(57)【要約】【課題】高速定着時においても定着ベルト表面の温度低下を防止して良好な定着を行うことができるようにする。【解決手段】加圧ローラ４表面に当接するようにして配置したハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２で加圧ローラ４表面を加熱することにより、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下に対してレスポンス良く対応し、高速定着時においても素早く熱応答して、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下を抑えて、良好な定着を行うことができる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラ間に掛け渡されて回転する無端状の定着ベルトと、前記ローラのうちの１つである定着ローラに掛けられた部位で前記定着ベルト表面に圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ニップ部以外の領域で前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、を備え、前記定着ニップ部で未定着のトナー像を担持した転写材を挟持搬送し、前記加熱手段で加熱された前記定着ベルトによって前記未定着のトナー像を転写材上に定着する定着装置において、
前記加圧ローラ表面に当接するようにして、前記加圧ローラを加熱する加圧ローラ用加熱体を設けた、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルト、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは、断熱層として作用する弾性層を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ベルト及び前記加圧ローラの各表層は、フッ素樹脂でコートされている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記複数のローラのうちの前記定着ローラ以外の少なくとも１つのローラ内に設けた発熱ヒータである、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記複数のローラのうちの前記定着ローラ以外の少なくとも１つのローラ内に設けた発熱ヒータと、前記定着ベルトに対して非接触に配置した電磁誘導によって誘導発熱を行う電磁誘導加熱部材である、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記電磁誘導加熱部材による前記定着ベルトに対する加熱領域は、前記定着ベルトの前記定着ニップ部を含む前記複数のローラで掛け渡されている部位以外における少なくとも一部の領域のである、
ことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧ローラ用加熱体は、内部に発熱ヒータを有する回転自在な外部加熱ローラである、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記外部加熱ローラの表層は、フッ素樹脂でコートされている、
ことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着ベルトは、少なくとも一部に導電層を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記未定着のトナー像は、複数色のトナー像を重ね合わせて形成されたカラー画像である、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記未定着のトナー像は、ワックスを内包したトナーによって形成されている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写材へ転写する転写手段と、前記トナー像を転写材上に定着する請求項１乃至１１のいずれかに記載の定着装置と、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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写材上に転写された未定着のトナー像を転写材上に定着する定着装置、及び該定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発熱体を内蔵した定着ローラと、この定着ローラに当接する加圧ローラを有し、トナー像を転写した用紙などの転写材を定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部で挟持搬送して、トナー像を加熱、加圧して転写材上に定着する定着装置が、複写機やプリンタなどの画像形成装置の定着装置として従来より使用されている。
【０００３】
上記した従来の定着装置の定着ローラは中空状に形成され、この定着ローラの中心軸上には、発熱体が保持部材により保持されている。発熱体は、例えばハロゲンランプなどの管状発熱ヒータ（以下、ヒータという）で構成され、所定の電圧が印加されることにより発熱するものである。このヒータは定着ローラの中心軸に位置しているため、ヒータから発せられた熱は定着ローラの内壁に均一に輻射され、定着ローラの外壁の温度分布は円周方向において均一となる。
