(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熱効率の向上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を提供する。【解決手段】加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３２と外部加圧ローラ２３３とを備え、記録紙Ｐの通紙方向は鉛直上向き方向のＥ１方向である。領域Ａは領域Ｂよりも下方に配されており、領域Ａの幅は領域Ｂの幅よりも小さい。【選択図】  図１
2004235028.tif 000002
【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において、
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、
上記被加熱材は、上記第１加熱部材および上記第２加熱部材の下方から上方、または、上方から下方に向けて、上記圧接領域を通過することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
上記被加熱材は、略鉛直上向き方向に上記圧接領域を通過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】
上記第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで上記被加熱材を通過させ、
上記第２加熱部材の回転中心に垂直であり上記外部加熱部材を含む断面において、上記第２加熱部材の回転方向に、上記外部加熱部材による加熱位置から上記圧接領域における上記被加熱材の搬入側の端部までの上記第２加熱部材表面の領域を第１領域とすると、該第１領域の大部分は、上記第２加熱部材の回転中心よりも下方に配され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】
上記断面において、上記第２加熱部材の回転方向に、上記圧接領域における上記被加熱材の排出側の端部から上記外部加熱部材による加熱位置までの上記第２加熱部材表面の領域を第２領域とすると、上記第２領域の幅は、上記第１領域の幅よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
上記第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで上記被加熱材を通過させ、
上記第２加熱部材の回転中心に垂直であり上記外部加熱部材を含む断面において、上記第２加熱部材の回転方向に、上記外部加熱部材による加熱位置から上記圧接領域における上記被加熱材の搬入側の端部までの上記第２加熱部材表面の領域を第１領域とし、上記圧接領域における上記被加熱材の排出側の端部から上記外部加熱部材による加熱位置までの上記第２加熱部材表面の領域を第２領域とすると、上記第１領域の中心が上記第２領域の中心より下方に位置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、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するローラ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７】
上記外部加熱部材の回転中心は、上記第２加熱部材の回転中心よりも下方に配されることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
上記第２加熱部材は、誘導加熱作用により発熱する発熱体を備え、
上記外部加熱部材は、上記第２加熱部材を誘導加熱する誘導加熱コイル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９】
上記外部加熱部材の形状は曲率を有することを特徴とする請求項８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、回転することで上記被加熱材を通過させ、
上記第２加熱部材の表面をクリーニングするためのクリーニング部材を備え、
上記クリーニング部材は、上記第２加熱部材の回転方向において、上記外部加熱部材よりも上流側に配されていることを特徴とする請求項２、４、５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項１１】
上記クリーニング部材は、金属からなることを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
上記クリーニング部材と上記外部加熱部材とは、互いに臨むように配されることを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１３】
上記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１４】
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１３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。
【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、定着装置からの放熱エネルギーが大きくなる。このため、熱効率の悪化や機内温度の上昇などを招来する。
【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熱効率の向上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において、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、上記被加熱材は、上記第１加熱部材および上記第２加熱部材の下方から上方、または、上方から下方に向けて、上記圧接領域を通過することを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、被加熱材が圧接領域を通過する方向（被加熱材の搬送方向）が、略鉛直方向となるため、第１・２加熱部材に関して下向きとなる領域ができる。従って、第１・２加熱部材からの対流による放熱が低減される。
【００１７】
また、加熱装置内で加熱された空気は、第１・２加熱部材より下側の空間（下空間）に滞留し、第２加熱部材を加熱することになるため、加熱装置の熱効率の向上を図ることができる。
【００１８】
上記の加熱装置は、被加熱材は、略鉛直上向き方向に圧接領域を通過することが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、例えば、加熱装置の筐体であるカバー側での加熱部材の回転方向が下向きとなり、その周辺の空気を上から下に流そうとする力が作用する。従って、加熱装置内において第１・２加熱部材や外部加熱部材により加熱された空気を容易に下空間内に滞留させることができる。
