JP2017199604A - フィラメントランプ、定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２以上のフィラメントを用いて加熱領域を互いに異ならせるフィラメントランプにおいて、加熱領域境界での位置決め精度を向上させる。
【解決手段】フィラメントランプは、前記ガラス管軸方向の所定範囲に第一発熱部を有する第一フィラメントと、前記ガラス管軸方向において前記第一発熱部とは異なる所定範囲に第二発熱部を有する第二フィラメントと、を有し、前記第一フィラメント及び前記第二フィラメントは前記ガラス管内径に接触し該第一フィラメント及び該第二フィラメントを保持する保持部材をそれぞれ有し、前記第一発熱部端部と、前記第二発熱部端部の境界では、前記第一フィラメント及び第二フィラメントが共通の前記保持部材により保持されていることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

この発明は、フィラメントランプ、フィラメントランプを用いた定着装置、及び定着装置を用いた電子写真複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリなど、定着装置を備えた画像形成装置では、電子写真記録の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート、印刷紙、感光紙、静電記録紙などの記録媒体に形成される。この画像形成装置においては、記録媒体に形成された未定着トナー画像は、定着装置により加熱、加圧されて記録媒体に定着するようになっている。

定着装置の一例として、無端状の定着ベルトを有する定着装置が提案されている。この無端状のベルトで定着ベルトを構成する定着装置は、定着ベルトと、ヒータからなる熱源と、定着ベルトを介しニップ部を形成する加圧ローラとを有している。この構成により、定着ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリント時間を短縮することができ、かつ定着ベルトの高速回転時の熱量不足を解消することを可能とし、良好な定着性を得ることができるようにしている。

定着装置の熱源としては、ハロゲンヒータを使用した定着装置が広く採用されている。このような定着装置は、用紙の幅サイズに応じて発熱領域の異なる複数のハロゲンヒータを使い分ける構成が提案されている（特許文献１）。このような構成においては、主に定着ベルト軸方向中央を加熱する中央ヒータと、主に定着ベルト軸方向両端を加熱する端部ヒータを有する。

本来、複数のハロゲンヒータの発光部の境界は隙間や重なりがないことが望ましいが、部品の公差により境界に隙間や重なりが生じてしまう。これにより、境界での温度低下や温度上昇が発生し、画像品質に影響を及ぼす。

特許文献２には、加熱領域が異なる複数のハロゲンヒータを軸方向に配置し、各ハロゲンヒータの加熱領域に隙間が生じないように、あらかじめ加熱領域を重ねて配置し、前記加熱領域の重複部に対応する加熱板を他の部分に比べて赤外線吸収率が低い構成とすることが開示されている。

しかしながら、このような構成ではコストが高くなってしまう上に、加熱領域が重複しているため、省エネを犠牲にしているという課題があった。

以上より、これらの課題を解決するとともに、発熱領域の異なる複数のフィラメントランプの発熱領域境界の位置精度を向上させる構成が求められている。

そこで本発明は、異なる領域に加熱源を有する複数のフィラメントの加熱領域境界を共通のサポータで固定することで、加熱領域境界でのフィラメントの位置関係を確実に決めることができるフィラメントランプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、ガラス管に封入されたフィラメントを有するフィラメントランプであって、前記フィラメントは前記ガラス管軸方向の所定範囲に第一発熱部を有する第一フィラメントと、前記ガラス管軸方向において前記第一発熱部とは異なる所定範囲に第二発熱部を有する第二フィラメントと、を有し、前記第一フィラメント及び前記第二フィラメントは前記ガラス管内径に接触し該第一フィラメント及び該第二フィラメントを保持する保持部材をそれぞれ有し、前記第一発熱部端部と、前記第二発熱部端部の境界では、前記第一フィラメント及び第二フィラメントが共通の前記保持部材により保持されていることを特徴とするフィラメントランプであることを特徴とする。

