(57)【要約】【課題】熱効率を向上させた吸光部材、加熱装置、定着ユニット及び定着ユニットを利用した画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の吸光部材は、基板上に設けられ、ナノロッドが分散されている一つ又は複数の吸光コーティング層を備える。ナノロッドの縦横比に対応する所定波長の光の表面プラズモン共振により、熱輻射する光を熱源とする定着ユニットのような加熱装置の吸光効率を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた一つ又は複数の吸光コーティング層を備え、
前記一つ又は複数の吸光コーティング層のそれぞれにはナノロッドが分散されることを特徴とする吸光部材。
【請求項２】
前記複数のナノロッドのそれぞれは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｂａのうちの少なくとも一つの金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の吸光部材。
【請求項３】
光源と、
前記光源から放出された光を吸収するものであって、請求項１又は２に記載の吸光部材と、を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
前記吸光部材の吸光コーティング層は、その中にナノロッドが含まれた単一層を備えることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記吸光部材の吸光コーティング層は、その中にそれぞれナノロッドが含まれた複数の層で形成されることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記光源は単一波長の光を放出し、
前記ナノロッドは、前記ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が前記光源から放出される光の波長になる縦横比を持つことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記光源は多波長の光を放出し、
前記ナノロッドは複数の縦横比を持ち、前記ナノロッドの複数の縦横比は、前記ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が前記光源から放出される光の波長領域帯に属するように設定されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源から放出された光を吸収して記録媒体にトナー画像を溶着させる熱を発生するものであって、請求項３乃至７のいずれか１項に記載の加熱装置と、
前記加熱装置と対面して定着ニップを形成する加圧部材と、を備えることを特徴とする定着ユニット。
【請求項９】
前記加熱装置は、円筒形の加熱ローラ又は加熱ベルトを備えることを特徴とする請求項８に記載の定着ユニット。
【請求項１０】
前記吸光コーティング層は、離型剤媒質内に前記ナノロッドが分散されて形成されることを特徴とする請求項８又は９に記載の定着ユニット。
【請求項１１】
前記吸光コーティング層の外周面に離型層が設けられることを特徴とする請求項８又は９に記載の定着ユニット。
【請求項１２】
前記光源は前記加熱装置の外部に配置され、前記吸光コーティング層は前記加熱装置の外周面に設けられることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の定着ユニット。
【請求項１３】
前記光源は前記加熱装置の内部に配置され、
前記吸光コーティング層は、前記光源から放出された光の光経路上にある前記加熱装置の内周面に設けられることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の定着ユニット。
【請求項１４】
前記光源の少なくとも一部を取り囲み、前記光源から放出される光を吸収して生成された熱を前記加熱装置に伝達する熱ガイド部材を更に備え、
前記吸光コーティング層は、前記熱ガイド部材の前記光源に対面する面に設けられることを特徴とする請求項８又は９に記載の定着ユニット。
【請求項１５】
電子写真方式により記録媒体にトナー画像を転写させる印刷ユニットと、
前記印刷ユニットから伝達された記録媒体上にトナー画像を定着させるものであって、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の定着ユニットと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱効率を向上させた吸光部材、加熱装置、定着ユニット及び定着ユニットを利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置は、熱を所定領域に加える装置であって、熱輻射する光を熱源とする電子写真方式の画像形成装置の定着ユニットに広く使われている。