【００２０】
上記の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで上記被加熱材を通過させ、上記第２加熱部材の回転中心に垂直であり上記外部加熱部材を含む断面において、上記第２加熱部材の回転方向に、上記外部加熱部材による加熱位置から上記圧接領域における上記被加熱材の搬入側の端部までの上記第２加熱部材表面の領域を第１領域とすると、該第１領域の大部分は、上記第２加熱部材の回転中心よりも下方に配されることが好ましい。
【００２１】
通常、第２領域は外部加熱部材による加熱前、第１領域は外部加熱部材による加熱後であることから、第１領域の温度の方が第２領域の温度よりも大きくなる。従って、第１領域は第２領域に比べて、空気への放熱による熱損失が生じやすい。
【００２２】
しかしながら、上記の構成によれば、第１領域の大部分が第２加熱部材の回転中心よりも下方に配されることにより、第１領域の大部分が下側を向くため、第１領域からの対流による放熱を低減することができる。従って、加熱装置において放熱エネルギーの低減を図ることができ、熱効率の向上を図ることができる。
【００２３】
上記の加熱装置は、上記断面において、第２加熱部材の回転方向に、圧接領域における被加熱材の排出側の端部から外部加熱部材による加熱位置までの第２加熱部材表面の領域を第２領域とすると、第２領域の幅は、第１領域の幅よりも大きいことが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、第１領域からの対流による放熱をより低減することができる。従って、加熱装置において放熱エネルギーの低減を図ることができ、熱効率の向上を図ることができる。
【００２５】
上記の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで被加熱材を通過させ、第２加熱部材の回転中心に垂直であり外部加熱部材を含む断面において、第２加熱部材の回転方向に、外部加熱部材による加熱位置から圧接領域における被加熱材の搬入側の端部までの第２加熱部材表面の領域を第１領域とし、圧接領域における被加熱材の排出側の端部から外部加熱部材による加熱位置までの第２加熱部材表面の領域を第２領域とすると、第１領域の中心が第２領域の中心より下方に位置することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、被加熱材の搬送方向は略鉛直上向き方向となる。従って、加熱装置内において第１・２加熱部材や外部加熱部材により加熱された空気を容易に下空間内に滞留させることができ、熱効率の向上を図ることができる。
【００２７】
上記の加熱装置は、外部加熱部材が、第２加熱部材に外接して該第２加熱部材と共に回転するローラであることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、簡単な構成で、第２加熱部材を加熱することができる。従って、省スペース化を図ることができ、例えばクリーニング部材等、他の部品の設置が容易となる。
【００２９】
上記の加熱装置は、外部加熱部材の回転中心が、第２加熱部材の回転中心よりも下方に配されることが好ましい。
【００３０】
通常、外部加熱部材により熱せられた空気は、加熱装置における被加熱材の排出口を通じて装置外に容易に逃げることができる。
【００３１】
しかしながら、上記の構成によれば、加熱装置における被加熱材の排出口から外部加熱部材が離れており、熱せられた空気を加熱装置内に滞留させやすくすることができる。従って、熱効率の向上を図ることができる。
【００３２】
上記の加熱装置は、第２加熱部材が、誘導加熱作用により発熱する発熱体を備え、上記外部加熱部材は、上記第２加熱部材を誘導加熱する誘導加熱コイルであることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、第２加熱部材を直接発熱させることができることにより、第２加熱部材表面からの放射、対流による熱損失が少ない。また、外部加熱部材自体はほとんど発熱しないため、外部加熱部材自体の熱損失は少ない。従って、さらに熱効率の向上を図ることができる。
【００３４】
上記の加熱装置は、外部加熱部材の形状が曲率を有することが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、外部加熱部材としての誘導加熱コイルの中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなる。従って、第２加熱部材の発熱の立ち上がりをはやくすることができる。
【００３６】
上記の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで被加熱材を通過させ、第２加熱部材の表面をクリーニングするためのクリーニング部材を備え、クリーニング部材は、第２加熱部材の回転方向において、外部加熱部材よりも上流側に配されていることが好ましい。
【００３７】
また、上記加熱装置は、クリーニング部材が金属からなることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、外部加熱部材上方にクリーニング部材が配されることになるため、外部加熱部材によって熱せられた空気が、加熱装置における被加熱材の排出口を通じて装置外に逃げようとするのを、クリーニング部材によって抑制することができる、従って、熱効率の向上を図ることができる。
【００３９】
また、外部加熱部材によって熱せられた空気によりクリーニング部材が予熱されるため、クリーニング部材が熱負荷となることがない。従って、クリーニング部材を備えていても、外部加熱部材による第２加熱部材の加熱作用を低減させることはない。
【００４０】
上記の加熱装置は、クリーニング部材と外部加熱部材とが、互いに臨むように配されることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、外部加熱部材からの放射熱の一部をクリーニング部材に吸収させることができるため、外部加熱部材からの熱損失を低減することができる。
【００４２】
上記の加熱装置は、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。
【００４３】
上記の構成によれば、加熱装置を定着装置として適用することができ、熱効率の良好な定着装置を提供することができる。
【００４４】
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。
【００４５】