この発明は、異なる領域に加熱源を有する複数のフィラメントの加熱領域境界を共通のサポータで固定することで、加熱領域境界でのフィラメントの位置関係を確実に決めることができる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略図である。 本発明の実施の一形態に係る定着装置の断面図である。 定着装置のベルト保持部材が配置された一端部側の構成を示す斜視図である。 ベルト保持部材の斜視図である。 ハロゲンヒータの概略図である。 ハロゲンヒータの概略図である。 サポータの説明図である。 本発明に係る第一の実施形態の概略図である。 本発明に係る第一の実施形態の断面図である。 本発明に係る第二の実施形態の概略図である。 本発明に係る第二の実施形態の断面図である。 本発明に係る第二の実施形態の変形例の断面図である。 本発明に係る第三の実施形態の概略図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。

図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配置されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射する。

また、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配置されている。転写装置３は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４と、ベルトクリーニング装置３５とを備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２を回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）する。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加される。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加される。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配置されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５で回収された廃トナーは、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に収容される。

画像形成装置本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には、補給用のトナーを収容する４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間に設けた補給路を介して、各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７にトナーが補給される。

一方、画像形成装置本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けられている。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

画像形成装置本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配置されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１２が配置されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配置されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、装置本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。そして、各感光体５の表面が除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によって搬送が一旦停止される。

その後、所定のタイミングでレジストローラ１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、廃トナー収容器へと搬送される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本実施形態に係る定着装置の断面図である。図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に対向する対向部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としての２本のハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂと、定着ベルト２１の内周側に配置されたニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、両方のハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂから放射される熱（輻射熱）又は光を遮蔽する固定遮蔽部材２８と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２９等を備える。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で形成される。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性の向上を達成できるが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラを生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。

本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。

加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムといったゴム材料等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃとによって構成されている。加圧ローラ２２は、加圧機構によって定着ベルト２１側へ加圧され、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

また、加圧ローラ２２は、装置本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転すると、その駆動力が定着ニップＮで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転する。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配置してもよい。また、弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂは、定着ベルト２１の内周側に配置され、ニップ部Ｎ以外の箇所で定着ベルト２１を直接加熱する。本実施形態では、各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂが、定着ベルト２１内の用紙搬送方向上流側の領域において定着ベルト２１と直接対向しており、この上流側の領域において定着ベルト２１は直接加熱される。

また、各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂは、装置本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱する。その出力制御は、温度センサ２９による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１は所望の温度（定着温度）に維持される。なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサを設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。

用紙Ｐ上に担持された未定着画像Ｔを定着する際は、まず、加圧ローラ２２の回転駆動を開始して定着ベルト２１を従動回転させ、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂの一方又は両方を発熱させて定着ベルト２１を加熱する。そして、定着ベルト２１の温度が所望の温度にまで上昇した状態で、ニップ部Ｎに用紙Ｐを通過させることにより、用紙Ｐ上の未定着画像Ｔ（トナー）が加熱されると共に加圧されて定着される。本実施形態におけるハロゲンヒータについては後述する。

ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内側でかつ定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２と対向する位置に配置されている。ニップ形成部材２４は、基材２４１と熱伝導部材２４２とを有する。基材２４１は、耐熱性に富む樹脂材料、例えばポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等で形成されている。一方、熱伝導部材２４２は、基材２４１よりも大きい熱伝導率の部材、例えばカーボンナノチューブ、グラファイトシート、銀、銅、アルミニウム、ＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼）等で形成されている。

熱伝導部材２４２は、基材２４１のニップ部Ｎ側に配置されている。また、基材２４１は、ステー２５によって支持されている。これにより、加圧ローラ２２による加圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、定着ベルト２１と加圧ローラ２２の対向領域の軸方向全体で均一なニップ幅を形成することができる。ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレス等の鋼材をはじめとする金属材料で形成されるが、撓み防止に十分な効果があれば樹脂材料でステー２５を形成してもよい。

また、熱伝導部材２４２のニップ部Ｎ側の面には、低摩擦シート２４３が取り付けられている。定着ベルト２１が回転すると、この低摩擦シート２４３に対して定着ベルト２１の内周面が摺動することで、定着ベルト２１に作用する摩擦抵抗の低減が図られる。なお、低摩擦シート２４３を省略することも可能である。

