JP2007121443A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱手段の熱源の構造等に起因する加熱部表面の温度ムラを低減することで、定着ニップ部の温度分布の不均一性を解消し、定着性能を向上させ、カラー画像の高画質化、高速化を図る。
【解決手段】 定着装置１は、定着部１０、及び加圧部２０、加熱手段３０を備える。定着部１０は、定着部材である定着ローラ１１を備え、加圧部２０は、加圧部材である加圧ローラ２１を備える。加熱手段３０には、熱源であるハロゲンランプ３５、芯金３１と輻射エネルギー吸収材３３よりなる輻射熱伝達体、および表面処理部３４を備える。輻射熱伝達体が受ける輻射エネルギーの密度に応じて、表面処理部の熱伝導率を変えることによって、加熱ローラ３１表面の温度ムラを低減させ、定着ニップ部Ｎの温度を適正な定着が可能な定着温度領域の範囲に収め、定着安定化を図ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加熱した定着ニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を挿入し、未定着トナーを加熱、加圧して用紙表面に定着する定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、互いが圧接して定着ニップ部を形成する定着部材と加圧部材のうち、少なくとも一方のローラを内蔵の熱源で加熱し、このローラ対の間の定着ニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通して未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。

しかしながら、上記のような熱ローラ定着方式では、ローラの熱容量が大きくなり、ローラに内蔵されたハロゲンランプなどの熱源から熱が伝播してローラ表面が定着に必要な温度（定着温度）に達するまでの昇温時間、すなわちウォームアップ時間が長くなる等の問題が発生する問題があった。

さらに、近年需要の高まっているフルカラー画像形成装置においては、多量のトナーを定着させる必要があることから、定着に必要な熱量を定着ニップ部に供給するために、定着ローラ、加圧ローラ共に、厚い弾性ゴム層を芯金の周囲に設け、広い面積の定着ニップ部を形成していた。このような構成ではローラの熱容量がこれまでにも増して大きくなり、ウォームアップ時間がさらに長くなる等の問題があった。

そこで、上記問題を改善するために、熱ローラ定着方式のウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減を図る手段として外部加熱定着方式が利用されている。これは定着ローラや加圧ローラに熱源を内蔵するのではなく、外部加熱ローラに熱源を内蔵し、この外部加熱ローラを定着ローラや加圧ローラ等の表面に圧接して、定着ローラや加圧ローラを表面から加熱するものである。そして、上記定着装置のさらなる高機能化のために、加熱ローラの小径化及び薄肉化が行われ、ウォームアップ時間が短く、かつ高画質の画像形成装置の開発がなされている。

ところが、加熱ローラの小径化及び薄肉化等の形状や構造に基づく温度特性や熱源の不均一性等のために、熱源により加温される加熱ローラ表面温度は、均一にならない（温度ムラ）ことがあり、図１３に示すように定着ニップ部の温度ムラが大きいために、用紙上へのトナー定着不良が発生するという問題が、熱ローラ定着方式、外部加熱定着方式等の各方式においてあった。

そこで、このような問題を解消すべく、加熱ローラの加熱方法に工夫を凝らし、定着ローラ表面の温度を定着温度以上に維持する等、定着性を改善する装置や方法の提案されており、その例を特許文献１〜特許文献３に見ることができる。
実開平３−１２２４６６号公報 特開昭６３−１５３５６５号公報 特開平４−１１６６７７号公報