上記の構成によれば、熱効率の良好な画像形成装置を提供することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
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、カバー２３０ａ・２３０ｂ内に、加熱ローラ（第１加熱部材）２３１、加圧ローラ（第２加熱部材）２３２、および外部加熱ローラ２３３を備えている。
【００４８】
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。
【００４９】
図１に示すように、加熱ローラ２３１は、図中矢印Ｃ１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。
【００５０】
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０．４ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ（炭素鋼））製芯金を用いるものとする。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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７００Ｗとする。
【００５４】
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。
【００５５】
加圧ローラ２３２は、図中矢印Ｄ１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２７４Ｎ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７ｍｍ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。
【００５６】
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。
【００５７】
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の発泡シリコーンゴムからなる。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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３００Ｗ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。
【００６０】
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。ここでは、加熱ニップ部Ｚの幅（加圧ローラ２３２の回転方向の長さ）は、３ｍｍである。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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）２４１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。
【００６５】
図示しない制御回路（制御手段）は、温度センサ２４１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。
【００６６】
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２４１はなくてもかまわない。
【００６７】
また、加熱ローラ２３１、加圧ローラ２３２、および外部加熱ローラ２３３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。
【００６８】
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Ｅ１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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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（ここでは１９０℃（このとき加圧ローラ２３２は１５０℃））に達するまで加熱を行う。
【００７２】
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（例えば、加熱ローラが２００℃、加圧ローラ２３２が１３６℃となる）ように、ヒータランプ２３４・２３５・２３９への通電が制御されている。
【００７３】
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（１３６℃）を維持するのに必要とされる温度（１７０℃）に、外部加熱ローラ２３３の温度を維持するよう制御される。
【００７４】
また、コピーモードにおいて、記録紙ＰがＡ４サイズの場合、記録紙Ｐは定着ニップ部Ｙに、ヨコ送りで６５枚／分で搬送される。なお、このときのニップ通過時間（記録紙Ｐ上の任意の一点が定着ニップ部Ｙを通過するのに要する時間）は、１９．２ミリ秒である。
【００７５】
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。
【００７６】
ところで、定着装置２３から放熱される熱エネルギーは、定着装置２３の配置、記録紙Ｐの搬送方向、および、加圧ローラ２３２・外部加熱ローラ２３３の位置関係によって異なる。
【００７７】
以下、定着装置２３から放熱される熱エネルギー（放熱エネルギー）が小さくなるように、定着装置２３の配置、記録紙Ｐの搬送方向、および、加圧ローラ２３２・外部加熱ローラ２３３の位置関係について検討する。
【００７８】
ここで、定着装置２３における記録紙Ｐの搬送方向（通紙方向）が垂直上向き（図中矢印Ｅ１方向）になるよう、定着装置２３は配置されているものとする（構成▲１▼）。
【００７９】
また、比較例として、本実施の形態の構成▲１▼と定着装置２３の配置、記録紙Ｐの搬送方向、および、加圧ローラ２３２・外部加熱ローラ２３３の位置関係が異なる構成の定着装置である構成（比較例▲１▼、構成▲２▼・▲３▼）を用いて、放熱エネルギーに関して比較例▲１▼および構成▲２▼・▲３▼と構成▲１▼との比較を行う。
【００８０】
比較例▲１▼および構成▲１▼〜▲３▼の構成（通紙方向、外部加熱ローラ２３３と加圧ローラ２３２との位置関係（外部加熱ローラ２３３の当接位置）、領域Ａの面積Ｓａ・温度、領域Ｂの向き・面積Ｓｂ・温度）については、次の表１に示す。なお、領域Ａ・Ｂの温度とは各領域内の平均温度とする。
【００８１】
【表１】
2004235028.tif 000003