【０００３】
例えば、電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムをほぼ均一に帯電させた後、感光体ドラムを光走査装置（Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＬＳＵ）で露光して画像信号による静電潜像を形成した後、静電潜像を現像するために、感光体ドラム上に帯電されたトナーを供給してトナー像を形成する。次いで、このように現像されたトナー像を記録媒体に転写する。記録媒体に転写されたトナー像は、記録媒体上に担持されているだけであり、まだ固定されていないため、画像形成装置に備えられた定着ユニットでトナー像を加熱加圧することによって、トナー像を熱溶融定着させて記録媒体上に最終的に固定された画像を形成する。例えば、ローラ方式の定着ユニットによれば、加熱ローラと加圧ローラとが互いに圧接されて形成されたニップ部にトナー像を担持する記録媒体を搬送させることによって、記録媒体上のトナー像が加熱ローラの熱により加熱されると同時に、加熱ローラと加圧ローラとの圧接により加圧されて記録媒体に定着される。
【０００４】
ここで、加熱ローラは、筒状の金属製ローラと、金属製ローラ内に挿入装着されたハロゲンランプ（すなわち、熱源）とを備える加熱装置であって、加熱ローラの熱効率を向上させるための多様な技術が提案されている。特許文献１には、基板を取り囲む外側被覆が雲母型層状珪酸塩とシリコンエラストマーとを含み、シリコンエラストマーと雲母型層状珪酸塩とが二層ナノ複合体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を形成した転写定着部材が開示されている。他の例として、特許文献２には、定着部材の少なくとも一つの層をなす重合体の構成が、シリコンエラストマーと雲母型層状珪酸塩とを含み、シリコンエラストマーと雲母型層状珪酸塩とは薄い破片のナノ複合体をなす構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０２６７４号公報
【特許文献２】米国特許５８４６６４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、熱効率を向上させた吸光部材、加熱装置、定着ユニット及び定着ユニットを利用した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による吸光部材は、基板上に設けられるものであって、ナノロッドが分散されている一つ又は複数の吸光コーティング層を備える。これらのナノロッドは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｂａのような金属からなりうる。
複数のナノロッドのうち、第１ナノロッドは第１縦横比を持ち、複数のナノロッドのうち、第２ナノロッドは第１縦横比と異なる第２縦横比を持つことができる。他の例として、複数のナノロッドは均一な縦横比を持つこともできる。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による加熱装置は、光源と、前記光源から放出された光を吸収するものであって、上記吸光部材と、を備える。前記吸光部材に含まれるナノロッドは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｂａのような金属からなりうる。
前記吸光部材の吸光コーティング層は、各層毎に所定量のナノロッドが含まれた複数の層を備えることができる。他の例として、前記吸光コーティング層は、所定量のナノロッドが含まれた単一層を備えることができる。
前記光源は単一波長の光を放出できる。この場合、複数のナノロッドそれぞれは、前記ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が、前記光源から放出される光の波長になる単一の縦横比を持つことができる。
前記光源は、多波長の光を放出する多波長光源でありうる。この場合、前記ナノロッドは複数の縦横比を持ち、前記ナノロッドの複数の縦横比は、前記ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が、前記光源から放出される光の波長領域帯に属するように設定できる。一方、前記複数の縦横比を持つナノロッドは、単一層で形成されている吸光コーティング層に混ざっている。更に他の例として、前記複数の縦横比を持つナノロッドは、複数層で形成されている吸光コーティング層の各層毎にそれぞれ分散されている。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による定着ユニットは、光源と、前記光源から放出された光を吸収して記録媒体にトナー画像を溶着させる熱を発生するものであって、ナノロッドが分散された吸光コーティング層を備える加熱装置と、前記加熱装置と対面して定着ニップを形成する加圧部材と、を備える。