特許文献１〜３においては、加熱するローラ表面の軸線方向端部や中央部の温度を上げる等、構造や動作に合わせて定着温度の安定化を図っているが、熱源自身の温度ムラが考慮されていない。この場合、熱源の構造（ハロゲンランプの場合はフィラメントの軸線上の離散的配置等）に応じて、加熱手段表面の温度分布が異なることになり、トナー定着不良が発生し、安定した定着が実現できているとはいえない。さらに上述のように、昨今需要の旺盛なカラー化、高速化に対応するために、小径ローラや薄肉ローラを加熱手段の部材として採用する例が増えているが、小径ローラにおいてはヒータの発光部フィラメントによる輝点ムラ（リップル）が大きくなり、薄肉ローラにおいては、ローラ軸線方向の熱移動が小さいためにローラ外表面の温度ムラが発生する等の改善すべき課題があり、定着装置を高機能化するにあたり、当該課題を改善することの重要性は高まっている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、加熱手段の熱源の構造等に起因する加熱部表面の温度ムラを低減することで、定着ニップ部の温度分布の不均一性を解消し、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した高速定着装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、定着部材と、前記定着部材に圧接し、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部を加熱する加熱手段とを備え、前記ニップ部で用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記加熱手段は、内部に熱源と、前記熱源の近傍に輻射熱伝達体とを備え、前記輻射熱伝達体は前記輻射熱伝達体の表面に２以上（２種類以上）の熱伝導率が異なる表面処理部を形成することとした。

また、上記構成の定着装置において、前記加熱手段の前記輻射熱伝達体は、前記輻射熱伝達体が、前記熱源より受ける輻射エネルギーの疎密に応じて、密部の表面には疎部の表面より熱伝導率を低くする表面処理部を形成することとした。

また、上記構成の定着装置において、前記加熱手段の前記熱源は、定着部材の軸線方向に伸びるハロゲンランプであり、前記ハロゲンランプのフィラメントの軸線方向の中心点を通り、前記フィラメントの軸線に直交する平面と、前記輻射熱伝達体表面との交線を中心とする領域が密部、フィラメント間の軸線方向の中心点を通り、前記フィラメントの軸線に直交する平面と、前記輻射熱伝達体表面との交線を中心とする領域が疎部であることとした。

また、上記構成の定着装置において、前記加熱手段の前記表面処理部は、熱伝導率の異なる塗膜であることとした。

また、上記構成の定着装置において、前記加熱手段の前記表面処理部は、輻射熱伝達体の肉厚差であることとした。

本発明の構成によれば、定着部材と、定着部材に圧接し、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部を加熱する加熱手段とを備え、前記ニップ部で用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、加熱手段は、内部に熱源と、熱源の近傍に輻射熱伝達体とを備え、輻射熱伝達体は輻射熱伝達体の表面に２以上の熱伝導率が異なる表面処理部を形成することとしたので、加熱手段の形状や構造に基づく温度特性や、熱源の不均一性等による輻射熱伝達体表面の温度ムラを調整して加熱手段の加熱部の温度を略均一化することができる。したがって加熱手段より熱伝達されたニップ部表面の温度分布は略均一になり、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。

また、加熱手段の輻射熱伝達体は、輻射熱伝達体が、熱源より受ける輻射エネルギーの疎密に応じて、密部の表面には疎部の表面より熱伝導率を低くする表面処理部を形成することとしたので、熱源の構造等により生じる輻射熱伝達体が受ける輻射エネルギーの疎密に基づく輻射熱伝達体表面の温度ムラを調整して、加熱手段の加熱部の温度を略均一化することができる。したがって加熱手段より熱伝達されるニップ部表面の温度分布は略均一になり、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。

また、上記加熱手段において、熱源は定着部材の軸線方向に伸びるハロゲンランプであり、ハロゲンランプのフィラメントの軸線方向の中心点を通り、このフィラメントの軸線に直交する平面と、輻射熱伝導体表面との交線を中心とする領域が密部、フィラメント間の軸線方向の中心点を通り、フィラメントの軸線に直交する平面と輻射熱伝導体表面との交線を中心とする領域が疎部であることとしたので、ハロゲンランプのフィラメントの配置により生じる輻射熱伝達体表面の温度ムラを調整して、加熱手段の加熱部の温度を略均一化することができる。したがって加熱手段より熱伝達されるニップ部表面の温度分布は略均一になり、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。