【００８２】
ここで、加圧ローラ２３２の回転中心（中心軸）に垂直であり外部加熱ローラ２３３を含む断面において、加圧ローラ２３２の回転方向に、定着ニップ部Ｙにおける記録紙Ｐの排出側の端部から外部加熱ローラ２３３による加熱位置までの加圧ローラ２３２表面の領域を領域Ｂ（第２領域）とし、外部加熱ローラ２３３による加熱位置から定着ニップ部Ｙにおける記録紙Ｐの搬入側の端部までの加圧ローラ２３２表面の領域を領域Ａ（第１領域）とする。
【００８３】
また、以下に示す角度は、定着装置２３を備えた複写機の設置面（地面と略平行）と平行な面上において設置面に対する垂線に垂直な線（図中一点鎖線で示すラインＨ（右向き））から反時計回りの角度（角度θｐ）を示す。例えば、図１に示すように、構成▲１▼の通紙方向は垂直上向き（角度は９０°）であり、外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２の２２５°の位置に配置されている。即ち、加圧ローラ２３２の中心と外部加熱ローラ２３３の中心とを結ぶ線は、ラインＨと２２５°をなし、ローラの中心を比較すると、外部加熱ローラ２３３は加圧ローラ２３２より下方に配されている。
【００８４】
図１に示すように、領域Ａ・Ｂの幅の中心を比較すると、構成▲１▼において領域Ａは領域Ｂより下方に配されている。即ち、表１に示すように、領域Ａの向きは下向き、領域Ｂの向きは上向きである。
【００８５】
また、領域Ａの面積Ｓａの大きさは１．４０×１０４（ｍｍ２）、領域Ｂの面積Ｓｂの大きさは２．３４×１０４（ｍｍ２）である。領域Ａの温度は１３６℃であり、領域Ｂの温度は１１９℃である。
【００８６】
構成▲１▼の場合、定着装置からの放熱エネルギーは２３８（Ｗ）である。
【００８７】
表１、図３に示すように、比較例▲１▼は構成▲１▼を９０°反時計回りに回転させた構成で配置されている。即ち、比較例▲１▼通紙方向は水平（角度は０°、図３中Ｅ２方向）であり、外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２の３１５°の位置（加圧ローラ２３２より下方）に配置されている。
【００８８】
比較例▲１▼において、領域Ａの面積Ｓａの大きさ、領域Ｂの面積Ｓｂの大きさ、領域Ａの温度、および、領域Ｂの温度は構成▲１▼と同様である。比較例▲１▼の場合、定着装置からの放熱エネルギーは２５９（Ｗ）である。
【００８９】
このように、構成▲１▼のように通紙方向を垂直上向き方向とすると、比較例▲１▼のように通紙方向が水平方向の場合よりも、放熱エネルギーを約９．１％低減することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【００９０】
これは、領域Ａからの対流による放熱を低減することができるからである。即ち、領域Ａの温度をＴｐａ、領域Ｂの温度をＴｐｂとすると、領域Ｂが外部加熱ローラ２３３による加熱前、領域Ａが外部加熱ローラ２３３による加熱後であることから、Ｔｐａ＞Ｔｐｂとなる。従って、領域Ａは領域Ｂに比べて、空気への放熱による熱損失が生じやすい。また、構成▲１▼の場合、領域Ａが下側を向くため、領域Ａからの対流による放熱を低減することができることから、加圧ローラ２３２からのトータルの放熱量としては比較例▲１▼よりも少なくなる。
【００９１】
また、構成▲１▼は、記録紙Ｐの通紙（搬送）方向が略垂直方向になるよう配置されているため、加熱ローラ２３１に関しても下向きとなる領域ができることから、その下向きの領域からの対流による放熱を低減することができる。さらに、構成▲１▼の場合は、加熱ローラ２３１によって加熱された空気の一部は、加圧ローラ２３２側に流れ、加圧ローラ２３２を加熱することとなることから、定着装置の熱効率が向上する。
【００９２】
さらに、構成▲１▼は、記録紙Ｐの通紙方向が略垂直方向になるよう配置されているため、定着装置２３内の空間が、加熱ローラ２３１・加圧ローラ２３２よりも上側の空間（以下、上空間と称する）と下側の空間（以下、下空間と称する）に区分される。ここで、加圧ローラ２３２表面の領域Ａや外部加熱ローラ２３３は下空間側にあることから、上空間側の空気よりも下空間側の空気の方が、より高温に加熱される。この高温状態に加熱された空気は、定着装置２３の外側に逃げにくく下空間内に滞留するため、定着装置２３の熱効率が向上する。
【００９３】
また、構成▲１▼とは、外部加熱ローラ２３３の位置が異なる例を構成▲２▼として、図４、表１に基づいて説明する。
【００９４】
図４に示すように、構成▲２▼において外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２の１３５°の位置（加圧ローラ２３２より上方）に配置されている。
【００９５】
また、構成▲２▼において、領域Ａの面積Ｓａの大きさは２．３４×１０４（ｍｍ２）、領域Ｂの面積Ｓｂの大きさは１．４０×１０４（ｍｍ２）である。領域Ａの温度は１３６℃であり、領域Ｂの温度は１１９℃である。構成▲２▼の場合、定着装置２３からの放熱エネルギーは２５１（Ｗ）である。
【００９６】
構成▲２▼においても、構成▲１▼と同様、通紙方向は垂直方向であるため、比較例▲１▼と比較すると放熱エネルギーは小さくなる。
【００９７】
一方、上記構成▲１▼は構成▲２▼よりも、放熱エネルギーを約５．２％低減することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【００９８】
これは、構成▲２▼より構成▲１▼の方が、領域Ａの面積が小さいため、領域Ａからの対流による放熱量が少ないからである。
【００９９】
また、構成▲１▼では、外部加熱ローラ２３３が下空間に存在することから、外部加熱ローラ２３３により加熱された空気が定着装置２３の外側に逃げにくいからである。
【０１００】
また、構成▲２▼とは、記録紙Ｐの通紙方向が異なる例を構成▲３▼として、図５、表１に基づいて説明する。
【０１０１】
図５に示すように、構成▲３▼の通紙方向は、構成▲１▼・▲２▼とは異なり垂直下向き（角度は２７０°、図中矢印Ｅ３方向）である。即ち、構成▲１▼・▲２▼とは異なり領域Ａが領域Ｂよりも上方に配されることとなる。
【０１０２】
構成▲３▼において、領域Ａの面積Ｓａの大きさは１．４０×１０４（ｍｍ２）、領域Ｂの面積Ｓｂの大きさは２．３４×１０４（ｍｍ２）である。領域Ａの温度は１３６℃であり、領域Ｂの温度は１１９℃である。構成▲３▼の場合、定着装置２３からの放熱エネルギーは２５６（Ｗ）である。
【０１０３】
構成▲３▼においても、構成▲１▼と同様、通紙方向は垂直方向であるため、比較例▲１▼と比較すると放熱エネルギーは小さくなる。
【０１０４】
一方、上記構成▲１▼は構成▲３▼よりも、放熱エネルギーを約７．０％低減することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【０１０５】
