(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間が短く、しかも、記録材の通過中の電力を削減して省エネ化を実現することのできる定着装置及びそれを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】記録材に摺接する回転可能な定着ローラ１０１の内部にハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂを配置し、定着ローラ１０１の内面に、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂから放出される波長を吸収して定着ローラ１０１に伝熱する吸熱塗料を塗布形成し、伝熱された定着ローラ１０１の熱により、記録材の未定着トナー像を定着させる定着装置であり、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂから放出される光の色温度を２４５０Ｋ以上とする。また、吸熱塗料の分光特性は、２.５μｍ以下の波長に対する吸収率が９０％以上であるとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に摺接する回転可能な加熱部材の内部に加熱源を配置し、加熱部材の内面に、加熱源から放出される波長を吸収して加熱部材に伝熱する吸熱塗料を形成し、伝熱された加熱部材の熱により、記録材の未定着トナー像を定着させる定着装置であって、
加熱源から放出される光の色温度を２４５０Ｋ以上とし、
吸熱塗料の分光特性は、２.５μｍ以下の波長に対する吸収率が９０％以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
ウォームアップ時間が１０秒以下である請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
加熱部材を低熱容量のローラとした請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
加熱部材に回転可能なベルトを接触させ、加熱部材の熱をベルトに供給して当該ベルトを加熱し、ベルトの熱により、記録材の未定着トナー像を定着させる請求項１、２、又は３記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等からなる画像形成装置において、記録紙等の記録材上の未定着トナー像を接触加熱定着する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の定着装置としては、図示しないが、一対の定着ローラと加圧部材（加圧ローラ）との間に形成されたニップ部に記録材の未定着トナー像を通過させることにより、記録材のトナー像を定着させるローラ対方式の装置が知られている。この定着装置の定着ローラは、例えばアルミ等からなる金属製の中空芯金の内部に加熱源としてハロゲンランプが配置され、ローラの表面に近設された温度センサ（サーミスタ）の信号により、図示しない温度制御回路がハロゲンランプをＯＮ、ＯＦＦ制御することでローラの表面温度が一定に保たれる。定着ローラの内面には、ハロゲンランプの光を熱に変換する吸熱塗料が塗布されている。
【０００３】
加圧ローラは、芯金上に被覆層としてシリコーンゴム等の耐熱性の弾性層が覆着されたタイプが用いられている。この耐熱性の弾性層は、加圧ローラと定着ローラが圧接された場合に、弾性変形して所定のニップ部を形成し、このニップ部に記録材の未定着のトナー像が通過して熱溶融されることにより、トナー像の定着が図られる。
【０００４】
ところで、ウォームアップ時間の短縮を図るため、定着ローラの低熱容量化や加熱源からのエネルギーを効率良く定着ローラに与えることにより、ウォームアップ時間を短縮できる定着装置等が提供されている。効率良く定着ローラ等を加熱する方法として特許文献１には、ハロゲンランプの色温度を高くすることにより、従来よりも加熱時の熱変換効率が向上し、定着装置のウォームアップ時間の短縮が可能であると記載されている。
【０００５】
特許文献１は、フィラメント自身の立ち上がり時間を低減するため、フィラメントの細線化によって熱容量を低減している。フィラメントの線径と長さは、発光幅、電圧、電力によって決まるが、ハロゲンランプの定格（電圧、電力）が定まれば、抵抗が決まるので、線径と長さとを調整することができる。
【０００６】
