接触圧、及び、発熱体ユニット３０からの熱によって、用紙Ｐにトナーを定着させるものである。
【００１９】
用紙Ｐは、図示しない搬送機構によって、図１中、左方へと搬送される。ニップ部に到達する前において、用紙Ｐの上面には、図示しない感光体ドラムから転写されたトナーの画像パターンが未定着の状態で付着している。
【００２０】
加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット３０は、シート状の両面に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面を持つ炭素系抵抗発熱体であるグラファイトヒータ３１、及び、グラファイトヒータ３１を内包する被覆体である筒状で透明のガラス管３２を含んでいる。発熱体ユニット３０は、加熱ベルト１０の回転軸方向、すなわち図１紙面における上下方向（図２紙面に直交する方向）に延在した直線形状を有する。ガラス管３２の中心軸は、加熱ベルト１０の中心つまり回転軸よりもやや下方にある。
【００２１】
グラファイトヒータ３１は、通電時に赤外線を放射する。グラファイトヒータ３１は、その中心がガラス管３２の中心軸を通過するように水平に延在している。したがって、グラファイトヒータ３１の両方の放射面３１ａ、３１ｂが水平面であり、一方の放射面（第２の放射面）３１ａが上方を向いており、他方の放射面（第１の放射面）３１ｂが下方を向いている。このように、発熱体ユニット３０は、加熱ベルト１０の中心を通過する鉛直面に対して線対称に配置されている。
【００２２】
グラファイトヒータ３１の放射面３１ａから放射される赤外線は、指向性を有している。具体的には、放射される赤外線の強度は、グラファイトヒータ３１の中心から真上に向かう方向で最も強く、そこから左右に離れるに連れて弱くなっており、グラファイトヒータ３１から水平方向に放射される赤外線強度は非常に弱くなっている。グラファイトヒータ３１の放射面３１ｂから放射される赤外線についても、これと同様の指向性を有している。グラファイトヒータ３１は、放射面３１ａ及び放射面３１ｂから互いに同じ量の赤外線を放射する。
【００２３】
本実施の形態において、ニップ部の中心点Ｘを含む加熱ベルト１０の第１領域Ａ１が、グラファイトヒータ３１の放射面（第１の放射面）３１ｂから放射される赤外線によってニップ部を形成する領域を含む第１領域A1に対応して設けられた定着補助部材（吸熱部材）である弧状片５０を介して加熱される。
【００２４】
弧状片５０は、加熱ベルト１０の内面に沿うように、ニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１と略同じ領域範囲に形成されている。そして、弧状片５０の外周面は、加熱ベルト１０の回転を妨げることが無い程度の当接圧で第１領域Ａ１に接触（又は加熱ベルト１０と熱的に結合されるように近接）している。したがって、弧状片５０には放射面（第１の放射面）３１ｂから放射される赤外線が照射され、それによって弧状片５０が蓄熱される。弧状片５０は、加熱ベルト１０よりも熱容量が大きい材料からなる。そのため、弧状片５０を設けることにより、ニップ部を形成する領域を含む第１領域A1における蓄熱量を比較的大きくしやすい。
【００２５】
本実施の形態において、放射面３１ｂから放射される赤外線の大部分が実質的にニップ部を形成する領域を含む第１領域A1に設けられた弧状片５０に照射される。
【００２６】
反射部４０は、グラファイトヒータ３１の一方の放射面（第２の放射面）３１ａからの赤外線放射の大部分を実質的に加熱ベルト１０の内面一側方に向けて反射することができるような形状を有している。反射部４０で反射した赤外線は、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１に照射される。予備加熱領域（第２領域）Ｂ１は、加熱ベルト１０の回転方向に関してニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１よりも上流にあって第１領域Ａ１と連続している。
【００２７】
本実施の形態において、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の上流端は、加熱ベルト１０の回転方向に関して、加熱ベルト１０においてニップ部の中心点Ｘに対向する対向点Ｙよりも下流で且つ加熱ベルト１０の中心を基準として回転方向に関して対向点Ｙから９０°の位置にある中間点Ｚよりも上流にある。
【００２８】
なお、第１領域Ａ１の上流側と、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の下流側とが重なるように成してもよい。
【００２９】
上述したように、グラファイトヒータ３１に通電が行われることで加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１が放射面３１ｂからの赤外線放射によって加熱されると共に第１領域Ａ１の上流側の予備加熱領域（第２領域）Ｂ１が放射面３１ａからの赤外線放射によって加熱される。このとき、放射面３１ａから放射され反射部によって反射される赤外線の全てが第１領域Ａ１の上流側の予備加熱領域（第２領域）Ｂ１に照射されることになり、放射面３１ａから放射される赤外線を効率よく利用することができる。したがって、放射面３１ａからの赤外線放射を集中させて予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の温度上昇を促進することができる。さらに、加熱ベルト１０の或る部位に着目した場合、その部位は予備加熱領域（第２領域）Ｂ１となってから加熱ベルト１０の回転に伴って次にニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１となるので、用紙Ｐがニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができる。このように、放射面３１ｂからの赤外線放射と放射面３１ａからの赤外線放射とでニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１及び予備加熱領域（第２領域）Ｂ１をそれぞれ個別に加熱することによって、用紙Ｐがニップ部を形成する領域に進入したときに効率よく用紙Ｐを加熱してトナーを用紙Ｐに定着させることが可能となる。その結果、加熱定着装置１の省電力駆動が可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態では、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の上流端が対向点Ｙよりも下流にあってしかも対向点Ｙよりも中間点Ｚよりも上流に達しているので、予備加熱領域（第２領域）が中間点Ｚの上流に達していない場合と比較して予備加熱領域（第２領域）Ｂ１を十分に加熱することが可能となって、効率よく用紙Ｐを加熱することが可能となっている。尚、加熱ベルト１０の熱吸収・放伝達特性により、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１の上流端が中間点Ｚよりも下流側に位置するように成して、狭い領域とした予備加熱領域（第２領域）Ｂ１を放射面３１ａからの赤外線放射で集中的に加熱するようにしてもよい。
【００３１】
また、グラファイトヒータ３１は、２つの放射面３１ａ、３１ｂから互いに同じ量の赤外線を放射するので、発熱体ユニット３０の取り付け作業時に作業員は２つの放射面３１ａ、３１ｂの違いを意識せずに済む。したがって、発熱体ユニット３０の取り付け作業を容易にすることができる。
【００３２】
さらに、予備加熱領域（第２領域）Ｂ１がニップ部を含む第１領域Ａ１と連続しているので、グラファイトヒータ３１によって一旦昇温した加熱ベルト１０の個所が加熱されない期間が設けられなくなって、より効率よく用紙Ｐを加熱することが可能となっている。
【００３３】
加えて、加熱定着装置１がニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ１に接触し且つ加熱ベルト１０よりも熱容量が大きい弧状片５０を含んでいるために、稼動開始からある程度の時間が経過した後には用紙Ｐへの熱供給が安定して行われるようになる。その結果、より効率よく用紙Ｐを加熱することが可能となる。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る加熱定着装置１０１を、主に第１の実施の形態との相違点について図３を参照して説明する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同じ部材には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００３５】
図３に描かれているように、本実施の形態の加熱定着装置１０１において、加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット１３０は、そのガラス管１３２の中心軸が加熱ベルト１０の中心の右斜め下に位置するように配置されている。そして、第１の実施の形態におけるグラファイトヒータ３１と同じ形状を有するグラファイトヒータ１３１は、その中心がガラス管１３２の中心軸を通過するように且つ上端が下端よりも内側に位置するように斜めに延在している。したがって、グラファイトヒータ１３１の両方の放射面１３１ａ、１３１ｂが傾斜面であり、一方の放射面１３１ａが外向きに斜め上方を向いており、他方の放射面１３１ｂが内向きに斜め下方を向いており、一方の放射面１３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙよりも下流側となり、他方の放射面１３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘより下流側となるように構成している。
【００３６】
反射部１４０は、グラファイトヒータ１３１の放射面１３１ａからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部１４０ａと、放射面１３１ｂからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部１４０ｂとを有している。２つの凹部１４０ａ、１４０ｂ同士は、互いに接続されている。凹部１４０ａで反射した赤外線は予備加熱領域（第２領域）Ｂ２に照射され、凹部１４０ｂで反射した赤外線はニップ部を形成する領域を含む第１領域A２に位置する弧状片５０に照射される。
【００３７】
本実施の形態において、ニップ部の中心点Ｘを含む加熱ベルト１０の第１領域Ａ２が、グラファイトヒータ１３１の放射面１３１ｂから放射される赤外線によって弧状片５０を介して加熱される。ニップ部を形成する領域を含む領域Ａ２は、第１の実施の形態におけるニップ部を形成する領域を含む領域Ａ１と同様の範囲に相当する。本実施の形態において、放射面１３１ｂから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面１３１ｂから放射される赤外線の残りの分が凹部１４０ｂで反射して共に弧状片５０に照射される。
【００３８】
予備加熱領域（第２領域）Ｂ２は、加熱ベルト１０の回転方向に関してニップ部を含む第１領域Ａ２よりも上流にあって第１領域Ａ２と連続している。本実施の形態において、放射面１３１ａから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面１３１ａから放射される赤外線の残りの分が凹部１４０ａで反射して共に予備加熱領域（第２領域）Ｂ２に照射される。予備加熱領域（第２領域）Ｂ２の上流端は、加熱ベルト１０の回転方向に関して、対向点Ｙよりも下流で且つ中間点Ｚよりも上流にある。
