(57)【要約】【課題】本発明は、小型で且つ高出力が可能であり、設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができる加熱ユニットおよび設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができるとともに、待機電力量を削減することができる加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の加熱ユニットは、発熱体を有する発熱体ユニットの外方に反射部が配置され、反射部に対向し発熱体ユニットを間にして吸熱部が配置されて、発熱体からの熱を吸熱して、被加熱対象物を加熱するよう構成されており、この加熱ユニットが熱源として加熱装置に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部と、前記発熱体と前記電力供給部を内包する第１の容器と、を有する発熱体ユニット、
前記発熱体ユニットの外方に配置され、前記発熱体からの熱を反射する反射部、および
前記反射部に対向し前記発熱体ユニットを間にして配置され、前記発熱体からの熱を吸熱する吸熱部、を具備する加熱ユニット。
【請求項２】
前記反射部と前記吸熱部により前記発熱体ユニットを内包する第２の容器が構成された請求項１に記載の加熱ユニット。
【請求項３】
前記反射部が金属材料により構成された請求項１または２に記載の加熱ユニット。
【請求項４】
前記反射部が基材上に反射材を固着して構成された請求項１または２に記載の加熱ユニット。
【請求項５】
前記吸熱部が炭素を含む材料、またはセラミックス材料により構成された請求項１または２に記載の加熱ユニット。
【請求項６】
前記吸熱部が基材上にシート状の吸熱材を固着、または液状の吸熱剤を固着成形して構成された請求項１または２に記載の加熱ユニット。
【請求項７】
前記反射部の少なくとも一部において、前記反射部の外方に保温部を配設した請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の加熱ユニット。
【請求項８】
前記発熱体ユニットと前記第２の容器の両端部において、前記発熱体ユニットと前記第２の容器とを締結するための固定部材を設けた請求項２乃至７のいずれか一項に記載の加熱ユニット。
【請求項９】
前記発熱体が炭素系物質を含む材料で構成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の加熱ユニット。
【請求項１０】
前記発熱体の長手方向に直交する断面が放熱指向性を有する多角形状である請求項９に記載の加熱ユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の加熱ユニットと、前記加熱ユニットを内包し、前記加熱ユニットの吸熱部と接触して回転する回転体と、前記回転体と対向して前記回転体と圧接するよう配置され、前記回転体を回転させる加圧ローラと、を具備する加熱装置。
【請求項１２】
前記発熱体ユニットの発熱体の平面部分に直交する中心軸上に、前記回転体と前記加圧ローラとの圧接開始位置が配置されるよう構成された請求項１１に記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記発熱体ユニットの吸熱部に温度検知センサーを設けた請求項１１または１２に記載の加熱装置。
【請求項１４】
前記発熱体ユニットの電気的制御を行うための制御回路を有し、前記制御回路がオン−オフ制御回路、通電率制御回路、位相制御回路、チョッパー回路及びゼロクロス制御回路のいずれか１つの回路を単独で、若しくは少なくとも二つを組み合わせて構成された請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置の熱源として使用される加熱ユニットに関し、特に、炭素系物質を含む材料により構成された発熱体を有する発熱体ユニットを用いた加熱ユニットおよび加熱ユニットを含んで構成された加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置において熱源として使用される従来の加熱ユニットは、コイル状に形成したタングステン線、炭素系物質を棒状又は板状に焼結形成した発熱体、若しくは炭素繊維を固着して板状に焼結形成した発熱体を、円筒状のガラス管の内部に封入した発熱体ユニットに反射板を設けて加熱ユニットが構成されていた。このような加熱ユニットが用いられる加熱装置としては、例えば電気ストーブ、調理器、乾燥機等の電気機器、および複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子機器等の熱源を必要とする各種機器がある。
【０００３】
上記のように各種機器に熱源として加熱ユニットが用いられているため、加熱ユニットに対してはその加熱ユニットを用いる機器仕様において各種の要求がある。例えば、熱源として高い温度で加熱できること、指定された温度で一定に維持できること、温度調整範囲が広いこと、入力電力に対して高い効率で加熱エネルギーに変換できること、被加熱対象物を均一に加熱できること、指定された方向のみを加熱できる集熱性（指向性）を有すること、電源投入時の突入電流が少ないこと、そして設定温度までの立ち上り時間が早いこと等の要求がある。さらに、加熱ユニットを小型化することや、着脱が容易な構造であることも、使用される機器の取付けや保守点検が容易となる等の優れた効果を有するため求められている。このような要求を満たすことを目的として、各種の発熱体ユニットを設けた加熱ユニットおよび加熱装置が提案されている。
【０００４】
被加熱対象物に対して集熱性（指向性）を有し、設定温度までの立ち上り時間が短く高温度となる加熱ユニットとしては、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子機器に用いられる加熱ユニットがある。このような電子機器に用いられた従来の加熱ユニットとしては、窒化アルミニウムを用いたセラミック基板上に抵抗発熱体を厚膜印刷し、熱伝導性を高めるためにセラミック基板の加熱面を曲面に形成した加熱ユニットが提案されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−１５８２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の加熱ユニットにおいては、使用温度に達するまでの立ち上がり時間を短くするため、タングステン線を使ったハロゲンヒータを用いたものがある。しかし、このような従来の加熱ユニットにおいては、ハロゲンヒータに使用されているタングステン線がヒータ内に封入されたハロゲンガスにより侵食されるため、熱源としての寿命が短く、問題があった。この問題を解決するため、従来の加熱ユニットにおいては、ヒータに印加される電圧のオン−オフ制御（ＯＮ−ＯＦＦ制御）を行う必要があるが、突入電流が生じるタングステン線ではＯＮ−ＯＦＦ制御によりフリッカー現象が顕著に現れるという問題がある。
【０００６】
