(57)【要約】【課題】被加熱材を加熱する加熱部材が所定の温度になるように加熱部材を加熱する外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる加熱装置およびそれを備えた画像形成装置並びに加熱方法を提供する。【解決手段】定着装置は、互いに圧接する加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３２とを備え、定着ニップ部Ｙに記録紙Ｐを通過させることにより記録紙Ｐを加熱する。外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２に外接して加圧ローラ２３２と共に回転し、加熱ローラ２３２の表面温度が所定の温度になるように加熱ローラ２３２を加熱する。外部加熱ローラ２３３の材料および熱容量と、記録紙Ｐの通過時における定着装置の消費電力と、上記録紙Ｐの通過時における外部加熱ローラ２３３の表面温度とに基づいて、回転する加圧ローラ２３２上の任意の一点が加熱ニップ部Ｚを通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接する第１加熱部材と第２加熱部材とを備え、上記第１加熱部材と第２加熱部材とが圧接する圧接領域に被加熱材を通過させることにより、上記被加熱材を加熱する加熱装置であって、
上記第２加熱部材に外接して該第２加熱部材と共に回転し、上記第２加熱部材の表面温度が所定の温度になるように上記第２加熱部材を加熱する外部加熱部材を備え、
上記外部加熱部材の材料および熱容量と、上記被加熱材の通過時における加熱装置の消費電力と、上記被加熱材の通過時における上記外部加熱部材の表面温度とに基づいて、回転する上記第２加熱部材上の任意の一点が、上記第２加熱部材と上記外部加熱部材とが接する加熱ニップ領域を通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定されることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
上記外部加熱部材はアルミニウムからなり、
上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過するときの上記被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５
を満足することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
上記外部加熱部材はアルミニウムからなり、
上記被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が上記圧接領域を通過する場合、上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過する上記被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５
を満足することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
上記第２加熱部材に外接することによる上記外部加熱部材のたわみ量が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の加熱装置。
【請求項５】
上記外部加熱部材は鋼からなり、
上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過するときの上記被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０
を満足することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
上記外部加熱部材は鋼からなり、
上記被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が上記圧接領域を通過する場合、上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過する上記被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０
を満足することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
上記鋼は、炭素鋼またはステンレス鋼であることを特徴とする請求項５または６に記載の加熱装置。
【請求項８】
上記外部加熱部材の表面は、耐熱性を有する樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項９】
上記被加熱材上の任意の一点が上記圧接領域を通過する通過時間は２．３×１０−２秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項１０】
上記第１加熱部材および第２加熱部材は回動可能なローラであり、圧接領域を被加熱材が通過することにより、上記被加熱材上のトナーを定着させることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項１１】
上記被加熱材上に未定着のトナーからなる画像を形成する像転写装置と、
上記被加熱材上の未定着のトナーを定着させる請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の加熱装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
第１加熱部材と第２加熱部材とが圧接する圧接領域に被加熱材を通過させることにより、上記被加熱材を加熱する加熱方法において、
上記第２加熱部材に外接して第２加熱部材と共に回転し、上記第２加熱部材の表面温度が所定の温度になるように上記第２加熱部材を加熱する外部加熱部材の材料および熱容量と、上記第１加熱部材、上記第２加熱部材、および上記外部加熱部材の消費電力と、上記外部加熱部材の表面温度とに基づいて、上記回転する上記第２加熱部材上の任意の一点が上記第２加熱部材と上記外部加熱部材とが接する加熱ニップ領域を通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定されていることを特徴とする加熱方法。
【請求項１３】
上記外部加熱部材がアルミニウムからなる場合、上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過するときの上記被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５
を満足することを特徴とする請求項１２に記載の加熱方法。
【請求項１４】
上記外部加熱部材はアルミニウムからなり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が上記圧接領域を通過する場合、上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過する上記被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５
を満足することを特徴とする請求項１２に記載の加熱方法。
【請求項１５】
上記外部加熱部材は鋼からなる場合、上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過するときの上記被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０
を満足することを特徴とする請求項１２に記載の加熱方法。
【請求項１６】
上記外部加熱部材は鋼からなり、上記被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が上記圧接領域を通過する場合、上記加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、上記圧接領域を通過する上記被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０
を満足することを特徴とする請求項１２に記載の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱と圧力とにより媒体を加熱する加熱装置およびそれを備えた画像形成装置並びに加熱方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱と圧力とにより媒体（被加熱材）を加熱する加熱装置は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において現像剤を記録媒体に定着させる定着装置として用いられる場合、一般的に、熱ローラ定着方式の構成が多用される。
【０００３】
熱ローラ定着方式の構成の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（加熱ローラおよび加圧ローラ）を備える。また、記録媒体（記録紙）のトナー画像面側に接するローラ（加熱ローラ）の内部には、ハロゲンヒータ等の加熱手段が設けられている。
【０００４】
そして、加熱手段により加熱ローラを所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録媒体を、加熱ローラと加圧ローラとの圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力とによりトナー画像の定着を行う。
【０００５】
しかしながら、この熱ローラ定着方式では、加熱ローラの加熱開始後、加熱ローラが定着温度に到達するまでの時間（ウォームアップ時間）が長い。従って、使い勝手の点から、待機時も加熱ローラを予熱する必要があることから、ウォームアップ時および待機時における消費電力が大きいといった問題がある。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するものとして、近年、外部ローラ加熱方式の定着装置（以下、外部ローラ加熱定着装置と称する）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この外部ローラ加熱定着装置は、上記熱ローラ定着方式の定着装置にさらに外部加熱ローラを備えた構成である。外部加熱ローラは、加圧ローラ用の補助加熱手段であり、加圧ローラに当接して、加圧ローラ表面を外部から加熱する。