これらのナノロッドは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｂａのような金属からなりうる。
前記吸光コーティング層は、各層毎に所定量のナノロッドが含まれた複数の層を備えることができる。他の例として、前記吸光コーティング層は、所定量のナノロッドが含まれた単一層を備えることができる。
前記光源は単一波長の光を放出できる。この場合、複数のナノロッドそれぞれは、前記ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が、前記光源から放出される光の波長になる単一の縦横比を持つことができる。
前記光源は、多波長の光を放出する多波長光源でありうる。この場合、前記ナノロッドは複数の縦横比を持ち、前記ナノロッドの複数の縦横比は、前記ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が前記光源から放出される光の波長領域帯に属するように設定できる。一方、前記複数の縦横比を持つナノロッドは、単一層で形成された吸光コーティング層に混ざっている。更に他の例として、前記複数の縦横比を持つナノロッドは、複数層で形成された吸光コーティング層の各層毎にそれぞれ分散されている。
前記加熱装置は、ローラ形状の加熱ローラを備えることができる。他の例として、前記加熱装置は加熱ベルトを備えることができる。
前記光源は前記加熱装置の外部に配置され、前記吸光コーティング層は前記加熱装置の外周面に設けられうる。この場合、前記吸光コーティング層は、離型剤媒質内にナノロッドが分散されて形成される。又は、前記吸光コーティング層の外周面に離型層が設けられうる。
前記光源は前記加熱装置の内部に配置されうる。この場合、前記吸光コーティング層は、前記光源から放出された光の光路上にある前記加熱装置の内周面に設けられうる。又は前記光源の少なくとも一部を取り囲んで、前記光源から放出される光を吸収して生成された熱を前記加熱装置に伝達する熱ガイド部材が更に備えられ、前記吸光コーティング層は、前記熱ガイド部材の前記光源に対面する面に設けられうる。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による画像形成装置は、電子写真方式により記録媒体にトナー画像を転写させる印刷ユニットと、上述した定着ユニットとを備えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の吸光部材及び加熱装置によれば、吸光コーティング層を設けることによって熱効率を向上させ、更に早く加熱させることができる。また、かかる吸光部材を適用した定着ユニット及び画像形成装置によれば、吸光コーティング層を設けることによって熱効率を向上させ、更に早く昇温させることによって、ＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｐａｇｅ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）を短縮して印刷速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による加熱装置の概略的な構成を示す構成図である。
【図２】同一直径を持つナノロッドに対して長さを変化させることによって、光エネルギー吸収率のピークに該当する波長が変わることを定性的に示すグラフである。
【図３】広い波長帯に対する、異なる縦横比を持つナノロッドの対応関係を概略的に示す図面である。
【図４】図１に示す加熱装置の一変形例を示す図面である。
【図５】本発明の一実施形態による画像形成装置の概略的な構成を示す構成図である。
【図６】図５に示した画像形成装置の定着ユニットを示す構成図である。
【図７】図６に示した加熱ローラの一変形例を示す図面である。
【図８】図６に示した加熱ローラの他の変形例を示す図面である。
【図９】図６に示した定着ユニットの一変形例を示す図面である。
【図１０】図５に示した画像形成装置に採用できる定着ユニットの他の実施形態を示す図面である。
【図１１】図１０に示した定着ユニットの一変形例を示す図面である。
【図１２】図１０に示した定着ユニットの他の変形例を示す図面である。