例えば、特許文献１には、線径が８０％のフィラメントを使用すれば、同じ抵抗のハロゲンランプを作成するのに長さが６４％となり、熱容量は４１％になると記載されている。つまり、線径を８０％にすれば、同じ発熱量でフィラメントを同等の温度とするのに要する時間が４１％に短縮される。このようにフィラメントを細線化した場合、色温度が上昇することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６６８１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ハロゲンランプの色温度を高くすると、フィラメントの線径が細くなるので、ライフサイクルが短くなるという課題が発生する。また、ハロゲンランプの分光特性が短波長側にシフトするが、短波長側にシフトすると、ハロゲンランプの光を熱に変換するため、定着ローラの内面に形成されている吸熱塗料の特性、具体的には、短波長側の光吸収率が低下することになる。
【０００９】
本発明は上記に鑑みなされたもので、ウォームアップ時間が短く、しかも、記録材の通過中の電力を削減して省エネ化を実現することのできる定着装置及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明においては上記課題を解決するため、記録材に摺接する回転可能な加熱部材の内部に加熱源を配置し、加熱部材の内面に、加熱源から放出される波長を吸収して加熱部材に伝熱する吸熱塗料を形成し、伝熱された加熱部材の熱により、記録材の未定着トナー像を定着させる装置であって、
加熱源から放出される光の色温度を２４５０Ｋ以上とし、
吸熱塗料の分光特性は、２.５μｍ以下の波長に対する吸収率が９０％以上であることを特徴としている。
【００１１】
なお、定着装置のウォームアップ時間が１０秒以下であることが好ましい。
また、加熱部材を低熱容量のローラとすることができる。
また、加熱部材に回転可能なベルトを接触させ、加熱部材の熱をベルトに供給して当該ベルトを加熱し、ベルトの熱により、記録材の未定着トナー像を定着させることができる。
【００１２】
さらに、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１ないし４いずれかに記載の定着装置を画像形成装置に備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば加熱源としてハロゲンランプを用いた場合、従来のハロゲンランプは２４００Ｋであるが、ハロゲンランプの色温度が低いと、分光分布が長波長側にシフトする。一方、ハロゲンランプを構成する石英ガラスの光透過率は、２.５μｍ以下でほぼ９０％以上あるが、２.５μｍ以上で急激に光透過率が低下する。したがって、ハロゲンランプの色温度を上げ、短波長側にシフトすると、今度は加熱部材の内面塗料の吸収率が低下することとなる。
【００１４】
しかしながら、上記色温度を高くすると同時に、短波長側でも吸収率の高い内面塗料を使用すれば、加熱部材への熱吸収特性を維持するとともに、ハロゲンランプのガラス管での熱損失を低減することができ、定着装置のウォームアップの短縮化が可能になる。また、加熱源としてハロゲンランプを用いれば、加熱スタート時の立ち上がり時間が早いので、加熱部材を瞬時に加熱でき、安価で効率良く、加熱部材を加熱することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、加熱源であるハロゲンランプの色温度を上げると、ハロゲンランプの寿命が短くなるという課題があるが、ウォームアップ時間が１０秒以下であれば、ジョブ終了後直ちにハロゲンランプをＯＦＦしても、使い勝手の面で問題がないため、ハロゲンランプの色温度を上げることにより、ハロゲンランプの寿命が短くなっても問題が少ない。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、加熱部材の熱容量が大きいと、ウォームアップ時間が長くなるので、ジョブ終了後の待機中もハロゲンランプをＯＮする必要があり、ハロゲンランプの寿命に影響する。しかし、低熱容量のローラからなる定着装置と組み合わせれば、加熱部材の内部で発生した熱を急速に加熱部材の表面に伝達することができるので、ウォームアップ時間を１０秒以下に短縮することができる。また、待機中にハロゲンランプをＯＦＦしても、使い勝手の面で問題がないため、ハロゲンランプの色温度を上げることにより、ハロゲンランプの寿命が短くなっても問題が少ない。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、加熱部材で発生した熱を熱容量の小さいベルトに接触させ加熱させることで、瞬時にベルトを加熱させることができるので、ウォームアップ時間の短縮が期待できる。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、画像形成装置のウォームアップ時間を短縮することができ、待機時の消費電力も必要がないため、低消費電力の画像形成装置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施形態における画像形成システムの構成を示す内部構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る定着装置の実施形態における定着ローラの軸方向から見た説明図である。