【０００８】
従って、加圧ローラの表面温度を高くすることができるため、熱ローラ定着方式の定着装置に比べ、記録紙に対し加圧ローラ側からも積極的に熱エネルギーを供給することができる。このため、ウォームアップ時間を短縮することができ、待機時の加熱ローラの予熱も少なくてすむ。これにより、消費電力の低減を図ることができる。
【０００９】
また、記録紙に対し加圧ローラ側からも積極的に熱エネルギーを供給することができることにより、記録紙に対する定着荷重の低減を図ることができる。従って、定着ニップ部を通過する記録紙がカールすることを防止できる。
【００１０】
さらに、定着荷重の低減により、一般に大きな定着荷重が必要とされる高速機（例えば、Ａ４サイズの記録紙をヨコ送りでコピー（通紙）速度５５枚／分以上、定着ニップ部を記録紙上の任意の一点が通過するのに要する通過時間が２３ミリ秒以下）として用いることができる。即ち、外部ローラ加熱定着装置は、定着荷重の低減により、加熱ローラの薄肉化、小径化等の低熱容量化が可能となるため、ウォームアップの短縮化とそれに伴う消費電力の低減が実現できることから、高速機分野での定着装置に適している。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３３８８１８号公報（２０００年１２月８日公開）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記外部ローラ加熱定着装置は、熱ローラ定着方式の定着装置に比べ、加圧ローラ表面温度が高く、加圧ローラ表面からの放熱量が大きくなる。また、外部加熱ローラ表面からも放熱する。
【００１３】
従って、例えば、ローラ径、ローラ肉厚、加圧ローラに対する荷重、表面温度等の外部加熱ローラの構成条件によっては、定着装置からの放熱量が大きくなり、熱ローラ定着方式の定着装置よりもかえって消費電力が大きくなる（熱効率が低くなる）虞がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加熱材を加熱する加熱部材が所定の温度になるように加熱部材を加熱する外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる加熱装置およびそれを備えた画像形成装置並びに加熱方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱装置は、上記の課題を解決するために、互いに圧接する第１加熱部材と第２加熱部材とを備え、上記第１加熱部材と第２加熱部材とが圧接する圧接領域に被加熱材を通過させることにより、上記被加熱材を加熱する加熱装置であって、上記第２加熱部材に外接して該第２加熱部材と共に回転し、上記第２加熱部材の表面温度が所定の温度になるように上記第２加熱部材を加熱する外部加熱部材を備え、上記外部加熱部材の材料および熱容量と、上記被加熱材の通過時における加熱装置の消費電力と、上記被加熱材の通過時における上記外部加熱部材の表面温度とに基づいて、回転する上記第２加熱部材上の任意の一点が、上記第２加熱部材と上記外部加熱部材とが接する加熱ニップ領域を通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定されることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、例えば、被加熱材の通過時における加熱装置の（第１および第２加熱部材と外部加熱部材との）消費電力が、外部加熱部材を用いない構成の加熱装置における消費電力と比較して小さくなるように、また、被加熱材の通過時における外部加熱部材の表面温度が予め設定された温度（例えば、耐熱温度）を越えないように、外部加熱部材の材料および熱容量に応じて、加熱ニップ通過時間を決定することができる。
【００１７】
従って、このように決定された加熱ニップ通過時間となるよう加熱装置を構成することにより、外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる。
【００１８】
上記の加熱装置は、例えば、外部加熱部材がアルミニウムからなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５
を満足することが好ましい。
【００１９】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５
を満足することが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる加熱装置を提供することができる。
【００２１】
上記の加熱装置は、第２加熱部材に外接することによる外部加熱部材のたわみ量が０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、加熱ニップ領域を形成できると共に、外部加熱ローラにかかる荷重により外部加熱ローラに負荷がかかりすぎないようにすることができる。
【００２３】
上記の加熱装置は、例えば、外部加熱部材が鋼からなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの上記被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０
を満足することが好ましい。
【００２４】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する（ヨコ送りとした）場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０
を満足することが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる加熱装置を提供することができる。
【００２６】
上記の加熱装置は、鋼が、炭素鋼またはステンレス鋼であることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、炭素鋼やステンレス鋼等の鋼はヤング率が高いため、外部加熱部材の機械的強度を向上させることができる。
【００２８】
上記の加熱装置は、外部加熱部材の表面が耐熱性を有する樹脂により覆われていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、外部加熱部材の回転において、外部加熱部材と第２加熱部材との接触および乖離をスムーズに行うことができ、また、外部加熱部材の表面温度の上昇による外部加熱部材の変形を防止できる。
【００３０】
上記の加熱装置は、被加熱材上の任意の一点が圧接領域を通過する通過時間が２．３×１０−２秒以下であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、加熱装置を、高速機に適用することができる。従って、上記の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材が回動可能なローラであり、圧接領域を被加熱材が通過することにより、被加熱材上のトナーを定着させることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、加熱装置を定着装置として用いることができる。従って、画像形成装置において、消費電力の小さい定着装置を用いることができる。
【００３３】
本発明の画像形成装置は、被加熱材上に未定着のトナーからなる画像を形成する像転写装置と、被加熱材上の未定着のトナーを定着させる上記記載の加熱装置とを備えることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、上記加熱装置を定着装置として用いることができ、消費電力の小さな画像形成装置を提供することができる。また、例えば、高速機の画像に上記加熱装置を適用した場合、トナーの定着性を確保しつつ、荷重が小さいことにより高速機であっても消費電力の低減が図れると共に、被加熱材である記録紙（記録媒体）において紙しわやカールが発生することを防止できる。
【００３５】
本発明の加熱方法は、上記の課題を解決するために、第１加熱部材と第２加熱部材とが圧接する圧接領域に被加熱材を通過させることにより、上記被加熱材を加熱する加熱方法において、上記第２加熱部材に外接して第２加熱部材と共に回転し、上記第２加熱部材の表面温度が所定の温度になるように上記第２加熱部材を加熱する外部加熱部材の材料および熱容量と、上記第１加熱部材、上記第２加熱部材、および上記外部加熱部材の消費電力と、上記外部加熱部材の表面温度とに基づいて、上記回転する上記第２加熱部材上の任意の一点が上記第２加熱部材と上記外部加熱部材とが接する加熱ニップ領域を通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定されていることを特徴としている。
【００３６】
上記の方法によれば、例えば、被加熱材の通過時における加熱装置の消費電力が、外部加熱部材を用いない構成の加熱装置における（第１および第２加熱部材と外部加熱部材との）消費電力と比較して小さくなるように、また、被加熱材の通過時における外部加熱部材の表面温度が予め設定された温度（例えば、耐熱温度）を越えないように、外部加熱部材の材料および熱容量に応じて、加熱ニップ通過時間を決定することができる。
【００３７】
従って、このように決定された加熱ニップ通過時間となるよう加熱装置を構成することにより、外部加熱部材を有していても小さな消費電力で被加熱材を加熱することができる。
【００３８】
上記の加熱方法は、例えば、外部加熱部材がアルミニウムからなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５
を満足することが好ましい。
【００３９】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５
を満足することが好ましい。
【００４０】