また、加熱手段の表面処理部は、熱伝導率の異なる塗膜であることとしたので、輻射熱伝達体表面の温度が高い部分には、温度が低い部分より熱伝導率の低い塗膜を形成し、温度が低い部分には、温度が高い部分より熱伝導率の高い塗膜を形成することで、輻射熱伝達体表面の温度ムラを調整し、加熱手段の加熱部の温度を略均一化することができる。したがって加熱手段より熱伝達されるニップ部表面の温度分布は略均一になり、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。また表面処理が塗装であるので、従来の加熱手段の構造、製造工程を大きく変えることなく、簡便に実施することができる。

また、加熱手段の前記表面処理部は、輻射熱伝達体の肉厚差であることとしたので、輻射熱伝達体表面の温度が高い部分には、温度が低い部分より肉厚を厚くし、温度が低い部分には、温度が高い部分より肉厚を薄くすることで、輻射熱伝達体表面の温度ムラを調整し、加熱手段の加熱部の温度を略均一化することができる。したがって加熱手段より熱伝達されるニップ部表面の温度分布は、略均一になり、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。また表面処理が輻射熱伝達体の肉厚であるため部品点数が増えず、製造工程を大きく変えることないため、簡便に実施することができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１２に基づき説明する。

最初に、本発明の第１の実施形態に係る定着装置について、図１、及び図２を用いてその構成を説明する。図１は定着装置の模型的垂直断面正面図、図２は定着ローラと加熱ローラの構造を示す、図１Ａ−Ａ´面における模型的断面図（Ａ−Ａ´矢視）である。なお、図１において、一点鎖線は用紙Ｐの搬送経路を示している。

定着装置１には、図１に示すように定着部１０、加圧部２０、及び２つの加熱部３０が備えられている。

定着部１０には、定着部材である定着ローラ１１が備えられている。定着ローラ１１は、用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されており、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙の搬送速度と同じになるように回転せしめられている。

定着ローラ１１は、外径が２６ｍｍであり、鉄やアルミニウム等の金属からなる外径１２ｍｍの芯金１２を中心に、この外側に耐熱性、断熱性を有する低熱容量ゴム、発泡スポンジ、発泡シリコンゴム等からなる層厚７ｍｍの弾性部材層１３（アスカＣ硬度：４０度）、さらにこの外側には高熱伝導シリコンゴム、金属、シリコンゴムに熱伝導性フィラー（アルミナ、シリカ等）を分散させたもの等からなる薄い良熱伝導弾性体層１４、そして最外層には離型性を高めるために、厚さ５０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂からなる離型部材層１５を備える。なお、離型部材層１５は吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。

加圧部２０には、加圧部材である加圧ローラ２１が備えられている。加圧ローラ２１は、用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。加圧ローラ２１は、外径が２６ｍｍであり、ステンレス鋼等の金属からなる外径１２ｍｍの芯金２２を中心に、この外側に耐熱性、断熱性を有する低熱容量ゴム、発泡スポンジ、発泡シリコンゴム等からなる層厚７ｍｍの弾性部材層２３（アスカＣ硬度：５０度）、さらにこの外側には高熱伝導シリコンゴム、金属、シリコンゴムに熱伝導性フィラー（アルミナ、シリカ等）を分散させたもの等からなる薄い良熱伝導弾性体層２４、そして最外層には離型性を高めるために、厚さ５０μｍのＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂からなる離型部材層２５を備える。

この加圧ローラ２１と、上方に位置する定着ローラ１１と圧接することにより、用紙Ｐを挿通させるニップ部である定着ニップ部Ｎ（ニップ幅が約６〜７ｍｍ）を形成する。加圧ローラ２１は、駆動装置を持たず、定着ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。なお、用紙Ｐは、定着ニップ部Ｎ、すなわち定着ローラ１１と加圧ローラ２１との圧接部の用紙幅方向中央部に通紙される。

