(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を挟持しながら搬送する定着ローラおよび加圧ローラと、
複数の支持ローラと、
上記複数の支持ローラに懸架されるとともに、上記定着ローラの表面に接触する無端ベルトと、
上記支持ローラの内部に設けられた加熱手段とを備え、
上記定着ローラが、上記記録材上の未定着トナーを熱および圧力によって当該記録材に定着させる定着装置において、
上記加熱手段の熱容量をＣ１、上記支持ローラの熱容量をＣ２、上記支持ローラに接している部分の上記無端ベルトの熱容量をＣ３としたとき、以下の式（１）
（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１≧２・・・式（１）
の関係を満たし、
上記無端ベルトの厚みをｔ、上記無端ベルトの熱伝導率をλとしたとき、以下の式（２）
ｔ／λ≦０．００１[ｍ２Ｋ／Ｗ]・・・式（２）
の関係を満たし、
上記無端ベルトと上記定着ローラの表面との接触部分の、上記無端ベルトの移動方向の長さが、上記定着ローラの周長の０．１以上であり、
上記加圧ローラの表面に接しており、当該加圧ローラを表面から加熱する加熱ローラを備え、
上記無端ベルトの基材がポリイミドであり、
上記ポリイミドは、カーボンブラックが分散されたポリイミドであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記無端ベルトのガラス転移点および融点の低い方の温度が２５０℃以上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３】
上記加熱手段は、封入ガスの熱伝導率が１１０×１０−４[Ｗ／ｍ・Ｋ]以下のハロゲンランプであることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記定着ローラは、上記記録材上の未定着トナーを接するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
記録材上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられている定着装置、およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置は、一般的に、互いに圧接されたローラ対（定着ローラ及び加圧ローラ）からなる。このローラ対の両方或いはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒータによりローラ対を所定の温度（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紙Ｐを圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う構成のもの（熱ローラ定着方式）が多用されている。
【０００３】
特に、カラー用の定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。
【０００４】
定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部Ｎ１での弾性層の歪み解放効果により、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対し離型性を向上することができる。さらに、定着ニップ部Ｎ１のニップ形状が上に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、記録紙Ｐの剥離性能が向上し、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙Ｐの剥離が可能となり（セルフストリップ）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００５】
しかし、弾性層を具備させた定着ローラは、弾性層自体の熱伝導性が非常に劣るために、定着ローラ内部に加熱手段を設けた場合、熱伝達効率が低下し、ウオームアップ時間が長くなったり、高速化した場合に定着ローラ温度が追従しないといった問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するものとして、定着ローラ表面に外部加熱装置を当接し、定着ローラを外部から加熱する構成のもの（外部加熱定着方式）が知られており、特に、近年、外部加熱装置として、無端ベルトを用いたもの（外部ベルト加熱定着方式）が提案されている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９８６５９号公報（公開日：平成１６年０７月１５日）