反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂとの間に配置され、ステー２５に固定支持されている。この反射部材２６によって、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂからの熱を定着ベルト２１へ反射することで、熱がステー２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率良く加熱できるようにして省エネルギー化を図っている。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。

また、図４に示すように、定着ベルト２１の両端部の内周側には、ベルト保持部材４０が挿入されている。定着ベルト２１は、その両端部側でベルト保持部材４０によって回転可能に支持されており、基本的にベルト保持部材４０以外に定着ベルト２１を支持する部材は存在しない。つまり、定着ベルト２１は、ローラ等に架け渡されていない無張架の状態にある。ベルト保持部材４０は、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂ及びステー２５と共に、定着ベルト２１の軸方向両側に設けられた一対の側板に固定支持されている。

図３は、定着装置のベルト保持部材が配置された一端部側の構成を示す斜視図、図４は、ベルト保持部材の斜視図である。

図３及び図４に示すように、ベルト保持部材４０は、定着ベルト２１を回転可能に保持する保持部４０１と、定着ベルト２１の軸方向の寄りを規制する規制部４０２と、定着装置の側板３９にネジなどの締結具で固定される固定部４０３とを有する。保持部４０１は、周方向の一部に開口部４０４を有する部分円筒状に形成されている。この保持部４０１が定着ベルト２１の端部内に挿入されることで、定着ベルト２１が保持部４０１によって回転可能に保持される。

図３に示すように、各部材を組み付けた状態では、保持部４０１の開口部４０４にはニップ形成部材２４の端部が配置される。また、保持部４０１の内周側には、固定遮蔽部材２８が配置される。これにより、ハロゲンヒータ（フィラメントランプ）２３ａ，２３ｂからの熱によってベルト保持部材４０が過剰に温度上昇するのが抑制され、熱による変形や破損が防止される。

規制部４０２は、少なくとも定着ベルト２１の外径よりも大きく形成されている。図４に示すように、定着ベルト２１は、その端部が規制部４０２に対向した状態で配置される。そして、駆動中に定着ベルト２１に軸方向への寄り移動が生じた場合は、定着ベルト２１の端部が規制部４０２に当接することでその寄り移動が規制される。

ところで、非通紙部の過昇温を抑制しつつ多種な紙幅へ対応可能な方法として、発熱領域の異なる複数のハロゲンヒータを用いる定着装置が提案されている。例えば図５に示すように、一つの定着ベルト２１内に強発熱領域ｈ１を持つ中央ヒータとしてのハロゲンヒータ２３ａ（以下中央ヒータ２３ａ）と強発熱領域ｈ２を持つ端部ヒータとしてのハロゲンヒータ２３ｂ（以下端部ヒータ２３ｂ）を有し、中央ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂの強発熱領域を組み合わせる方式が提案されて、実際に用いられている。この方式は、紙幅がＢより小さい紙の印刷時はハロゲンヒータ２３ａのみを点灯させるので、非通紙領域での過昇温を抑制することができる。

図６を用いてハロゲンヒータ２３をより詳しく説明する。ハロゲンヒータ２３は、中空のガラス管５０の内部にフィラメント５１が設けられ、中央ヒータ２３ａはフィラメント５１の巻きが密である強発熱領域ｈ１を軸方向中央に有し、強発熱領域ｈ１の軸方向外側に弱発熱領域ｈ１aを有する。

弱発熱領域ｈ１ａは強発熱領域ｈ１に比べて発熱が弱い。また、弱発熱領域ｈ１ａは後述する理由によりフィラメントの巻きが密である被保持部としての密部５３及び略素線部としての疎部５１Ｃを有する。

端部ヒータ２３ｂも同様に、中空のガラス管５０の内部にフィラメント５１が設けられ、端部ヒータ２３ｂはフィラメント５１の巻きが密である強発熱領域ｈ２を軸方向両端に有し、左右の強発熱領域ｈ２の間に弱発熱領域ｈ２aを有する。ｈ２の軸方向内側端部をｈ２ｉｎ、軸方向外側端部ｈ２ｏｕｔとする。