また、前述のように、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる従来の加熱ユニットでは、使用温度に達するまでの立ち上がり時間を短くするために、熱伝導性に優れた窒化アルミニウムにより形成し、被加熱対象物に対向する表面を曲面加工し、裏面上に抵抗発熱体を厚膜印刷したセラミック基板を用いたものが提案されていた。しかし、厚膜印刷された抵抗発熱体では被加熱対象物に対向する表面までの熱伝導性を高める必要があるが、熱伝導性を高めるにも限界があり、さらにワット密度においても限界があるため、入力電力を大きくすることができない等の問題があった。
【０００７】
本発明は、従来の加熱ユニットにおける問題を解決するものであり、小型で且つ高出力が可能であり、設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができる加熱ユニットを提供することを目的とし、さらに加熱ユニットを用いて設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができるとともに、待機電力量を削減することができる加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点の加熱ユニットは、発熱体と、前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部と、前記発熱体と前記電力供給部を内包する第１の容器と、を有する発熱体ユニット、
前記発熱体ユニットの外方に配置され、前記発熱体からの熱を反射する反射部、および
前記反射部に対向し前記発熱体ユニットを間にして配置され、前記発熱体からの熱を吸熱する吸熱部、を具備する。このように構成された本発明の加熱ユニットは、輻射熱を一定方向に集熱可能な熱源となる。
【０００９】
本発明の第２の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点において、前記反射部と前記吸熱部により前記発熱体ユニットを内包する第２の容器が構成されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、発熱体からの輻射熱が第２の容器内に封じ込められ、輻射熱が一定方向に集熱可能な熱源となる。
【００１０】
本発明の第３の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点および第２の観点における前記反射部がアルミニウム、鉄、ステンレス、銅、銅合金等の金属材料により構成されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、発熱体からの輻射熱を反射部において効率よく反射することにより輻射熱を一定方向に集熱可能な熱源となる。
【００１１】
本発明の第４の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点および第２の観点における前記反射部が基材上にアルミニウム、クロム、スズ等の反射材を固着して構成されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、発熱体からの輻射熱を反射部において効率よく反射することができ、輻射熱を一定方向に集熱可能な熱源となる。
【００１２】
本発明の第５の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点および第２の観点における前記吸熱部が炭素を含む材料、または窒化アルミニウム等のセラミックス材料により構成されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、発熱体からの輻射熱を効率よく吸熱することにより効率の高い熱源となる。
【００１３】
本発明の第６の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点および第２の観点における前記吸熱部が基材上にシート状の吸熱材を固着、または液状の吸熱剤を固着成形して構成されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、発熱体からの輻射熱を効率よく吸熱することにより効率の高い熱源となる。
【００１４】
本発明の第７の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点から第６の観点における前記反射部の少なくとも一部において前記反射部の外方に保温部が配設されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、反射部の熱を加熱ユニット外へ逃すことなく輻射熱を一定方向に効率的に集熱可能な熱源となる。
【００１５】
本発明の第８の観点の加熱ユニットは、前記第２の観点から第７の観点における前記発熱体ユニットと前記第２の容器の両端部において、前記発熱体ユニットと前記第２の容器とを締結するための固定部材を設けている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、輻射熱を一定方向に集熱可能な熱源であるとともに、発熱体からの輻射熱を第２の容器内に封じ込めて対流熱を形成し、より高効率な熱源となる。
【００１６】
本発明の第９の観点の加熱ユニットは、前記第１の観点から第８の観点における前記発熱体が炭素系物質を含む材料で構成されている。このように構成された本発明の加熱ユニットは、突入電流の低減、立ち上りに時間の短縮及び高い放射率を実現した熱源となる。
【００１７】
本発明の第１０の観点の加熱ユニットは、前記第９の観点の構成において、前記発熱体の長手方向に直交する断面が放熱指向性を有する多角形状である。このように構成された本発明の加熱ユニットは、輻射熱を一定方向に効率高く集熱可能な加熱面を有する熱源となる。
【００１８】
本発明の第１１の観点の加熱装置は、前記第１の観点から第１０の観点の加熱ユニットと、前記加熱ユニットを内包し、前記加熱ユニットの吸熱部と接触して回転する回転体と、前記回転体と対向して前記回転体と圧接するよう配置され、前記回転体を回転させる加圧ローラと、を具備している。このように構成された本発明の加熱装置は、被加熱対象物に対し高効率で方向性の高い加熱が可能となる。
【００１９】
本発明の第１２の観点の加熱装置は、前記第１１の観点の前記発熱体ユニットの発熱体の平面部分に直交する中心軸上に、前記回転体と前記加圧ローラとの圧接開始位置が配置されるよう構成されている。このように構成された本発明の加熱装置は、被加熱対象物に対し高効率で方向性の高い加熱が可能となる。
【００２０】
本発明の第１３の観点の加熱装置は、前記第１１の観点および第１２の観点の構成において、前記発熱体ユニットの吸熱部に温度検知センサーを設けている。このように構成された本発明の加熱装置は、発熱体の温度を検知し発熱体に印加される電力量を制御することで被加熱対象物に対して安定した加熱が可能となる。
【００２１】