【特許文献２】特開２００５−１８９４２７号公報（公開日：平成１７年０７月１４日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の外部ベルト加熱定着方式の構成においては、定着ローラへの熱供給能力が高く、且つ、熱源から定着ローラ表面まで複数の部材（無端ベルトおよび該無端ベルトを懸架するための支持ローラ）を介して熱が伝わる。そのため、熱源と定着ローラ表面との間の温度勾配が大きくなる。すなわち、熱源＞支持ローラ＞無端ベルト＞定着ローラ表面という温度勾配が形成されている。
【０００８】
そして、定着ローラの回転が停止すると、熱源からの熱供給を停止しても、熱源の持つ熱量によって、支持ローラが昇温する。さらに、支持ローラに接している部分の無端ベルトは、熱容量が小さいので、瞬時に支持ローラと同じ温度に達する。従って、無端ベルトの温度は定着動作中よりもさらに上昇し、熱損傷を受ける可能性が生じる。
【０００９】
また、無端ベルトを介して支持ローラと接している部分の定着ローラ表面の温度も上昇するので、定着ローラ表面に、熱損傷あるいは温度ムラが生じる。この状態で定着動作を再開すると、画像ムラが生じてしまう。
【００１０】
すなわち、無端ベルトを定着部材に当接する外部ベルト加熱定着方式は、ローラを当接する外部加熱方式に比べ、加熱ニップ部の幅を広くとることができるため、より小さな熱容量であっても、定着部材表面に供給できる熱量が多く、高速定着における温度追従性に優れている。しかしながら、定着終了後に定着部材を停止させると、無端ベルトの支持ローラに掛け渡された部分の温度が急激に上昇し、無端ベルト及び定着部材が局所的に熱せられ、劣化が促進するという現象が生じる（以下、当該現象をオーバーシュートという）。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、無端ベルト及び定着部材表面の熱損傷や画像ムラを抑えた外部ベルト加熱方式の定着装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、記録材を挟持しながら搬送し、上記記録材上の未定着トナーを熱および圧力によって当該記録材に定着させる定着部材と、複数の支持ローラと、上記複数の支持ローラに懸架されるとともに、上記定着部材の表面に接触する無端ベルトと、上記支持ローラの内部に設けられた加熱手段とを備えた定着装置において、上記加熱手段の熱容量をＣ１、上記支持ローラの熱容量をＣ２、上記支持ローラに接している部分の上記無端ベルトの熱容量をＣ３としたとき、以下の式（１）
（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１≧２・・・式（１）
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記オーバーシュートが発生する理由について説明する。
【００１４】
外部ベルト加熱定着方式では、定着部材への熱供給能力が高く、且つ、加熱手段から定着部材表面まで複数の部材（つまり、支持ローラ、無端ベルト）を介して熱が伝わる。そのため、加熱手段と定着部材の表面との間の温度勾配が大きくなる。すなわち、温度が高い順に、加熱手段＞支持ローラ＞無端ベルト＞定着部材の表面という温度勾配が形成される。
【００１５】
そして、定着部材の回転が停止し、定着部材への熱伝達が瞬時に遮断されると、その温度勾配によって支持ローラおよび無端ベルトが昇温する。
【００１６】
特に、従来の外部ベルト加熱定着方式では、支持ローラや無端ベルトの熱容量が小さいため、温度勾配によるオーバーシュートが顕著に現れる。したがって、このようなオーバーシュートは、ジャム時のように急に動作が停止する場合に特に顕著となる。
【００１７】
次に、加熱手段の温度とオーバーシュートとの関係について説明する。
定着部材の回転が停止したときに加熱手段の熱供給を停止しても、加熱手段は、しばらく高温を保つ。これによって、支持ローラの温度が高まり、オーバーシュートが助長されてしまう。加熱手段として一般的なハロゲンランプの場合、ガラス管の内部にタングステン等の熱線を有しており、ハロゲンランプの電源をＯＦＦしたとき、ハロゲンランプのガラス管は、支持ローラに比べて１００℃以上の高温となっている。このガラス管の熱量が輻射及び空気を介した熱伝導によって支持ローラに移り、支持ローラが加熱される。支持ローラの温度上昇は、支持ローラの熱容量が小さく、かつハロゲンランプのガラス管の熱容量が大きいほど高くなる。
【００１８】
従って、定着動作中に温度勾配が形成されて高温となっている支持ローラの温度は、定着完了後（定着部材の回転停止）やジャム時において、加熱手段が持つ熱量によってさらに高くなってしまう。そして、支持ローラに接している無端ベルトは、熱容量が小さいので支持ローラとほぼ同じ温度にまで昇温してしまう。
【００１９】
しかしながら、本発明の上記の構成によれば、加熱手段の熱容量Ｃ１と、支持ローラの熱容量Ｃ２と、支持ローラに接している部分の無端ベルトの熱容量Ｃ３と、の関係を、上記式（１）としている。すなわち、従来よりも、加熱手段に比べて、支持ローラ及び無端ベルトの熱容量を大きくしている。