上記の方法によれば、外部加熱部材の材料（アルミニウム）に応じた加熱ニップ通過時間ｔの範囲を規定することにより、外部加熱部材を有していても小さな消費電力で被加熱材を加熱することができる。
【００４１】
上記の加熱方法は、外部加熱部材は鋼からなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０
を満足することが好ましい。
【００４２】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０
を満足することが好ましい。
【００４３】
上記の方法によれば、外部加熱部材の材料（鋼）に応じた加熱ニップ通過時間ｔの範囲を規定することにより、外部加熱部材を有していても小さな消費電力で被加熱材を加熱することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図２０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４５】
図１は、本実施の形態に係る定着装置（加熱装置）２３の要部の構成を示す。同図に示すように、本定着装置２３は、加熱ローラ（第１加熱部材）２３１、加圧ローラ（第２加熱部材）２３２、外部加熱ローラ２３３、およびクリーニングローラ２４０を備えている。
【００４６】
以下、定着装置２３が電子写真方式の複写機に適用された場合の構成の一例について説明する。定着装置２３は、未定着のトナーＴからなる画像が形成された記録紙Ｐに、熱と圧力とを加えることにより、記録紙ＰにトナーＴを定着させる。
【００４７】
図１に示すように、加熱ローラ２３１は、図中矢印Ａ方向に回転可能なローラであり、後述する定着ニップ部Ｙ（加熱ローラ２３１と後述する加圧ローラ２３２とが記録紙Ｐに接することによりトナーＴを記録紙Ｐに定着させる領域）を通過する記録紙Ｐを加熱するためのものである。加熱ローラ２３１は、円筒状の芯金２３１ａと離型層２３１ｂとからなる。
【００４８】
芯金２３１ａは、加熱ローラ２３１の本体であり、中空円筒状となっている。芯金２３１ａの材料には、鉄、アルミニウム、銅等の金属、あるいは、それらの合金等を用いることが好ましく、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼等が用いられる。なお、ここでは、芯金２３１ａは、直径が４０ｍｍ、低熱容量化を図るため肉厚が１．３ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ（炭素鋼））製芯金を用いるものとする。
【００４９】
離型層２３１ｂは、記録紙Ｐ上のトナーＴがオフセットするのを防止するために、芯金２３１ａの外周表面に形成されている。離型層２３１ｂの材料には、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン：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）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。なお、ここでは、離型層２３１ｂは、芯金２３１ａ上に、ＰＦＡとＰＴＦＥとをブレンドしたものを、厚さ２５μｍに塗布焼成することにより形成するものとする。
【００５０】
また、加熱ローラ２３１における芯金２３１ａ内には、ハロゲンヒータからなるヒータランプ２３４・２３５（加熱源）が配されている。ヒータランプ２３４・２３５は、図示しない制御回路によって通電されることにより、所定の発熱分布で発光し、赤外線を放射する。これにより、加熱ローラ２３１の内周面が加熱される。
【００５１】
即ち、加熱ローラ２３１は、所定の温度（ここでは２００℃）になるようヒータランプ２３４・２３５により加熱される。これにより、定着ニップ部（圧接領域）Ｙを通過する未定着トナー画像が形成された記録紙Ｐを加熱することができ、従って、トナーＴを溶融させ記録紙Ｐに定着させることができる。なお、ここでは、ヒータランプ２３４・２３５のトータルの定格出力は８００Ｗとする。
【００５２】
また、加熱ローラ２３１の外周付近であり、定着ニップ部Ｙ付近の下流側には、トナーＴが定着された記録紙Ｐが加熱ローラ２３１から離れるように案内するガイド部２３８が設けられている。
【００５３】
加圧ローラ２３２は、図中矢印Ｂ方向に回転可能なローラであり、図示しないばね等の加圧部材により加熱ローラ２３１に例えば７４５Ｎ（７６ｋｇｆ）の力で圧接されている。これにより、加熱ローラ２３１との間に、幅が約６ｍｍの定着ニップ部Ｙが形成される。加圧ローラ２３２は、芯金２３２ａ、耐熱弾性体層２３２ｂ、および離型層２３２ｃからなる。
【００５４】
芯金２３２ａは、加圧ローラ２３２の本体であり、中空円筒状となっている。芯金２３２ａの材料には、鉄やアルミニウム等の金属、あるいは、それらの合金等を用いることが好ましく、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼等が用いられる。なお、ここでは、芯金２３２ａは、直径が２８ｍｍのステンレス（ステンレス鋼（ＳＵＳ））製芯金を用いるものとする。
【００５５】
耐熱弾性体層２３２ｂは、芯金２３２ａの外周表面に形成されており、厚さ６ｍｍのシリコーンゴム（ゴム硬度：ＪＩＳ−Ａ  ５０℃）からなる。即ち、耐熱弾性体層２３２ｂは、上記加圧部材からの加圧によって変形できるよう弾性を有し、かつ、後述する外部加熱ローラ２３３からの加熱に対して耐性を有する。
【００５６】
離型層２３２ｃは、耐熱弾性体層２３２ｂの表面に形成されており、例えば、厚さ５０μｍのフッ素樹脂であるＰＦＡチューブからなる。離型層２３２ｃは離型性を有する。
【００５７】
外部加熱ローラ２３３は、内部にヒータランプ２３９を有し、加圧ローラ２３２を加熱する。ヒータランプ２３９の構成は、上述したヒータランプ２３４・２３５の構成と同様であり、その定格出力はここでは４００Ｗである。外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２に対し、定着ニップ部Ｙの上流側に配され、所定の押圧力をもって圧接する。
【００５８】
また、外部加熱ローラ２３３が加圧ローラ２３２に対して所定の押圧力をもって圧接することにより、外部加熱ローラ２３３と加圧ローラ２３２との間には、加熱ニップ部（加熱ニップ領域）Ｚが形成される。
【００５９】
外部加熱ローラ２３３は、芯金（外部加熱部材）２３３ａと耐熱離型層（耐熱性を有する樹脂）２３３ｂとからなる。芯金２３３ａは、外部加熱ローラ２３３の本体であり、鉄、アルミニウム、銅等の金属、あるいは、それらの合金等を用いることが好ましく、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼等が用いられる。なお、ここでは、芯金２３３ａは、直径が１５ｍｍ、肉厚が１．０ｍｍのアルミニウム製円筒シャフトを用いるものとする。
【００６０】
耐熱離型層２３３ｂの材料には、耐熱性と離型性に優れた合成樹脂材料、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等のエラストマー、またはＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が用いられる。なお、ここでは、耐熱離型層２３３ｂの材料としては、ＰＦＡとＰＴＦＥとをブレンドしたものを用いており、また、この材料を芯金２３３ａ上に２５μｍの厚さに塗布焼成して耐熱離型層２３３ｂを形成するものとする。
【００６１】
また、加熱ローラ２３１の外周付近には、加熱ローラ２３１の表面の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）２３７が配されている。温度センサ２３７によって検出された温度に基づいて、図示しない制御回路（制御手段）は、加熱ローラ２３１の表面温度が所定の温度になるように、ヒータランプ２３４・２３５への通電を制御する。
【００６２】
加圧ローラ２３２の外周付近には、加圧ローラ２３２の表面の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）２４２が配されている。また、外部加熱ローラ２３３の外周付近には、外部加熱ローラ２３３の表面温度を出する温度センサ（温度検出手段）２３６が配されている。
【００６３】
図示しない制御回路（制御手段）は、温度センサ２４２によって検出された加圧ローラ２３２の表面温度および温度センサ２３６によって検出された外部加熱ローラ２３３の表面温度に基づいて、外部加熱ローラ２３３の表面温度が所定の温度になるように、ヒータランプ２３９への通電を制御する。このように、ヒータランプ２３９への通電を制御することにより、加圧ローラ２３２の表面温度および外部加熱ローラ２３３の表面温度を制御する。
【００６４】
なお、例えば、予め加熱ローラ２３１の表面温度と加圧ローラ２３２の表面温度との温度差が所望の値となるような外部加熱ローラ２３３の温度条件を求めておき、この条件を用いて外部加熱ローラ２３３の温度制御を行う方法を用いる場合、温度センサ２４２はなくてもかまわない。
【００６５】
また、加圧ローラ２３２の周りには、外部加熱ローラ２３３より上流側にクリーニングローラ２４０が配されている。
【００６６】
クリーニングローラ２４０は、加圧ローラ２３２に付着したトナー、紙粉等を除去し、外部加熱ローラ２３３の汚れを防止するためのものである。また、クリーニングローラ２４０は、加圧ローラ２３２に対し、加熱ニップ部Ｚの上流側に設けられて、所定の押圧力をもって圧接するようになっている。
【００６７】
また、クリーニングローラ２４０は、加圧ローラ２３２の回転に従動して回転するよう軸支されている。クリーニングローラ２４０は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属からなる芯材であり、その形状は円筒状である。なお、ここでは、クリーニングローラ２４０の材料として、ステンレス鋼を用いている。
【００６８】
なお、加熱ローラ２３１、加圧ローラ２３２、外部加熱ローラ２３３、および、クリーニングローラ２４０の構成（例えば、材料や大きさ、形状等）は、上述した構成に特に限定されるものではない。
【００６９】