【図１３】図５に示した画像形成装置に採用できる定着ユニットの更に他の実施形態を示す図面である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の吸光部材、加熱装置、定着ユニット及び画像形成装置を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、以下で例示する実施形態は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当業者に十分に説明するために提供されるものである。以下の図面で同じ参照符号は同じ構成要素を称し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭性と便宜のために誇張されている。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による加熱装置の概略的な構成を示す構成図である。
【００１５】
図１を参照すると、本実施形態の加熱装置は、吸光部材１００と光源１５０とを備える。
【００１６】
光源１５０は、吸光部材１００に光Ｌを照射するものであって、例えば、ハロゲンランプや半導体レーザーダイオードなどが採用できる。これらの光源１５０の具体的な例は、本実施形態を制限しない。光源１５０の周囲には、吸光部材１００に集光を誘導できる反射部材１９０が更に設けられうる。
【００１７】
吸光部材１００は、基板１３０と基板上に設けられた吸光コーティング層１１０とを備える。
【００１８】
基板１３０は、吸光コーティング層１１０が塗布された層であって、被加熱体であってもよく、熱を伝達する部材であってもよい。
【００１９】
吸光コーティング層１１０は、入射した光Ｌのエネルギーを吸収して熱エネルギーに変換する層であって、複数のナノロッドが分散されている。吸光コーティング層１１０は、複数のナノロッドを樹脂のような結合剤と混合して形成できる。結合剤は、ナノロッドが分散固定されるコーティング剤ならば使用可能であり、その具体的な例は本実施形態を制限しない。例えば、結合剤としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の様なフッ素系樹脂が使われうる。
【００２０】
ナノロッドはナノサイズの棒であって、数ｎｍ〜数百ｎｍのサイズでありうる。表面プラズモン共振現象は、正の誘電特性を持つ通常の誘電物質と負の誘電特性を持つ物質とが接触する時、その境界面で発生する現象として知られている。これらの表面プラズモン共振現象は、特に負誘電特性の大きい金属でよく起きるということが知られている。本実施形態に使われるナノロッドは、このような表面プラズモン共振現象を持つ金属で形成される。例えば、ナノロッドは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｂａのうちの少なくとも一つの金属で形成できる。これらの金属ナノロッドに対する表面プラズモン共振現象は当該分野で周知であるため、これについての詳細な説明は省略する。
【００２１】
ナノロッドに表面プラズモン共振が発生すると、ナノロッドに入射した光の反射や散乱は抑制され、ナノロッドの光エネルギー吸収率がピークをなし、これにより光−熱エネルギー変換が効率的に行われる。これらのナノロッドは、縦横比によって表面プラズモン共振を引き起こす光の波長が変わる。すなわち、ナノロッドの縦横比を変化させることによって、ナノロッドの光エネルギー吸収率が最大になる波長を変更できる。
【００２２】
図２は、同一直径を持つナノロッドに対して長さを変化させることによって、光エネルギー吸収率のピークに該当する波長が変わることを定性的に示す。図２を参照すると、ナノロッドＮＲの縦横比が大きくなることによって、光エネルギー吸収率のピークに該当する波長が順次長くなることが分かる。これらのナノロッドＮＲの縦横比と表面プラズモン共振現象を起こす光の波長との具体的な数値は、ナノロッドＮＲをなす金属の具体的な材質によって変わりうる。
【００２３】
再び図１を参照すると、もし、光源１５０が半導体レーザーダイオードのような所定波長帯の光Ｌを集中的に放出するならば、ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が、光源１５０から放出される光Ｌの波長になる縦横比を持つナノロッドが使われうる。
【００２４】
もし、光源１５０としてハロゲンランプのような、放出される光Ｌの波長帯が広いブロードバンド光源を使用するならば、ナノロッドは多様な縦横比を持つことが望ましい。この時、ナノロッドの縦横比は、図３に示したように、吸収スペクトルのピーク波長が、光源から放出される光Ｌの波長領域帯に属するように設定される。すなわち、光源１５０から放出される光Ｌがｆ１、ｆ２、ｆ３を含めて広い波長帯を持つならば、波長帯に含まれるｆ１、ｆ２、ｆ３それぞれに対応する縦横比を持つナノロッドＮＲ１、ＮＲ２、ＮＲ３が選定される。波長ｆ１、ｆ２、ｆ３は、光源１５０から放出される光Ｌの中心波長帯近辺で選定でき、図３は、３個の波長に対するナノロッドのみを図示しているが、更に稠密な波長それぞれに対応するナノロッドを選定して、放出される光の波長帯域を更に稠密にカバーしてもよい。このようにナノロッドＮＲ１、ＮＲ２、ＮＲ３が多様な縦横比を持つことによって、入射する光Ｌの波長帯域を稠密にカバーして、光エネルギー吸収率を効果的に高めることができる。