本発明の第１４の観点の加熱装置は、前記第１１の観点および第１３の観点の構成において、前記発熱体ユニットの電気的制御を行うための制御回路を有し、前記制御回路がオン−オフ制御回路、通電率制御回路、位相制御回路、チョッパー回路及びゼロクロス制御回路のいずれか１つの回路を単独で、若しくは少なくとも二つを組み合わせて構成された請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の加熱装置。このように構成された本発明の加熱装置は、加熱対象物に応じて高効率の加熱が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型で且つ高出力が可能であり、設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができる加熱ユニットおよび加熱装置を提供することができ、加熱ユニットおよび加熱装置を熱源として用いた機器においては設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができるとともに、待機電力量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る加熱ユニットおよびその加熱ユニットを用いた加熱装置の好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
実施の形態１
本発明に係る実施の形態１の加熱ユニットを用いた加熱装置について図１および図２を用いて説明する。図１は実施の形態１の加熱装置の構造を示す縦断面図であり、加熱装置をプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いた場合を示している。図２は図１の加熱装置のＸ−Ｘ線により切断した横断面図である。
【００２５】
以下、実施の形態１の加熱装置の具体的な構成について図１及び図２を用いて説明する。
実施の形態１の加熱装置は、画像形成装置の定着部分に設けられたものであり、熱源としての加熱ユニット９を含んで構成されている。加熱装置は、加熱ユニット９を内包した回転体５と、回転体５に圧接し当該回転体５を回転させる加圧ローラ６とを有している（図２参照）。加熱ユニット９は、吸熱部２と反射部３と保温部４を有する容器７と、この容器７に内包された発熱体ユニット１とにより構成されている。加熱装置は、図２に示すように、回転体５と加圧ローラ６の圧接部にトナー２１を添着した紙２０が挿入されることにより、回転体５と加圧ローラの接触圧と発熱体ユニット１からの熱とにより紙２０上にトナー２１を定着させる定着装置である。
実施の形態１の加熱装置において、図２に示すように、回転体５の回転軸Ａと加圧ローラ６の回転軸Ｂとを結ぶ線分（図２において符号Ｃにて示す線分で発熱体熱輻射方向）上に圧接部分（定着領域）の中心があり、この線分Ｃ上に発熱体１０の長手方向に直交する断面の中心を通る中心線が配置されている。
【００２６】
実施の形態１の加熱装置における発熱体ユニット１は、透明な石英ガラスで形成された長尺のガラス管１１の内部に炭素系物質を含んで形成された薄板状の発熱体１０が配設されている。ガラス管１１の材料としては、例えば、耐熱ガラス、結晶化ガラス、石英、セラミックス等が用いられており、特に、赤外線領域の透過性を有する材料が好ましい。本発明における発熱体１０の材料としては、炭素系物質を含み放射効率の高い黒鉛などの結晶化炭素、アモルファス炭素等が好ましく、特に前記の各種炭素系物質に抵抗調整物質を含めた混合物を用いることにより、発熱温度による抵抗値の変化を少なくして、突入電流を軽減し、安定した熱源を構成することができる。
なお、実施の形態１の加熱装置の発熱体ユニット１において、炭素系物質を含む材料により成形、焼成して、圧延加工を施した弾性を有するフィルムシート状の発熱体を用いてもよい。このようなフィルムシート状の発熱体を用いることにより、さらに発熱体からの輻射熱の集熱性（指向性）を高めることが可能となり、被加熱対象物を高い効率で加熱できる熱源となる。
【００２７】
実施の形態１の加熱装置において、発熱体１０の形状は幅６mm、厚み０．３mm、長さ３００mmに形成した薄板状で説明するが、本発明における発熱体１０は薄板状に限定するものではなく、長手方向に直交する断面形状が放熱指向性を有する多角形形状、例えば長方形形状であっても良い。また、本発明における発熱体１０の長さ、幅および厚みについては、用いられる製品仕様である入力電圧、発熱温度、加熱領域の大きさ等により設定されるものであり、製品仕様に応じて適宜設定されるものである。さらに、本発明の加熱装置において用いられる発熱体１０としては、炭素系物質を含み放射率の高い材料で薄板状、若しくはフィルムシート状に形成された炭素系発熱体である。
【００２８】
なお、本発明に係る加熱装置の発熱体ユニットにおいて用いるフィルムシート状の発熱体１０としては、炭素系物質を主成分として形成され、二次元的等方向性の熱伝導性を有し、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・ｋ以上を有するフィルムシート状の材料で形成されたものを用いてもよい。
このような発熱体１０の材料として用いることが可能な放射率の高いフィルムシートは、天然の黒鉛を主成分とした粉末を成型、焼成し、圧延加工してフィルムシート状としたものである。一般的にこのようなフィルムシートは熱伝導率が２００から４００Ｗ／ｍ・Ｋである。特に、高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理、焼成し、グラファイト化したフィルムシートは、熱伝導率が６００から９５０Ｗ／ｍ・Ｋの特性が得られるため、このフィルムシートを素材として発熱体１０を形成した場合には二次元的等方向性の優れた熱源となる。なお、発熱体１０において抵抗値を精度高く確保するために、エッチングによる鋼板加工刃での型抜き、例えばエッチング刃の先端を研磨加工した鋭角な刃先を用いて型抜きする方法により加工幅を最小０．５mmまで加工することが可能である。この型抜き方法は、フィルムシート素材の加工幅を最小０．５mmまでの細かいパターンを作成することができ有効的な製造方法である。
【００２９】
ここで、二次元的等方向性の熱伝導とは、直交するＸ軸とＹ軸で設定される面における、あらゆる方向の熱伝導を示すものである。したがって、本発明において二次元的等方向性とは、例えば炭素繊維が同じ方向に並設して形成された発熱体における炭素繊維方向の１方向（Ｘ軸方向）、又は炭素繊維をクロスに編んで形成された発熱体１０における炭素繊維方向の２方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）だけを指すものではない。実施の形態１の加熱装置において用いることが可能なフィルムシート状の発熱体１０は、前述のように面方向の熱伝導率が６００から９５０Ｗ／ｍ・ｋという優れた二次元的等方向性の熱伝導を有する。
【００３０】