【０００４】
定着ローラの外壁は、その温度が定着に適した温度（例えば、１５０〜２００℃）になるまで加熱される。この状態で定着ローラと加圧ローラは圧接しながら互いに逆方向へ回転し、トナー像が転写された転写材を挟持する。定着ローラと加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部において、転写材上のトナー像は定着ローラの熱により溶解し、両ローラから作用する圧力により転写材上に定着される。
【０００５】
特に、カラートナー像を転写材（用紙）上に定着する定着装置においては、各色トナーを十分に融解混色して定着ローラに巻きつくことなく排紙する必要があるために、定着ローラ及び加圧ローラは肉厚の弾性層を設け、弾性層の変形によって十分なニップ幅と、良好な排紙性能を得ている。
【０００６】
ところで、上記のような構成の定着装置においては、定着ローラ内部に配置されたヒータからの輻射熱を利用して定着ローラ芯金の内面を加熱し、芯金から弾性層を経て定着ローラ表面に熱を伝えているが、厚肉の弾性層は熱伝導性が悪く、定着ローラ芯金と弾性層の界面の温度は定着ローラ表面の温度に比べて高温になってしまう。
【０００７】
このため、定着ローラの芯金界面の弾性層が高温状態で連続使用されると、この弾性層の弾性体が硬化劣化や液状化を引き起こし、寿命が短くなってしまう。特にこれらの現象は、高速定着を行う定着装置においてはより顕著になる。
【０００８】
このような問題を解決するために、例えば特開平８−３３９１３３号公報に示されるように、定着ベルトと加熱ローラを用いた定着装置が提案されている。図１１に示すように、この定着装置では、薄肉低熱容量の無端ベルト状の定着ベルト１００を加熱ローラ１０３に巻きつけることで加熱し、加熱された定着ベルト１００は定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２間の定着ニップ部で転写材上のトナー像を加熱定着する。定着ベルト１００は、加熱ローラ１０３と定着ローラ１０１間に張架されており、定着ローラ１０１の回転駆動によって回転する。
【０００９】
このような構成の定着装置においては、厚肉弾性層の内面から熱を伝えるのではなく、加熱ローラ１０３で加熱された定着ベルト１００が定着ニップ部に移動することにより、定着ローラ１０１の弾性層の弾性体が硬化劣化や液状化現象を防止することが可能となる。更に、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２の弾性層の厚み、硬度によって、定着ニップ部のニップ形状を上凸形状とすることが可能であるために良好な排紙性を得ることができる。
【００１０】
また、定着ベルト１００の層構成として、ベルト基材上にゴムを積層したものが考案されており、このゴム層という弾性層があるために、特にカラートナー像の定着において、光沢むらのない、いわゆる“す”のない、良好な定着が可能となってきている。また、一般的にベルト基材は、耐熱性の樹脂、例えばポリイミドなどが多く提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、画像形成速度の高速化にともなって定着速度も高速化が要求されているが、上記したようなベルト定着装置で、例えば毎分４０枚（速度２００ｍｍ／ｓ）以上の高速定着を行う場合や厚紙を高速連続定着する場合には、定着ベルトの回転速度が高速化するために、定着に必要な熱量を供給することが困難となる。
【００１２】
このように、上記したような定着ベルトを用いるベルト定着装置で高速定着を行う場合に、定着ベルト側の温度が耐久とともに低下することによって、定着速度の高速化には限界があることが判明してきた。これは特に、定着ベルトにシリコーンゴムなどの弾性層、言い換えると断熱層を持つ構成の定着ベルトにおいて顕著である。
【００１３】
また、上記したような定着ベルトを用いるベルト定着装置は、冷えた状態からの高速立ち上がりに有利であるが、定着ベルトに弾性層を持つ構成の場合、高速定着時に定着ベルト内側からの熱の供給が間に合わないのに加え、ゴム材からなるゴム層（断熱層）を有している。このため、カラートナー像の定着画質は良くなるものの、定着ベルト内部からの熱伝導性が悪くなり、定着ベルトの温度低下を引き起こす。更に、定着ベルトのゴム層は、ゴムローラに比べて熱の蓄積が無いため、これによっても高速定着時の温度低下が大きい。
【００１４】
また、近年、トナーとして、従来の例えばポリエステル樹脂に着色剤を分散させ、粉砕によって小粒径トナーを得るものに対して、トナー内部にワックスを内包するものが考案されている。
【００１５】
内部にワックスを内包しているトナーでは、内部から染み出されるワックスによって自己離形性があることにより、定着ベルト側の表層にシリコーンゴムなどではなく、テフロン（登録商標）（商品名）のようなフッ素樹脂を用いることが可能になってきている。
【００１６】
これによって、表層にシリコーンゴムを有する定着ベルトを用いて定着を行っていた場合、熱とゴムの変形によって、定着耐久枚数が約５万枚程度の寿命しか得られなかったものが、フッ素樹脂を表層に持ってくることにより、最低でも２倍の１０万枚程度、通常３０万枚程度の高寿命が達成されるようになってきた。