【００２５】
図４は、図１に示す加熱装置の一変形例を示す。図４を参照すると、本変形例は、吸光部材が複数の層１１１、１１２、１１３の吸光コーティング層１１０ａを持つ点を除いては、図１を参照して説明した実施形態と実質的に同一であるので、重複する構成要素についての説明は省略する。
【００２６】
表面プラズモン共振は、入射する光Ｌの波長及び偏光に依存し、横表面プラズモン共振（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）と縦表面プラズモン共振（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）とが存在して、ナノロッドの軸方向に沿って吸収スペクトルのピークが変わりうる。従って、吸光コーティング層１１０ａを複数層で形成することによって、入射した光が表面プラズモン共振を引き起こす可能性を更に高めることができる。更に、光源１５０が広い波長帯の光Ｌを放出する場合、吸光コーティング層１１０ａの各層１１１、１１２、１１３ごとに異なる縦横比を持つナノロッドがそれぞれ分散されている可能性もある。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態による定着ユニットを採用した画像形成装置の概略的な構成を示す構成図である。
【００２８】
図５を参照すると、本実施形態の画像形成装置２００は、光走査ユニット２１０、現像ユニット２２０、感光ドラム２３０、帯電ローラ２３１、中間転写ベルト２４０、転写ローラ２４５及び定着ユニット２５０を備えることができる。
【００２９】
光走査ユニット２１０は、画像情報によって変調された光を感光ドラム２３０に走査する装置である。感光ドラム２３０は感光体の一例であって、円筒形金属パイプの外周面に所定厚さの感光層が形成されたものである。感光ドラム２３０の外周面は、光走査ユニット２１０から走査された光が結像する被走査面に該当する。感光体として、ベルト形態の感光ベルトが適用されてもよい。帯電ローラ２３１は、感光ドラム２３０に接触して回転されつつその表面を均一な電位で帯電させる帯電器の一例である。帯電ローラ２３１には帯電バイアスＶｃが印加される。帯電ローラ２３１の代りにコロナ帯電器（図示せず）が使われてもよい。現像ユニット２２０の内部にはトナーが収容される。トナーは、現像ユニット２２０と感光ドラム２３０との間に印加される現像バイアスによって感光ドラム２３０に移動し、静電潜像を可視的なトナー画像で現像させる。感光ドラム２３０に形成されたトナー画像は中間転写ベルト２４０に転写される。トナー画像は、転写ローラ２４５に印加される転写バイアスによって、転写ローラ２４５と中間転写ベルト２４０との間に移送される記録媒体Ｐに転写される。記録媒体Ｐに転写されたトナー画像は、定着ユニット２５０から熱と圧力とを受けて記録媒体Ｐに定着されることによって画像形成が完了する。
【００３０】
カラー画像を印刷するために、光走査ユニット２１０、現像ユニット２２０及び感光ドラム２３０は各カラー別に設けられる。光走査ユニット２１０は、４個の光を４個の感光ドラム２３０にそれぞれ走査する。４個の感光ドラム２３０には、それぞれブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）色相の画像情報に対応する静電潜像が形成される。４個の現像ユニット２２０は、それぞれブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の色相のトナーを感光ドラム２３０に供給して、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の色相のトナー画像を形成させる。ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の色相のトナー画像は、中間転写ベルト２４０に重畳転写された後、再び記録媒体Ｐに転写される。
【００３１】
図６は、図５に示した画像形成装置に採用できる一実施形態による定着ユニットを示す。
【００３２】
図６を参照すると、本実施形態の定着ユニット２５０は、加熱ローラ２６０、加圧ローラ２７０及び光源２８０を備える。
【００３３】
加熱ローラ２６０は、一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であって、内部管２６１と、弾性層２６２と、吸光コーティング層２６３とを備える。
【００３４】
内部管２６１は、加熱ローラ２６０の外形を保持し、回転軸になるものであって、例えば、鉄や鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属及び合金、セラミックス、ＦＲＭ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｍｅｔａｌ）などからなるコアパイプが採用される。これらの内部管２６１は、一例であって、本実施形態を制限するものではない。たとえば、内部管２６１の代わりに棒状のシャフトが使われてもよい。