弱発熱領域ｈ２ａは強発熱領域ｈ２に比べて発熱が弱い。また、弱発熱領域ｈ２ａは後述する理由によりフィラメントの巻きが密である被保持部としての密部５３及び略素線部としての疎部５１Ｃを有する。

一般的なフィラメントランプは、フィラメント５１のテンションが低下することやその自重によりガラス管内部で垂れ下がり、ガラス管５０に接触することを防ぐために、リング状のサポータ５２が取り付けられている。

サポータ５２は、例えばタングステンなどのバネ性を有する部材であり、リング状にすることにより弾性力によってガラス管５０の内壁に固定することができるものである。

各フィラメントランプの強発熱領域ｈ１またはｈ２においては、フィラメントがコイル状に密に巻かれているため、コイル状に巻かれた部分にサポータをくくりつけることができる。しかしながら、強発熱部ｈ１またはｈ２以外のフィラメント（すなわち、弱発熱領域）においては、フィラメントランプが密にまかれた部分が無いと、サポータをフィラメントにくくりつけた際にサポータを安定させることができない。

そこで、弱発熱領域において、被保持部としてフィラメントの巻きが密である密部５３を設け、この密部５３にサポータ５２をくくりつけている（図７（ａ））。

このようにして、フィラメント５１はそれぞれ複数のサポータ５２によって支持されているとともに、図７（ｂ）に示すようにフィラメント５１がガラス管５０の略中心軸に一致するように位置決めされる。

ところで、中央ヒータ２３ａの強発熱領域ｈ１より大きい用紙を通紙する際、端部ヒータ２３ｂを点灯させる。この際、ｈ１の両端とｈ２ｉｎの境界Ｋは軸方向で隙間や重なりを有さず、図６でいうｈ１軸方向端部の上にｈ２ｉｎが位置することが望ましい。すなわち、端部ヒータ２３ｂの強発熱領域ｈ２の端部と中央ヒータ２３ａの強発熱領域ｈ１の端部は、軸方向で隙間を有さない位置精度を有することが望ましい。なぜならば、境界Ｋに隙間や重なりがある場合は、温度低下や過昇温に由来する定着不良の原因になるからである。

しかしながら、部品の公差などを原因として、ｈ１、ｈ２の境界Ｋの位置は軸方向でずれが生じてしまう。とりわけ、フィラメントをガラス管に挿入し、両端を封止する際に、フィラメントにテンションを与えるが、その際にフィラメントのコイル状の部分が微小ながら引き伸ばされる。この工程で、フィラメントが有するコイルすべてが均一に引き伸ばされるわけでないため、中央ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂの発熱部ｈ１、ｈ２の位置精度が低下する。これにより、境界Ｋでの温度低下や過昇温を引き起こす。

（第一実施例）
図８を用いて本願のハロゲンヒータ２３を説明する。特に断りのない限り、図６と同一の部材には同一の名称を用いる。

ハロゲンヒータ２３は、主要部として例えば石英ガラスからなるガラス管５０を備えている。ガラス管５０は、全長が例えば３１６ｍｍである長手方向の垂直断面において楕円形状の細長い管であり、筒状部５０１とシール部５１２とで構成されている。筒状部５０１は、ガラス管５０の大部分を占める。

そして、軸方向中央に強発熱領域ｈ１を有するフィラメント５１ａと軸方向端部に強発熱領域ｈ２を有するフィラメント５１ｂはともに一本の直管状のガラス管５０に挿入されている。

フィラメント５１ｂの強発熱領域ｈ２のｈ２ｉｎとフィラメント５１ａの強発熱領域ｈ１の両端に有するサポータを共通のサポータ５２１とする。

共通のサポータとすることで、強発熱領域ｈ１の両端と強発熱領域ｈ２のｈ２ｉｎの位置精度を向上させることができる。

具体的には、フィラメントランプ製造時のフィラメントにテンションを与える工程で、コイル状の部分が引き伸ばされたとしても強発熱領域ｈ１の両端と強発熱領域ｈ２のｈ２ｉｎは共通のサポータ５２１で固定されているので、境界Ｋの位置がずれることはない。境界Ｋ以外にも、フィラメント５１ａとフィラメント５１ｂのサポータを共通のサポータとすることで境界Ｋの位置精度をより向上させることができる。