また、実施の形態１の加熱装置において用いることができるフィルムシート状の発熱体１０は、高分子フィルムをフィルムシート素材とするものであり、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピメリットイミド（ピメリットイミド）、ポリフェニレンイソフタルアミド（フェニレンイソフタルアミド）、ポリフェニレンベンゾイミタゾール（フェニレンベンゾイミタゾール）、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを、不活性ガス中において２４００℃以上で処理し、グラファイト化の過程で発生するガス処理雰囲気の圧力を調製することにより制御してフィルムシート状のフィルムシート素材が製造される。さらに、必要に応じて、前記のように製造されたグラファイトシートを圧延処理することにより、さらに良質のフィルムシート状のグラファイトシートを得ることができる。このように製造されたグラファイトシートを実施の形態１における加熱ユニットの発熱体１０のフィルムシート素材として用いることが可能である。
【００３１】
実施の形態１における発熱体ユニット１の第１の容器であるガラス管１１には、その両端部分が平板状に溶着されており、アルゴンガス、窒素ガス、又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスなどの不活性ガスとともに発熱体１０がガラス管１１の内部に封入されている。ガラス管１１の内部に封入されている不活性ガスであるアルゴンガス、窒素ガス又はアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスは、高温度で使用した際、炭素系物質である発熱体１０の酸化を防止するためである。
【００３２】
図１に示すように、実施の形態１の加熱ユニットは、熱輻射体としての細長い平板状の発熱体１０と、この発熱体１０の両端に固着された保持ブロック１３とを有している。一方の保持ブロック１３（図１においては下側の保持ブロック１３）には第１の内部リード線部材１２Ａが取り付けられており、他方の保持ブロック１３（図１においては上側の保持ブロック１３）には第２の内部リード線部材１２Ｂが取り付けられている。第１の内部リード線部材１２Ａ及び第２の内部リード線部材１２Ｂのそれぞれは、ガラス管１１の両端部分の溶着部分に埋設されたモリブデン箔１７を介して、ガラス管１１の両端から導出する外部リード線１８と電気的に接続されている。
【００３３】
第１の内部リード線部材１２Ａは、保持ブロック１３（図１においては下側の保持ブロック１３）の外周面に巻着したコイル部１４と、螺旋状に形成され弾性を有するスプリング部１５と、モリブデン箔１７に接続された内部リード線１６とにより一本の線材により構成されている。また、第２の内部リード線部材１２Ｂは、保持ブロック１３（図１においては上側の保持ブロック１３）の外周面に巻着したコイル部１４と、このコイル部１４とモリブデン箔１７とに接続された内部リード線１６とにより一本の線材により構成されている。実施の形態１における第１の内部リード線部材１２Ａ及び第２の内部リード線部材１２Ｂは、モリブデン線により形成された例で説明するが、タングステン、ニッケル、ステンレス等を材料とした弾性を有する金属線（丸棒形状、平板形状）を用いて形成してもよい。
【００３４】
実施の形態１においては、図１に示す発熱体ユニット１の下側に配置された第１の内部リード線部材１２Ａ、保持ブロック１３、モリブデン箔１７、および外部リード線１８により第１の電力供給部が構成されており、発熱体ユニット１の上側に配置された第２の内部リード線部材１２Ｂ、保持ブロック１３、モリブデン箔１７、および外部リード線１８により第２の電力供給部が構成されている。
【００３５】
なお、第１の内部リード線部材１２Ａにおけるスプリング部１５は発熱体１０に対して張力（テンション）を与えるものであり、発熱体１０が常にガラス管１１内において所望の位置に配置されるよう構成されている。即ち、発熱体１０がガラス管１１の略中心軸上に配置され、ガラス管１１に接触しないよう配置されている。さらに、スプリング部１５の外形をガラス管１１内径に近接する径とすることにより、スプリング部１５とガラス管１１との接触により、発熱体１０に対する位置規制の効果をより大きくすることができる。また、内部リード線１６とコイル部１４との間にスプリング部１５を設けることにより、発熱体１０における膨張収縮による変化を吸収することが可能となる。
【００３６】
実施の形態１における発熱体ユニット１において、保持ブロック１３の外周面にコイル部１４が巻着されているが、保持ブロック１３の外周面における発熱体１０側の略半分にはコイル部１４は巻着されておらず、露出した状態である。したがって、保持ブロック１３において発熱体１０から伝導した熱が放射されるよう構成されている。
【００３７】
なお、実施の形態１における発熱体ユニットにおいては、発熱体１０の両端に異なる構成の内部リード線部材１２Ａ及び１２Ｂを設けた例で説明するが、本発明における発熱体ユニット１では発熱体１０の両端に第１の内部リード線部材１２Ａと同様の構成部材を配設してもよく、その発熱体ユニット１が用いられる加熱装置の仕様等に応じて適宜変更される。発熱体１０のいずれか一端にスプリング部１５を有する第１の内部リード線部材１２Ａを配置すれば、発熱体１０の位置規制及び膨張収縮による変動を吸収することが可能であるが、発熱体１０の両側に第１の内部リード線部材１２Ａを配設すればさらなる効果が期待できる。
【００３８】
なお、加熱装置において発熱体ユニット１の長手方向が鉛直方向（上下方向）となるように組み込まれた場合には、スプリング部１６が発熱体１０より上側に配置されると発熱体１０の温度でスプリング部１５が加熱され弾性限度を超え熱膨張を吸収できなくなるおそれがある。このため、スプリング部１５を発熱体１０の下側に配置する構成の方が好ましい。このように発熱体１０の温度によりスプリング部１５が加熱される構成の場合には、横置きの場合であっても配熱分布や駆動部分の構成により温度が低い方にスプリング部１５を設ける方が好ましい。
【００３９】
また、実施の形態１における発熱体ユニットにおいては、第１の内部リード線部材１２Ａのコイル部１４、スプリング部１５及び内部リード線１６、並びに第２の内部リード線部材１２Ｂのコイル部１４、内部リード線１６が一体的に構成された例で説明したが、各々を別部材で構成してそれぞれが電気的に接合されていれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
また、実施の形態１の加熱装置における発熱体ユニット１の両端側に設けられている保持ブロック１３は、略円柱状であり、発熱体１０の厚み相当のスリットが対向する面に形成されている。保持ブロック１３のスリットには発熱体１０の端部が挿入されて電気的に接続され、保持ブロック１３の外周部分には内部リード線部材１２のコイル部１４が巻線され挟着されている。この構成において発熱体１０の両端に固着された保持ブロック１３は、発熱体１０を介して電気的に接続状態である。保持ブロック１３は、導電性材料であり、かつ発熱体１０の熱を放熱して内部リード線部材１２のコイル部１４に発熱体１からの高熱を伝導しない放熱効果も有する。例えば、保持ブロック１３の材料として、黒鉛が好ましいが、金属材料等の導電性に優れた材料でもよい。また、保持ブロック１３の形状としては略円柱状に限定されるものではなく、矩形状等の製造が容易な形状でもよい。
【００４１】