【００１７】
しかしながら、こうして寿命が延びる反面、定着ベルトの表層にこのフッ素樹脂という、更なる熱断熱層をもつことにより、定着ベルト側の必要熱量が増加する。これにより、高速定着における定着ベルト側の温度低下が大きくなり、定着不良が発生する虞がある。
【００１８】
また、定着ベルトに対する熱の応答性を良くするために、ベルト下層のゴム層（弾性層）を無くすことも考えられるが、このゴム層が無い場合には、いわゆる“す”という光沢むらが発生し、特にカラートナー像を定着する際においては定着不良が発生する虞がある。
【００１９】
そこで本発明は、高速定着時においても定着ベルト表面の温度低下を防止して良好な定着を行うことができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、複数のローラ間に掛け渡されて回転する無端状の定着ベルトと、前記ローラのうちの１つである定着ローラに掛けられた部位で前記定着ベルト表面に圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ニップ部以外の領域で前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、を備え、前記定着ニップ部で未定着のトナー像を担持した転写材を挟持搬送し、前記加熱手段で加熱された前記定着ベルトによって前記未定着のトナー像を転写材上に定着する定着装置において、前記加圧ローラ表面に当接するようにして、前記加圧ローラを加熱する加圧ローラ用加熱体を設けたことを特徴としている。
【００２１】
また、前記定着ベルト、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは、断熱層として作用する弾性層を有していることを特徴としている。
【００２２】
また、前記定着ベルト及び前記加圧ローラの各表層は、フッ素樹脂でコートされていることを特徴としている。
【００２３】
また、前記加熱手段は、前記複数のローラのうちの前記定着ローラ以外の少なくとも１つのローラ内に設けた発熱ヒータであることを特徴としている。
【００２４】
また、前記加熱手段は、前記複数のローラのうちの前記定着ローラ以外の少なくとも１つのローラ内に設けた発熱ヒータと、前記定着ベルトに対して非接触に配置した電磁誘導によって誘導発熱を行う電磁誘導加熱部材であることを特徴としている。
【００２５】
また、前記電磁誘導加熱部材による前記定着ベルトに対する加熱領域は、前記定着ベルトの前記定着ニップ部を含む前記複数のローラで掛け渡されている部位以外における少なくとも一部の領域のであることを特徴としている。
【００２６】
また、前記加圧ローラ用加熱体は、内部に発熱ヒータを有する回転自在な外部加熱ローラであることを特徴としている。
【００２７】
また、前記外部加熱ローラの表層は、フッ素樹脂でコートされていることを特徴としている。
【００２８】
また、前記定着ベルトは、少なくとも一部に導電層を含んでいることを特徴としている。
【００２９】
また、前記未定着のトナー像は、複数色のトナー像を重ね合わせて形成されたカラー画像であることを特徴としている。
【００３０】
また、前記未定着のトナー像は、ワックスを内包したトナーによって形成されていることを特徴としている。
【００３１】
また、本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写材へ転写する転写手段と、前記トナー像を転写材上に定着する請求項１乃至１１のいずれかに記載の定着装置と、を備えたことを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００３３】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を備えた画像形成装置（本実施の形態では、フルカラー複写機などの画像形成装置）を示す概略構成図である。
【００３４】
この画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスよって像担持体としての感光ドラム２１上に形成されたトナー像を転写材Ｐに転写、定着して画像形成を行う。
【００３５】
詳しくは、１次帯電器２２によって矢印Ａ方向（時計方向）に回転している感光ドラム２１の帯電を行う。感光ドラム２１は、本実施の形態ではアルミニウム製のシリンダ上に負帯電のＯＰＣ感光層を設けて構成されており、駆動装置（不図示）によって矢印Ａ方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。次いで、この感光ドラム２１に露光装置（不図示）から入力される各分解色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎の画像情報に応じたレーザ光Ｌを照射して静電潜像を形成する。
【００３６】
そして、現像装置２３の第１色目（イエロー）のイエロー現像器２３ａを動作させ、現像バイアスの印加によって感光ドラム２１上の静電潜像を反転現像し、感光ドラム２１上に１色目のイエローのトナー像を形成する。現像装置２３のイエロー現像器２３ａ、マゼンタ現像器２３ｂ、シアン現像器２３ｃ、ブラック現像器２３ｄは、偏心カム（不図示）の動作により、各分解色に応じて択一的に感光ドラム２１に接近するようになっている。なお、実施の形態１におけるトナーに関しては、離型剤を内包しないタイプのトナーとして記述している。