そうは言ったものの、各フィラメントの強発熱部の長さやフィラメントの太さなどで必要なサポータ数は異なる。特に、強発熱領域ではフィラメントがコイル状になっているため自重により垂れ下がりやすく、弱発熱領域に比べて多くのサポータが必要となる。例えば、フィラメント５１ａの強発熱領域ｈ１と、それに対向するフィラメント５１ｂの弱発熱領域ｈ２ａのサポータ数を同じにすると、弱発熱領域ｈ２ａでの密部５３を増やす必要があり、非通紙部昇温や省エネを犠牲にすることになってしまう。

そのため、共通のサポータ５２１の数は、必要とするサポータの数が少ない方のフィラメントを基準に決めることで、境界部の位置精度向上と省エネ性を両立することができる。

図９に図８のＡ１Ａ２断面を示す。中央ヒータのフィラメント５１ａと端部ヒータのフィラメント５１ｂが共通のサポータ５２１により保持され、サポータ５２１がガラス管５０の筒状部５０１と接触することで、フィラメント５１を筒状部５０１壁面に直接接触させずに配置することができる。なお、境界部において、サポータ５２１をフィラメント５１ａとフィラメント５１ｂに取り付ける位置は、各フィラメント５１ａ，５１ｂの略疎線部となっている箇所でも密部となっている位置でもよい。

サポータ５２１をはめたフィラメント５１ａ及びフィラメント５１ｂがガラス管５０に挿入される。サポータ５２１の外径は筒状部５０１の内径よりやや小さく作っているので、サポータ５２１はガラス管５０の内径を傷つけることなく挿入することができる。

（第二実施例）
次に、図１０を用いて第二の実施例について説明する。特に断りのない限り、図６、図８と同一の部材には同一の名称を用いる。

第一の実施例ではガラス管５０の筒状部５０１を楕円形状としたが、本実施例では筒状部５０１が軸方向に平行で互いに連通した第一の収容部Ｄ１と第２の収容部Ｄ２を有する形状である場合を説明する。つまり、平行な円筒形状が互いに連通している形状である。

第一の実施例の場合、筒状部５０１の形状が軸方向断面で楕円形状であるために、フィラメントから筒状部５０１の壁面までの距離が断面方向で異なり、筒状部５０１の温度が断面方向で異なる。その結果ハロゲンサイクルが狙い通り行われず、ガラス管の黒化やハロゲンヒータの低寿命が懸念される。

図１１はガラス管５０の筒状部５０１のＢ１Ｂ２断面である。筒状部５０１の断面形状は筒状部５０１が軸方向に平行で互いに連通した第一の収容部Ｄ１と第２の収容部Ｄ２を有する形状であり、具体的には略瓢箪型となっている。

筒状部５０１の形状を略瓢箪型とすることで、フィラメント５１ａ、５１ｂから筒状部５０１の壁面までの距離が断面方向でほぼ同じとなり、ガラス管５０の温度を略均一となる。それにより、ハロゲンサイクルが狙い通り行われ、ハロゲンサイクルが狙い通り行われないことによるガラス管の黒化を防止でき、ハロゲンヒータへの寿命の高寿命を実現できる。

筒状部５０１の形状は図１１に示すような第一の収容部Ｄ１と第２の収容部Ｄ２の空間が略等しいものでなくても良い。例えば、フィラメント５１ａの出力がフィラメント５１ｂより大きい場合は、図１２（ａ）に示すように、第一の収容部Ｄ１が第２の収容部Ｄ２に比べて大きいものとしても良い。大きい出力でフィラメント５１を発光させる場合には、フィラメント５１の存在する空間を広く取る必要があるため、端部ヒータまたは中央ヒータの出力に差をつける場合、この形状が適している。

また、筒状部５０１の内壁面の形状と外壁面の形状が同一である必要はない。例えば、図１２（ｂ）に示すように内壁面が略瓢箪型、外壁面が楕円形状とすることも可能である。この形状は、筒状部５０１の強度が高いという利点がある。