【００２０】
上記式（１）を満足するときに、定着完了後（定着部材の回転停止）やジャム時において、加熱手段の熱量が、支持ローラに移動しても、支持ローラの温度上昇が抑えられ、その結果として無端ベルト、定着部材の局所的な温度上昇を抑えることができる。そのため、無端ベルトおよび定着部材表面の温度による劣化が防止でき、画像ムラを低減させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、記録材を挟持しながら搬送し、上記記録材上の未定着トナーを当該記録材に熱によって定着させる定着部材と、複数の支持ローラと、上記複数の支持ローラに懸架されるとともに、上記定着部材の表面に接触する無端ベルトと、上記支持ローラの内部に設けられた加熱手段とを備えた定着装置において、上記無端ベルトの厚みをｔ、上記無端ベルトの熱伝導率をλとしたとき、以下の式（２）
ｔ／λ≦０．００１[ｍ２Ｋ／Ｗ]・・・式（２）
の関係を満たすことを特徴とする。
【００２２】
上述したように、定着動作中において、温度の高い順に、加熱手段＞支持ローラ＞無端ベルト＞定着部材の表面、という温度勾配が形成される。その中で支持ローラと無端ベルトとの温度差は、無端ベルトの熱伝導が支配的であることが実験から分かっている。そのため、無端ベルトの厚みをｔ、熱伝導率をλとすると、ｔ／λの値が小さいほど熱伝導性が良く、前記温度差を小さくすることができる。
【００２３】
定着完了後やジャム時において、定着部材の回転及び加熱手段の加熱が停止した後、支持ローラに接している部分の無端ベルトは、支持ローラとほぼ同じ温度に昇温する。そして、支持ローラは、加熱手段がもつ熱量によって昇温するので、無端ベルトの温度は、さらに昇温する。従って、上記温度勾配において支持ローラと無端ベルトとの温度差を小さくすることは、無端ベルトの温度上昇を抑えることに繋がる。
【００２４】
式（２）を満たすことによって、ベルト懸架ローラと無端ベルトの温度差を約２０度以下に抑えることができる。そして、上記式（２）を満足するときに、定着完了後（定着部材の回転停止）やジャム時において、加熱手段の熱量が、支持ローラに移動しても、無端ベルトの温度上昇が抑えられ、その結果として、定着部材の局所的な温度上昇を抑えることができる。そして、上記式（２）を満足するとき、無端ベルトおよび定着部材表面の温度による劣化が見られず、画像ムラを低減させることができることが確認された。
【００２５】
なお、無端ベルトの厚みを薄くすると、支持ローラと無端ベルトとの温度差が小さくなり好ましいが、一方で、支持ローラおよび無端ベルトの熱容量の合計が小さくなる可能性があるため、無端ベルトの厚みを薄くする分、支持ローラの厚みを増やして、支持ローラおよび無端ベルトの熱容量の合計が小さくならないようにすることが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、記録材を挟持しながら搬送し、上記記録材上の未定着トナーを当該記録材に熱によって定着させる定着部材と、複数の支持ローラと、上記複数の支持ローラに懸架されるとともに、上記定着部材の表面に接触する無端ベルトと、上記支持ローラの内部に設けられた加熱手段とを備えた定着装置において、上記無端ベルトと上記定着部材の表面との接触部分の、上記無端ベルトの移動方向の長さが、上記定着部材の周長の０．１以上であることを特徴とする。
【００２７】
上述したように、定着動作中において、温度の高い順に、加熱手段＞支持ローラ＞無端ベルト＞定着部材の表面、という温度勾配が形成される。その中で無端ベルトと定着部材の表面との温度差は、上記無端ベルトと上記定着部材の表面との接触部分の、上記無端ベルトの移動方向の長さ（加熱ニップ幅）が支配的であることが、実験から分かっている。
【００２８】
特に、加熱ニップ幅が、定着部材の周長に対して０．１以上であると、無端ベルトと定着部材の表面との温度差を３０〜４０度以下に抑えられることが実験から分かっている。無端ベルトと定着部材の表面との温度差が小さくできると、定着動作中の無端ベルト、支持ローラの温度を低く抑えることができ、その結果、定着完了後またはジャムなどで定着部材の回転及び加熱手段の加熱が停止した後において、上記の構成によって、無端ベルトおよび定着部材表面の温度による劣化が防止でき、画像ムラを低減させることができることが確認された。
【００２９】
さらに、本発明に係る定着装置は、上記の構成に加えて、上記無端ベルトのガラス転移点および融点の低い方の温度が２５０℃以上であることが好ましい。
【００３０】
定着中の温度勾配によって、支持ローラ及び無端ベルトは定着部材の温度よりも高温となるが、上記の構成によれば、無端ベルトの耐熱性がよいため、無端ベルトがフィルム状形態であっても、熱損傷が低減される。
【００３１】
さらに、本発明に係る定着装置は、上記の構成に加えて、上記加熱手段は、封入ガスの熱伝導率が１１０×１０−４[Ｗ／ｍ・Ｋ]以下のハロゲンランプであることが好ましい。
【００３２】