さらに、実施例の形態１の加熱装置においては、保持ブロック１３に発熱体１０の厚み相当のスリットを設けて挿入し、挟着する構成で説明したが、保持ブロック１３を分割した構成とし、分割した保持ブロックの内壁面により発熱体１０を挟着するよう構成しても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
次に、実施の形態１の加熱装置における加熱ユニット９、即ち、発熱体ユニット１と、この発熱体ユニット１を内包する第２の容器である容器７とを有する加熱ユニット９の具体的な構成について説明する。
実施の形態１における加熱ユニット９の第２の容器である容器７は、発熱体ユニット１の外側背面側に設けられ熱反射部材により構成された反射部３と、発熱体ユニット１の外側正面側に設けられ熱吸収材である吸熱材により構成された吸熱部２と、反射部３の外側（背面側）に配設され反射部３から背面側に逃げる熱を保持するための保温部４とを有して構成されている。発熱体ユニット１と容器７は、加熱ユニット９の両側に設けられた固定部材８により所定の位置に固定されている。
【００４３】
上記のように、固定部材８は、発熱体ユニット１に対して容器７の吸熱部２、反射部３および保温部４を所定位置に固定している。また、固定部材８には、発熱体ユニット１から輻射された熱エネルギーが加熱ユニット９から不要な領域に逃げないように、パッキン２３，２４が設けられている。具体的には、第１のパッキン２３が固定部材８と発熱体ユニット１との間に設けられており、第２のパッキン２４が固定部材８と反射部３との間及び固定部材８と吸熱部２との間に設けられている。実施の形態１におけるパッキン２３，２４の材料としてはシリコンゴムを使用した例で説明するが、固定部材８が高温度になる場合及び高温環境下で使用される場合においてはセラミックスを含浸したパッキン材料により形成されたものが望ましい。さらに、パッキン２３，２４とセラミックス系接着剤等を併用しても良く、またはセラミックス系接着剤等を単独で用いても気密性が増す構成とすることが可能である。
このように、実施の形態１の加熱ユニット９における固定部材８は、発熱体ユニット１に対して容器７を所定位置に固定すると共に、発熱体ユニット１から長手方向に流れる熱流を遮断する熱遮断部材としての機能を有する。
【００４４】
実施の形態１における反射部３の材料は、厚み０．８mmのアルミニウムであり、反射部３の内面（発熱体ユニット１に対向する面）を鏡面仕上げとした。このように反射部３の内面に鏡面仕上げを施すことでより、反射部３の反射率が増大し、効率の高い加熱が可能となる加熱ユニットを実現できる。実施の形態１においては、反射部３にアルミニウムを使用した例で説明したが、他の金属材料、例えば鉄、ステンレス、銅、銅合金などの材料を用いることも可能である。または基材上に反射効率を高めるための表面処理、例えばクロムメッキ、酸化スズ被膜、アルミ蒸着などを施すことにより効率の高い加熱が可能な加熱ユニット９となる。
【００４５】
実施の形態１における吸熱部２は、炭素系物質を含む材料により形成されている。しかし、本発明の加熱ユニットにおける吸熱部としては、熱伝導性に優れたセラミックス、例えば、窒化アルミニウム、炭化珪素などを用いることができ、若しくは金属であればアルミニウム、アルミニウム合金、銅合金のみで形成してもよい。また、吸熱部２としては、発熱体ユニット１に対向する面に炭素を含むシートを固着して吸熱領域を形成してもよく、若しくは黒色塗料または酸化物系の塗料などを塗布して吸熱領域を形成して吸熱効果を高めてもよい。さらに、吸熱部２における発熱体ユニット１に対向する面を粗くして凸凹面（粗面）に形成し、熱吸収効果を高めてもよい。
なお、実施の形態１の加熱ユニット９の構成において、反射部３における温度上昇が少なく、反射部３から背面側への放熱が少ない場合には、保温部４を設ける必要がないことは言うまでもない。
【００４６】
実施の形態１の加熱装置は、上記のように構成された加熱ユニット９を熱源として画像形成装置に用いた例である。
図２に示すように、実施の形態１の加熱装置は、加熱ユニット９を内包した回転体５と、回転体５に圧接して回転する加圧ローラ６とにより構成されている。加熱ユニット９の吸熱部２の外周面は回転体５に内接しており、加圧ローラ６は回転体５およびトナー２１が坦持された紙２０を介して吸熱部２の外周面を加圧するよう構成されている。回転体５に内包された加熱ユニット９および加圧ローラ６は、被加熱対象物である紙２０の幅（発熱体ユニット１の長手方向の長さ）以上の長さを有している。
【００４７】
実施の形態１の加熱装置は、トナー２１を紙２０に溶着して定着させるために、加圧ローラ６が回転体５に対して加圧しており、且つ回転体５における加圧ローラ６との接触部分（加圧部分）である定着領域において、加熱ユニット９により加熱されている。この定着領域における温度を検知するため、吸熱部２の内面における略中央部分に１個の温度センサー２２が設けられている（図１参照）。なお、温度センサー２２の設置数量は、吸熱部２の構成等に応じて適宜設定され複数個設けてもよい。温度センサー２２により検知された定着領域の温度情報は、当該画像形成装置の制御部（図示なし）にフィードバックされ、位相制御により温度制御されて、定着領域の温度が所定の温度に維持される。
なお、本発明の加熱装置においては、トナー２１の溶着温度幅、加熱装置の構造等によってはオンオフ制御、ゼロクロス制御、通電率制御等を適宜選択することができる。
【００４８】
加熱ユニットの回転体５においては、熱容量を小さくするほどトナー定着に要するエネルギー量を少なくすることができるため、回転体５の厚みを１００μｍ以下としている。回転体５は、その厚みが、好ましくは、４０μｍ以下で２０μｍ以上であり、耐熱性、離型性、耐久性を兼ね備えたＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＦＡ（パラフルオロフェニルアラリン）、ＰＰＳ（ポニフェニレンサルファイド）の単層フィルム、またはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン樹脂）のフィルムの表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）を離型性層としてコーティングした複合層フィルムで構成されている。
【００４９】
実施の形態１における加圧ローラ６は、駆動型であり、耐熱性ゴムで形成されている。回転体５の内部に配置された吸熱部２の外周面と加圧ローラ６が回転体５を介して接触しており、この状態で加圧ローラ６が回転することにより、回転体５が回転する。このように回転している回転体５と加圧ローラ６との間にトナー２１が坦持された紙２０が挿入され、紙上にトナー２１による画像が定着され形成される。
【００５０】
上記のように構成された実施の形態１の加熱装置において、発熱体ユニット１の両側から導出している外部リード線１８に電力を供給すると、発熱体１０に電流が流れ、発熱体１０の抵抗により発熱する。この発熱において、炭素を主成分とした材料で形成された発熱体１０からは赤外線が輻射される。
【００５１】