【００３７】
そして、矢印Ｂ方向（反時計方向）に回転する転写ドラム２４の外周面に静電的に付着した用紙などの転写材Ｐに、感光ドラム１と当接する転写部で感光ドラム２１上に形成された１色目のイエローのトナー像を転写する。１色目のイエローのトナー像を転写材Ｐに転写した後に、感光ドラム２１表面に残留している残留トナーをクリーニング器２６で除去する。
【００３８】
以下同様にして、次色の現像過程に移り、マゼンタ現像器２３ｂ、シアン現像器２３ｃ、ブラック現像器２３ｄによりマゼンタ、シアン、ブラックの順で現像が行われ、各色（マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が転写ドラム２４上転写材Ｐに順次重ね合わされ、フルカラー像が形成される。
【００３９】
そして、各色のトナー像が転写されてフルカラー像が形成された転写材Ｐは、分離帯電器２５による帯電及び転写ドラム２４の曲率により、転写ドラム２４表面から分離される。分離された転写材Ｐは定着装置１０に搬送され、定着装置１０の定着ローラ３（定着ベルト１）と加圧ローラ４間の定着ニップ部でフルカラー像を加熱、加圧して転写材Ｐ上に定着した後、外部に排出する（本発明の実施の形態における定着装置１０の詳細は後述する）。
【００４０】
次に、本実施の形態における定着装置１０について説明する。図２は、本実施の形態における定着装置１０を示す概略構成図である。
【００４１】
本実施の形態における定着装置１０は、定着ローラ３と、定着ローラ３に当接して配置された加圧ローラ４と、定着ローラ３と加熱ローラ２に巻き掛けられた無端ベルト状の定着ベルト１を有している。
【００４２】
定着ローラ３は、外径５０ｍｍで、アルミニウム製の芯金表面に厚さ５〜１０ｍｍのスポンジや耐熱シリコーンゴム等からなる弾性層を形成して構成されており、駆動モータ（不図示）により回転駆動される。
【００４３】
加圧ローラ４は、外径５０ｍｍで、アルミニウム製の芯金表面に厚さ２〜１０ｍｍのスポンジや耐熱シリコーンゴム等からなる弾性層と、その表面（最外層）にトナーの離型性がよく、オイルと親和性が良いシリコーンゴムからなる離型層を形成して構成されており、加圧ローラ４の内部には発熱体としてのハロゲンヒータ１５が配置されている。加圧ローラ４は、定着ローラ３の回転駆動によって従動回転する。また、加圧ローラ４の表面には、ハロゲンヒータ１３を内部に設けた外部加熱ローラ１２が回転自在に当接している。外部加熱ローラ１２の表面は、フッ素樹脂が２ｍｍの厚さでコートされている。
【００４４】
定着ベルト１は、ニッケル製の厚さ１００μｍの薄いフィルム状の基層上に厚さ２００μｍのシリコーンゴムの離型層を形成して構成されており、良熱応答性と柔軟性と良離型性とを兼ね備えている。
【００４５】
加熱ローラ２は、外径４０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミ製シリンダからなり、内部に発熱ヒータとしてのハロゲンヒータ５が配置されている。また、加熱ローラ２の定着ベルト１が巻き掛けられている表面には、定着ベルト１の温度を検知する温度センサ１１と、定着ベルト１表面にオイルを塗布するオイル塗布部材９と、定着ベルト１表面をクリーニングするクリーニングウェブ６が配置されている。
【００４６】
定着ローラ３と加圧ローラ４は、定着ベルト１を介して５００〜１０００Ｎの加圧加重で押圧されて、定着ニップ部Ｎを形成しており、定着ローラ３と加圧ローラ４の弾性層は、定着ニップ部Ｎにて弾性変形している。本実施の形態では、定着ローラ３の弾性層の硬度よりも加圧ローラ４の弾性層の硬度の方を高く設定しており、定着ニップ部Ｎのニップ形状を上凸にしている。これにより、良好な排紙性を得ることができる。
【００４７】
次に、本実施の形態における定着装置１０による定着動作について説明する。
【００４８】
定着動作時には、ハロゲンヒータ１３とハロゲンヒータ５に通電（ＯＮ）して点灯する。ハロゲンヒータ１３の点灯によって外部加熱ローラ１２を加熱し、更に加熱された外部加熱ローラ１２によって加圧ローラ４表面を所定温度、本実施の形態では定着ベルト１の設定温度＋２０℃に加熱する。ハロゲンヒータ１３の発熱による外部加熱ローラ１２の温度は、温度センサ（不図示）からの温度検知情報に基づいて制御装置（不図示）で制御される。
【００４９】
一方、ハロゲンヒータ５の点灯によって加熱ローラ２を加熱し、更に加熱された加熱ローラ２によって定着ベルト１を所定温度に加熱する。この際、定着ベルト１の温度を温度センサ１１によって検知し、この検知情報によってハロゲンヒータ５の点灯を制御して、定着ベルト１の温調を行う。
【００５０】
そして、未定着のカラートナー像が転写された転写材（不図示）が搬送ガイド８を通して定着ニップ部Ｎに進入する。そして、加熱された定着ベルト１と加圧ローラ４による加熱、及び定着ニップ部Ｎでの加圧によってカラートナー像が転写材表面に定着される。カラートナー像が定着された転写材は、分離爪７で定着ニップ部Ｎから分離されて外部に排出される。
【００５１】