【図４】本発明に係る定着装置の実施形態におけるハロゲンランプの色温度と分光分布との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る定着装置の実施形態におけるハロゲンランプの石英ガラスの光透過率を示すグラフである。
【図６】本発明に係る定着装置の実施形態における吸熱塗料の光吸収率の測定結果を示す表である。
【図７】本発明に係る定着装置の実施例における定着ローラの内面塗装とハロゲンランプの色温度とを変更し、ウォームアップ時間が１０秒以下になる条件を調べた結果を示す表である。
【図８】本発明に係る定着装置の他の実施形態におけるベルト定着器を模式的に示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りである。図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成システム１の構成を示す内部構成図である。画像形成システム１は、画像形成装置２を核に、各々周辺機器であるスキャナ３、自動原稿搬送装置４、後処理装置５、記録材供給装置６、中継搬送ユニット８、及び両面搬送装置１０が接続され、機能が拡張されている。このうち、画像形成装置２及び後処理装置５は、記録材供給装置６の上面に並んで載置され、これらの上方にスキャナ３が、その上部に配置された自動原稿搬送装置４と共に、システムラック７上に支持されることで配置されている。
【００２１】
画像形成装置２は、スキャナ３により読み込まれた画像の記録出力はもとより、外部接続機器としてパーソナルコンピュータ等の画像処理装置が接続されると、この外部接続機器からの画像データを記録出力するよう機能する。この画像形成装置２の略中央左側には、感光体（感光体ドラム）２００を中心とした電子写真プロセス部（画像形成部）２０が配置されている。
【００２２】
感光体２００の周囲には、感光体２００の表面を均一に帯電させる帯電ローラ２０１、均一に帯電された感光体２００上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット２２、この光走査ユニット２２により書き込まれた静電潜像を現像剤により再現する現像ユニット２０２、感光体２００上に再現された画像を記録紙等の記録材上に転写する転写ユニット２０３、転写後の感光体２００上に残留した現像剤を除去して感光体２００上に新たな画像を記録することを可能にするクリーニングユニット２０４、及び感光体２００の表面の電荷を除去する除電ランプユニット（不図示）等が配設されている。
【００２３】
画像形成装置２の下部、すなわち記録材供給装置６側には、記録紙等の記録材を収容可能な記録材供給部２１が配置されている。この記録材供給部２１は、記録材を収容する記録材収容トレイ２１０と、この記録材収容トレイ２１０に収容された記録材を１枚ずつ分離給紙する分離供給手段２１１とにより構成されている。この分離供給手段２１１により１枚ずつ分離給紙された記録材は、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に順次供給され、感光体２００上に記録再現されたトナー画像が転写される。
【００２４】
なお、記録材供給部２１に対する記録材の補給や記録材の交換等の作業は、画像形成装置２の本体正面側における記録材収容トレイ２１０の引き出しにより行われる。
【００２５】
画像形成装置２の本体の下面には、オプション配置されている記録材供給装置６から送られてくる記録材を受け入れ、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に向かって順次供給するための記録材受口２７が設けられている。
【００２６】
電子写真プロセス部２０の上方には、記録材の未定着トナー像を定着させる定着装置２３が配置され、画像が転写された記録材を順次受け入れ、記録材上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３外へと記録材を送り出すよう機能する。画像が記録された記録材は、画像形成装置２の排出ローラ２８から画像形成装置２の本体上面の中継搬送ユニット８に受け渡される。このように画像形成装置２の用紙搬送パス（記録材搬送路）６４は、下から上に向かって略縦型に構成されている。
【００２７】