実施の形態１の加熱装置において、発熱体１０は平坦な面を有する長尺の薄板状であるため、その平面部分から多くの輻射エネルギーが放出され、集熱性（指向性）を有する熱源である。したがって、吸熱部２を発熱体１０の平面部分と対向するよう略平行に配置することにより、加熱装置は発熱体１０から定着領域方向である吸熱部２の方向に放射された集熱性（指向性）のある最大輻射エネルギーを吸熱部２が受け取る構成となる。
なお、吸熱部２に対し発熱体１０の距離及び角度を変えることにより、加熱装置における定着領域に対する輻射状態を変更することが可能である。
【００５２】
実施の形態１の加熱装置においては、上記のように、吸熱部２に対して発熱体１０の平面部分が対向するよう平行に配置されているため、発熱体１０の一方の平面部分から放射された集熱性（指向性）のある輻射エネルギーが吸熱部２に加えられる構成となり、逆に発熱体１０の他方の背面部分から反射部３に放射された輻射エネルギーは反射されて発熱体１０又は吸熱部２に向けられる構成となる。
【００５３】
さらに、実施の形態１の加熱装置においては、加熱ユニット９は発熱体ユニット１の発熱体１０を覆う容器７が固定部材８により固定されており、容器７とガラス管１１との間は２種類のパッキン２３，２４により気密に固定されている。このため、加熱装置において、発熱体１０から輻射された熱エネルギーのなかで長手方向にある固定部材８等を輻射した熱エネルギーは、容器７とガラス管１１と固定部材８とで形成される密閉空間内で内部対流が生じて、加熱ユニット９内に保持され吸熱部２に吸熱される。また、反射部３の外側には保温部４が反射部３を覆うように密接して設けられているため、反射部３から外部に熱エネルギーが放出されることが防止されている。この結果、実施の形態１の加熱装置においては、発熱体１０から輻射された熱エネルギーが吸熱部２に効率高く吸熱され、定着領域を加熱する。
【００５４】
さらに、実施の形態１の加熱装置においては、吸熱部２とガラス管１１との間、即ち吸熱部２の内面に接するように温度センサー２２（図１参照）が設けられているため、吸熱部２の温度が常時検知されて、その検知温度情報が加熱装置の制御部（図示省略）にフィードバックされている。したがって、実施の形態１の加熱装置においては、発熱体１０に供給される電力量が適切に制御されて、発熱体１０は所望の温度に正確に維持される。
【００５５】
実施の形態１の加熱装置において、熱エネルギーを放射する発熱体１０は炭素系を含む材料により形成されており、その放射率は０．８以上あり、一方吸熱する側である吸熱部２はその表面が炭素系等を含有する材料により形成されている。このように形成することにより、発熱体１０が効率高く放熱するとともに、吸熱部２は熱吸収性が高く、熱伝導性に優れているため、吸熱部２の温度が瞬時に高くなり、吸熱部２を発熱体１０と均一温度にすることができる。即ち、実施の形態１の加熱装置においては、吸熱部２が発熱体１０により効率的に加熱されて定着領域を瞬時に所定の温度に均一に高めることができる。
【００５６】
なお、実施の形態１の加熱装置において、吸熱部２は炭素系の材料を用いて形成した例で説明したが、吸熱部２として基材上にフィルムシート状の黒鉛を貼付した構成、または酸化物系塗料等を塗布して構成しても良い。
加熱装置の吸熱部２は加圧ローラ６と接して使用されるため、紙以外の異物が挿入された場合において破損することがないよう、弾性を有する金属、例えば、アルミニウム、鉄、ＳＵＳ等を用いて形成しても良く、またはセラミックス、例えば窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニア、炭素系を含む加工品（繊維混合、セラミックス混合）カーボン等を仕様に応じて用いることもできる。
【００５７】
図２に示すように、実施の形態１の加熱装置において、吸熱部２の外面には回転体５が接するよう設けられており、この回転体５に対して加圧ローラ６が押し付けられて回転することにより、回転体５が逆方向に同時に回転している。このように、回転体５と加圧ローラ６との回転動作により、その間に挿入されたトナー２１を担持した紙２０に対して画像が定着される。
なお、実施の形態１の加熱装置においては、回転体５を円筒形のもので示しているが、回転体５は紙２０がスムーズに挿入されてトナー２１が擦れることがなく、色にじみがなく、画像を確実に形成するものであり、紙２０とともに移動してトナー定着するための治具であるため、断面が円形である必要はなく、断面が楕円等のベルト状のものでもよい。
【００５８】
実施の形態１における加熱装置は、現在よく使用されているローラ式定着方式に適用できるものであり、ローラ全体の加熱が必要でなく定着領域のみの加熱でよいため、入力電力を少なくすることができ、低消費電力の加熱装置を実現することができる。
【００５９】
加熱装置、特に加熱装置を画像形成装置の熱源として用いた場合には、設定温度までの立ち上がり時間を短くし、素早く使用状態となるよう構成するという要求に対して、入力電圧を瞬時に印加しなければならない。従来のタングステン線を用いたハロゲンヒータを熱源として場合、ヒータ内に封入されたハロゲンガスにより侵食されるため、タングステン線の侵食を防ぎ、長寿命化を図るため、ヒータに印加される電圧のオン−オフ制御（ＯＮ−ＯＦＦ制御）を行う必要がある。しかしながら、突入電流が生じるタングステン線をヒータとして用いた場合には、ＯＮ−ＯＦＦ制御によりフリッカー現象が顕著に現れるという問題がある。実施の形態１の加熱装置においては、温度変化に対する抵抗値の変化の少ない炭素系物質を含む発熱体を用いているため、ＯＮ−ＯＦＦ制御によるフリッカー現象が大きく軽減されており、安定した加熱装置を実現することが可能となる。なお、実施の形態１の加熱装置においては、ＯＮ−ＯＦＦ制御ではなく無段階制御であっても同様の効果を奏する。
【００６０】
また、加熱装置が待機状態から動作状態への移行の際において、従来のタングステン線をヒータとして用いたハロゲン電球の場合には、ハロゲンサイクルをおこし長寿命化を図る為に一定の温度まで隔壁部分の温度を上げる必要があり、このため待機電力が大きいという問題があった。
【００６１】
本発明に係る実施の形態１の加熱装置の場合には、発熱体１０が炭素系物質を含む材料により形成されているため、電源投入時の突入電力がほとんど無く、待機電力の低減を図ることが可能な加熱装置となる。即ち、本発明において用いた発熱体は、放射率の高い黒鉛等の結晶化炭素、抵抗値調整物質、及びアモルファス炭素の混合物により構成された炭素系物質で形成されているため、発熱効率が高く、加熱を開始してから定格温度に達するまでの時間が極めて短く、時間−温度特性がリニア特性であり、点灯時の突入電流がほとんど無くフリッカー現象が発生し難く、優れた特性を有する。また、本発明における実施の形態１の加熱装置において用いた発熱体１０の寿命は、使用温度にもよるが、約１００００時間であり、長寿命である。
【００６２】