ここで、定着装置２３の動作について説明する。図１に示すように、未定着のトナーＴからなる画像が形成された記録紙Ｐは、図中矢印Ｃ方向に搬送されている。そして、記録紙Ｐは、ヒータランプ２３４・２３５により２００℃に加熱された加熱ローラ２３１と、外部加熱ローラ２３３により所定の温度に加熱されると共に、加熱ローラ２３１に圧接された加圧ローラ２３２との間、即ち、定着ニップ部Ｙを通過する。
【００７０】
このとき、ローラ２３１・２３２からの加熱・加圧によって、未定着であったトナーＴは記録紙Ｐ上に溶融して圧着される。これにより、上記構成の定着装置２３は、ローラ２３１・２３２間を通過する記録紙Ｐに、トナーＴを定着させることができる。
【００７１】
なお、記録紙Ｐのある一点が定着ニップ部Ｙを通過するのにかかる時間、即ち、定着ニップ部Ｙの幅（ｍｍ）／記録紙Ｐの搬送（定着）速度（ｍｍ／秒）をニップ通過時間とすると、本実施の形態におけるニップ通過時間は２３ミリ秒以下であることが好ましい。即ち、本定着装置２３は、高速機に適用することができる。
【００７２】
複写機は、一般に、コピーモード，ウォームアップモード，スタンバイモード等で駆動される。
【００７３】
ウォームアップモードとは、複写機の電源を立ち上げた後等に複写機が入るモードである。このモードにおいて、複写機は、まず、ヒータランプ２３４・２３５への通電を行い、加熱ローラ２３１が所定の温度（ここでは２００℃）に達するまで加熱ローラ２３１の加熱を行う。そして、加熱ローラ２３１が所定の温度に達すると、駆動モータをＯＮにし、ローラ２３１・２３２・２３３を周速（定着速度）３６５ｍｍ／秒で回転駆動すると同時に、ヒータランプ２３９への通電を行う。そして、外部加熱ローラ２３３が、所定の温度に達するまで加熱を行う。
【００７４】
コピーモードとは、所定の速度で搬送される記録紙Ｐ上に画像形成を行うときのモードであり、定着装置２３において記録紙Ｐ上にトナーを定着させるのはこのモードのときである。コピーモードにおいては、加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３２とがそれぞれ所定の温度を維持するように、ヒータランプ２３４・２３５・２３９への通電が制御されている。
【００７５】
即ち、外部加熱ローラ２３３におけるヒータランプ２３９は、加圧ローラ２３２の表面温度が予め設定された所定の温度を維持するのに必要とされる温度に、外部加熱ローラ２３３の温度を維持するよう制御される。
【００７６】
スタンバイモードとは、複写機において印字要求がなされたとき、すぐにコピーモードに移行できるような電力に維持されたモードである。また、コピー終了後、低電力モードに移行するまでの間しばらくは、スタンバイモードとなっている。
【００７７】
ところで、記録紙Ｐ上に、トナーＴを充分に定着させるためには、外部加熱ローラ２３３の表面温度を高温にし加圧ローラ２３２を高温にすることが好ましいが、その一方、ローラ２３３・２３２を高温にすると定着装置２３の消費電力が大きくなる。
【００７８】
以下、トナーの定着性と消費電力との観点から、外部加熱ローラ２３３の構成についての最適条件を検討する。
【００７９】
まず、外部加熱ローラ２３３として、芯金がアルミニウムからなる外部加熱ローラを用いる場合について検討する。そこで、ウォームアップのための条件を同じにするため、いずれも外部加熱ローラの熱容量が等しくなるよう（ここでは３４．４Ｊ／℃）、外部加熱ローラのローラ径（芯金の径）およびローラ肉厚（芯金の肉厚）を変更したものを６種類用意する。
【００８０】
また、外部加熱ローラにかかる荷重としては、いずれも外部加熱ローラの最大たわみ量が実用上問題の無い範囲の上限である０．１ｍｍとなるように設定し、その際に、外部加熱ローラと加圧ローラとの間に形成される加熱ニップ部Ｚの幅（図１中矢印Ｂ方向の長さ）を測定した。
【００８１】
芯金がアルミニウムからなる６種類の外部加熱ローラのローラ径（ｍｍ），ローラ肉厚（ｍｍ），熱容量（ローラ熱容量）（Ｊ／℃），荷重（Ｎ），最大たわみ（ローラ最大たわみ量）（ｍｍ），加熱ニップ部Ｚの幅（加熱ニップ幅）（ｍｍ）については、次の表１に示す。
【００８２】
なお、ここで外部加熱ローラの芯金を構成するアルミニウムの縦弾性係数は７２００（ｋｇｆ／ｍｍ２）である。
【００８３】
【表１】
2004235030.tif 000003
【００８４】
ここで、上記表１に示す６種類の各外部加熱ローラを用いて以下の表２に示す３つの条件下において４０枚の通紙（Ａ４サイズのヨコ送り）を行い、充分な定着性を得る（トナーＴが記録紙Ｐ上に充分に定着する）ための外部加熱ローラの表面温度（以下、外部加熱ローラ温度）、および、そのときの定着装置全体での消費電力（以下、通紙時消費電力）について検討する。
【００８５】
【表２】
2004235030.tif 000004
【００８６】
なお、表２における記録紙通紙速度（以下、通紙速度（通過速度（枚／分）と称する）とは、Ａ４サイズの記録紙Ｐをヨコ送りした場合、定着装置に１分間に何枚の記録紙Ｐが供給されるか、即ち、定着ニップ部Ｙのある一点を記録紙Ｐが１分間に何枚通過するのかを示す。また、定着速度（通過速度（ｍｍ／秒））とは、記録紙Ｐ上のある一点が定着ニップ部Ｙを通過するときの速度を示す。即ち、通紙速度と定着速度とは対応するものである。
【００８７】
上述した４０枚の通紙時における外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、外部加熱ローラ上のある一点が加熱ニップ部Ｚを通過するのに要する時間（即ち、加熱ニップ部Ｚの幅を定着速度で除したもの）である加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係について、条件１の場合を図２、条件２の場合を図３、条件３の場合を図４に示す。
【００８８】
なお、図２〜図４において、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）と加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係は□印で、通紙時消費電力（Ｗ）と加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係は○印で示す。
【００８９】
図２〜図４に示すように、加熱ニップ通過時間が長い、即ち、加熱ニップ部Ｚの幅が大きいほど、外部加熱ローラ温度が低くても、充分にトナーＴを定着させることができる。一方、加熱ニップ通過時間が長いほど、通紙時消費電力としては大きくなる。この理由を以下に説明する。
【００９０】
加熱ニップ部Ｚの幅を大きくするためには外部加熱ローラの直径を大きくする必要がある。ここで、表１に示すように、外部加熱ローラの直径に関係無く各外部加熱ローラの熱容量が等しくなるよう外部加熱ローラの厚みを調整しているため、いずれの外部加熱ローラも等しい熱容量（３４．４Ｊ／℃）を有しているものの、外部加熱ローラの直径を大きくすると外部加熱ローラの表面積が大きくなるこのため、外部加熱ローラにおいて放射や対流による熱損失が増加する。この増加分が、外部加熱ローラの表面温度を低くすることができることによる消費熱量の減少分を上回ることから、トータルの消費電力としては増えることになると考えられる。
【００９１】
また、図２〜図４には、比較例として外部加熱ローラを備えていない構成の定着装置の、各条件における加熱ニップ通過時間と通紙時消費電力との関係についても示す。比較例の定着装置は、図１に示す構成の定着装置２３から外部加熱ローラ２３３を取り外した構成である。
【００９２】
比較例の定着装置の構成は図５に示す。即ち、図５に示すように、比較例の定着装置５３は、加熱ローラ５３１、加圧ローラ５３２、クリーニングローラ５４０、ヒータランプ５３４・５３５、温度センサ５３７、および、ガイド部５３８を備えている。
【００９３】
加熱ローラ５３１は上記加熱ローラ２３１（図１参照）に、加圧ローラ５３２は上記加圧ローラ２３２（図１参照）に、クリーニングローラ５４０は上記クリーニングローラ２４０（図１参照）に、ヒータランプ５３４・５３５は上記ヒータランプ２３４・２３４（図１参照）に、温度センサ５３７は上記温度センサ（図１参照）に、ガイド部５３８は上記ガイド部２３８（図１参照）に対応しており、それぞれ対応する部材と同じ機能を有する。即ち、定着装置５３は、外部加熱ローラ２３３以外は定着装置２３と同様の構成となっている。
【００９４】
以下、定着装置５３について、定着装置２３と構成が異なる部分のみ説明し、同じ構成についてはその説明を省略する。
【００９５】
定着装置５３において、加熱ローラ５３１の芯金５３１ａは、加熱ローラ２３１の芯金２３１ａと同様に炭素鋼（ＳＴＫＭ）からなっているが、その直径は５５ｍｍ、肉厚は１．３ｍｍである。また、ヒータランプ５３４・５３５のトータルの定格出力は１２００Ｗとする。
【００９６】
また、定着装置５３において、加圧ローラ５３２の芯金５３２ａは、加圧ローラ２３２の芯金２３２ａと同様にステンレス鋼からなるが、その直径は４３ｍｍである。
【００９７】
加圧ローラ５３２は、図示しないばね等の加圧部材により、加熱ローラ５３１に９８０Ｎ（１００ｋｇｆ）の力で圧接されている。これにより、加熱ローラ５３１と加圧ローラ５３２との間には、幅が約８ｍｍの定着ニップ部Ｙ´が形成されている。
【００９８】
即ち、定着装置２３において、ローラ２３１・２３２の直径は略４０ｍｍ、トナーＴを記録紙Ｐ定着させるために必要な荷重（以下、必要定着荷重と称する）、即ち、加圧ローラ２３２から加熱ローラ２３３への圧接力は７４５Ｎ、定着ニップ部Ｙの幅は６ｍｍであるのに対し、定着装置５３においては、ローラ５３１・５３２の直径は略５５ｍｍ、必要定着荷重は９８０Ｎ、定着ニップ部Ｙ´の幅は８ｍｍである。
【００９９】
このように、定着装置５３において、ローラ径・定着荷重・定着ニップ部の幅を定着装置２３より大きく設定するのは、定着装置５３は外部加熱ローラを備えていないため、定着装置２３と同様の定着速度（記録紙通紙速度）で同等の定着性を得るためには、定着荷重や定着ニップ部の幅を大きく取らざるを得ないためである。
【０１００】