電子写真プロセス部２０の側方、つまり電子写真プロセス部２０に対して用紙搬送パス６４と略直行する方向に隣接する位置には、光走査ユニット２２が配置されている。この光走査ユニット２２の上下空間部には、電子写真プロセスをコントロールするプロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板と、装置外部からの画像データを受け入れるインターフェイス基板とを収容する装置制御部２４、インターフェイス基板から受け入れられた画像データに対して所定の画像処理を施し、光走査ユニット２２により感光体２００上に画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（ＩＣＵ）基板を備えた画像制御部２５、そして、これら各種基板、並びにユニットに対して電力を供給する電源ユニット２６等が配置されている。
【００２８】
記録材供給装置６は、オプションにより付設された外付けの記録材供給装置であり、３つの記録材供給部６１・６２・６３を有している。これら複数の記録材供給部６１・６２・６３では、記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０に収容した記録材を、各々に備えられた分離給送手段６１１・６２１・６３１によってそれぞれ１枚ずつ分離し、記録材供給装置６上面に設けられ、画像形成装置２の記録材受口２７に連通している記録材排出口６５に向かって供給する。稼働時には、所望とするサイズの記録材を収容した記録材供給部６１・６２・６３が選択的に動作する。記録材供給部６１・６２・６３に対する記録材の補給は、ユニット本体の正面側に記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０を引出すことで行われる。
【００２９】
また、記録材供給装置６は、上部に画像形成装置２と後処理装置５とを載置するように構成されているが、この状態で移動してシステムラック７の間に固定して配置可能なように、下部に移動コロ６９及び固定部６８が配設されている。移動時には、固定部６８を回転させて上昇させておくことで固定部６８を床面から離間させ、固定時には、固定部６８を回転させて下降させることで固定部６８を床面に接触させて記録材供給装置６を固定する。
【００３０】
なお、図１では記録材供給装置６が３つの記録材供給部６１・６２・６３を有する場合を例示しているが、これに限らず、記録材供給装置６は少なくとも１つの記録材供給部を有していれば良い。
【００３１】
後処理装置５は、画像形成装置２、中継搬送ユニット８から排出される画像の記録された記録材を上部に設けられた搬入ローラ５０で導入し、記録材に対して後処理を施すよう機能する。後処理としては、例えばステープル処理、パンチング処理、ソート処理等があるが、図１に例示している後処理装置５は、ステープル処理を行うものであり、後処理されたものは下段の排紙トレイ５９に、後処理されないものは上段の排紙トレイ５６に、切り換えゲート５２により選択的に排出される。
【００３２】
スキャナ３は、自動原稿搬送装置４により自動的に供給されるシート状の原稿を１枚ずつ順次露光走査して原稿画像を読み取る自動読み取りモードと、ユーザのマニュアル操作によりセットされるブック状の原稿、又は自動原稿搬送装置４による自動供給が不可能なシート状の原稿の原稿画像を読み取る手動読み取りモードとを備えて構成されている。そして、透明な原稿載置台３０上にセットされた原稿の原稿画像を、相互に所定の速度関係で原稿載置台３０に沿って移動する第１走査ユニット３１、及び第２走査ユニット３２で露光走査し、ミラーや結像レンズ３３等の光学部品で導いて光電変換素子３４上に結像させることで、原稿画像を電気的信号に変換した上で出力するよう機能する。
【００３３】
自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ４０上に載置された原稿を原稿載置台３０上に向かって搬送し、走査後の原稿を原稿排出トレイ４２上に排出する原稿搬送手段４１を備えている。また、自動供給が不可能なシート状の原稿を原稿載置台３０上に載置して読み取り走査可能なように、自動原稿搬送装置４が装置リア側を支点にして上方に回転し、装置の手前側が開放するように構成されている。
【００３４】
中継搬送ユニット８は、画像形成装置２の頂部に設けられた排紙トレイ２９の上部に装着され、画像形成装置２の排紙ローラ２８から排出される画像が記録された記録材を、画像形成装置２の下流側に位置する後処理装置５に向かって導入するための搬送ユニットである。この中継搬送ユニット８の記録材搬送経路８４の途中には、記録材を該ユニットの上面８２と後処理装置５の上面５４とで形成された排出トレイ９に導く別の記録材搬送経路８３が分岐形成されている。２つの排出先は、搬送路の分岐部に配置されたゲート８１の切換により、変更可能になっている。
【００３５】
両面搬送装置１０は、画像形成装置２の側面に装着され、記録材の両面に画像を形成する際に記録材を反転させるための搬送装置である。記録材を反転させる際には、排紙ローラ２８が記録材を途中まで排出させた状態で停止し、逆転することにより、記録材を両面搬送装置１０側へ導く。この際、定着装置２３の後に設けられたゲート８５の切換により、記録材が定着装置２３側へ戻らず、両面搬送装置１０に進入することになる。両面搬送装置１０を通過した記録材は、電子写真プロセス部２０の手前から再度用紙搬送パス６４に入って電子写真プロセス部２０等を通過することで裏面に画像が形成される。