このように、本実施の形態における定着装置１０は、定着動作時に定着ベルト１を加熱ローラ２内のハロゲンヒータ５で加熱するとともに、加圧ローラ４を外部加熱ローラ１２内のハロゲンヒータ１３で加熱することによって、高速定着時においても定着ベルト１と加圧ローラ４の温度低下を抑えて良好なトナー像の定着が可能となった。
【００５２】
本実施の形態の定着装置１０による効果を評価するために、以下のような評価実験を行った。
【００５３】
この評価実験では、図２に示した本実施の形態の定着装置１０と、この定着装置１０のハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２を有していなく、加熱ローラ２内のハロゲンヒータ５で定着ベルト１を加熱するだけの従来の定着装置を用い、高速定着を連続した場合における定着ベルト１の温度を比較した。図３に、この評価実験による温度の測定結果を示す。なお、図３に示した測定結果は、１分間の定着枚数をＡ４用紙で３０〜５０枚の速度で連続定着した場合に、１８０℃に温調していた定着ベルト１が温度低下した最低温度を示している。
【００５４】
図３に示す測定結果から明らかなように、本実施の形態のようにハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱が有る場合には、５０枚／分の高速定着時でも定着ベルト１の最低温度が１７１℃で、良好な定着性を得ることができた。
【００５５】
これに対し、ハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱が無い場合には、５０枚／分の高速定着時に定着ベルト１の最低温度が１５５℃まで低下してしまい、定着不良が発生してしまった。このとき、加圧ローラ４の温度も定着ローラ３の温度と略同じであり、ハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱が無いと、定着ローラ３の温度が低下するのに応じて、加圧ローラ４の温度も低下しているのが分かった。
【００５６】
これは、加圧ローラ４が弾性層を有していることにより、この弾性層が内部ハロゲンヒータ（不図示）の断熱層となっているために、内部ハロゲンヒータ（不図示）からの温度レスポンスが悪いために、ハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２が無い構成では、加圧ローラ４表面の温度低下が発生する。このように、本実施の形態のようにハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱が無い場合は、定着枚数は３０〜４０枚／分が最大で、高速定着には適応が難しいことが分かった。
【００５７】
この理由は、以下のように考えられる。
【００５８】
即ち、ハロゲンヒータ５を内蔵した加熱ローラ２で加熱した定着ベルト１で定着を行うことにより、レスポンス良く、かつ熱応答良く定着することが可能であるが、定着速度が速くなり、定着速度が約２００ｍｍ／ｓ（毎分４０枚）を越え始めるとさすがに熱応答が悪くなり、更に、カラートナー像を定着する場合は、定着ベルト１のゴム層が断熱層となり、熱応答が間に合わなくなった。
【００５９】
また、加圧ローラ４側も、カラートナー像の定着のためにゴム層を設けているので、このゴム層が内部ハロゲンヒータ（不図示）に対して断熱層となる。これは、特にカラートナー像を転写材（用紙）に両面定着を行うときには、画質の維持のためには加圧ローラ４の材質も重要であり、弾性層が必要となる。
【００６０】
これに対し、本実施の形態の定着装置１０のように、ハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２で加圧ローラ４表面を加熱することにより、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下に対してレスポンス良く対応し、高速定着時においても素早く熱応答して、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下を抑えて、良好な定着を行うことができる。このように、加圧ローラ４の外部加熱ローラ１２の温度は、定着ローラ３の設定温度より高いことが必要で、本実施の形態では＋２０℃だが、このように、＋２０℃以上の設定が必要である。但し、外部加熱ローラ１２の温度として、２３０℃以下が好ましい。
【００６１】
〈実施の形態２〉
本実施の形態における定着装置を備えた画像形成装置についても、図１、図２に示した実施の形態１の定着装置を備えた画像形成装置を用いて説明する。
【００６２】
本実施の形態では、定着ベルト１の離型層（シリコーンゴム）の表面（表層）にフッ素樹脂としてテフロン（登録商標）（商品名）をコートし、更に、加圧ローラ４の離型層（シリコーンゴム）の表面（表層）にフッ素樹脂としてテフロン（登録商標）（商品名）をコートしている。他の構成は、図１、図２に示した実施の形態１の定着装置を備えた画像形成装置と同様であり、重複する説明は省略する。
【００６３】
また、本実施の形態では、トナーにおいて、樹脂粉砕タイプのトナーに対してワックスを内包したトナーを使用した。これは、例えばポリエステルベースの樹脂に、離型剤としてのワックスを内添させ、以降は従来通り粉砕によってトナーを得た。これにより、定着時にトナー内部より離型剤としてのワックスが染み出すことによって、自己離型性が高くなる。なお、このトナーの成分、製法等は、従来公知のものを使用することができる。