【００３５】
内部管２６１の外周面には弾性層２６２が設けられている。この弾性層２６２の材料には、シリコンゴム、フッ素ゴムなどが使われうる。シリコンゴムは、ＲＴＶ（Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ）シリコンゴム、ＨＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ）シリコンゴムなどを使用でき、具体的にはポリジメチルシリコンゴム、メタルビニルシリコンゴム、メタルフェニルシリコンゴム、フルオロシリコンゴムなどが使用できる。
【００３６】
吸光コーティング層２６３は、複数のナノロッドが分散されているものであって、たとえば、複数のナノロッドを樹脂のような結合剤と混合して形成できる。これらの吸光コーティング層２６３は、図１を参照して説明した吸光コーティング層１１０と実質的に同一であるので、重複する説明は省略する。
【００３７】
ナノロッドの結合剤として、フッ素ゴム、シリコンゴム、フッ素樹脂のような離型性樹脂が使われうる。たとえば、ＰＴＦＥにナノロッドを混合して吸光コーティング層２６３を形成できる。このように離型性樹脂が使われる場合、定着過程で加熱ローラ２６０が記録媒体Ｐから容易に分離されるようになる。
【００３８】
上述したように、ナノロッドは、入射する光に対して表面プラズモン共振現象を持つものであって、これらの表面プラズモン共振現象により光−熱エネルギー変換が効率的に行われる。
【００３９】
加圧ローラ２７０は、一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であって、金属製の芯材２７１にシリコンゴムなどの耐熱弾性層２７３に取り囲まれた構造になる。加圧ローラ２７０と加熱ローラ２６０との間には定着ニップ部が形成される。たとえば、加熱ローラ２６０から提供される熱と、加圧ローラ２７０と加熱ローラ２６０との間の圧力とは、定着ニップ部を通過する記録媒体Ｐに形成されたトナー画像Ｔを記録媒体Ｐに固定させる。
【００４０】
光源２８０は輻射熱を放出するものであって、例えば、ハロゲンランプが採用される。参照番号２９０は、光源２８０から放出される光を加熱ローラ２６０方向に集光させる反射部材である。
【００４１】
光源２８０は加熱ローラ２６０の外側に位置し、加熱ローラ２６０の外周面に直接輻射熱を照射する。このように加熱ローラ２６０の外周面に直接輻射熱を照射し、加熱ローラ２６０の外周面に吸光コーティング層２６３を設けることによって、加熱ローラ２６０表面の温度を更に早く上昇させることができる。このように加熱ローラ２６０の表面温度を、例えば、１８０〜２００℃の定着温度まで短時間内に上昇させることによって、印刷過程で最初の印刷媒体が出力される時間（Ｆｉｒｓｔ  Ｐａｇｅ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ：ＦＰＯＴ）を短縮させることができ、更に印刷速度を向上させることができる。
【００４２】
ハロゲンランプの場合、放出される光の波長帯が多少広い。従って、ナノロッドの吸収スペクトルのピーク波長が、上述したようにハロゲンランプから放出される光の波長帯に属するように、複数の縦横比を持つナノロッドを吸光コーティング層２６３に含めて、放出される光の波長帯にわたって表面プラズモン共振を引き起こすことによって、光エネルギー吸収率を効果的に高めることができる。
【００４３】
本実施形態の場合、複数の縦横比を持つナノロッドが単一吸光コーティング層２６３に分散された場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。図７に示した一変形例の通り、吸光コーティング層２６３ａは複数の層で形成される場合もある。このように吸光コーティング層２６３ａを複数層で形成することによって、入射した光が表面プラズモン共振を引き起こす可能性を更に高めることができる。更に、吸光コーティング層２６３ａの各層２６３−１、２６３−２、２６３−３ごとに異なる縦横比を持つナノロッドがそれぞれ分散されるように、吸光コーティング層２６３ａを形成してもよい。
【００４４】
また、本実施形態ではＰＴＦＥのような離型性樹脂を結合剤として使用して吸光コーティング層２６３ａを形成した場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。図８に示した他の変形例による加熱ローラ２６０ｂの場合、通例的な結合剤を利用して吸光コーティング層２６３ｂを形成し、吸光コーティング層２６３ｂの外周面に離型層２６４を別途に設ける。この場合、離型層２６４は、ＰＴＦＥのような透明性の良い離型性樹脂で形成できる。
【００４５】