加熱部３０には、加熱手段として加熱ローラ３１が備えられている。加熱ローラ３１は、用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。図２に示すように、加熱ローラ３１は、鉄やアルミニウム等の金属からなる直径２０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの中空の芯金３２と、芯金３２の内面に施された輻射熱を効率よく吸収する輻射エネルギー吸収材３３（輻射熱吸収率が約１．０）からなる輻射熱伝導体と、芯金３２の外側にあって、加熱ローラ３１の表面をなす部分には表面処理部として熱伝導率の異なる２種類の塗膜３４ａ（塗料Ｘ：ＰＦＡコート 熱伝導率２．２Ｗ／ｍＫ ＳｉＣ含有量５％）と３４ｂ（塗料Ｙ：ＰＦＡコート 熱伝導率０．４Ｗ／ｍＫ ＳｉＣ含有量２％）、および芯金３２の軸線に沿って熱源としてハロゲンランプ３５を備えている。

この加熱ローラ３１は、定着ローラ１１の用紙搬送方向上流側の斜め上方に、および加圧ローラ２１の用紙搬送方向上流側の斜め下方に、夫々１つづつ、合計２つ設置している。そして互いに圧接しており、幅６ｍｍのニップ部を形成している。これらのニップ部を介して加熱ローラの熱が各々のローラ表面に熱を伝達される。加熱ローラ３１は、駆動装置を持たず、定着ローラ１１、および加圧ローラ２１に圧接することにより、各々のローラの回転に従って回転せしめられる。

ハロゲンランプ３５は、６００Ｗの出力であり、長さが異なるいくつかの発光部フィラメント３５ａと導線部３５ｂからなり、１つの発光部フィラメントが、長さ２ｂで輝度Ｂが一様な線状光源として、これより距離ａにある平行面の光源軸方向の配光分布Ｅ（ｘ）は次式で与えられる。

なお、ハロゲンランプ３５による加熱ローラ３１内面の配光分布は、これら各々の発光部フィラメント３５ａの配光分布の合成からなり、このハロゲンランプより輻射熱伝達体が受ける輻射エネルギーはこの配光分布に比例するものである。

図３は本実施例のハロゲンランプ３５の発光部フィラメント３５ａの配置に基づき、導かれる配光分布の関係を表す。図４はハロゲンランプ３５の中心から１５ｍｍと１０ｍｍ位置での配光分布を示す。

発光部フィラメント３５ａの配置のために、図３のようにハロゲンランプ３５にはハロゲンランプ３５の軸線方向に沿って輝点ムラ（リップル）が生じる。このリップルは、図４で示したとおりハロゲンランプ３５の中心からの距離が近いほど大きくなる。

図５に本発明の第１の実施の形態における加熱ローラ３１内面（輻射エネルギー吸収材３３内面）の輻射エネルギーの分布に基づく、輻射熱伝達体を構成する芯金３２の表面処理部の塗装の一形態を示す。図５の各曲線はハロゲンランプ３５のフィラメント３５ａの発光部による加熱ローラ３１内面の輻射エネルギー分布、および加熱ローラ３１の表面（芯金３２の外表面）に塗布する塗料により形成される塗膜３４の領域と、各塗膜３４ａ、３４ｂの熱伝導率を示す。

輻射エネルギー分布曲線から密部の最大値を９５％とした場合、疎部の最小値は８０％、平均値は８７．５％となり、分布曲線と平均値が交差する点を境界として、平均値より低い部分を疎部、平均値より高い部分を密部とした。そして疎部のローラ表面には熱伝導率が高い塗料Ｘ（塗膜３４ａ）を塗布し、密部のローラ表面には熱伝導率が低い塗料Ｙ（塗膜３４ｂ）を塗布した。なお、塗料にはＰＦＡまたはＰＴＦＥなどの離型性樹脂にＳｉＣやＳｉＯ等の熱伝導率の高い材料を分散させ、全体の熱伝導率を上げたものあり、ＳｉＣやＳｉＯ等の熱伝導率の高い材料の分散量や比率を変えることにより、熱伝導率が高い塗料Ｘ、および熱伝導率が低い塗料Ｙを生成することができる。