【００６４】
このように本実施の形態では、定着ベルト１と加圧ローラ４の表層にフッ素樹脂としてテフロン（登録商標）（商品名）をコートし、更に、ワックスを内包したトナーを使用することにより、定着ベルト１の表層にシリコーンゴムを用いた場合の寿命（定着耐久枚数）が約５万枚であったのを、約１０万枚〜３０万枚まで延ばすことが可能となった。
【００６５】
なお、本実施の形態では、定着ベルト１と加圧ローラ４の表層にフッ素樹脂としてテフロン（登録商標）（商品名）をコートしたことによって熱の断熱層がさらに一層増え、温度低下が課題として発生するが、このような断熱層構造となっていても、実施の形態１で述べたように、加圧ローラ４表面にハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２（本実施の形態では、定着ベルト１の温度を＋３０℃に設定）が回転自在に接しているので、高速定着時においても、加圧ローラ４の温度低下を抑えて良好なトナー像の定着が可能である。
【００６６】
このように本実施の形態では、定着ベルト１の寿命（定着耐久枚数）を大幅に延ばすことができ、かつ実施の形態１と同様に高速定着時においても素早く熱応答して、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下を抑えて、良好な定着を行うことが可能となる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、ワックス内包トナーに関して、ポリエステル樹脂ベースで内部にワックスを内添させて粉砕させた、いわゆる粉砕トナーの例を示したが、これ以外にも、重合によって内部にワックスを内抱させた、いわゆる重合トナーでも良い。
【００６８】
〈実施の形態３〉
図４は、本実施の形態に係る定着装置を示す概略構成図である。本実施の形態における定着装置１０ａは、定着ローラ３とハロゲンヒータ５を内蔵した加熱ローラ２間のスペースに、定着ベルト１の内側に非接触に誘導加熱部材６０を配置した構成である。誘導加熱部材６０と対向するようにして定着ベルト１の外側には、誘導加熱部材６０と加熱ローラ２内のハロゲンヒータ５の加熱による定着ベルト１の温度を検知する温度センサ１１が配置されており、制御装置（不図示）は温度センサ１１から入力される温度検知情報に基づいて、ハロゲンヒータ５及び誘導加熱部材６０への通電を制御する。
【００６９】
定着装置１０ａの他の構成、及び画像形成装置の構成は、図１、図２に示した実施の形態１の定着装置を備えた画像形成装置と同様であり、重複する説明は省略する。
【００７０】
なお、本実施の形態における定着装置１０ａは、定着ベルト１を巻き掛けている加熱ローラ２が搬送ガイド８側に位置しているが、構成は図２に示した実施の形態１の定着装置と同様である。
【００７１】
定着ベルト１の内側近傍に配置された誘導加熱部材６０は、図５に示すように、複数の誘導コイル６１と励磁コア６２、及びそれらを保持するコイルホルダー６３から構成されている。
【００７２】
誘導コイル６１は、長円状に扁平巻きされたリッツ線を用い、コイルの中心と両脇に突起した横Ｅ型の励磁コア６２の中に配置され、図６に示すようなユニット形成する。励磁コア６２はフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁速密度の低いものを用いることで、誘導コイル６１や励磁コア６２での損失を抑えられ、効率的に定着ベルト１を加熱することができる。
【００７３】
コイルホルダー６３は、非磁性で非導電性耐熱材料であるＰＰＳ、ＰＥＥＫ、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂によって形成され、図示しない定着ユニットフレームに定着ベルト１に接触しないように固定されている。
【００７４】
上記した誘導加熱部材６０による電磁誘導加熱の原理を、図７を参照して説明する。
【００７５】
図７（ａ）に示すように、誘導コイル６１に高周波（数ＫＨｚ〜百ＫＨｚ）の電流を流すと、「アンペアの右ねじの法則」にしたがって定着ベルト１の走行方向（移動方向）に対して垂直な磁束Ａが生じる。この磁束Ａを受けて定着ベルト１には、「レンツの法則」にしたがって磁束Ａと逆方向に磁束が生じるような渦状の誘導電流が発生する。この誘導電流は定着ベルト１の固有抵抗によってジュール熱に変換されることにより、定着ベルト１が発熱する。
【００７６】
図７（ａ）に示す構成では、特に誘導コイル６１の側面近傍に磁束Ａが集中することにより、図７（ｂ）に示すような局所的な発熱分布を持つ。電磁誘導により発生する電流は、その材料に応じて板厚方向に分布を持ち、磁束の浸透深さδは、（κμｆ）１／２の逆数に比例する。ここで、κは導電率、μは比透磁率、ｆは周波数である。
【００７７】
つまり、高周波になるほど誘導電流は表面に集まる。従って、発熱部の厚みを磁束の浸透深さに近い値に設定すれば、発生した磁束をその厚み内で有効に殆んど使用できるので、周波数に応じて誘導渦電流を発生させる部材を最適な厚さに設定することが望ましい。
【００７８】