【００３６】
係る画像形成システム１では、記録材供給装置６の上に画像形成装置２と後処理装置５とが並んで載置される構造であり、画像形成装置２の本体幅寸法をＬ１、後処理装置５の本体幅寸法をＬ２とすると、記録材供給装置６の幅寸法Ｌは、Ｌ１＋Ｌ２にほぼ等しくなるよう設計されている。この画像形成システム１のように各周辺機器を組み合わせてシステムを構成することにより、ユーザが所望する画像形成システムを容易に実現できるようになる。
【００３７】
一方、このような画像形成システム１では、システム全体の温度や湿度等の調整を考慮する必要が生じる。これに対して、各周辺機器毎にヒータやファン等を設けると、システム全体として部品点数が増加し、画像形成システム１のコストアップ等の問題を招来する。そこで、画像形成システム１は、画像形成装置２と記録材供給装置６との間にヒータ（発熱体）３００を設ける構成としている。
【００３８】
次に、定着装置２３について、図２と図３とを用いて詳細に説明する。図２は定着装置２３の断面図、図３は定着装置２３の定着ローラ１０１の軸方向から見た図である。定着装置２３は、加熱部材である定着ローラ１０１と、この定着ローラ１０１の軸方向両端部にそれぞれ嵌着される軸受１０２とを備え、定着ローラ１０１が回転可能に支持されている。定着ローラ１０１の軸方向の一端部には、図示しないギアが接続されており、このギアに別途設置したモーターからの駆動力が伝達されることにより、定着ローラ１０１が回転駆動する。
【００３９】
定着ローラ１０１の内面には加熱源である複数のハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂが、定着ローラ１０１の表面には、温度センサである複数のサーミスタ１０３ａ、１０３ｂが、定着ローラ１０１の表面近傍には、異常温度検知手段である複数のサーモスタット１０４ａ、１０４ｂがそれぞれ配設されている。また、定着ローラ１０１の下部に対向圧接してニップ部Ｎを区画する位置には、記録材に摺接する加圧ローラ１０６が配置され、この加圧ローラ１０６を回転可能にする図示しないベアリングが加圧ローラ１０６の軸端部に嵌着されている。このベアリングは、定着ローラ１０１の表面に加圧させるための加圧保持部１０７で支持され、この加圧保持部１０７には、荷重を付与するための圧縮ばね１０８が接続されている。
【００４０】
先ず、定着ローラ１０１について詳細に説明する。この定着ローラ１０１は、外径３０ｍｍ、０．６ｍｍ、Ａ３幅の記録紙を通紙しても十分な長さを確保可能な長さである全長３４６ｍｍで低熱容量のアルミ芯金上に、記録紙上のトナーがオフセットするのを防止するための離型層（例えば、ＰＴＦＥ等）が形成されている。本実施例の離型層は、厚さ７μｍのプライマー層を介して、ＰＦＡとＰＴＦＥのブレンドした組成物が厚さ１５μｍに塗布焼成されることにより均一に形成されている。
【００４１】
但し、定着ローラ１０１の芯金の材質は、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの熱を比較的短時間で伝熱できる低熱容量であれば、アルミに限定されるものではない。例えば、低熱容量のステンレスや鉄等の金属でも良い。
【００４２】
定着ローラ１０１の芯金厚みは、アルミ製の芯金であれば、外径３０ｍｍの場合、厚み０.６ｍｍまで薄くすることができる。これは、これ以上厚みを薄くすると、定着ローラ１０１に荷重を加えてニップ部Ｎを形成しようとしたとき、撓みが発生して通紙中に記録材にしわが生じたり、加圧ローラ１０６との適度なニップ幅が形成できなくなるからである。また、芯金の肉厚を厚くすると、定着器のウォームアップ時間が長くなり、目的としている定着器の省エネ性の劣化を招くからである。
【００４３】
離型層の材料としては、耐熱性や耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであれば良く、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料を使用しても良い。定着ローラ１０１は、加圧ローラ１０６との間に記録材を挟持するが、加圧ローラ１０６とのニップ部Ｎの直前位置にサーミスタ１０３ａ、１０３ｂが接触している。
【００４４】