上記構成においては、輻射エネルギーが密部の塗装は熱伝導率が低く、輻射エネルギーが疎部の塗装は熱伝導率が高く設定されているために、加熱ローラ３１の表面に伝わる輻射エネルギーが分散し、表面温度が略均一化される。したがって、加熱ローラ３１に圧接して回転する定着ローラ１１、および加圧ローラ２１の表面を、加熱ローラ３１と定着ローラ１１、および加圧ローラとの各ニップ部を通じて略均一に加熱することができる。
よって、図６に示すように定着ニップ部Ｎの温度を適正な定着が可能な定着温度領域（１８０℃〜２００℃）の範囲に収めることができ、定着ニップ部Ｎに挿通された用紙の未定着トナーを確実に定着せしめ、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。

なお、上記の第１の実施の形態では２種類の熱伝導率の異なる塗料Ｘ、Ｙを使用し、塗装の境目を明確に規定したが、輻射エネルギー分布に基づき、密部と疎部とに分けた２領域を更に分割し、２種類以上の熱伝導性の異なる塗料を用いて、分割した複数の領域に各輻射エネルギー密度に応じた塗装を施してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る定着装置について、図１〜図６に加えて図７を用いてその構成を説明する。なお、この第２の実施形態の基本的構成は、前記第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

第２の実施形態に係る定着装置１において、加熱部３０を構成するハロゲンランプ３５は第1の実施の形態のものと同様の構造であり、発光部フィラメント３５ａの配置に基づき、導かれる配光分布の関係は図３の通りである。
図７に本発明の第２の実施の形態における加熱ローラ３１内面（輻射エネルギー吸収材３３内面）の輻射エネルギーの分布に基づく、輻射熱伝達体を構成する芯金３２の表面処理部の塗装の一形態を示す。図７の各曲線はハロゲンランプ３５のフィラメント３５ａの発光部による加熱ローラ３１内面の輻射エネルギー分布、および加熱ローラ３１の表面（芯金３２の外表面）に塗布する塗料により形成される塗膜３４の熱伝導率を示す。

このように、塗膜を明確に分割することなく、輻射エネルギー波形の水平軸対称である逆波形に比例する熱伝導率を有する塗膜３４を形成することにより、より輻射エネルギー分布に即した調整が可能となり、さらに温度ムラを低減することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る定着装置について、図１〜図７に加えて図８を用いてその構成を説明する。なお、この第３の実施形態の基本的構成は、前記第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

第３の実施形態に係る定着装置１において、加熱部３０を構成するハロゲンランプ３５、および発光部フィラメント３５ａの配置は第1の実施の形態のものと同様である。ハロゲンランプ３５は発光部フィラメント３５ａと導線部３５ｂで構成されており、これらが交互に配置されている。１つの発光部フィラメント３５ａの軸線方向の中心点を通り、この軸線方向と直交する平面と芯金３２と輻射エネルギー吸収材３３とからなる輻射熱伝導体の表面がなす交線Ｌを中心として芯金３２の軸線方向両側に均等に広がる円筒領域を密部、１つの発光部フィラメント３５ａ間の導線部３５ｂの軸線方向の中心点を通り、この軸線方向と直交する平面と芯金３２と輻射エネルギー吸収材３３とからなる輻射熱伝導体の表面がなす交線Ｍを中心として芯金３２の軸線方向両側に均等に広がる円筒領域を疎部として、第１の実施形態と同様に、疎部のローラ表面には熱伝導率が高い塗料Ｘ（塗膜３４ａ）を塗布し、密部のローラ表面には熱伝導率が低い塗料Ｙ（塗膜３４ｂ）を塗布した。

これにより、発光フィラメント３５ａから最短距離にある加熱ローラ３１表面（密部）の熱伝導率は低く、逆に発光フィラメント３５ａから最も遠い加熱ローラ３１の表面（疎部）の熱伝導率は高くなる。したがって加熱ローラ３１の表面に伝わる輻射エネルギーが分散し、表面温度が略均一化される。こうして第１の実施例と同様に、光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。