誘導加熱部材６０は、図４に示したように、加熱ローラ２と定着ローラ３によって張られた定着ベルト１の移動方向に対して定着ニップＮの上流側の略平面部を加熱する。また、誘導加熱部材６０は、加熱ローラ２と定着ローラ３の間に配置されているので、誘導コイル６１や励磁コア６２の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００７９】
また、使用している定着ベルト１に関しては、少なくとも一部に導電層を含んでおり、ニッケル、磁性ＳＵＳ、鉄、及びこれらの合金からなる金属層を含んでいる。この金属層に上記した誘導加熱部材６０による誘導加熱により、発熱する。
【００８０】
また、定着ベルト１は、この導電層（導電性基層）の上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体からなる弾性層を含んでいる。この層は上述したようにカラー定着画像として、光沢むらを発生させない効果を持つ反面、加熱時の熱応答に対し、断熱層として作用する。ただし、この弾性層（断熱層）の厚みが厚い場合は、熱容量として、通紙時の温度低下を防止する作用もしている。
【００８１】
このように、本実施の形態における定着装置１０ａは、定着動作時に定着ベルト１を加熱ローラ２内のハロゲンヒータ５で加熱するとともに、誘導加熱部材６０で誘導加熱することによって、高速定着時においても定着ベルト１と加圧ローラ４の温度低下を抑えて良好なトナー像の定着が可能となった。
【００８２】
本実施の形態の定着装置１０ａによる効果を評価するために、以下のような評価実験を行った。
【００８３】
この評価実験では、図４に示した本実施の形態の定着装置１０ａと、この定着装置１０ａのハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２（本実施の形態では、定着ベルト１の温度を＋２０℃に設定）を有していなく、加熱ローラ２内のハロゲンヒータ５で定着ベルト１を加熱するだけの従来の定着装置を用い、高速定着を連続した場合における定着ベルト１の温度を比較した。図８に、この評価実験による温度の測定結果を示す。なお、図８に示した測定結果は、１分間の定着枚数をＡ４用紙で３０〜５０枚の速度で連続定着した場合に、１８０℃に温調していた定着ベルト１が温度低下した最低温度を示している。
【００８４】
図８に示す測定結果から明らかなように、本実施の形態のようにハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱と、誘導加熱部材６０による誘導加熱が有る場合には、５０枚／分の高速定着時でも定着ベルト１の最低温度が１７３℃で、良好な定着性を得ることができた。
【００８５】
これに対し、ハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱と、誘導加熱部材６０による誘導加熱が無い場合には、５０枚／分の高速定着時に定着ベルト１の最低温度が１５５℃まで低下してしまい、定着不良が発生してしまった。このとき、加圧ローラ４の温度も定着ローラ３の温度と略同じであり、ハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱が無いと、定着ローラ３の温度が低下するのに応じて、加圧ローラ４の温度も低下しているのが分かった。
【００８６】
本実施の形態では、外部加熱ローラ１２による加圧外部加熱の作用が実施の形態と同様に得られているのに加え、更に誘導加熱部材６０による誘導加熱により、以下に示す効果が得られているものと考える。
【００８７】
即ち、図９（ａ）に示すように、誘導加熱部材６０を設けていない場合は、直径４０ｍｍの加熱ローラ２に巻きつけている定着ベルト１と加熱ローラ２の接触幅が約４０ｍｍ程度であり、この区間の加熱域で受ける熱量のみで定着に必要とされる熱量すべてを補っている。このため、高速定着時には定着ベルト１も高速で回転するので、加熱ローラ２と定着ベルト１が接している時間が短くなり、定着ベルト１に伝わる熱量が減少していくのに対し、定着で必要とされる熱量は定着枚数が増えるにしたがって増加していき、定着ローラ３の温度が低下する。
【００８８】
一方、図９（ｂ）に示すように、誘導加熱部材６０を配置した本実施の形態の場合は、加熱ローラ２の巻きつけ部を過ぎたあとも誘導加熱部材６０によって定着ベルト１自身が発熱、加熱されるので、実質加熱時間が約２倍に増加し、高速定着時においても十分な熱量を与えることが可能となり、定着ローラ３の温度低下を抑えることができる。
【００８９】
このように本実施の形態の定着装置１０ａでは、ハロゲンヒータ５を内蔵した加熱ローラ２による加熱と、誘導加熱部材６０による誘導加熱で定着ベルト１を加熱し、かつハロゲンヒータ１３を内蔵した外部加熱ローラ１２で加圧ローラ４表面を加熱することにより、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下に対してレスポンス良く対応し、高速定着時においても素早く熱応答して、定着ベルト１と加圧ローラ４のそれぞれの温度低下を抑えて、良好な定着を行うことが可能となる。
【００９０】
また、本実施の形態では、誘導加熱部材６０を用いて定着ベルト１の加熱ローラ２と接する以外の部分を非接触加熱することによって、定着ベルト１を傷つけることなく熱損失の少ない効率的な加熱が可能となる。