これは、構成▲３▼では領域Ａの向きが上向きであることから、構成▲１▼と比較すると、領域Ａからの対流による放熱量が増え、加圧ローラ２３２からのトータルの放熱量としては構成▲１▼よりも大きくなるからである。
【０１０６】
また、構成▲３▼は通紙方向が上向きであるため、加熱ローラ２３１がカバー２３０ａと、加圧ローラ２３２がカバー２３０ｂと相対する側の回転方向が上向きとなり、その周辺の空気を下から上に流そうとする力が作用することとなる。
【０１０７】
このため、加熱ローラ２３１・加圧ローラ２３２・外部加熱ローラ２３３により加熱された下空間内の空気の上空間側への移動が促進され、加熱された空気が定着装置２３の排紙口等を通じて定着装置２３の外側に逃げやすくなる。一方、構成▲１▼のように通紙方向が上向きであれば、加熱ローラ２３１がカバー２３０ａと、加圧ローラ２３２がカバー２３０ｂと相対する側の回転方向が下向きとなり、その周辺の空気を上から下に流そうとする力が作用する。その結果、加熱ローラ２３１・加圧ローラ２３２・外部加熱ローラ２３３により加熱された下空間内の空気が下空間内に滞留しやすくなるからである。
【０１０８】
以上のように、通紙方向が垂直上向き方向となり、領域Ａの向きが下向きかつ領域Ａが領域Ｂよりも大きくなるよう外部加熱ローラ２３３が配されている構成（構成▲１▼）が放熱エネルギーの低減について最も大きな効果が得られるが、これに限定されるものではなく、通紙方向、外部加熱ローラ２３３の配置（領域Ａ・Ｂ）などの構成のうちいずれかを構成▲１▼と同様にする（構成▲２▼・▲３▼）ことによっても、放熱エネルギーの低減について効果を得ることができる。
【０１０９】
ところで、加圧ローラ２３２の周りには、クリーニングローラ２４０を備えていてもかまわない。以下、クリーニングローラ２４０を備えた構成について説明する。
【０１１０】
以下、定着装置２３からの放熱エネルギーとクリーニングローラ２４０の配置との関係について検討する。
【０１１１】
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。
【０１１２】
ここで、上述した構成▲１▼にクリーニングローラ２４０を、外部加熱ローラ２３３の上流側に配置した構成を構成▲４▼とする。構成▲４▼において、クリーニングローラ２４０は、加圧ローラ２３２の１３５°の位置に配置されている。
【０１１３】
また、比較例として、構成▲４▼とクリーニングローラ２４０の位置が異なる構成（比較例▲２▼・▲３▼）を用いて、放熱エネルギーに関して構成▲４▼（図２）と比較例▲２▼・▲３▼との比較を行う。
【０１１４】
比較例▲２▼・▲３▼および構成▲４▼の構成（通紙方向、外部加熱ローラ２３３と加圧ローラ２３２との位置関係（外部加熱ローラ２３３の当接位置）、領域Ａの面積Ｓａ・温度、領域Ｂの向き・面積Ｓｂ・温度）、クリーニングローラ２４０の位置（外部加熱ローラ２３３との位置関係）、放熱エネルギーについては、次の表２に示す。
【０１１５】
【表２】
2004235028.tif 000004
【０１１６】
表２、図７に示すように、比較例▲２▼においてクリーニングローラ２４０は、外部加熱ローラ２３３の上流側であり、加圧ローラ２３２の９０°の位置に配置されている。比較例▲２▼における放熱エネルギーは、２５２（Ｗ）である。
【０１１７】
また、図６に示すように、比較例▲２▼においてクリーニングローラ２４０は、外部加熱ローラ２３３の下流側であり、加圧ローラ２３２の２７０°の位置に配置されている。比較例▲３▼における放熱エネルギーは、２５６（Ｗ）である。
【０１１８】
一方、構成▲４▼の放熱エネルギーは、２４５（Ｗ）である。
【０１１９】
このように、構成▲４▼は、比較例▲３▼よりも放熱エネルギーを約４．３％低減することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【０１２０】
これは、構成▲４▼は、比較例▲３▼とは異なり、外部加熱ローラ２３３の上方にクリーニングローラ２４０が配置されることになるため、外部加熱ローラ２３３によって熱せられた空気が、定着装置２３の排紙口を通じて定着装置２３の外側に逃げようとするのを、クリーニングローラ２４０により防止することができるからである。
【０１２１】
また、通常、加圧ローラ２３２にクリーニングローラ２４０を当接すると、クリーニングローラ２４０が熱負荷となり、外部加熱ローラ２３３による加圧ローラ２３２の加熱作用に悪影響を及ぼすこととなり、クリーニングローラ２４０が外部加熱ローラ２３３の下流側にある比較例▲３▼においてはこの影響を受ける。しかしながら、構成▲４▼では外部加熱ローラ２３３によって熱せられた空気（放射熱）によりクリーニングローラ２４０が予熱されるため、クリーニングローラ２４０が熱負荷となることによる悪影響を低減することができるからである。
【０１２２】
構成▲４▼は、比較例▲２▼よりも放熱エネルギーを約２．８％低減することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【０１２３】
これは、比較例▲２▼は外部加熱ローラ２３３から見て、クリーニングローラ２４０全体が加圧ローラ２３２によって遮られているため、外部加熱ローラ２３３からの放射熱はクリーニングローラ２４０に到達しない。一方、構成▲４▼では、外部加熱ローラ２３２とクリーニングローラ２４０とが加圧ローラ２３２によって遮られないよう、ほぼ相対するよう配置されている。即ち、外部加熱ローラ２３２とクリーニングローラ２４０とは、クリーニングローラ２４０の周囲で互いに臨むように配されている。
【０１２４】
従って、構成▲４▼では、外部加熱ローラ２３３からの放射熱の一部をクリーニングローラ２４０に吸収させることができ、外部加熱ローラ２３３からの熱損失を低減できるからである。
【０１２５】
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。
【０１２６】
また、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。
【０１２７】
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８〜図１５を用いてその構成を説明する。
【０１２８】
図８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９は、画像形成装置の内部の構成を示す図である。
【０１２９】
図８・図９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１１参照）は、後述するように、画像記録装置１２に備えられている。
【０１３０】