なお、上記の第３の実施の形態では２種類の熱伝導率の異なる塗料Ｘ、Ｙを使用し、塗装の境目を明確に規定したが、輻射エネルギー分布に基づき、密部と疎部とに分けた２領域を更に分割し、２種類以上の熱伝導性の異なる塗料を用いて、分割した複数の領域に各輻射エネルギー密度に応じた塗装を施してもよい。また、第２の実施形態に示したように隣り合う交線Ｌ（密部中心）とＭ（疎部中心）の間を連続的に熱伝導率が変化する塗膜を形成してもよい。

次に、本発明の第４の実施形態に係る定着装置について、図１、及び図３〜図６に加えて図９を用いてその構成を説明する。図９は定着ローラと加熱ローラの構造を示す、図１Ａ−Ａ´面における模型的断面図（Ａ−Ａ´矢視）である。なお、この第２の実施形態の基本的構成は、図１〜図６を用いて説明した前記第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

第４の実施形態に係る定着装置１において、加熱部３０には、加熱手段として加熱ローラ３１´が備えられている。加熱ローラ３１´は、用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。
加熱ローラ３１´は、鉄やアルミニウム等の金属からなる中空の芯金３２と、芯金３２の内面に施された輻射エネルギー吸収材３３からなる輻射熱伝導体と、芯金３２の外側にあって、加熱ローラ３１´の表面をなす部分にはＰＦＡまたはＰＴＦＥなどの離型層３４、および芯金３２の軸線に沿って熱源としてハロゲンランプ３５を備えている。また、加熱ローラ３１´の表面処理部として、芯金３２に２種類の肉厚３２ａ、３２ｂを設けることにより、熱伝導率を調整している。

輻射エネルギー分布に基づき、第一の実施の形態と同様に密部と疎部に領域を分け、密部では肉厚を疎部より厚くすることで、加熱ローラ３１´の表面が、熱源であるハロゲンランプ３５から輻射エネルギー吸収材３３を通して受ける輻射エネルギーが不均一であっても、加熱ローラ３１´を構成する芯金３２の肉厚差により調整され、加熱面の温度を略均一にすることができる。

したがって、第1の実施の形態と同様に、定着ニップ部Ｎの温度は略均一となり、定着ニップ部Ｎに挿通された用紙の未定着トナーを確実に定着せしめ、定着画像の光沢度やカラー画像特性の良い高画質で安定した定着性能を確保することができる。また、第２の実施の形態では輻射エネルギーの密部と疎部の２領域で各々の芯金の肉厚を規定したが、輻射エネルギー分布に基づき、密部と疎部とに分けた２領域を更に分割し、対応する２種類以上の芯金の肉厚を規定し、分割した複数の領域に各輻射エネルギー密度に応じた芯金肉厚を設定してもよい。さらには明確に領域を分けることなく、輻射エネルギー分布に応じて、徐々に連続的に芯金肉厚を変えてもよい。また、これは第３の実施形態にも適用できるものである。

なお、第４の実施の形態では、芯金肉厚の変化を芯金外面に形成したが、芯金内面でもよい。また、本実施の形態では、熱伝導率が異なる表面処理部を変化する芯金肉厚により構成したが、加熱ローラ表面の離型層の膜厚により構成、または、離型層の膜厚と芯金肉厚の組合せにより構成してもよい。

また、第１〜４の実施形態においては、加熱ローラは定着ローラ、および加圧ローラの各々に設けたが、何れか一方のみに設けてもよい。また熱源としてハロゲンランプを例に挙げたが、赤外線ヒータ等、他熱源を用いてもよい。

次に、本発明の第５の実施の形態に係る定着装置について、図１０、及び図１１を用いてその構成を説明する。図１０は定着装置の模型的垂直断面正面図、図１１は熱搬送用ベルトと加熱ローラの構造を示す、図１０Ｂ−Ｂ´面における模型的断面図（Ｂ−Ｂ´矢視）である。

なお、この第５の実施の形態の基本的構成は、図１、および図３〜図６を用いて説明した前記第１の実施形態と類似するので、第１の実施の形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

第５の実施形態に係る定着装置１において、加熱手段としては第１の実施の形態で示した加熱手段である加熱ローラ３１を用いるものとする。定着装置１には、図１０に示すように、定着部１０、加圧部２０、加熱部３０が備えられている。