更に、本実施形態ではハロゲンランプのような、放出される光の波長帯が広いブロードバンド光源を採用した場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示した一変形例による定着ユニット２５０ａの場合、光源２８０ａとして、半導体レーザーダイオードのような短波長光源を採用する。この場合、吸光コーティング層２６３は、放出される光の波長に対応する単一縦横比を持つナノロッドが分散される。
【００４６】
図１０は、図５に示した画像形成装置に採用できる定着ユニットの他の実施形態を示す。
【００４７】
図１０を参照すると、本実施形態の定着ユニット２５０ｂは、加熱ローラ２６０ｃ、加圧ローラ２７０及び光源２８０を備える。図６を参照して説明した実施形態と実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付け、それについての詳細な説明は省略する。
【００４８】
光源２８０は、加熱ローラ２６０ｃの内部に装着される。
【００４９】
このために、加熱ローラ２６０ｃの内部管２６１は管状のコアパイプが採用される。一方、光源２８０が内部管２６１の内部に装着されるので、吸光コーティング層２６５は内部管２６１の内周面に設けられて、光源２８０から放出された光を直接的に吸収可能にする。
【００５０】
吸光コーティング層２６５は、単層又は複数層で形成できる。また、吸光コーティング層２６５内に分散される複数のナノロッドは、光源２８０が短波長光源であるか、又は多波長光源であるかによって、単一縦横比を持つこともあり、複数の縦横比を持つこともある。
【００５１】
図１１は、図１０に示した定着ユニットの一変形例である。図１１を参照すると、本変形例の定着ユニット２５０ｃは、加熱ローラ２６０ｄの内部に光源２８０の一部を包む熱ガイド部材２９１を備える。
【００５２】
加熱ローラ２６０ｄは、内部管２６１と弾性層２６２と離型層２６４とを備える。これらの加熱ローラ２６０ｄは、図１１を参照して説明した加熱ローラ２６０ｃから吸光コーティング層２６５が抜けているという点を除いては実質的に同一である。
【００５３】
熱ガイド部材２９１は、支持台２９２と、支持台２９２の光源２８０に対面する面に設けられた吸光コーティング層２９３とを備える。吸光コーティング層２９３は、複数のナノロッドが分散されているものであって、たとえば、複数のナノロッドを樹脂のような結合剤と混合して形成できる。これらの吸光コーティング層２９３は、図１を参照して説明した吸光コーティング層１１０と実質的に同一であるので、重複する説明は省略する。支持台２９２は、吸光コーティング層２９３で吸収された光エネルギー、すなわち、熱を伝達するために熱伝導性の良い金属のような物質で形成できる。熱ガイド部材２９１の一終端は加熱ローラ２６０の内周面に当接していて、光源２８０から熱を伝達する。熱ガイド部材２９１と加熱ローラ２６０の内周面とが当接した位置は、定着ニップ部が形成される近辺でありうる。
【００５４】
熱ガイド部材２９１は、光源２８０の全部又は一部を包むことができる。本実施形態は、記録媒体Ｐが進入する上流側部位の内側が光源２８０により直接的に加熱されるように、熱ガイド部材２９１が、光源２８０の記録媒体Ｐが進入する上流側がオープンされている。このように加熱ローラ２６０の記録媒体Ｐが進入する上流側部位は、光源２８０の直接的照射により予備的に加熱され、加熱ローラ２６０の定着ニップ部近辺は熱ガイド部材２９１により集中的に加熱されることによって、熱効率を向上させることができる。
【００５５】
本変形例で加熱ローラ２６０ｄの内周面には吸光コーティング層が設けられていないが、吸光コーティング層を追加的に用意して吸熱効率を更に向上させることもできる。
【００５６】
図１２は、図１０に示した定着ユニットの他の変形例である。図１２を参照すると、本変形例の定着ユニット２５０ｄは、熱ガイド部材２９１ａ、２９１ｂが１対に設けられるという点を除いては、図１１に示した一変形例と実質的に同一である。
【００５７】
１対の熱ガイド部材２９１ａ、２９１ｂは、それぞれ支持部２９２ａ、２９２ｂと、各支持部２９２ａ、２９２ｂの光源２８０に対面する面に設けられる吸光コーティング層２９３ａ、２９３ｂとを備える。１対の熱ガイド部材２９１ａ、２９１ｂは、それぞれ加熱ローラ２６０ｄの内側、定着ニップ部近辺に設けられて、加熱ローラ２６０ｄの定着ニップ部近辺に更に集中的に熱を加えることができる。
【００５８】
図１３は、図５に示した画像形成装置に採用できる定着ユニットの更に他の実施形態を示す。
【００５９】
本実施形態の定着ユニット２５０ｅは、加熱ベルト２６６、加圧ローラ２７０及び光源２８０を備える。
【００６０】
上述した実施形態では、加熱部材として加熱ローラが採用された場合を説明しているが、本実施形態は加熱ベルト２６６を加熱部材として採用している。
【００６１】