【００３９】
上述したように、グラファイトヒータ１３１に通電が行われることで加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ２が放射面１３１ｂからの赤外線放射によって加熱されると共に予備加熱領域（第２領域）Ｂ２が放射面１３１ａからの赤外線放射によって加熱される。このとき、放射面１３１ａから放射される赤外線の全てが第１領域Ａ２の上流側の予備加熱領域（第２領域）Ｂ２に照射されることになり、放射面１３１ｂから放射される赤外線を効率よく利用することができる。したがって、放射面１３１ａからの赤外線放射を集中させて予備加熱領域（第２領域）Ｂ２の温度上昇を促進することができる。さらに、加熱ベルト１０の或る部位に着目した場合、その部位は予備加熱領域（第２領域）Ｂ２となってから加熱ベルト１０の回転に伴って次にニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ２となるので、用紙Ｐがニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができる。このように、加熱ベルト１０に予備加熱領域（第２領域）Ｂ２を設けると共に放射面１３１ｂからの赤外線放射と放射面１３１ａからの赤外線放射とでニップ部を含む第１領域Ａ２及び予備加熱領域（第２領域）Ｂ２をそれぞれ個別に加熱することによって、用紙Ｐがニップ部に進入したときに効率よく用紙Ｐを加熱してトナーを用紙Ｐに定着させることが可能となる。その結果、加熱定着装置１０１の省電力駆動が可能となる。更に、一方の放射面１３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙより下流側となり、他方の放射面１３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘよりも下流側となるように構成しているため、第１の実施の形態に比して、予備加熱領域（第２領域）Ｂ２をより効果良く加熱することが出来る。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の技術的効果を得ることができる。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の技術的効果を得ることができる。
【００４０】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る加熱定着装置２０１を、主に第１の実施の形態との相違点について図４を参照して説明する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同じ部材には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００４１】
図４に描かれているように、本実施の形態の加熱定着装置２０１において、加熱ベルト１０に内包された発熱体ユニット２３０は、第２の実施の形態と同様にそのガラス管２３２の中心軸が加熱ベルト１０の中心の右斜め下に位置するように配置されている。そして、第１の実施の形態におけるグラファイトヒータ１３１と同じ形状を有するグラファイトヒータ２３１は、その中心がガラス管２３２の中心軸を通過するように且つ上端が下端よりも内側に位置するように斜めに延在している。したがって、グラファイトヒータ２３１の両方の放射面２３１ａ、２３１ｂが傾斜面であり、一方の放射面２３１ａが外向きに斜め上方を向いており、他方の放射面２３１ｂが内向きに斜め下方を向いており、一方の放射面２３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙより下流側となり、他方の放射面２３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘよりも下流側となるように構成している。
【００４２】
反射鏡２４０は、グラファイトヒータ２３１の放射面２３１ａからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部１４０ａと、放射面２３１ｂからの赤外線放射の一部を加熱ベルト１０の内面に向けて反射することができるような形状の凹部２４０ｂとを有している。２つの凹部２４０ａ、２４０ｂ同士は、分離して別体となっている。凹部２４０ａで反射した赤外線及び凹部２４０ｂで反射した赤外線は、共に弧状片２５０に照射される。本実施の形態において、弧状片２５０は、後述するニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ３と予備加熱領域（第２領域）Ｂ３とを合わせたのと同じ範囲に、加熱ベルト１０の内面に沿って配置されている。
【００４３】
本実施の形態において、ニップ部の中心点Ｘを含む加熱ベルト１０の第１領域Ａ３が、グラファイトヒータ２３１の放射面２３１ｂから放射される赤外線によって弧状片２５０を介して加熱される。ニップ領域Ａ３は、第１の実施の形態におけるニップ領域Ａ１と同様の範囲に相当する。本実施の形態において、放射面２３１ｂから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面２３１ｂから放射される赤外線の残りの分が凹部２４０ｂで反射して共に弧状片２５０の下流領域に照射される。
【００４４】