ところで、加熱ニップ通過時間ｔ（ミリ秒）としては、通紙時消費電力が、従来より用いられている構成の定着装置５３の通紙時消費電力以下となること（条件（イ））、および、外部加熱ローラの表面温度が２００℃以下であること（条件（ロ））の２つの条件を満足するように設定することが望ましい。
【０１０１】
なお、条件（ロ）において外部加熱ローラの表面温度を２００℃以下としたのは、上述した外部加熱ローラの耐熱性を検討したところ、耐熱温度（上限値）が略２００℃となるからである。
【０１０２】
ここで、図２〜図４において、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲は、両矢印で示す範囲である。
【０１０３】
そこで、図２〜図４から、表２に示す各通紙速度（定着速度）において、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲の上限値および下限値を次の表３に示す。
【０１０４】
【表３】
2004235030.tif 000005
【０１０５】
また、図２〜図４より求めた、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲と記録紙通紙速度（通紙速度）との関係を図６に示す。図６において、ｘ軸は通紙速度（枚／分）を、ｙ軸は加熱ニップ通過時間（ミリ秒）を示す。
【０１０６】
同図に示すように、通紙速度Ｐ（枚／分）と加熱ニップ通過時間の下限値ｔ１との関係を最小２乗法で近似すると、ｔ１＝０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２と近似することができる。
【０１０７】
また、加熱ニップ通過時間の上限値ｔ２は、通紙速度Ｐ（枚／分）にかかわらず９．１５以下で略一定である。
【０１０８】
従って、加熱ニップ通過時間ｔ（ミリ秒）と通紙速度Ｐ（枚／分）との関係は、次式（１）で表されることが好ましい。
【０１０９】
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５    …（１）
さらに、図２〜図４より求めた、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲と定着速度との関係を図７に示す。図７において、ｘ軸は定着速度（ｍｍ／秒）を、ｙ軸は加熱ニップ通過時間（ミリ秒）を示す。
【０１１０】
同図に示すように、定着速度Ｖ（ｍｍ／秒）と加熱ニップ通過時間の下限値ｔ１との関係を最小２乗法で近似すると、ｔ１＝０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９と近似することができる。
【０１１１】
また、上述したように、加熱ニップ通過時間の上限値ｔ２は、定着速度Ｖ（ｍｍ／秒）にかかわらず９．１５以下で略一定である。
【０１１２】
従って、加熱ニップ通過時間ｔ（ミリ秒）と定着速度Ｖ（ｍｍ／秒）との関係は、次式（２）で表されることが好ましい。
【０１１３】
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５    …（２）
以上のように、定着装置２３は、互いに圧接する加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３２とを備え、定着ニップ部Ｙに記録紙Ｐを通過させることにより、記録紙Ｐを加熱する。外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２に外接して加圧ローラ２３２と共に回転し、加圧ローラ２３２の表面温度が所定の温度（例えば、耐熱温度の限界）になるように加圧ローラ２３２を加熱する。
【０１１４】
また、回転する加圧ローラ２３２上の任意の一点が、加熱ニップ部Ｚを通過するのに要する加熱ニップ通過時間は、外部加熱ローラ２３３の材料および熱容量と、記録紙Ｐの通過時における定着装置２３（加熱ローラ２３１、加圧ローラ２３２、および外部加圧ローラ２３３）の消費電力と、記録紙Ｐの通過時における外部加熱ローラ２３３の表面温度とに基づいて決定される。
【０１１５】
即ち、外部加熱ローラ２３３（芯金２３３ａ）がアルミニウムからなる場合、上式（１）あるいは（２）を満足する構成とする。なお、このとき、外部加熱ローラ２３３の熱容量は３４．４Ｊ／℃である。
【０１１６】
これにより、例えば、記録紙Ｐの通過時における加熱装置の消費電力が、外部加熱ローラ２３３を用いない構成の比較例における消費電力と比較して小さくなるように、また、記録紙Ｐの通過時における外部加熱ローラ２３３の表面温度が予め設定された温度（例えば、耐熱温度（ここでは２００℃））を越えないように、外部加熱ローラ２３３の材料および熱容量に応じて、加熱ニップ通過時間を決定することができる。
【０１１７】
従って、外部加熱ローラ２３３を有していても消費電力の低減を図ることができる。
【０１１８】
次に、芯金（図１に示す芯金２３３ａに対応）が炭素鋼（鋼）からなる構成の外部加熱ローラ（外部加熱ローラ２３３に対応）について検討する。そこで、ウォームアップのための条件を同じにするため、いずれも外部加熱ローラの熱容量が等しくなるよう（ここでは３４．４Ｊ／℃）、外部加熱ローラのローラ径およびローラ肉厚を変更したものを５種類用意する。
【０１１９】
また、外部加熱ローラにかかる荷重としては、いずれも外部加熱ローラの最大たわみが実用上問題の無い範囲の上限である０．１ｍｍとなるように設定し、その際に、外部加熱ローラと加圧ローラとの間に形成される加熱ニップ部Ｚの幅を測定した。
【０１２０】
炭素鋼からなる５種類の外部加熱ローラのローラ径（ｍｍ），ローラ肉厚（ｍｍ），熱容量（ローラ熱容量）（Ｊ／℃），荷重（Ｎ），最大たわみ（ローラ最大たわみ量）（ｍｍ），加熱ニップ部Ｚの幅（加熱ニップ幅）（ｍｍ）については、次の表４に示す。
【０１２１】
なお、ここで外部加熱ローラの芯金を構成する炭素鋼の縦弾性係数は２１０００（ｋｇｆ／ｍｍ２）である。
【０１２２】
【表４】
2004235030.tif 000006
【０１２３】
ここで、上述したアルミニウム化合物からなる外部加熱ローラと同様、上記表４に示す５種類の各外部加熱ローラを用いて上述した条件１〜条件３において４０枚の通紙（Ａ４サイズのヨコ送り）を行い、充分な定着性を得るための外部加熱ローラ温度、および、そのときの通紙時消費電力について検討する。
【０１２４】
上述した４０枚の通紙時における外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係について、条件１の場合を図８、条件２の場合を図９、条件３の場合を図１０に示す。
【０１２５】
なお、図８〜図１０において、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）と加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係は□印で、通紙時消費電力（Ｗ）と加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係は○印で示す。
【０１２６】
図８〜図１０に示すように、アルミニウム化合物からなる外部加熱ローラと同様、加熱ニップ通過時間が長いほど、外部加熱ローラ温度が低くても充分にトナーＴを定着させることができるが、通紙時消費電力としては大きくなる。
【０１２７】
ここで、図８〜図１０において、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲は、両矢印で示す範囲である。
【０１２８】
そこで、図８〜図１０から、表２に示す各通紙速度（定着速度）において、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲の上限値および下限値を次の表５に示す。
【０１２９】
【表５】
2004235030.tif 000007
【０１３０】
また、図８〜図１０より求めた、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲と記録紙通紙速度（通紙速度）との関係を図１１に示す。図１１において、ｘ軸は通紙速度（枚／分）を、ｙ軸は加熱ニップ通過時間（ミリ秒）を示す。
【０１３１】
同図に示すように、通紙速度Ｐ（枚／分）と加熱ニップ通過時間の下限値ｔ１との関係を最小２乗法で近似すると、ｔ１＝０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８と近似することができる。
【０１３２】
また、加熱ニップ通過時間の上限値ｔ２は、通紙速度Ｐ（枚／分）にかかわらず１３．１０以下で略一定である。
【０１３３】
従って、加熱ニップ通過時間ｔ（ミリ秒）と通紙速度Ｐ（枚／分）との関係は、次式（３）で表されることが好ましい。
【０１３４】
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０    …（３）
さらに、図８〜図１０より求めた、条件（イ）および条件（ロ）を満たす加熱ニップ通過時間の範囲と定着速度との関係を図１２に示す。図１２において、ｘ軸は定着速度（ｍミリ秒）を、ｙ軸は加熱ニップ通過時間（ミリ秒）を示す。
【０１３５】
同図に示すように、定着速度Ｖ（ｍｍ／秒）と加熱ニップ通過時間の下限値ｔ１との関係を最小２乗法で近似すると、ｔ１＝０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２と近似することができる。
【０１３６】
また、上述したように、加熱ニップ通過時間の上限値ｔ２は、定着速度Ｖ（ｍｍ／秒）にかかわらず１３．１０以下で略一定である。
【０１３７】
従って、加熱ニップ通過時間ｔ（ミリ秒）と通紙速度Ｖ（ｍｍ／秒）との関係は、次式（４）で表されることが好ましい。
【０１３８】
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０    …（４）
以上のように、外部加熱ローラ２３３（芯金２３３ａ）が炭素鋼からなる場合、上式（３）あるいは（４）を満足する構成とする。なお、このとき、外部加熱ローラ２３３の熱容量は３４．４Ｊ／℃である。
【０１３９】