図９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。また、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。
【０１３１】
画像形成装置本体の動作について、以下に説明する。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
また、原稿画像読取装置１１には、図１０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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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９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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
図１１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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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１２参照）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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
図１２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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
図１３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。
【０１６３】
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の左側面下部に設けられた外部記録材受け入れ部３８（図１１参照）へと受け渡される。
【０１６４】
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８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。
【０１６５】
なお、外部記録材供給装置１５下面には、図１３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。
【０１６６】
図１４は、後処理装置１４の構成を示す図である。図９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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
後処理装置１４は、図１４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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
図１０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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
図１５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１１に示した画像記録装置１２の側面に取り付けられる。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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１４に示す後処理装置１４や図１５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。
【０１８１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の一形態について図１および図１６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において、実施の形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【０１８２】
ここで、本実施の形態における定着装置は、加熱手段として図１に示す外部加熱ローラ２３３のかわりに、図１６に示すように、誘導加熱コイル（外部加熱部材）２４２を備えている。誘導加熱コイル２４２には、図示しない駆動電源が接続されている。また、図１６においては、クリーニングローラは図示していない。
【０１８３】
本実施の形態における加圧ローラ２３２は、芯金２３２ａと、芯金２３２ａの外周表面にはシリコーンゴム等からなるの耐熱弾性材層２３２ｂと、更にその外側に発熱層２３２ｄと、そして最外層には離型層２３２ｃとが設けられ、４層構造となっている。
【０１８４】
直径４０ｍｍで、アルミニウム、鉄もしくはステンレス鋼等の金属からなる芯金２３２ａ上には、厚さ６ｍｍの発泡シリコーンゴムからなる耐熱弾性体層２３２ｂが形成されている。
【０１８５】
なお、芯金２３２ａの材料としては、誘導加熱による発熱を防止するため、アルミニウムがより望ましい。
【０１８６】
発熱層２３２ｄは、誘導加熱作用により発熱する発熱体であり、表面温度の立ち上がり時間を短縮するために、その肉厚は、４０μｍ〜５０μｍと薄肉化されている。
【０１８７】
また、発熱層２３２ｄは、誘導加熱（電磁誘導によって加熱電流を発生させる加熱）により加熱されるため、鉄やＳＵＳ４３０ステンレス鋼等、磁性および導電性を有する材料からなるものであればよい。特に比透磁率が高い（例えば、１以上）材料が好ましく、珪素鋼板や電磁鋼板、ニッケル鋼等であってもよい。
【０１８８】
なお、非磁性体であっても、ＳＵＳ３０４ステンレス材など抵抗値の高い（例えば、９．８×１０−６Ω・ｃｍ以上）材料であれば誘導加熱できるのでこれを使用してもよい。また、非磁性のベース部材（例えば、セラミックスからなる部材等）であっても、比透磁率の高い上記材料が導電性を有するように配置されているような構成であればそれでもよい。ここでは、発熱層２３２ｄに電鋳法により作製した厚さ４０μｍのニッケルを使用している。また、発熱層２３２ｄは、発熱量を増大させるために、発熱層を複数の材料からなる層で構成しても良い。
【０１８９】