封入ガスの熱伝導率が１７７×１０−４［Ｗ/ｍ・Ｋ］のハロゲンランプに比べて、フィラメントの熱が不必要に封入ガスやバルブ（ガラス管）に伝わることを抑制することができ、その結果、ハロゲンランプのバルブ温度を１００℃以上低くすることができることが実験からわかった。
【００３３】
これにより、定着部材の回転及び加熱手段の加熱を停止した後において、加熱手段から支持ローラに移動する熱量が少なくなり、支持ローラの温度上昇が抑えられ、その結果として、無端ベルト、定着部材の局所的な温度上昇を抑えることができる。そして、無端ベルト、定着部材の表面の温度劣化が抑えられ、画像ムラが低減することができる。
【００３４】
さらに、本発明に係る定着装置は、上記の構成に加えて、上記定着部材は、上記記録材を挟持する定着ローラおよび加圧ローラを備え、上記定着ローラは、上記記録材上の未定着トナーを接するものであり、上記無端ベルトは、上記定着ローラの表面と接触する。
【００３５】
上記の構成によれば、未定着トナーを効率的に加熱することができ、定着時の消費電力の削減および、ウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
【００３６】
また、本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、上記記録材を挟持しながら搬送する定着ローラおよび加圧ローラと、複数の支持ローラと、上記複数の支持ローラに懸架されるとともに、上記定着ローラの表面に接触する無端ベルトと、上記支持ローラの内部に設けられた加熱手段とを備え、上記定着ローラが、上記記録材上の未定着トナーを熱および圧力によって当該記録材に定着させる定着装置において、上記加圧ローラの表面に接しており、当該加圧ローラを表面から加熱する加熱ローラを備えたことを特徴とする。
【００３７】
上記の構成によれば、定着ローラに対向する加圧ローラに加熱ローラを設けることで、ウォームアップ時間の短縮や、定着処理中の加圧ローラの温度低下に素早くかつ効率的に対応することができる。ただし、定着ローラの温度に比べ、加圧ローラの温度は低くても構わないので、内部に熱源を備えた加熱ローラを用いることができ、無端ベルトを用いた外部加熱装置に比べて、定着装置が小型化できる。
【００３８】
さらに、加圧ローラを素早く加熱することで、加圧ローラから記録材に供給できる熱量が増し、その結果として定着ローラから供給すべき熱量が抑えられる。この効果によって、定着ローラ表面に熱を供給するための加熱手段、支持ローラおよび無端ベルトの温度勾配が減少し、定着ローラに接する無端ベルトの昇温を抑えることができる。これにより、無端ベルトおよび定着部材表面の温度による劣化が防止でき、画像ムラを低減させることができる。
【００３９】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録材上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、上記定着装置とを備えることを特徴とする。これにより、無端ベルトおよび定着部材表面の温度による劣化が防止でき、画像ムラを低減させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の構成によれば、無端ベルトおよび定着部材表面の温度による劣化が防止でき、画像ムラを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の一実施形態について図に基づいて説明すると以下の通りである。まず、図２を参照して本実施形態の定着装置が備えられている画像形成装置について説明する。図２は、画像形成装置１の内部構造を示した模式図である。
【００４２】
（画像形成装置の構成）
図２に示す画像形成装置１は、ネットワークを介して接続されている各端末装置から送信される画像データまたはスキャナによって読み取られた画像データに基づいて、記録紙（記録材）Ｐに対してカラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタである。
【００４３】
画像形成装置１は、乾式電子写真方式かつ４連タンデム方式のカラープリンタであって、可視像転写部１０、供給トレイ２０、記録紙搬送部３０、定着装置４０を備えている。
【００４４】
可視像転写部１０は、黄色画像転写部１０Ｙ、マゼンタ画像転写部１０Ｍ、シアン画像転写部１０Ｃ、黒画像転写部１０Ｂから構成される。具体的な配置としては、供給トレイ２０と定着装置４０との間において、供給トレイ２０側から、黄色画像転写部１０Ｙ、マゼンタ画像転写部１０Ｍ、シアン画像転写部１０Ｃ、黒画像転写部１０Ｂがこの順に併設されている。
【００４５】
これら転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、各々、実質的に同一の構成を有しており、画像データに基づいて、記録紙Ｐに対してそれぞれ黄色画像、マゼンタ画像、シアン画像、黒画像を転写するものである。