これにより、例えば、記録紙Ｐの通過時における加熱装置の消費電力が、外部加熱ローラ２３３を用いない構成の比較例における消費電力と比較して小さくなるように、また、記録紙Ｐの通過時における外部加熱ローラの表面温度が予め設定された温度（例えば、耐熱温度（ここでは２００℃））を越えないように、外部加熱ローラ２３３の材料および熱容量に応じて、加熱ニップ通過時間を決定することができる。
【０１４０】
従って、外部加熱ローラ２３３を有していても消費電力の低減を図ることができる。
【０１４１】
なお、外部加熱ローラ２３３の材料としては、特に限定されるものではないが、ヤング率の高い炭素鋼やステンレス鋼等の鋼を用いることが好ましい。これにより、外部加熱ローラ２３３の機械的強度を向上させることができる。
【０１４２】
なお、ローラ２３１・２３２・２３３を備えた構成の装置の一例として定着装置（加熱装置）２３として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、湿式電子写真方式の画像形成装置における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、あるいは、リライタブルメディア用の消去装置等に好適に用いることができる。
【０１４３】
以下、上述した定着装置２３を、乾式電子写真方式の画像形成装置に適用した例について、図１３〜図２０を用いてその構成を説明する。
【０１４４】
図１３は、画像形成装置を外側から見た構成を示す斜視図であり、図１４は、画像形成装置の内部の構成を示す図である。
【０１４５】
図１３・図１４に示すように、画像形成装置は、原稿画像読取装置１１、画像記録装置１２、記録材供給装置１３、後処理装置１４、外部記録材供給装置１５を備えている。なお、定着装置２３（図１６参照）は、後述するように、画像記録装置１２に備えられている。
【０１４６】
図１４に示すように、画像形成部である画像記録装置１２、記録材供給部である記録材供給装置１３、および記録材供給装置１３から画像記録装置１２を経て記録材排出部１６まで記録材（記録紙Ｐ）を搬送する搬送部１７により、デジタルプリンタなどの画像形成装置本体を構成する。画像読取装置である原稿画像読取装置１１をさらに備えることにより、デジタル複写機やファクシミリ装置などを構成することも可能となる。
【０１４７】
画像形成装置本体の動作について、以下に説明する。
【０１４８】
まず、原稿画像読取装置１１が原稿を読み取って画像データを取得し、画像データを画像記録装置１２に出力する。画像記録装置１２は、入力された画像データに適切な画像処理を施す。
【０１４９】
一方、記録材供給装置１３からは、印刷用紙およびＯＨＰ（Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シートなどのシート状の記録材が１つずつ分離して搬出され、搬送部１７の第１の搬送経路によって画像記録装置１２に搬送される。
【０１５０】
そして、画像記録装置１２により、印刷などによって画像データに基づく画像が記録材に形成される。画像が印刷された記録材は、搬送部１７の第２の搬送経路によって記録材排出部１６まで搬送されて装置外部に排出される。
【０１５１】
また、原稿画像読取装置１１には、図１５に示すように、原稿供給部もしくは原稿回収部である原稿トレイ１８が取り付けられている。
【０１５２】
この原稿トレイ１８が原稿供給部として働く場合は、複数ページからなる一連の原稿を原稿トレイ１８に載置する。この場合、原稿トレイ１８は、載置された原稿を１枚ずつ分離して連続的に読取部に供給することができる。
【０１５３】
一方、原稿トレイ１８が原稿回収部として働く場合は、連続的に排出される読み取り済み原稿を、原稿トレイ１８で受けて保持する。
【０１５４】
また、例えば読み取った一連の原稿を複数部印刷する場合に、印刷された記録材を図１４に示す記録材排出部１６に排出すると、同じページが印刷された記録材が連続して排出されるなど混合されてしまうため、印刷後にユーザが記録材を分別しなければならない。
【０１５５】
そこで、画像形成装置本体に後処理装置１４により、例えば、記録材が混合しないように複数の排出トレイに区別して排出することが可能となっている。また、画像形成装置本体と後処理装置１４とは所定の距離を隔てて設置されており、画像形成装置本体と後処理装置１４との間には空間が形成される。
【０１５６】
なお、画像形成装置本体と後処理装置１４とは外部搬送部１９によって接続されており、画像が印刷された記録材は、搬送部１７から外部搬送部１９を経て後処理装置１４まで搬送される。
【０１５７】
また、省エネルギー化および低コスト化などの観点から、印刷用紙などの記録材では、その両面に画像を印刷する機能が求められている。この機能は、片面に画像が印刷された記録材を、その表裏を反転させて再び画像記録装置１２に搬送する両面印刷用搬送部２１によって実現可能となっている。
【０１５８】
片面に印刷された記録材は、記録材排出部１６にも後処理装置１４にも搬送されず、両面印刷用搬送部２１で表裏が反転されて、再び画像記録装置１２に搬送される。画像記録装置１２は、画像が印刷されていない面に画像を印刷することで両面印刷が可能となる。
【０１５９】
さらに、記録材供給装置１３に保持可能な種類または数量を越える記録材を供給したい場合は、機能拡張用の周辺装置として外部記録材供給装置１５を画像形成装置本体に接続し、所望の種類および数量の記録材を外部記録材供給装置１５に収容することで供給可能となっている。
【０１６０】
次に、画像形成装置を構成する各装置および部位について詳細に説明する。
【０１６１】
図１６は、画像記録装置１２の構成を示す図である。同図に示すように、画像記録装置１２の略中央左側には、感光体ドラム２２を中心とする電子写真プロセス部が配置されている。
【０１６２】
感光体ドラム２２を中心としてその周囲には、感光体ドラム２２表面を均一に帯電させる帯電ユニット３１と、均一に帯電された感光体ドラム２２に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット２４と、光走査ユニット２４によって書き込まれた静電潜像を現像剤により現像する現像ユニット２５と、感光体ドラム２２表面に記録現像された画像を記録材に転写する転写ユニット２６と、感光体ドラム２２表面に残留した現像剤を除去して感光体ドラム２２に新たな画像を記録することを可能とするクリーニングユニット２７等などが順次配置されている。
【０１６３】
電子写真プロセス部（像転写装置）の上方には、定着装置２３が配置されており、転写ユニット２６によって画像が転写された記録材を順次受け入れ、記録材に転写された現像剤（トナー）を加熱定着する。
【０１６４】
画像が印刷された記録材は、印刷面を下に向けた状態（フェイスダウン）で画像記録装置１２上部の記録材排出部１６から排出される。なお、このクリーニングユニット２７により除去された残留現像剤は回収され、現像ユニット２５の現像剤供給部２５ａに戻されて再利用される。
【０１６５】
画像記録装置１２の下部には、記録材を収容する記録材供給部２０が装置内に内装されて配置されている。記録材供給部２０は、記録材を１枚ずつ分離して電子写真プロセス部に供給する。
【０１６６】
搬送部１７は、複数のローラ２８およびガイドからなり、記録材は、記録材供給部２０から、ローラ間、ガイド間および感光体ドラム２２と転写ユニット２６との間などで規定される第１の搬送経路を通り、画像が印刷された後、ローラ間、ガイド間および定着ユニット３１間などで規定される第２の搬送経路を通って記録材排出部１６に排出される。
【０１６７】
なお、この記録材供給部２０に記録材をセットする場合は、画像記録装置１２の搬送方向に直交する方向、即ち、前面側方向に記録材収容トレイを引き出して記録材の補給、あるいは記録材の交換などを行う。
【０１６８】
また、画像記録装置１２の下面には、増設ユニットの記録材供給装置１３（図１７参照）から送られてくる記録材を受け入れ、感光体ドラム２２と転写ユニット２６との間に向かって順次供給するための記録材受け入れ部３２が設けられている。
【０１６９】
さらに、光走査ユニット２４周辺の空隙部には、電子写真プロセス部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、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、インターフェイス基板から受け入れられた画像データおよび原稿画像読取装置１１が読み取った画像データに対して所定の画像処理を施し、光走査ユニットにより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、そして、これら各種基板、ならびにユニットに対して電力を供給する電源ユニット等が配置されている。
【０１７０】
なお、画像記録装置１２単体でもインターフェイス基板を介してパーソナルコンピュータなどの外部機器と接続し、外部機器からの画像データを記録材に形成するプリンタとして動作させることが可能である。
【０１７１】
上記の説明においては、画像記録装置１２内に内装された記録材供給部２０は１つとして説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、それ以上の記録材供給部を装置内に内装することも可能である。
【０１７２】
図１７は、増設ユニットの記録材供給装置１３の構成を示す断面図である。記録材供給装置１３は、記録材供給部２０だけでは記録材の数量が不足する場合などに画像記録装置１２の一部として増設することができる。
【０１７３】
記録材供給装置１３は、記録材供給部２０に収容される記録材よりも大きなサイズの記録材を収容することも可能であり、収容されている記録材を１枚ずつ分離して、記録材供給装置１３上面に設けられた記録材排出部３３に向かって搬出する。
【０１７４】
記録材供給装置１３において、トレイは、記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃの３段からなり、積層された記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃの中から所望する記録材を収容した記録材収容トレイを、ＰＣＵなどが制御して選択的に動作させ、収容されている記録材を分離搬出する。
【０１７５】