加熱ベルト２６６は、長手方向が記録媒体Ｐの幅より長く、外力を受けていない状態で概ね円筒形状の薄い厚さを持つ部材である。加熱ベルト２６６の内部には駆動ローラ２７６とガイドローラ２７７が設けられており、加熱ベルト２６６の外部にはピンチローラ２７８が設けられている。駆動ローラ２７６及びガイドローラ２７７は、それぞれピンチローラ２７８と共に加熱ベルト２６６を挟持している。
【００６２】
加熱ベルト２６６は、例えば、数十μｍ〜１５０μｍほどの厚さを持つ金属又は耐熱樹脂フィルムで形成された基層２６７の内周面に吸光コーティング層２６８が設けられている。吸光コーティング層２６８は、複数のナノロッドを樹脂のような結合剤と混合して形成したものであって、これらの吸光コーティング層２６８は、図１を参照して説明した吸光コーティング層１１０と実質的に同一であるので、重複する説明は省略する。基層２６７の外周面には、シリコンなどの耐熱ゴムで形成された弾性層（図示せず）を更に積層させることができる。更に、弾性層の表面にＰＴＦＥで形成される離型層を積層させてもよい。
【００６３】
加熱ベルト２６６は、内側面が駆動ローラ２７６に摩擦接触しており、軸方向に回転する駆動ローラ２７６に従動して移動する。また、ガイドローラ２７７は、加熱ベルト２６６の移動に対する抵抗を加熱ベルト２６６に付与しているため、加熱ベルト２６６の定着ニップ部近辺は引張り状態に架設されている。
【００６４】
定着ユニット２５０ｅは、反射部材２９４を更に備えることができる。反射部材２９４は光源２８０で放出された光、すなわち、輻射熱を加熱ベルト２６６の定着ニップ部近辺に集中させる。
【００６５】
本実施形態は、光源２８０が加熱ベルト２６６の内側に設けられた場合を説明しているが、図６を参照して説明した実施形態と類似して、光源２８０が加熱ベルト２６６の外側に設置されてもよい。この場合、吸光コーティング層は加熱ベルト２６６の外周面に設けられる。また、本実施形態は反射部材２９４を備えた場合を例として説明しているが、図１１及び図１２で説明した実施形態のように熱ガイド部材を用意してもよい。
【００６６】
更に、上述した図５〜図１３を参照して説明した実施形態で、多様な形態の定着ユニット及び定着ユニットを採用した画像形成装置を例として説明しているが、これに限定されるものではない。輻射熱を利用する定着ユニットにおいて、本発明による吸光コーティング層を設けることによって熱効率を向上させ、更に早く昇温させることによってＦＰＯＴを短縮し、印刷速度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明による吸光部材及びこれを利用した加熱装置は、定着装置以外にも輻射熱を熱源とする多様な機構に使われうる。たとえば、輻射熱を利用した暖房装置に使われうる。その他に、ナノロッドを備えた標識子に光を集中照明することによって、熱を局所的に加熱できる装置にも適用できる。これらの局所的加熱装置は、印刷回路基板に電子部品を実装する装置から、人体内部の腫ように標識子を植え込んで局所的に熱を加えることによって腫ようを破壊する治療機器に至るまで多様な分野に適用できる。
【００６８】
以上、本発明の吸光部材、加熱装置、定着ユニット及び画像形成装置を実施形態により説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００、１００ａ    吸光部材
１１０、１１０ａ、２６３、２６３ａ、２６３ｂ、２６５、２６８、２９３、２９３ａ、２９３ｂ    吸光コーティング層
１１１、１１２、１１３    層
１３０    基板
１５０、２８０、２８０ａ    光源
１９０、２９０、２９４    反射部材
２００    画像形成装置
２１０    光走査ユニット
２２０    現像ユニット
２３０    感光ドラム
２３１    帯電ローラ
２４０    中間転写ベルト
２４５    転写ローラ
２５０、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ、２５０ｅ    定着ユニット
２６０、２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄ    加熱ローラ
２６１    内部管
２６２    弾性層
２６４    離型層
２６６    加熱ベルト
２６７    基層
２７０    加圧ローラ
２７１    芯材
２７３    耐熱弾性層
２７６    駆動ローラ
２７７    ガイドローラ
２７８    ピンチローラ
２９１、２９１ａ、２９１ｂ    熱ガイド部材
２９２    支持台
２９２ａ、２９２ｂ    支持部
Ｌ    光
ＮＲ    ナノロッド
Ｐ    記録媒体
Ｔ    トナー画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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