加熱部３０には、加熱手段である加熱ローラ３１、ベルト支持ローラ４、および熱搬送用ベルト５が備えられている。加熱ローラ３１、およびベルト支持ローラ８は間隔を空けて用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１０の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されており、無端状の熱搬送用ベルト５が加熱ローラ３１とベルト支持ローラ４に巻き掛けられている。

定着ローラ１１は、加熱ローラ３１、ベルト支持ローラ４の中間付近の下方にあって、熱搬送用ベルト５に適正なテンションで圧接している。
熱搬送用ベルト５はポリイミド等を基材としてシリコンゴムや、ＰＴＦＥ等をコートしたものであり、低熱容量化して高速化に適した構成としている。
加圧ローラ２１は定着ローラ１１の下方にあって、第１の実施の形態と同様に定着ローラに圧接し、定着ニップ部Ｎを形成している。

加熱ローラ３１、ベルト支持ローラ４は駆動手段を備えず、熱搬送用ベルト５を介して定着ローラ１１の回転に同期して従動し、加熱ローラ３１で生成した熱を、回転動作に伴い定着ローラ１１の表面に伝達する。これにより加熱ローラ３１の表面の略均一な熱が定着ローラ１１の表面に伝達され、定着ローラ１１の表面は温度ムラのない良好な熱分布となる。よって、前記実施形態と同様に、定着ニップ部Ｎの温度ムラが抑えられ、定着安定性が向上し、光沢度やカラー画像特性の優れた高画質、かつ高速な定着装置を構成することができる。

なお、この第５の実施の形態では第１の実施形態の加熱ローラ３１を用いたが、第１〜４の実施の形態の加熱手段である加熱ローラをいずれも利用することもできる。また、この第５の実施の形態では定着ローラ１１にのみ、熱を伝達しているが、加圧ローラ２１側にも加熱ローラ２１、ベルト支持ローラ４、および熱搬送用ベルト５からなる同様の熱供給系を付加して、加圧ローラ２１に熱を供給してもよい。

次に、本発明の第６の実施の形態に係る定着装置１について、図１１、及び図１２を用いて、その構成を説明する。図１１は熱搬送用ベルトと加熱ローラの構造を示す図１２Ｃ−Ｃ´面における模型的断面図（Ｃ−Ｃ´矢視）、図１２は定着装置の模型的垂直断面正面図である。なお、この第６の実施形態の基本的構成は、図１、および図３〜図６を用いて説明した前記第１の実施の形態と類似するもので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

第６の実施形態に係る定着装置１において、加熱手段としては第１の実施の形態で示した加熱手段である加熱ローラ３１を用いるものとする。定着装置１には、図１２に示すように、定着部１０、加圧部２０、加熱部３０が備えられている。

加熱部３０には、加熱手段である加熱ローラ３１、および熱搬送用ベルト（定着ベルト）５´が備えられている。加熱ローラ３１、および定着ローラ１１は間隔を空けて用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１２の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されており、加熱ローラ３１は定着ローラ１１の用紙搬送方向上流側の斜め上方に位置する。

無端状の熱搬送用ベルト（定着ベルト）５´は加熱ローラ３１と定着ローラ１１に巻き掛けられており、熱搬送用ベルト（定着ベルト）６のテンションは適切に保たれているものとする。熱搬送用ベルト（定着ベルト）５´はポリイミド等を基材としてシリコンゴムや、ＰＴＦＥ等をコートしたものであり、低熱容量化して高速化に適した構成としている。

加熱ローラ３１は駆動手段を備えず、熱搬送用ベルト（定着ベルト）５´を介して定着ローラ１１の回転に同期して従動する。加圧ローラ２１は定着ローラ１１の下方にあって、定着ローラ１１に巻き掛けられた熱搬送ベルト（定着ベルト）５´を挟んで、定着ローラ１１と圧接し、定着ニップ部Ｎを形成している。加熱ローラ３１で生成した略均一な熱は、回転動作に伴い定着ローラ１１の表面に伝達する。このため、定着ローラ１１の表面は温度ムラのない良好な熱分布となる。よって、前記実施形態と同様に、定着安定性が向上し、光沢度やカラー画像特性の優れた高画質、かつ高速な定着装置を構成することができる。