【００４６】
各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、感光体ドラム１１を備えており、さらに、帯電ローラ１２、ＬＳＵ１３、現像ユニット１４、転写ローラ１５およびクリーニング装置１６を、感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１の回転方向（図２のＦ方向）に沿って配置している。
【００４７】
各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂの感光体ドラム１１は、感光性材料を表面に有するドラム形状のローラであり、矢印Ｆ方向に回転駆動する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を一様（均一）に帯電するためのものである。
【００４８】
転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢのＬＳＵ（レーザビームスキャナユニット）１３には、それぞれ画像データにおける黄色成分、マゼンタ成分、シアン成分および黒色成分に対応する画素信号が入力されるようになっている。そして、各ＬＳＵ１３は、これらの画像信号に基づいて、帯電された感光体ドラム１１を露光し、静電潜像を生成するようになっている。
【００４９】
転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂの現像ユニット１４は、それぞれ黄色、マゼンタ、シアン、黒色のトナーを有している。そして、これらのトナーによって、感光体ドラム１１上に生成された静電潜像を現像し、トナー像（顕像）を生成する機能を有している。
【００５０】
転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂの転写ローラ１５は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されており、このバイアス電圧を記録紙Ｐに与えることによって感光体ドラム１１上のトナー像を記録紙Ｐに転写するためのものである。転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂのクリーニング装置１６は、記録紙Ｐへの画像転写後に感光体ドラム１１上に残留しているトナーを除去するものである。以上のような、記録紙Ｐに対するトナー像の転写は、４色について４回繰り返される。
【００５１】
記録紙搬送部３０は、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２、搬送ベルト３３からなり、各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂによって順に記録紙Ｐにトナー像が形成されるように、記録紙Ｐを搬送するものである。
【００５２】
駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、搬送ベルト３３を張架するものであり、駆動ローラ３１が所定の周速度に制御されて回転することで搬送ベルト３３が回転するようになっている。
【００５３】
搬送ベルト３３は、各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂの感光体ドラム１１に接触するように、駆動ローラ３１とアイドリングローラ３２との間にかけられたベルトであり、ローラ３１・３２によって矢印Ｚ方向に摩擦駆動されるようになっている。そして、搬送ベルト３３は、供給トレイ２０から送り込まれた記録紙Ｐを静電吸着させ、各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂに順に記録紙Ｐを搬送する。
【００５４】
さらに、各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂによってトナー像が転写された記録紙Ｐは、駆動ローラ３１の曲率によって搬送ベルト３３から剥離され、定着装置４０に搬送される（図２の２点鎖線は搬送経路を示す）。なお、各転写部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂによって記録紙Ｐに転写された後のトナー像は、記録紙Ｐに対して未定着の状態である。
【００５５】
なお、未定着のトナー画像は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性ニ成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（トナー）によって形成される。
【００５６】