加圧ローラ１０６は、芯金上に弾性層としてシリコーンスポンジゴムが覆着され、このシリコーンスポンジゴムの表面に、記録材に摺接する離型層であるＰＦＡチューブが一体形成されている。芯金は、例えば外径１２ｍｍの中実の鉄が使用されるが、何らこれに限定されるものではなく、低熱容量のアルミ製の金属等でも良い。弾性層は、厚さ５．５ｍｍの耐熱性を有するシリコーンゴムが使用されている。また、離型層の材料としては、耐熱性や耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れる材料であれば良く、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系の材料でも良い。
【００４５】
なお、加圧ローラ１０６の離型層に用いるＰＦＡチューブとしては、カーボン等の導電化剤を含有した導電性のチューブを用いる方がより好ましい。この理由としては、絶縁性のＰＦＡチューブを用いた場合、記録紙や定着ローラ１０１との摩擦帯電により、加圧ローラ１０６はおおよそ−５ｋＶに帯電し、その結果、ニップ部Ｎにおいて、同じマイナス極性のトナーを定着ローラ１０１側に反発させる電界が作用し、定着ローラ１０１に対する静電オフセット（静電気的にトナーが定着ローラ１０１に付着する現象のこと）の原因となる。
【００４６】
本実施例では、この点に鑑み、導電性のＰＦＡチューブを使用することにより、加圧ローラ１０６の帯電を防止し、静電オフセットの発生を抑制するようにしている。本実施例では、体積抵抗１０５ΩｃｍのＰＦＡチューブを用い、帯電防止効果を確保するようにしている。
【００４７】
サーミスタ１０３ａ、１０３ｂは、定着ローラ１０１の表面に接触しており、定着ローラ１０１の表面で検知した温度に基づき、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂへの電力供給を制御して定着ローラ１０１の表面を所定の温度に制御するよう機能する。
【００４８】
ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂは、定着ローラ１０１の中央部を加熱するハロゲンランプ１０５ａと、定着ローラ１０１の両端部を加熱する１０５ｂとを備え、ハロゲンランプ１０５ａが接続したリード線１０９ａでサーモスタット１０４ａと接続されており、さらにサーモスタット１０４ａを介して定着器の外側に設置した電源１１０と接続されている。同様にハロゲンランプ１０５ｂは、接続したリード線１０９ｂでサーモスタット１０４ｂと接続され、さらにサーモスタット１０４ｂを介して定着器の外側に設置した電源１１０と接続されており、ハロゲンランプから電源までは接触不良等が生じないように硬く接続されている。
【００４９】
ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂは、図示しないランプフォルダにより定着ローラ１０１内で定着ローラ１０１の内面に接触しないように固定されている。ハロゲンランプ１０５ａは６５０Ｗ、ハロゲンランプ１０５ｂは５７０Ｗの電力を投入することができる。
【００５０】
ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂは、石英ガラス管の中に発光源としてタングステンフィラメントが配置され、このフィラメントが通電されることで、フィラメントが発光し、発光した光が石英ガラス管を通過して定着ローラ１０１の内面を加熱する。この時、フィラメントは、高温に保持する必要があるため、石英ガラス管の中に不活性の断熱ガスが封入されている。
【００５１】
ガスの種類としては、窒素、アルゴン、クリプトン等が封入され、これらのガスはコストや性能面に応じて適宜選択される。コスト面では、窒素が最も安価であり、クリプトンが最も高価であるが、断熱性が高くフィラメントの発光効率が高いのはクリプトンで、最も低いのは窒素ガスとなる。このガスの種類に応じ、フィラメント温度を高くすることで、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度を高くすることができる。図４に示すように、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度が低いと、分光分布は長波長側にピークが移り、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度が高いと、分光分布は短波長側にピークが移る。
【００５２】
一方、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂを構成する石英ガラスの光透過率は、図５に示すように、短波長側(２.５μｍ以下)では、ほぼ９０％以上あるが、長波長（２．５μｍ以上）では、急激に光透過率が低下する。したがって、フィラメントで発光した光を効率良く定着ローラ１０１の内面に到達させるには、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度を高くすれば良い。ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度を２４５０Ｋ以上、好ましくは２５００Ｋ以上にすれば、フィラメントで発光した光が石英ガラスを通過することが可能になる。