また、発熱層２３２ｄ表面（外周面）には、定着ニップ部Ｙで加熱され粘度が低下したトナーＴが加熱ローラ２３１に付着するのを防止するために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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）等のフッ素樹脂、あるいはシリコーンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコンゴム等の弾性体、若しくはこれらが複数積層された離型層２３２ｃが被覆されている。
【０１９０】
そして、加圧ローラ２３２は、図示しないばね等の加圧部材により定着ローラ２３１に２７４Ｎの力で圧接され、これにより、定着ローラ２３１との間に幅が約７ｍｍの定着ニップ部Ｙが形成されるよう構成されている。
【０１９１】
加圧ローラ２３２を加熱する加熱手段としては、図に示すように誘導加熱コイル２４２から構成されており、加圧ローラ２３２の外周を取り囲むように構成されている。このように構成すると曲率が存在するため、誘導加熱コイル２４２の中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなるため、加圧ローラ２３２の表面温度をすばやく立ち上げるのに都合が良い。
【０１９２】
誘導加熱コイル２４２の材料としては、ここでは、耐熱性を考慮してアルミニウム単線（表面絶縁層（例えば、酸化膜）あり）を使用しているが、銅線もしくは銅ベースの複合部材線であっても良いし、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であってもよい。何れの線材を使用しても、誘導加熱コイル２４２でのジュール損を抑えるためには、誘導加熱コイル２４２の全抵抗値は、０．５Ω以下、望ましくは０．１Ω以下であるほうがよい。また、誘導加熱コイル２４２は、トナーＴを定着させる記録紙Ｐのサイズに応じて複数個配置しても良い。
【０１９３】
励磁回路（図示せず）よりこの誘導加熱コイル２４２に高周波電流を流すことで生じる交番磁界により、加圧ローラ２３２は誘導加熱される。
【０１９４】
また、加圧ローラ２３２の周面には、温度検知手段としてのサーミスタ（温度線センサ）２４９が配設されており、加圧ローラ２３２の表面温度を検出するようになっている。そして、検出された温度データに基づいて、図示しない温度制御手段（制御手段）は、加圧ローラ２３２表面の温度が所定の温度となるよう誘導加熱コイル２４２への通電を制御する。
【０１９５】
ここで、加圧ローラ２３２の加熱手段として誘導加熱コイル２４２（誘導加熱方式）を用いた場合（構成▲５▼）と、実施の形態１において上述した外部加熱ローラ２３３（加熱ローラ方式）を用いた場合（構成▲１▼、図１参照）とについて、定着装置２３からの放熱エネルギーを比較した結果を表３に示す。
【０１９６】
【表３】
2004235028.tif 000005
【０１９７】
表３に示すように、構成▲１▼の放熱エネルギーは２３８（Ｗ）、構成▲５▼の放熱エネルギーは２０６（Ｗ）となり、本実施の形態に係る構成▲５▼の方が、構成▲１▼よりも放熱エネルギーを約１３．４％低減でき、熱効率の向上を図ることができる。
【０１９８】
これは、加熱ローラ方式は、外部加熱ローラ２３３表面からの放射、対流による熱損失がある（約４７Ｗ）のに対し、誘導加熱方式では、加圧ローラ２３２を直接発熱させることから、誘導加熱用コイル２４２自体はほとんど発熱せず、従って誘導加熱コイル２４２自体の熱損失はほとんどないからである。
【０１９９】
なお、上述した実施の形態１・２において、通紙方向は垂直方向が好ましいとしたが、完全に垂直でなくても略垂直（記録紙Ｐは、加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３２の下方から上方、または、上方から下方に向けて、定着ニップ部Ｙを通過する）で足りることはいうまでもない。
【０２００】
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２０１】
【発明の効果】
本発明の加熱装置は、以上のように、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を備え、被加熱材は、第１加熱部材および第２加熱部材の下方から上方、または、上方から下方に向けて、圧接領域を通過する構成である。
【０２０２】
これにより、被加熱材が圧接領域を通過する方向（被加熱材の搬送方向）が、略鉛直方向となるため、第１・２加熱部材に関して下向きとなる領域ができる。従って、第１・２加熱部材からの対流による放熱が低減される。
【０２０３】
また、加熱装置内で加熱された空気は、第１・２加熱部材より下側の空間（下空間）に滞留し、第２加熱部材を加熱することになるため、加熱装置の熱効率の向上を図ることができるといった効果を奏する。
【０２０４】
本発明の加熱装置は、被加熱材は、略鉛直上向き方向に圧接領域を通過する構成である。
【０２０５】
これにより、加熱装置内において第１・２加熱部材や外部加熱部材により加熱された空気を容易に下空間内に滞留させることができる。
【０２０６】
本発明の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで上記被加熱材を通過させ、上記第２加熱部材の回転中心に垂直であり上記外部加熱部材を含む断面において、上記第２加熱部材の回転方向に、上記外部加熱部材による加熱位置から上記圧接領域における上記被加熱材の搬入側の端部までの上記第２加熱部材表面の領域を第１領域とすると、該第１領域の大部分は、上記第２加熱部材の回転中心よりも下方に配される構成である。
【０２０７】
これにより、第１領域の大部分が下側を向くため、第１領域からの対流による放熱を低減することができる。従って、加熱装置において放熱エネルギーの低減を図ることができ、熱効率の向上を図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、上記断面において、第２加熱部材の回転方向に、圧接領域における被加熱材の排出側の端部から外部加熱部材による加熱位置までの第２加熱部材表面の領域を第２領域とすると、第２領域の幅は、第１領域の幅よりも大きい構成である。
【０２０９】
これにより、第１領域からの対流による放熱をより低減することができる。従って、加熱装置において放熱エネルギーの低減を図ることができ、熱効率の向上を図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、第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで被加熱材を通過させ、第２加熱部材の回転中心に垂直であり外部加熱部材を含む断面において、第２加熱部材の回転方向に、外部加熱部材による加熱位置から圧接領域における被加熱材の搬入側の端部までの第２加熱部材表面の領域を第１領域とし、圧接領域における被加熱材の排出側の端部から外部加熱部材による加熱位置までの第２加熱部材表面の領域を第２領域とすると、第１領域の中心が第２領域の中心より下方に位置する構成である。