なお、実施の形態１の加熱装置において、発熱体１０として炭素を主成分として熱伝導性が二次元的等方向性を有するフィルムシート状の材料で構成した場合、このような発熱体１０は、発熱効率が高く、加熱を開始してから定格温度に達するまでの時間が極めて短いという特徴を有する。フィルムシート状の発熱体１０の場合には、温度の上昇とともに抵抗値が高くなる正特性であるため、点灯時の突入電流が多少発生するが、この点灯時の突入電流は平衡後の温度にもよるが平衡時の電流の２倍ほどである。タングステン線の場合の突入電流は、平衡時の電流の１０倍ほどであるため、フィルムシート状の発熱体１０を用いた場合には、タングステン線に比べて殆ど突入電流の発生は認められずフリッカー現象の発生し難い構成である。このフィルムシート状の発熱体１０の寿命は、使用温度にもよるが、約１００００時間である。この時間は、タングステン線で形成された発熱体の寿命に比べて、約２倍であり、長寿命である。
【００６３】
本発明に係る実施の形態１の加熱装置においては、発熱体ユニット１の電気的制御を行うための制御回路を有し、この制御回路がオン−オフ制御回路、通電率制御回路、位相制御回路、チョッパー回路及びゼロクロス制御回路のいずれか１つの回路を単独で、若しくは少なくとも二つを組み合わせて構成することにより、それぞれの特性を生かした構成とすることができる。また、炭素を含む薄板状の発熱体を用いた場合には、突入電流の発生がないため、タングステン線を用いたハロゲン電球を熱源とした場合のように、用いられる各国の国情にあわせた電源電圧に応じた発熱体を製造する必要がなく、マルチ電源電圧回路により一つの発熱体で世界各国に対応することが可能な加熱ユニットを供給することができる。
【００６４】
実施の形態２
図３は、本発明に係る実施の形態２の加熱ユニット９Ａを有する加熱装置の構成を示す横断面図である。図３は、前述の実施の形態１において示した図２と同様に、加熱ユニットの長手方向に直交する方向で切断した断面図である。図３に示す実施の形態２の加熱装置おいて、前述の実施の形態１の加熱装置と同様の機能、構成を有するものには、同じ符号を付し、その説明は実施の形態１の説明を援用する。
【００６５】
実施の形態２の加熱装置において、実施の形態１の加熱装置と異なる点は発熱体ユニット１の熱輻射方向である。実施の形態２における発熱体ユニット１の熱輻射エネルギーのピークを示す方向が異なっている。即ち、発熱体１０の平面部分と直交する方向（発熱体熱輻射方向）が回転体５と加圧ローラ６との圧接部分（定着領域）より手前側である紙挿入側となるよう、実施の形態２の加熱装置は構成されている。実施の形態２の加熱装置における第２の容器である容器７である吸熱部２、反射部３および保温部３は、前述の図１に示した実施の形態１と同様にガラス管１１に対して固定部材８により所定位置に固着されている。
【００６６】
図３に示すように、実施の形態２の加熱装置では、発熱体ユニット１における長手方向に直交する断面において、発熱体１０の平面部分と直交する線分（発熱体熱輻射方向）が、回転体５の回転軸Ａと加圧ローラ６の回転軸Ｂとを結ぶ線分（図３において符号Ｃにて示す線分）に対して、紙挿入側に所定角θを有するよう構成されている。実施の形態２の加熱装置において、図３に示すように、回転体５の回転軸Ａと加圧ローラ６の回転軸Ｂとを結ぶ線分（図３において符号Ｃにて示す線分）上に圧接部分（定着領域）の中心があり、発熱体１０の長手方向に直交する断面の中心を通る中心線（図３において符号Ｄで示す線分）が回転体５の回転軸Ａと交差するよう構成されている。
実施の形態２の加熱装置においては、加熱ユニット９Ａの熱輻射指向性のピーク方向が回転体５と加圧ローラ６の圧接開始位置を指すよう構成されている。即ち、実施の形態２における加熱ユニット９Ａは、発熱体１０の平面部分に直交する前記中心線Ｄ上に回転体５と加圧ローラ６との圧接開始位置が配置されるよう、回転体５の中で傾いて配設されている。したがって、発熱体１０の平面部分と対向するよう配設された吸熱部２は、紙２０とトナー２１との圧接位置より紙挿入側に向いて配置されている。
【００６７】
上記のように、実施の形態２の加熱装置においては、紙２０とトナー２１との圧接位置より紙挿入側に向いて配置された吸熱部２が発熱体１０により加熱されており、挿入される紙２０が圧接される直前において加熱（吸熱部２からの輻射を含む）される構成である。したがって、実施の形態２の加熱装置において紙２０に対する予備加熱効果が得られ、安定した定着が可能となる。
【００６８】
上記のように、実施の形態２の加熱装置においては、圧接位置より手前側（紙挿入側）が吸熱部２の中心となるよう配置され、紙２０に対して予備加熱する構成である。吸熱部２が保持する熱エネルギーにより加熱される中心位置は、回転体５と加圧ローラ６との圧接開始位置、即ち定着領域の中心より手前側（紙挿入側）である。このため、挿入される紙２０は圧接直前において吸熱部２により回転体５を介して加熱されるとともに、紙２０に取られた熱エネルギーは回転体５に対して吸熱部２から供給され、回転体５と加圧ローラ６との間の定着領域は一定の温度に維持される。実施の形態２の加熱装置においては、定着領域が一定温度となるよう、熱エネルギーの供給を紙挿入の初期段階において行うことが可能となり、発熱体１０に印加する電気制御が容易になる。即ち、近年高速処理化が要求される定着装置に対して、本発明に係る実施の形態２の加熱装置の構成は有効な装置となる。
【００６９】
実施の形態３
図４は、本発明に係る実施の形態３の加熱ユニット９Ｂを有する加熱装置の構成を示す横断面図である。図４は、前述の実施の形態１において示した図２と同様に、加熱ユニット９Ｂの長手方向に直交する方向で切断した断面図である。図４に示す実施の形態３の加熱装置おいて、前述の実施の形態１の加熱装置と同様の機能、構成を有するものには、同じ符号を付し、その説明は実施の形態１の説明を援用する。
【００７０】
実施の形態３の加熱装置において、実施の形態１の加熱装置と異なる点は、発熱体ユニット１Ｂの熱輻射方向と、発熱体１０Ｂをフィルムシート状の材料で湾曲させて形成し、吸熱部２Ｂが発熱体１０Ｂの湾曲部分から輻射される熱エネルギーの輻射範囲全てをカバーするよう延設されている点である。実施の形態３における発熱体ユニット１Ｂの熱輻射エネルギーのピークを示す方向が、前述の実施の形態２の構成と同様に、回転体５と加圧ローラ６の圧接開始位置を指すよう構成されている。即ち、実施の形態３における加熱ユニット９Ｂは、発熱体１０Ｂの中心軸（長手方向に直交する湾曲断面において中心を通り、回転体５の回転軸と交差する線分（図４において符号Ｅで示す線分））上に回転体５と加圧ローラ６との圧接開始位置Ｆが配置されるよう、回転体５の中で傾いて配設されている。実施の形態３における加熱ユニット９Ｂの吸熱部２Ｂの中心は、定着中心位置より手前側である、紙挿入側となるよう構成されている。実施の形態３の加熱装置における容器７Ａを構成する吸熱部２Ｂ、反射部３および保温部３は、前述の図１に示した実施の形態１と同様にガラス管１１に対して固定部材８により所定位置に固着されている。
【００７１】
図４に示す実施の形態３の加熱装置は、フィルムシート状の発熱体１０Ｂを湾曲させて凸面が吸熱部２Ｂに対向するよう配設することにより、発熱体１０Ｂの凸面から広い範囲に対して熱エネルギーが輻射される。この広い範囲に輻射された熱エネルギーは、定着領域の前後を含む広い範囲をカバーするよう形成された吸熱部２Ｂにより受け取られて、定着領域前後の紙２０に対して加熱可能となる。