【００５３】
一方、定着ローラ１０１の芯金内面には、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂからの光を効率良く熱に変換して定着ローラ１０１に伝熱する吸熱塗料が塗布され、この吸熱塗料の塗布により、伝熱された定着ローラ１０１の熱で記録材の未定着トナー像が定着することとなる。
【００５４】
係る吸熱塗料としては、例えば（Ｉ）ヒドロキシル基を２個以上有するポリオール、芳香族ジアミン、及びすべてのα位に配位した炭素原子が分岐した構造を有する２級ジアミンからなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含有する無溶媒主剤（１）、並びに、脂肪族多官能イソシアネートを含有する無溶媒硬化剤（２）からなる塗料組成物、（II）太陽光の可視領域で吸収を示し、赤外領域で反射を示す顔料と、溶剤可溶アクリル系樹脂、アクリル系エマルション樹脂、ウレア樹脂、エポキシ系樹脂、溶剤可溶フッ素系樹脂、フッ素系エマルション樹脂のいずれか１つ又は２つ以上から選択するビヒクルと、必要に応じて白色顔料とを含有する塗料組成物が知られている。
【００５５】
具体的な吸熱塗料の商品としては、例えばオキツモ８０００番(オキツモ株式会社)、テツゾール２７５１(日本ペイント株式会社)、セルモブラックＬ１−５００（東京熱化学工業株式会社）等が知られている。これらの吸熱塗料を塗布すれば、定着ローラ１０１の内部に配置したハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂからの光を効率良く熱に変換し、吸熱塗料がない場合に比べ、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００５６】
耐熱塗料の吸熱特性を調べるため、上記３種類の耐熱塗料をアルミプレート上に塗布し、分光光度計ＵＶ-３６００（島津製作所）により、近赤外領域である２．５μｍ，及び赤外分光光度計ＦＴＩＲ-８２００ＰＣ（島津製作所）にて、赤外領域である５μｍ，１０μｍの光吸収率を測定した。
【００５７】
その結果、図６に示すように、１０μｍ付近での吸収率は、セルモブラックが９０%に対して、オキツモ７３．２％、及びテツゾール７５．８％、５μｍ付近では、セルモブラックが９４％に対してオキツモが６４.２％、テツゾールが６６．１%、２．５μｍ付近では、セルモブラックが９３．１%に対して、オキツモ６０．７％、及びテツゾール６３．４％であり、短波長側へシフトすればするほど吸収率の差が大きくなるので、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度が高くなると、オキツモ、テツゾールの吸収効率が悪くなる。
一方、セルモブラックＬ１−５００の吸収率２．５μｍ付近でも、吸収率が変わらず、効率良く光を吸熱できる。
【００５８】
本発明の定着装置２３は、外径３０ｍｍの定着ローラ１０１と外径２３ｍｍの加圧ローラ１０６とからなる装置で、これら相対向する定着ローラ１０１と加圧ローラ１０６とのニップ部Ｎのニップ幅Ｗは３．２ｍｍに設定されている（例えば、定着速度Ｖが２２５ｍｍ/ｓの場合、ニップ通過時間Ｗ/Ｖは、０．０１４ｓ）。
【００５９】
本実施例の効果を検証するため、ウォームアップ時間、及びウォームアップ開始から３０枚を連続通紙した時の消費電力量を測定した。ウォームアップ時間の短縮効果の判断基準として、ウォームアップ時間が１０秒以下を合格とした。その理由として、ウォームアップ時間が長い場合、待機中も常に定着器を一定の温度で予熱しておく必要があるため、ウォームアップ時、及び待機中の定着器の消費電力が大きくなる。そこで、予熱が不要でコピー動作に影響を及ぼさないウォームアップ時間として検証した結果、コピー動作として約１０秒かかるので、ウォームアップ時間が１０秒以下であれば、室温から定着器をウォームアップしても、待ち時間なしでコピー動作が完了できることが判明したからである。
【００６０】
ここで、通常のコピー動作とは、原稿台にコピーしたい原稿を置いた時間を０秒とした時、コピーボタンを押し、スキャナにより原稿を読み込み、各画像形成プロセスが動作してイメージ画像を形成するとともに、給紙トレイから記録紙が給紙され、転写部にイメージ画像を転写した後、定着器の入紙部に記録紙が入紙する直前までの時間を指す。
【００６１】
先ず、ウォームアップ時間の短縮効果を検証するため、本実施例で定着ローラ１０１の内面塗装とハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度とを変更し、ウォームアップ時間が１０秒以下になる条件を調べ、その結果を図７にまとめた。
【００６２】