（第三実施例）
次に、図１３を用いて第三の実施例について説明する。第一の実施例では、ガラス管５０に、軸方向中央に強発熱領域ｈ１を有するフィラメント５１ａ（ハロゲンヒータ２３ａ）と軸方向端部に強発熱領域ｈ２を有するフィラメント５１ｂ（ハロゲンヒータ２３ｂ）を設ける例を説明したが、本発明は、側方合わせ方式のハロゲンヒータにも適用可能である。第三の実施例では、側方合わせ方式のハロゲンヒータ２３を備える例を説明する。

図１３に示す例は、軸方向において一端側から所定範囲に強発熱領域ｈ１を有するフィラメント５１ａ（ハロゲンヒータ２３ａ）と、強発熱領域ｈ１とは重複しない軸方向の範囲に強発熱領域ｈ２を持つフィラメント５１ｂ（ハロゲンヒータ２３ｂ）を有している。

そして、紙幅がＣより小さい紙（例えば、Ａ４サイズ）の印刷時はハロゲンヒータ２３ａのみを点灯させ、紙幅がＣより大きい紙（例えば、Ａ３サイズ）の印刷時は、ハロゲンヒータ２３ａおよびハロゲンヒータ２３ｂを点灯させる。

第三の実施例では、フィラメント５１ｂの強発熱領域ｈ２とフィラメント５１ａの強発熱領域ｈ１の境界部に共通のサポータ５２１を設けている。このように境界部を共通のサポータ５２１で固定することで、２つのフィラメントの境界部での位置精度をより向上させることができる。

以上、本発明について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、ハロゲンヒータ２３はパーシャルヒータでも非パーシャルヒータでも構わない。また、今回はハロゲンヒータを２本の構成としたが、２本以上であっても良いことは言うまでもない。

本発明を用いた定着装置は、図２に説明したような定着ベルトを直接加熱するタイプに限られず、定着スリーブ内の金属パイプを加熱するタイプや、ベルト定着など、フィラメントランプを用いた種々の加熱定着装置用いることができる。

また、本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置は、図１に示すようなカラープリンタに限らず、モノクロプリンタであってもよい。また、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２３ａ 端部ヒータ（第２加熱源）
２３ｂ 中央ヒータ（第１加熱源）
２４ ニップ形成部材
２９ 温度センサ
５０ ガラス管
５１ フィラメント
５１Ｃ 疎部
５２ サポータ（保持部材）
５３ 密部

特開２００５−１５６８４３号公報 特開２０１２−１４５７２０号公報

Claims (7)

1. ガラス管に封入されたフィラメントを有するフィラメントランプであって、
   前記フィラメントは前記ガラス管軸方向の所定範囲に第一発熱部を有する第一フィラメントと、
   前記ガラス管軸方向において前記第一発熱部とは異なる所定範囲に第二発熱部を有する第二フィラメントと、を有し、
   前記第一フィラメント及び前記第二フィラメントは前記ガラス管内径に接触し該第一フィラメント及び該第二フィラメントを保持する保持部材をそれぞれ有し、
   前記第一発熱部端部と、前記第二発熱部端部の境界では、前記第一フィラメント及び第二フィラメントが共通の前記保持部材により保持されていることを特徴とするフィラメントランプ。
2. 前記ガラス管は前記長手方向断面が楕円形状であることを特徴とする請求項１記載のフィラメントランプ。
3. 前記ガラス管は
   前記第一フィラメントを収容する第一の収容部と前記第二フィラメントを収容する第二の収容部よりなり、
   前記第一の収容部及び第二の収容部はいずれも略円筒形状であり、
   前記第一の収容部と前記第二の収容部は一部で連通していることを特徴とする請求項１記載のフィラメントランプ。
4. 前記第一発熱部と、該第一発熱部に対向する前記第二フィラメントは共通の前記保持部材により保持されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のフィラメントランプ。
5. 前記第二発熱部と、該第二発熱部に対向する前記第一フィラメントは共通の前記保持部材により保持されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のフィラメントランプ。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載のフィラメントランプを有することを特徴とする定着装置。
7. 請求項６記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。