【００７２】
実施の形態３の加熱装置は、吸熱部２Ｂが回転体５と加圧ローラ６とによる圧接位置、即ち定着領域とともにその近傍を加熱するため、さらに安定した定着と高効率な加熱が可能となり、高速化処理に対応することが可能な有効な加熱装置となる。また、発熱体１０Ｂがフィルムシート状の材料により形成されているため、加工が容易であり、用途に応じて適切に配熱することが可能な加熱装置を実現することができる。
【００７３】
実施の形態３の加熱装置において用いた発熱体１０Ｂは、高分子フィルムであり、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピメリットイミド（ピメリットイミド）、ポリフェニレンイソフタルアミド（フェニレンイソフタルアミド）、ポリフェニレンベンゾイミタゾール（フェニレンベンゾイミタゾール）、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを、不活性ガス中において２４００℃以上で処理し、グラファイト化の過程で発生するガス処理雰囲気の圧力を調製することにより制御して、フィルムシート状のフィルムシート素材が製造される。さらに、必要に応じて、前記のように製造されたグラファイトシートを圧延処理することにより、さらに良質のフィルムシート状のグラファイトシートを得ることができる。このように製造されたグラファイトシートを実施の形態３の加熱ユニット９Ｂにおける発熱体１０Ｂのフィルムシート素材として用いている。
【００７４】
実施の形態４
図５は、本発明に係る実施の形態４の加熱ユニット９Ｃを有する加熱装置の構成を示す横断面図である。図５は、前述の実施の形態１において示した図２と同様に、加熱ユニットの長手方向に直交する方向で切断した断面図である。図５に示す実施の形態４の加熱装置おいて、前述の実施の形態１の加熱装置と同様の機能、構成を有するものには、同じ符号を付し、その説明は実施の形態１の説明を援用する。
【００７５】
実施の形態４の加熱装置において、実施の形態１の加熱装置と異なる点は、図５に示すように、発熱体ユニット１の周りに反射材料で形成された筒体３０が設けられている点と、この筒体３０における内壁面の定着領域に対応する部分に吸熱材２Ｃが固着されている点である。実施の形態４における筒体３０は、前述の図１に示した実施の形態１と同様にガラス管１１に対して固定部材８により固着されている。なお、実施の形態１の加熱装置において用いた保温部４は、実施の形態４の加熱装置においては設けられていない。また、実施の形態４の加熱装置においては用いた筒体３０の材料である反射材料は、前述の実施の形態１の加熱装置における反射部３において用いた材料と同じである。
また、実施の形態４の加熱装置において用いた吸熱材２Ｃは、実施の形態３の加熱装置において用いた発熱体１０Ｂのフィルムシート素材と同じであり、吸熱効果に優れた素材が用いられている。
【００７６】
図５に示した実施の形態４の加熱装置においては、筒体３０により反射部と吸熱部の基材が一体的に構成されており、吸熱材２Ｃを筒体３０の内壁面に固着することにより吸熱部が形成されている。このため、実施の形態４の加熱装置は、その構成が単純であり、製造が容易で、低コスト化を図ることが可能な構成を有する。したがって、実施の形態４の加熱装置は、大きな入力を必要せず、高速処理を必要としない低速タイプで小型の加熱装置に適した構成である。
なお、実施の形態４においては、保温部が設けられていない構成について説明したが、より高効率且高速の用途に用いる場合には、筒体３０の外側で吸熱材２Ｃが設けられていない外周面に保温部を設けてもよい。
【００７７】
以上、実施の形態１乃至実施の形態４の加熱装置について、図２、図３、図４、図５に具体的に示して説明したが、本発明はこれらの具体的な構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づき同様の機能、構成を有して、同様の効果を奏するものであれば本発明に含まれる。また、実施の形態１乃至実施の形態４の加熱装置において説明した発熱体は、その形状、材質、配置については同様の効果を奏するものであればいかなる形状、材質、配置も可能であり、かつそれらの発熱体を組み合わせて用いることが可能であり、そのような加熱装置においても本発明の効果を得ることが可能であることはいうまでもない。
【００７８】
本発明の加熱装置によれば、熱容量の少ない定着部を構成することが可能であり、小型で高効率、省エネルギー設計が可能であり、設定温度までの立ち上がり時間が短い定着装置を構築することができる。本発明の加熱装置を用いた定着装置は、高入力を必要とする高速複写機に使用することにより、省エネルギー化を図ることが可能となり、極めて有用な装置である。
また、本発明の加熱装置においては、低コスト化を図ることが可能となり、発熱体の特性を利用した新しい温度制御を可能とする有用な構成である。さらに、本発明においては各国の国情にあわせた電源電圧に合わせた発熱体を製造する必要がなく、マルチ電源電圧回路により一つの発熱体で世界各国に対応可能な加熱ユニットを供給することができる。
【００７９】
上記のように、本発明によれば、小型で且つ高出力が可能であり、設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができる加熱ユニットおよび加熱装置を提供することができ、加熱ユニットおよび加熱装置を熱源として用いた機器においては設定温度までの立ち上がり時間が短く、素早く使用状態にすることができるとともに、待機電力量を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の加熱ユニットおよび加熱装置は、小型で高効率、省エネ設計が可能で設定温度までの立ち上がり時間が短い熱源を提供することができ、汎用性が高く有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る実施の形態１の加熱装置の構造を示す縦断面図
【図２】図１の加熱装置のＸ−Ｘ線により切断した横断面図
【図３】本発明に係る実施の形態２の加熱ユニット９Ａを有する加熱装置の構成を示す横断面図
【図４】本発明に係る実施の形態３の加熱ユニット９Ｂを有する加熱装置の構成を示す横断面図
【図５】本発明に係る実施の形態４の加熱ユニット９Ｃを有する加熱装置の構成を示す横断面図
【符号の説明】
【００８２】
１  発熱体ユニット
２  吸熱部
３  反射部
４  保温部
５  回転体
６  加圧ローラ
７  容器
８  固定部材
９  加熱ユニット
１０  発熱体
１１  ガラス管
１２Ａ、１２Ｂ  内部リード線部材
１３  保持ブロック
１４  コイル部
１５  スプリング部
１６  内部リード線
１７  モリブン箔
１８  外部リード線
２０  紙
２１  トナー
２２  温度センサー
【図１】
2008257946.tif 000003
【図２】
2008257946.tif 000004
【図３】
2008257946.tif 000005
【図４】
2008257946.tif 000006
【図５】
2008257946.tif 000007