【０２１１】
これにより、被加熱材の搬送方向は略鉛直上向き方向となる。従って、加熱装置内において第１・２加熱部材や外部加熱部材により加熱された空気を容易に下空間内に滞留させることができ、熱効率の向上を図ることができるといった効果を奏する。
【０２１２】
本発明の加熱装置は、外部加熱部材が、第２加熱部材に外接して該第２加熱部材と共に回転するローラである構成である。
【０２１３】
上記の構成によれば、簡単な構成で、第２加熱部材を加熱することができる。従って、省スペース化を図ることができ、例えばクリーニング部材等、他の部品の設置が容易となるといった効果を奏する。
【０２１４】
本発明の加熱装置は、外部加熱部材の回転中心が、第２加熱部材の回転中心よりも下方に配される構成である。
【０２１５】
これにより、加熱装置における被加熱材の排出口から外部加熱部材が離れており、熱せられた空気を加熱装置内に滞留させやすくすることができる。従って、熱効率の向上を図ることができるといった効果を奏する。
【０２１６】
本発明の加熱装置は、第２加熱部材が、誘導加熱作用により発熱する発熱体を備え、上記外部加熱部材は、上記第２加熱部材を誘導加熱する誘導加熱コイルである構成である。
【０２１７】
これにより、第２加熱部材を直接発熱させることができることにより、第２加熱部材表面からの放射、対流による熱損失が少ない。また、外部加熱部材自体はほとんど発熱しないため、外部加熱部材自体の熱損失は少ない。従って、さらに熱効率の向上を図ることができるといった効果を奏する。
【０２１８】
本発明の加熱装置は、外部加熱部材の形状が曲率を有する構成である。
【０２１９】
これにより、外部加熱部材としての誘導加熱コイルの中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなる。従って、第２加熱部材の発熱の立ち上がりをはやくすることができるといった効果を奏する。
【０２２０】
本発明の加熱装置は、第１加熱部材および第２加熱部材は、回転することで被加熱材を通過させ、第２加熱部材の表面をクリーニングするためのクリーニング部材を備え、クリーニング部材は、第２加熱部材の回転方向において、外部加熱部材よりも上流側に配されている構成である。
【０２２１】
また、本発明の加熱装置は、クリーニング部材が金属からなる構成である。
【０２２２】
これにより、外部加熱部材上方にクリーニング部材が配されることになるため、外部加熱部材によって熱せられた空気が、加熱装置における被加熱材の排出口を通じて装置外に逃げようとするのを、クリーニング部材によって抑制することができる、従って、熱効率の向上を図ることができる。
【０２２３】
また、外部加熱部材によって熱せられた空気によりクリーニング部材が予熱されるため、クリーニング部材が熱負荷となることがない。従って、クリーニング部材を備えていても、外部加熱部材による第２加熱部材の加熱作用を低減させることはないといった効果を奏する。
【０２２４】
本発明の加熱装置は、クリーニング部材と外部加熱部材とが、互いに臨むように配される構成である。
【０２２５】
これにより、外部加熱部材からの放熱熱の一部をクリーニング部材に吸収させることができるため、外部加熱部材からの熱損失を低減することができるといった効果を奏する。
【０２２６】
本発明の加熱装置は、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。
【０２２７】
これにより、加熱装置を定着装置として適用することができ、熱効率の良好な定着装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０２２８】
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構成である。
【０２２９】
これにより、熱効率の良好な画像形成装置を提供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】図１に示す定着装置がさらにクリーニングローラを備えた場合の構成を示す図である。
【図３】通紙方向が水平方向である定着装置（比較例▲１▼）の構成を示す図である。
【図４】外部加熱ローラの位置が、加圧ローラの１３５°の位置に配置されている場合の構成を示す図である。
【図５】図４に示す構成とは通紙方向が逆の場合の構成を示す図である。
【図６】図２に示す定着装置とはクリーニングローラの位置が異なる比較例（比較例）の構成を示す図である。
【図７】図２に示す定着装置とはクリーニングローラの位置が異なる他の比較例（比較例）の構成を示す図である。
【図８】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９】上記画像形成装置の内部の構成を示す図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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。
【図１６】本発明の実施の他の一形態に係る定着装置の要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（発熱体）
２３３    外部加熱ローラ（外部加熱部材）
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（クリーニング部材）
２４２    誘導加熱コイル（外部加熱部材）
Ｙ    定着ニップ部（圧接領域）
Ｐ    記録紙（被加熱材、記録材）
Ｔ    トナー
Ａ    領域（第１領域）
Ｂ    領域（第２領域）
【図１】
2004235028.tif 000006
【図２】
2004235028.tif 000007
【図３】
2004235028.tif 000008
【図４】
2004235028.tif 000009
【図５】
2004235028.tif 000010
【図６】
2004235028.tif 000011
【図７】
2004235028.tif 000012
【図８】
2004235028.tif 000013
【図９】
2004235028.tif 000014
【図１０】
2004235028.tif 000015
【図１１】
2004235028.tif 000016
【図１２】
2004235028.tif 000017
【図１３】
2004235028.tif 000018
【図１４】
2004235028.tif 000019
【図１５】
2004235028.tif 000020
【図１６】
2004235028.tif 000021