搬出された記録材は、記録材排出部３３から画像記録装置１２の下部に設けられた記録材受け入れ部３２を通って電子写真プロセス部へと至る。なお、記録材供給装置１３に記録材をセットする場合は、記録材供給装置１３の前面側方向に記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃのいずれかを引き出して記録材の補給、あるいは記録材の交換などを行うものである。
【０１７６】
上記の説明では３つの記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃが積層された場合について説明しているが、積層するトレイの数は、例えば、少なくとも１つ、もしくは３つ以上とすることができる。
【０１７７】
なお、記録材供給装置１３面には、複数の車輪３５…が設けられており、増設時などに容易に記録材供給装置１３を含む画像形成装置本体が移動可能となっている。また、ストッパ３６によって設置場所に固定することも可能である。
【０１７８】
図１８は、外部記録材供給装置１５の構成を示す図である。外部記録材供給装置１５は、画像記録装置１２が備える記録材供給装置１３に収容可能な種類および数量を越える記録材を収容することが可能であるとともに、収容されている記録材を１枚ずつ分離して、装置の側面上部に設けられた記録材排出部３７に向かって搬出する。
【０１７９】
記録材排出部３７から搬出された記録材は、画像記録装置１２の側面下部に設けられた外部記録材受け入れ部３８（図１６参照）へと受け渡される。
【０１８０】
外部記録材供給装置１５に記録材をセットする場合は、外部記録材供給装置１５の上部に形成された図１３に示す補給口１５１から記録材の補給、あるいは記録材の交換などを行う。また、補給口１５１には開閉可能な蓋１５２が設けられ、補給あるいは交換などの場合以外では、補給口が閉じられている構成にしてもよい。
【０１８１】
なお、外部記録材供給装置１５下面には、図１８に示すように、複数の車輪３９…が設けられており、増設時などに容易に移動可能となっている。また、ストッパによって設置場所に固定することも可能である。
【０１８２】
図１９は、後処理装置１４の構成を示す図である。図１４に示すように、後処理装置１４は、画像形成装置本体と所定の距離を隔てて設置される。即ち、後処理装置１４と画像形成装置本体とは、外部搬送部１９によって接続されており、画像形成装置本体によって画像が印刷された記録材は、外部搬送部１９を経て後処理装置１４に搬送される。
【０１８３】
なお、外部搬送部１９の一端は、画像記録装置１２の外部排出部２１２と接続し、他端は、後処理装置１４の記録材受け入れ部４１と接続している。
【０１８４】
後処理装置１４は、図１９に示すように、搬送された記録材を排出トレイ４２あるいは排出トレイ４３に選択的に排出可能なソート搬送部４４を有している。ソート搬送部４４は、複数のローラ４５…、ガイドおよび搬送方向切換ガイド４６からなり、搬送方向切換ガイド４６を制御することによって排出先のトレイを切り換えることができる。ユーザは、記録材の排出先として排出トレイ４２・４３のいずれかを選択することが可能で、画像が印刷された記録材を区別して排出することができる。
【０１８５】
なお、後処理としては、上述のようなソータ処理以外に、所定枚数の記録材に対してステープル処理を施したり、Ｂ４，Ａ３サイズなどの印刷用紙を紙折りしたり、記録材にファイリング用の穴をあけたりする後処理を施すことも可能である。
【０１８６】
また、後処理装置１４の下面には、車輪４８が設けられており、容易に移動させることが可能である。
【０１８７】
なお、外部搬送部１９の構成としては特に限定されるものではなく、外部搬送部１９が後処理装置１４に備えられ、外部搬送部１９と画像記録装置１２とが着脱可能に構成されていてもよいし、外部搬送部１９と後処理装置１４および画像形成装置本体２０とが、着脱可能に構成されていてもよい。
【０１８８】
図１５は、原稿画像読取装置１１の構成を示す図である。原稿画像読取装置１１は、シート状の原稿を自動原稿供給装置（ＡＤＦ）により自動的に供給して１枚ずつ順次露光走査し、原稿を読み取る自動読み取りモードと、ブック状の原稿、もしくはＡＤＦによる自動供給が不可能なシート状の原稿を手動操作によりセットして原稿を読み取る手動読み取りモードとで動作可能である。
【０１８９】
自動もしくは手動によって読取部である透明な原稿読取台４９上にセットされた原稿の画像は、露光走査して光電変換素子上に結像され、電気的信号に変換されて画像データを取得する。取得した画像データは、画像記録装置１２との接続部を介して出力される。
【０１９０】
また、両面原稿を読み取る場合、原稿搬送経路に沿って原稿を搬送する過程において、原稿の両面から原稿画像を同時に走査して読み取ることが可能である。
【０１９１】
原稿の下面の読み取りについては、原稿台下面を走査する移動走査露光光学系が、原稿搬送経路の所定の位置に停止した状態でＣＣＤまで光像を導き、原稿画像を読み取る構成となっている。また、原稿の上面の読み取りについては、原稿搬送経路の上方に位置し、原稿を露光する光源、光像を光電変換素子まで導く光学レンズ、光像を画像データに変換する光電変換素子などから一体的に構成される密着センサ（ＣＩＳ）が配置されている。
【０１９２】
両面原稿の読み取りが選択されると、原稿供給部１１１にセットされた原稿が順次搬送され、搬送に伴って両面の画像がほぼ同時に読み取られる。
【０１９３】
原稿画像読取装置１１には、原稿トレイ１８が取り付けられている。原稿トレイ１８、読み取り前の原稿を供給する場合、もしくは読み取り済みの原稿を受ける場合に使用する。原稿を供給する場合、原稿トレイ１８に読み取り前の原稿を載置すると、ＡＤＦの取り込み部が原稿を取り込み、原稿読取台４９に搬送する。読み取られた原稿は、原稿排出部によって、装置外に排出される。原稿を受ける場合、原稿供給部１１１に原稿を載置すると、ＡＤＦの取り込み部が原稿を取り込み、原稿読取台４９に搬送する。読み取られた原稿は、原稿排出部によって、原稿トレイ１８に排出される。
【０１９４】
図２０は、両面印刷用搬送装置２１の構成を示す図である。両面印刷用搬送装置２１は、両面印刷用搬送部を有し、図１６に示した画像記録装置１２の左側面に取り付けられる。
【０１９５】
両面印刷用搬送部は、複数のローラ２１０…を備え、定着装置２３から排出された記録材を、画像記録装置上部の記録材排出部１６を用いてスイッチバック搬送する。即ち、記録材の表裏を反転し、再度、画像記録装置１２の電子写真プロセス部の感光体ドラム２２と転写装置２６との間に向かって記録材を供給することができる。
【０１９６】
なお、画像形成装置１２において、装置上部の記録材排出部１６に向かって記録材を排出する搬送経路において印刷された記録材をスイッチバック搬送することにより、図１９に示す後処理装置１４や図２０に示す両面印刷用装置２１に記録材を導くことが可能となる。
【０１９７】
【発明の効果】
本発明の加熱装置は、以上のように、互いに圧接する第１加熱部材と第２加熱部材とを備え、上記第１加熱部材と第２加熱部材とが圧接する圧接領域に被加熱材を通過させることにより、上記被加熱材を加熱する加熱装置であって、上記第２加熱部材に外接して該第２加熱部材と共に回転し、上記第２加熱部材の表面温度が所定の温度になるように上記第２加熱部材を加熱する外部加熱部材を備え、上記外部加熱部材の材料および熱容量と、上記被加熱材の通過時における加熱装置の消費電力と、上記被加熱材の通過時における上記外部加熱部材の表面温度とに基づいて、回転する上記第２加熱部材上の任意の一点が、上記第２加熱部材と上記外部加熱部材とが接する加熱ニップ領域を通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定される構成である。
【０１９８】
これにより、例えば、被加熱材の通過時における加熱装置の（第１および第２加熱部材と外部加熱部材との）消費電力が、外部加熱部材を用いない構成の加熱装置における消費電力と比較して小さくなるように、また、被加熱材の通過時における外部加熱部材の表面温度が予め設定された温度（例えば、耐熱温度）を越えないように、外部加熱部材の材料および熱容量に応じて、加熱ニップ通過時間を決定することができる。
【０１９９】
従って、このように決定された加熱ニップ通過時間となるよう加熱装置を構成することにより、外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができるといった効果を奏する。
【０２００】
本発明の加熱装置は、例えば、外部加熱部材がアルミニウムからなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５
を満足する構成である。
【０２０１】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５
を満足する構成である。
【０２０２】
これにより、外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる加熱装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０２０３】
本発明の加熱装置は、第２加熱部材に外接することによる外部加熱部材のたわみ量が０．１ｍｍ以下である構成である。
【０２０４】
これにより、加熱ニップ領域を形成できると共に、外部加熱ローラにかかる荷重により外部加熱ローラに負荷がかかりすぎないようにすることができるといった効果を奏する。
【０２０５】
本発明の加熱装置は、例えば、外部加熱部材が鋼からなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの上記被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０
を満足する構成である。
【０２０６】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０
を満足する構成である。
【０２０７】
これにより、外部加熱部材を有していても消費電力の低減を図ることができる加熱装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０２０８】
本発明の加熱装置は、鋼が、炭素鋼またはステンレス鋼である構成である。