加熱ベルト１０の回転方向に関してニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ３よりも上流にあって第１領域Ａ３と連続した予備加熱領域（第２領域）Ｂ３は、グラファイトヒータ２３１の放射面２３１ａから放射される赤外線によって弧状片２５０を介して加熱される。本実施の形態において、放射面２３１ａから放射される赤外線の大部分がダイレクトに又放射面２３１ａから放射される赤外線の残りの分が凹部２４０ａで反射して共に弧状片２５０の上流領域に照射される。予備加熱領域（第２領域）Ｂ３の上流端は、加熱ベルト１０の回転方向に関して、対向点Ｙよりも下流で且つ中間点Ｚよりも上流にある。
【００４５】
上述したように、グラファイトヒータ２３１に通電が行われることで加熱ベルト１０のニップ部を形成する領域を含む第１領域Ａ３が放射面２３１ｂからの赤外線放射によって加熱されると共に予備加熱領域（第２領域）Ｂ３が放射面２３１ａからの赤外線放射によって加熱される。このとき、放射面２３１ａから照射されると共に反射部２４０ａによって反射される赤外線の全てがニップ部を含む第１領域A３の上流側の予備加熱領域（第２領域）B３に照射されることになり、放射面２３１ａから出射される赤外線を効率よく利用することができる。したがって、放射面２３１ａからの赤外線放射を集中させて予備加熱領域（第２領域）Ｂ３の温度上昇を促進することができる。さらに、加熱ベルト１０の或る部位に着目した場合、その部位は予備加熱領域（第２領域）Ｂ３となってから加熱ベルト１０の回転に伴って次にニップ部となるので、用紙Ｐがニップ部を通過する際にはニップ部の温度を十分に上昇させることができる。このように、加熱ベルト１０に予備加熱領域（第２領域）Ｂ３を設けると共に放射面２３１ｂからの赤外線放射と放射面２３１ａからの赤外線放射とでニップ部を含む第１領域Ａ３及び予備加熱領域（第２領域）Ｂ３をそれぞれ個別に加熱することによって、用紙Ｐがニップ部の中心点Ｘに進入したときに効率よく用紙Ｐを加熱してトナーを用紙Ｐに定着させることが可能となる。その結果、加熱定着装置２０１の省電力駆動が可能となる。更に、一方の放射面２３１ａの赤外線放射方向が対向点Ｙより下流側となり、他方の放射面２３１ｂの赤外線放射方向がニップ部の中心点Ｘよりも下流側となるように構成しているため、第１の実施の形態に比して、予備加熱領域（第２領域）Ｂ３をより効果良く加熱することが出来る。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の技術的効果を得ることができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。例えば、上述した実施の形態では炭素系抵抗発熱体としてグラファイトヒータを用いているが、カーボンヒータなどのそのほかの炭素系抵抗発熱体を用いることも可能である。また、上述した実施の形態では炭素系抵抗発熱体としてシート形状を有するものを用いているが、本発明において炭素系抵抗発熱体として少なくとも２方向に高い照射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ任意の形状を有するものを用いてもよい。
【００４７】
第１回転体としては、上述した実施の形態のような加熱ベルトに限らず、ローラ型のものを用いてもよい。上述した実施の形態では定着補助部材である弧状片を用いているが、これを用いなくてもよい。また、発熱体ユニットが複数の炭素系抵抗発熱体を有していてもよい。この場合、複数の炭素系抵抗発熱体の少なくとも１つの面がニップ部を含む第１領域を加熱し、他の少なくとも１つの面がその上流側の予備加熱領域（第２領域）を加熱すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 加熱定着装置
１０ 加熱ベルト（加熱体、第１回転体）
２０ 加圧ローラ（加圧体、第２回転体）
２１ シャフト
３０ 発熱体ユニット
３１ グラファイトヒータ
３１ａ、３１ｂ 放射面
３２ ガラス管
４０ 反射鏡
５０ 弧状片（定着補助部材）
Ｘ ニップ部中心点
Ａ１ ニップ部を含む第１領域
Ｂ１ 予備加熱領域（第２領域）
Ｐ 用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に形成された未定着像を定着するための少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体を備えた加熱体と、
前記加熱体とニップ部を形成して前記未定着像を記録材に押圧する加圧体と、
前記加熱体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記加熱体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、
前記加熱体の前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、
前記加熱体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される部分以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面からの赤外線放射によって加熱されるように、前記反射部が設けられていることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
第１回転体と、
前記第１回転体とは逆方向に回転可能で、前記第１回転体との間に記録材のニップ部を形成する第２回転体と、
少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体、及び、前記炭素系抵抗発熱体を内包する被覆体を含み、前記第１回転体の回転軸方向に延在した直線形状を有すると共に、前記第１回転体に内包された発熱ユニットと、
前記第１回転体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記第１回転体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、