なお、この第６の実施形態では第１の実施形態の加熱ローラ３１を用いたが、第１〜４の実施の形態の加熱手段である加熱ローラをいずれも利用することもできる。また、この第６の実施の形態では定着ローラ１１にのみ、熱を伝達しているが、加圧ローラ２１側にも加熱ローラ２１、熱搬送用ベルト（定着ベルト）５´からなる同様の熱供給系を付加して、加圧ローラ２１に熱を供給してもよい。

なお、本発明で示した加熱ローラの構成は、ここで示した実施の形態の限らず、他の構成の外部加熱定着方式の加熱ローラとして、さらには、熱ローラ定着方式における定着ローラや加圧ローラとして利用することができるものである。

本発明の第１の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。 図１に示す定着ローラと加熱ローラの模型的断面図である。 フィラメント配置に基づく、ハロゲンランプ軸線方向の配光分布図である。 ハロゲンランプの中心から１５ｍｍと１０ｍｍ位置での配光分布図である。 輻射エネルギーの分布に基づき、２種類の塗膜を形成した実施形態を表す図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着ニップ部の温度分布図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着ニップ部の温度分布図である。 本発明の第３の実施形態に係る定着ローラと加熱ローラの模型的断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る定着ローラと加熱ローラの模型的断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。 本発明の第５の実施形態に係る加熱手段の模型的断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。 従来構造に係る定着ニップ部の温度分布図である。

符号の説明

１ 定着装置
１０ 定着部
１１ 定着ローラ(定着部材)
１２ 定着ローラ芯金
１３ 定着ローラ弾性部材層
１４ 定着ローラ良熱伝導弾性体層
１５ 定着ローラ離型部材層
２０ 加圧部
２１ 加圧ローラ(加圧部材)
２２ 加圧ローラ芯金
２３ 加圧ローラ弾性部材層
２４ 加圧ローラ良熱伝導弾性体層
２５ 加圧ローラ離型部材層
３０ 加熱部（加熱手段）
３１、３１´ 加熱ローラ
３２ 加熱ローラ芯金（輻射熱伝導体）
３３ 輻射エネルギー吸収材（輻射熱伝導体）
３４ 塗膜（表面処理層）
３５ ハロゲンランプ(熱源)
３５ａ フィラメント
３５ｂ 導線部
４ ベルト支持ローラ
５ 熱搬送用ベルト（定着ベルト）

Claims (5)

1. 定着部材と、
   前記定着部材に圧接し、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
   前記ニップ部を加熱する加熱手段と、を備え、
   前記ニップ部で用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、
   前記加熱手段は、内部に熱源と、
   前記熱源の近傍に輻射熱伝達体と、を備え、
   前記輻射熱伝達体は前記輻射熱伝達体の表面に２以上の熱伝導率が異なる表面処理部を形成したことを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱手段の前記輻射熱伝達体は、前記輻射熱伝達体が、前記熱源より受ける輻射エネルギーの疎密に応じて、密部の表面には疎部の表面より熱伝導率を低くする表面処理部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱手段の前記熱源は、定着部材の軸線方向に伸びるハロゲンランプであり、
   前記ハロゲンランプのフィラメントの軸線方向の中心点を通り、
   前記フィラメントの軸線に直交する平面と、
   前記輻射熱伝達体表面との交線を中心とする領域が密部、
   フィラメント間の軸線方向の中心点を通り、
   前記フィラメントの軸線に直交する平面と、
   前記輻射熱伝達体表面との交線を中心とする領域が疎部、
   であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記加熱手段の前記表面処理部は、熱伝導率の異なる塗膜であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記加熱手段の前記表面処理部は、輻射熱伝達体の肉厚差であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。

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