定着装置４０は、記録紙Ｐに転写された未定着のトナー画像を、当該記録紙Ｐに対し、熱および圧力により圧着させるものである。具体的に、定着装置４０には、定着ローラ（定着部材）６０と加圧ローラ（定着部材）７０とが備えられている。そして、可視像転写部１０から搬送されてきた記録紙Ｐは、定着ローラ６０と加圧ローラ７０との間に形成されている定着ニップ部に送り込まれる。さらに、定着ローラ６０と加圧ローラ７０とが記録紙Ｐを挟持しながら搬送する。このとき、記録紙Ｐ上のトナー像（未定着画像）は定着ローラ６０の周面の熱によって記録紙Ｐに定着する。
【００５７】
そして、定着装置４０によってトナー像の定着処理が行われた後の記録紙Ｐは、画像形成装置１の外部の排紙トレイ（不図示）に排出される。これにより、画像形成処理が終了する。
【００５８】
（定着装置の構成）
つぎに、上述した定着装置４０について、図１を用いて具体的に説明する。図１は、本実施形態の定着装置４０の概略構成を示す模式図である。定着装置４０は、上述した定着ローラ６０および加圧ローラ７０の他、ウェブクリーニング装置９０および外部加熱装置８０を含む構成である。
【００５９】
定着ローラ６０は、図１に示されるＧ方向に回転するローラであり、金属製の中空円筒形状の芯金６１、この芯金６１の外周面を覆う弾性層６２、弾性層６２を被覆して形成される離型層６３、から構成される３層構造である。
【００６０】
芯金６１は、外径４６ｍｍであり、アルミニウムからなるものである。但し、芯金６１は、アルミニウムに限定されるものではなく、鉄やステンレス、銅等の金属あるいはこれらの合金等からなるものであってもよい。弾性層６２は、厚さ３ｍｍであって、耐熱性を有するシリコンゴムからなる。離型層６３は、厚み約３０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）チューブからなる。なお、離型層６３の材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れているものであればよく、ＰＦＡの他、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料を使用してもよい。こうして構成された定着ローラ６０の表面硬度は６８度（アスカーＣ硬度）である。
【００６１】
なお、定着ローラ６０の周面には当該周面の温度を検出するサーミスタ６５が接触している。また、芯金６１の内部には、制御回路（図示せず）から通電されることによって、赤外線を放射する（熱輻射を行う）ヒータランプ６４が設置されている。ヒータランプ６４は定着ローラ６０の熱源である。ヒータランプ６４に通電されるとヒータランプ６４によって定着ローラ６０の内周面が赤外線を吸収し、定着ローラ６０全体が加熱されるようになっている。本実施形態では、ヒータランプ６４として、１０００Ｗのハロゲンランプを用いる。
【００６２】
加圧ローラ７０は、図１に示すＨ方向に回転するローラであり、金属製の中空円筒形状の芯金７１、この芯金７１の外周面を覆う弾性層７２、弾性層７２を被覆して形成される離型層７３、から構成される。
【００６３】
芯金７１は、外径４６ｍｍであり、アルミニウムからなるものである。但し、芯金６１は、アルミニウムに限定されるものではなく、鉄やステンレス、銅等の金属あるいはこれらの合金等からなるものであってもよい。弾性層７２は、厚さ２ｍｍであって、耐熱性を有するシリコンゴムからなる。離型層７３は、厚み約３０μｍのＰＦＡチューブからなる。なお、離型層７３の材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡの他、ＰＴＦＥ等のフッ素系材料を使用してもよい。こうして構成された加圧ローラ７０の表面硬度は７５度（アスカーＣ硬度）である。
【００６４】
また、加圧ローラ７０の周面には当該周面の温度を検出するサーミスタ７５が接触しており、芯金７１の内部には、制御回路（図示せず）から通電されることによって、赤外線を放射する（熱輻射を行う）ヒータランプ７４が設置されている。ヒータランプ７４は加圧ローラ７０の熱源である。ヒータランプ７４に通電されるとヒータランプ７４によって加圧ローラ７０の内周面が赤外線を吸収し、加圧ローラ７０全体が加熱されるようになっている。本実施形態では、ヒータランプ７４として、８００Ｗのハロゲンランプを用いる。
【００６５】
そして、定着ローラ６０および加圧ローラ７０は、外径５０ｍｍであり、図示していない弾性部材（バネ）によって、所定の荷重（ここでは、６００Ｎ）で互いに圧接される。これにより、定着ローラ６０周面と加圧ローラ７０周面との間に定着ニップ部Ｎ１が形成される。当該定着ニップ部Ｎ１は、定着ローラ６０と加圧ローラ７０とが互いに当接する部分であり、本実施形態では、９ｍｍであった。定着ローラ６０が所定の温度（ここでは、１８０℃）に加熱され、記録紙Ｐは、この定着ニップ部Ｎ１を通過することで、トナー画像が定着されるようになっている。記録紙Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過するときには、定着ローラ６０は記録紙Ｐのトナー画像形成面に当接する一方、加圧ローラ７０は記録紙Ｐにおけるトナー画像形成面とは反対の面に当接するようになっている。