【０２０９】
これにより、炭素鋼やステンレス鋼等の鋼はヤング率が高いため、外部加熱部材の機械的強度を向上させることができるといった効果を奏する。
【０２１０】
本発明の加熱装置は、外部加熱部材の表面が耐熱性を有する樹脂により覆われている構成である。
【０２１１】
これにより、外部加熱部材の回転において、外部加熱部材と第２加熱部材との接触および乖離をスムーズに行うことができ、また、外部加熱部材の表面温度の上昇による外部加熱部材の変形を防止できるといった効果を奏する。
【０２１２】
本発明の加熱装置は、被加熱材上の任意の一点が圧接領域を通過する通過時間が２．３×１０−２秒以下である構成である。
【０２１３】
これにより、加熱装置を、高速機に適用することができるといった効果を奏する。
【０２１４】
本発明の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材が回動可能なローラであり、圧接領域を被加熱材が通過することにより、被加熱材上のトナーを定着させる構成である。
【０２１５】
これにより、加熱装置を定着装置として用いることができる。従って、画像形成装置において、消費電力の小さい定着装置を用いることができるといった効果を奏する。
【０２１６】
本発明の画像形成装置は、以上のように、被加熱材上に未定着のトナーからなる画像を形成する像転写装置と、被加熱材上の未定着のトナーを定着させる上記記載の加熱装置とを備える構成である。
【０２１７】
これにより、上記加熱装置を定着装置として用いることができ、消費電力の小さな画像形成装置を提供することができる。また、例えば、高速機の画像に上記加熱装置を適用した場合、トナーの定着性を確保しつつ、荷重が小さいことにより高速機であっても消費電力の低減が図れると共に、被加熱材である記録紙（記録媒体）において紙しわやカールが発生することを防止できるといった効果を奏する。
【０２１８】
本発明の加熱方法は、以上のように、第２加熱部材に外接して第２加熱部材と共に回転し、第２加熱部材の表面温度が所定の温度になるように第２加熱部材を加熱する外部加熱部材の材料および熱容量と、第１加熱部材、第２加熱部材、および外部加熱部材の消費電力と、外部加熱部材の表面温度とに基づいて、回転する第２加熱部材上の任意の一点が第２加熱部材と外部加熱部材とが接する加熱ニップ領域を通過するのに要する加熱ニップ通過時間が決定されている構成である。
【０２１９】
これにより、例えば、被加熱材の通過時における加熱装置の消費電力が、外部加熱部材を用いない構成の加熱装置における（第１および第２加熱部材と外部加熱部材との）消費電力と比較して小さくなるように、また、被加熱材の通過時における外部加熱部材の表面温度が予め設定された温度（例えば、耐熱温度）を越えないように、外部加熱部材の材料および熱容量に応じて、加熱ニップ通過時間を決定することができる。
【０２２０】
従って、このように決定された加熱ニップ通過時間となるよう加熱装置を構成することにより、外部加熱部材を有していても小さな消費電力で被加熱材を加熱することができるといった効果を奏する。
【０２２１】
本発明の加熱方法は、例えば、外部加熱部材がアルミニウムからなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．２８３Ｖ＋４３．９≦ｔ≦９．１５
を満足する構成である。
【０２２２】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１２８Ｐ２−１．３６Ｐ＋３５．２≦ｔ≦９．１５
を満足する構成である。
【０２２３】
これにより、外部加熱部材の材料（アルミニウム）に応じた加熱ニップ通過時間ｔの範囲を規定することにより、外部加熱部材を有していても小さな消費電力で被加熱材を加熱することができるといった効果を奏する。
【０２２４】
本発明の加熱方法は、外部加熱部材は鋼からなる場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過するときの被加熱材の通過速度をＶ（ｍｍ／秒）とすると、上記加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０００５Ｖ２−０．３５１Ｖ＋５６．２≦ｔ≦１３．１０
を満足する構成である。
【０２２５】
あるいは、被加熱材がＡ４サイズのシート状であり、２１０ｍｍの辺が通過方向と平行になるよう被加熱材が圧接領域を通過する場合、加熱ニップ通過時間をｔ（ミリ秒）とし、圧接領域を通過する被加熱材の通過速度をＰ（枚／分）とすると、加熱ニップ通過時間ｔは、
０．０１７５Ｐ２−１．９６Ｐ＋５４．８≦ｔ≦１３．１０
を満足する構成である。
【０２２６】
これにより、外部加熱部材の材料（鋼）に応じた加熱ニップ通過時間ｔの範囲を規定することにより、外部加熱部材を有していても小さな消費電力で被加熱材を加熱することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る定着装置の要部の構成を示す図である。
【図２】外部加熱ローラがアルミニウムからなり、定着速度が３２５（ｍｍ／秒）である場合の、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係を示すグラフである。
【図３】外部加熱ローラがアルミニウムからなり、定着速度が３６５（ｍｍ／秒）である場合の、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係を示すグラフである。
【図４】外部加熱ローラがアルミニウムからなり、定着速度が３９５（ｍｍ／秒）である場合の、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係を示すグラフである。
【図５】比較例としての定着装置の要部の構成を示す図である。
【図６】外部加熱ローラがアルミニウムからなる場合において、通紙時消費電力が比較例の通紙時消費電力以下であり、かつ、外部加熱ローラの表面温度が２００℃以下であるときの加熱ニップ通過時間（ミリ秒）と記録紙通紙速度（枚／分）との関係を示すグラフである。
【図７】外部加熱ローラがアルミニウムからなる場合において、通紙時消費電力が比較例の通紙時消費電力以下であり、かつ、外部加熱ローラの表面温度が２００℃以下である場合の加熱ニップ通過時間（ミリ秒）と定着速度（ｍｍ／秒）との関係を示すグラフである。
【図８】外部加熱ローラが炭素鋼からなり、定着速度が３２５（ｍｍ／秒）である場合の、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係を示すグラフである。
【図９】外部加熱ローラが炭素鋼からなり、定着速度が３６５（ｍｍ／秒）である場合の、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係を示すグラフである。
【図１０】外部加熱ローラが炭素鋼からなり、定着速度が３９５（ｍｍ／秒）である場合の、外部加熱ローラ温度（ローラ温度）（℃）および通紙時消費電力（Ｗ）と、加熱ニップ通過時間（ミリ秒）との関係を示すグラフである。
【図１１】外部加熱ローラが炭素鋼かなる場合において、通紙時消費電力が比較例の通紙時消費電力以下であり、かつ、外部加熱ローラの表面温度が２００℃以下であるときの加熱ニップ通過時間（ミリ秒）と記録紙通紙速度（枚／分）との関係を示すグラフである。
【図１２】外部加熱ローラが炭素鋼からなる場合において、通紙時消費電力が比較例の通紙時消費電力以下であり、かつ、外部加熱ローラの表面温度が２００℃以下である場合の加熱ニップ通過時間（ミリ秒）と定着速度（ｍｍ／秒）との関係を示すグラフである。
【図１３】図１に示す定着装置を備えた画像形成装置を外側から見た構成を示す斜視図である。
【図１４】上記画像形成装置の内部の構成を示す図である。
【図１５】上記画像形成装置における原稿画像読取装置の構成を示す図である。
【図１６】上記画像形成装置における画像記録装置の構成を示す図である。
【図１７】上記画像形成装置における記録材供給装置の構成を示す図である。
【図１８】上記画像形成装置における外部記録材供給装置の構成を示す図である。
【図１９】上記画像形成装置における後処理装置の構成を示す図である。
【図２０】上記画像形成装置における両面印刷用搬送部の構成を示す図である。
【符号の説明】
２３    定着装置
２３１    加熱ローラ（第１加熱部材）
２３２    加圧ローラ（第２加熱部材）
２３２ｄ  発熱層
２３３    外部加熱ローラ
２３３ａ  芯金（外部加熱部材）
２３３ｂ  耐熱離型層（耐熱性を有する樹脂）
２３４，２３５，２３９    ヒータランプ（熱源体）
２３６，２３７    温度センサ
２４０    クリーニングローラ
Ｙ    定着ニップ部（圧接領域）
Ｚ    加熱ニップ部（加熱ニップ領域）
Ｐ    記録紙（被加熱材、記録媒体）
Ｔ    トナー
【図１】
2004235030.tif 000008
【図２】
2004235030.tif 000009
【図３】
2004235030.tif 000010
【図４】
2004235030.tif 000011
【図５】
2004235030.tif 000012
【図６】
2004235030.tif 000013
【図７】
2004235030.tif 000014
【図８】
2004235030.tif 000015
【図９】
2004235030.tif 000016
【図１０】
2004235030.tif 000017
【図１１】
2004235030.tif 000018
【図１２】
2004235030.tif 000019
【図１３】
2004235030.tif 000020
【図１４】
2004235030.tif 000021
【図１５】
2004235030.tif 000022
【図１６】
2004235030.tif 000023
【図１７】
2004235030.tif 000024
【図１８】
2004235030.tif 000025
【図１９】
2004235030.tif 000026
【図２０】
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