内面塗装を比較した結果（Ｎｏ.1，Ｎｏ.２，Ｎｏ.３）、セルモブラックＬ1-５００が最もウォームアップ時間が早く、省エネ効果があるのが判明した。さらに、内面塗装がセルモブラックＬ１−５００の定着ローラ１０１を用い、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度を従来の２４５０Ｋから本実施例の２５００Ｋに変更して比較実験した結果（Ｎｏ.3，Ｎｏ.６）、ウォームアップ時間が１０秒以下で立ち上がることができ、通紙中の電力量も下がることが確認できた。
【００６３】
定着ローラ１０１の内面塗装が同じ場合で、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度変更前後によるウォームアップ短縮率を比べると、オキツモ（Ｎｏ.１,Ｎｏ.４）は、９８．２%、テツゾール（Ｎｏ.２,Ｎｏ.５）は９８．１％のウォームアップ短縮率に対し、セルモブラック（Ｎｏ.３,Ｎｏ.６）は、９５．１％の短縮率になることから、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの色温度との組み合わせによる効果が見られた。
【００６４】
（実施例２）
上記実施例では、一対の定着ローラ１０１と加圧ローラ１０６からなる定着器について記載したが、内部に加熱源を含んだ加熱ローラ１１３と、一つ又は複数のローラ等の張架部材によって張架した定着ベルト１１１と、加圧部材とにより構成されるベルト定着器においても適用することができる。
【００６５】
具体的なベルト定着器の断面図を図８に示す。このベルト定着器は、加熱ローラ１１３、定着ローラ１１２、無端状の定着ベルト１１１、及び加圧ローラ１０６から構成されている。加熱ローラ１１３の表面には、温度センサである複数のサーミスタ１０３ａ、１０３ｂが、加熱ローラ１１３の表面近傍には、異常温度検知手段である複数のサーモスタット１０４ａ、１０４ｂがそれぞれ配設され、加圧ローラ１０６の軸端部には、回転可能に支持するベアリングが設置されている。このベアリングは、定着ローラ１１２の表面へ加圧させるための加圧保持部１０７で支持され、この加圧保持部１０７には、荷重を付与するための圧縮ばね１０８が接続されている。
【００６６】
定着ベルト１１１は、複数のハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂを内蔵した加熱ローラ１１３と加圧ローラ１０６との間でニップ部Ｎを形成する定着ローラ１１２の間に張架される。この定着ベルト１１１は、耐熱性で屈曲性のある材料であるポリイミド、Ｎｉベルト、ステンレスベルト等により、無端状に形成される。
【００６７】
加熱ローラ１１３の内面は、図２の定着ローラ１０１と同様、ハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂの光を効率良く吸収できるよう吸熱塗料が塗装されている。また、定着ベルト１１１は、加熱ローラ１１３と定着ローラ１１２の間にテンションの作用した状態とするため、加熱ローラ１１３の軸受１０２を支持する軸受支持部材１１４が定着フレーム１１５との間で引っ張りバネ１１６で軸受１０２を引っ張られることにより、ベルトにテンションがかけられる。
【００６８】
この実施形態によれば、加熱ローラ１１３に回転可能な無端状の定着ベルト１１１を摺接させ、加熱ローラ１１３の熱を定着ベルト１１１に供給して当該定着ベルト１１１を加熱するので、加熱された定着ベルト１１１の熱により、記録紙の未定着トナー像を短時間で定着させることができる。
【００６９】
（実施例３）
実施例２における定着ローラ１１２は、加圧ローラ１０６との間で広いニップ幅を確保するため、金属製の芯金の表面にシリコーンスポンジ層が被覆されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００７０】
１        画像形成システム
２        画像形成装置
３        スキャナ
４        自動原稿搬送装置
５        後処理装置
６        記録材供給装置
８        中継搬送ユニット
１０      両面搬送装置
２３      定着装置
１０１    定着ローラ（加熱部材、ローラ）
１０３ａ  サーミスタ
１０３ｂ  サーミスタ
１０４ａ  サーモスタット
１０４ｂ  サーモスタット
１０５ａ  ハロゲンランプ（加熱源）
１０５ｂ  ハロゲンランプ（加熱源）
１０６    加圧ローラ
１１１    定着ベルト（ベルト）
１１２    定着ローラ
１１３    加熱ローラ（加熱部材、ローラ）
Ｎ        ニップ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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