【００９１】
〈実施の形態４〉
図１０は、本実施の形態に係る定着装置１０ｂを示す概略構成図である。本実施の形態では、定着ベルト１の移動方向に対して定着ローラ３と加圧ローラ４が接する定着ニップ部Ｎの上流側に、定着ベルト１を加圧ローラ４に接触させる回転自在な巻きつけローラ１４を設けた構成である。定着装置１０ｂの他の構成は、図４に示した実施の形態３の定着装置と同様であり、また、画像形成装置の構成は、図１に示した実施の形態１の画像形成装置と同様であり、重複する説明は省略する。
【００９２】
このように、巻きつけローラ１４で定着ベルト１を加圧ローラ４に接触させることによって、定着ニップ部Ｎをその上流側に広くすることができるので、高速定着や厚紙などを定着する場合のように、定着に多くの熱量を必要とする定着装置において特に効果的である。
【００９３】
図１０に示した本実施の形態の定着装置１０ｂを用いることにより、定着動作時に拡大化された定着ニップ部Ｎで奪われた多量の熱量は、ハロゲンヒータ５を内蔵した加熱ローラ２及び誘導加熱部材６０によって定着ベルト１側に多量の熱を供給することができると共に、加圧ローラ４側にも即時的に熱の供給が可能となるため、連続高速定着時においても定着ベルト１の温度低下を抑えることができる。本実施の形態のように、熱量が多量に奪われる系では外部加熱ローラ１２の設定温度が高い方が好ましく、本実施の形態では定着ベルト１の温度を＋４０℃とした。
【００９４】
このように、本実施の形態の定着装置１０ｂでは、定着ローラ３側と加圧ローラ４側の双方に熱供給が好適に行われることにより、特に厚紙を毎分５０枚（Ａ４幅）で連続高速定着する場合においても良好な定着性を維持することが可能となる。
【００９５】
これは、従来の構成における定着装置では、このような厚紙を定着する際においては定着速度を落として対応していたのに対し、薄紙の定着（通常この定着速度は、画像形成速度と同じ）と同じ速度で定着が可能となる。
【００９６】
また、上述した各実施の形態では、ハロゲンヒータ５を内部に配置した加熱ローラ２で定着ベルト１を加熱するようにしていたが、このハロゲンヒータ５の替わりに、例えば実施の形態３における誘導加熱部材６０を加熱ローラ２内に配置しても良い。
【００９７】
また、上述した各実施の形態における外部加熱ローラ１２のハロゲンヒータ１３に関しては、定着装置の定着速度によって適宜選択されるものであるが、上述した各実施の形態の範囲であれば、４００Ｗが好適であった。これは、２００Ｗ以下では加熱量が少なく、また、７００Ｗ以上だと定着装置の構成上、ワッテージを使用し過ぎて好ましくなかった。
【００９８】
また、上述した各実施の形態では、定着枚数と定着速度の対比が、４０枚／分、２００ｍｍ／ｓの場合であったが、この対比は、Ａ４紙（転写材）を搬送することで設計し、紙間を適宜に設定すると概略この値となる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、加圧ローラ表面に当接するようにして設けた加圧ローラ用加熱体で加圧ローラ表面を加熱することにより、定着ベルトと加圧ローラのそれぞれの温度低下に対してレスポンス良く対応し、高速定着時においても素早く熱応答して、定着ベルトと加圧ローラのそれぞれの温度低下を抑えて、良好な定着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す概略構成図。
【図３】本発明の実施の形態１における評価実験の結果を示す図。
【図４】本発明の実施の形態３に係る定着装置を示す概略構成図。
【図５】本発明の実施の形態３の定着装置における誘導加熱部材を示す分解構成図。
【図６】本発明の実施の形態３の定着装置における誘導加熱部材を示す構成図。
【図７】（ａ）は、誘導加熱部材による加熱原理を説明するための図、（ｂ）は、誘導加熱部材による発熱分布を示す図。
【図８】本発明の実施の形態３における評価実験の結果を示す図。
【図９】（ａ）は、加熱ローラによる定着ベルトの加熱域を示す図、（ｂ）は、加熱ローラによる定着ベルトの加熱域と誘導加熱部材による定着ベルトの発熱域を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る定着装置を示す概略構成図。
【図１１】従来例における定着装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１　　　　定着ベルト
２　　　　加熱ローラ（ローラ）
３　　　　定着ローラ
４　　　　加圧ローラ
５　　　　ハロゲンヒータ（発熱ヒータ）
１０、１０ａ、１０ｂ　　　　定着装置
１２　　　外部加熱ローラ（加圧ローラ用加熱体）
１３　　　ハロゲンヒータ（加圧ローラ用加熱体）
２１　　　感光ドラム（像担持体）
２２　　　１次帯電器
２３　　　現像装置
２３ａ　　イエロー現像器
２３ｂ　　マゼンタ現像器
２３ｃ　　シアン現像器
２３ｄ　　ブラック現像器
２４　　　転写ドラム
６０　　　誘導加熱部材（電磁誘導加熱部材）
６１　　　誘導コイル
６２　　　励磁コア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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