前記第１回転体のニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、
前記第１回転体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される第１領域以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面からの赤外線放射によって加熱されるように、前記発熱ユニット及び前記反射部が設けられていることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項３】
前記第１領域が前記第２領域の下流側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記第１領域が前記第２領域と連続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記炭素系抵抗発熱体の前記第１面からの赤外線放射が前記反射部に向けて出射され前記反射部で反射して前記第１領域に向かい、前記第２面からの赤外線放射が前記反射部に向けて出射され前記反射部で反射して前記第２領域に向かうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記第１回転体に内包され且つ少なくとも前記第１領域に接触又は近接しており、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射が照射される、前記第１回転体よりも熱容量が大きい定着補助部材をさらに備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【請求項１】
記録材に形成された未定着像を定着するための少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体を備えた加熱体と、
前記加熱体とニップ部を形成して前記未定着像を記録材に押圧する加圧体と、
前記加熱体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記加熱体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、
前記加熱体の前記ニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、
前記加熱体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される部分以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面からの赤外線放射によって加熱されるように、前記反射部が設けられていることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
第１回転体と、
前記第１回転体とは逆方向に回転可能で、前記第１回転体との間に記録材のニップ部を形成する第２回転体と、
少なくとも２方向に高い放射強度を有する第１及び第２の放射面をもつ炭素系抵抗発熱体、及び、前記炭素系抵抗発熱体を内包する被覆体を含み、前記第１回転体の回転軸方向に延在した直線形状を有すると共に、前記第１回転体に内包された発熱ユニットと、
前記第１回転体に内包され、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射の少なくとも一部を前記第１回転体の内面に向けて反射する反射部とを備えており、
前記第１回転体のニップ部を形成する領域を含む第１領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱され、
前記第１回転体の前記炭素系抵抗発熱体の第１の放射面からの赤外線放射によって加熱される第１領域以外の所定の第２領域が、前記炭素系抵抗発熱体の第２の放射面からの赤外線放射によって加熱されるように、前記発熱ユニット及び前記反射部が設けられていることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項３】
前記第１領域が前記第２領域の下流側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記第１領域が前記第２領域と連続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記炭素系抵抗発熱体の前記第１面からの赤外線放射が前記反射部に向けて出射され前記反射部で反射して前記第１領域に向かい、前記第２面からの赤外線放射が前記反射部に向けて出射され前記反射部で反射して前記第２領域に向かうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記第１回転体に内包され且つ少なくとも前記第１領域に接触又は近接しており、前記炭素系抵抗発熱体からの赤外線放射が照射される、前記第１回転体よりも熱容量が大きい定着補助部材をさらに備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−４８２１４（Ｐ２０１１−４８２１４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７６２３（Ｐ２００９−１９７６２３）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（５９３１２２７８９）ユーテック株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（５９３１２２７８９）ユーテック株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
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