【００６６】
なお、図示していないが、定着ニップ部Ｎ１を記録紙Ｐが通過するように、定着ローラ６０を回転駆動する駆動モータ（駆動手段）が設けられている。また、加圧ローラ７０は、定着ローラ６０の回転（Ｇ方向）に従動して回転する（Ｈ方向）。すなわち、定着ローラ６０および加圧ローラ７０は、互いに逆方向に回転する。
【００６７】
そして、駆動モータによる定着ローラ６０の回転速度に応じて、所定の定着速度および複写速度で、定着ニップ部Ｎ１に記録紙Ｐが搬送され、未定着トナーが記録紙Ｐに熱および圧力により定着される。ここで、定着速度とは、いわゆるプロセス速度のことで、例えば、３５５ｍｍ／ｓｅｃであり、複写速度とは、１分あたりのコピー枚数のことで、例えば、７０枚／分である。
【００６８】
ウェブクリーニング装置９０は、定着ローラ６０をクリーニングするためのものである。
【００６９】
外部加熱装置８０は、第１支持ローラ８１ａ、第２支持ローラ８１ｂ、無端ベルト８３から構成されている。
【００７０】
無端ベルト８３は、所定の温度（ここでは、例えば２１０℃）に加熱された状態で、表面側が定着ローラ６０の表面に当接して、定着ローラ６０の表面を加熱するものである。無端ベルト８３は、裏面側が各支持ローラ８１ａ・８１ｂの周面に当接するように各支持ローラ８１ａ・８１ｂに懸架されている。
【００７１】
無端ベルト８３は、定着ローラ６０において、定着ニップ部Ｎ１の上流側に設けられている。そして、無端ベルト８３は、後述するように、所定の押圧力（ここでは４０Ｎ）により、定着ローラ６０の周面に圧接されるようになっている。これにより、無端ベルト８３の表面と定着ローラ６０周面との間にニップ部（以下、加熱ニップ部という）Ｎ２が形成され、無端ベルト８３の表面は、定着ローラ６０周面に接触することになる。なお、無端ベルト８３の表面と定着ローラ６０周面との間の加熱ニップ部Ｎ２のニップ幅は２０ｍｍ（定着ローラ６０周方向に沿った幅）である。そして、無端ベルト８３は、定着ローラ６０の回転時には、定着ローラ６０に従動して循環移動するようになっており、該無端ベルト８３の循環移動に従動して、各支持ローラ８１ａ・８１ｂも回転するように構成されている。
【００７２】
無端ベルト８３は、厚さ９０μｍのカーボンブラックが分散されたポリイミドからなる中空円筒状の基材の表面に、離型層として、ＰＴＦＥとＰＦＡとが混合されたフッ素樹脂が厚さ１０μｍでコーティングされた２層構造である。なお、該２層構造を構成する基材としては、ポリイミド以外にも、耐熱樹脂或いはステンレスやニッケル、鉄等の金属材料でもよい。また、離型層としては、耐熱性およびトナーとの離型性に優れた合成樹脂材料（例えば、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）であればよい。また、無端ベルト８３の寄り力を低減するために、無端ベルト８３の上記基材の内面に、フッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。
【００７３】
各支持ローラ８１ａ・８１ｂは、外径１５ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウム製の中空円筒状の芯金から構成されるローラである。但し、当該芯金は、アルミニウムに限定されるものではなく、鉄系材料であってもよい。なお、必要に応じて（例えば、無端ベルト８３の裏面と支持ローラ８１ａ・８１ｂの周面との摩擦力を低減させ、蛇行による寄り力を低減させたい場合）、支持ローラ８１ａ・８１ｂを、芯金の上に離型層を設けた構成としてもよい。この離型層の材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性に優れていればよく、ＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料が使用される。
【００７４】
なお、外部加熱装置８０において、無端ベルト８３の表面には、この表面の温度を検出するサーミスタ８４ａ・８４ｂが接触している。
【００７５】
また、第１支持ローラ８１ａ内部には、電力供給によって発熱するヒータランプ（加熱手段）８２ａが設けられている。ヒータランプ８２ａは、無端ベルト８３の熱源である。ヒータランプ８２ａに通電されると、ヒータランプ８２ａが発光し赤外線が放射される。同様に、第２支持ローラ８１ｂ内部には、電力供給によって発熱するヒータランプ（加熱手段）８２ｂが設けられている。ヒータランプ８２ｂは無端ベルト８３の熱源であり、ヒータランプ８２ｂに通電されると、ヒータランプ８２ｂが発光し赤外線が放射される。これにより、支持ローラ８１ａ・８１ｂの内周面が加熱され、該支持ローラ８１ａ・８１ｂを介して間接的に無端ベルト８３が加熱される。
【００７６】
なお、本実施形態において、無端ベルト８３は、２本の支持ローラ８１ａ・８１ｂにかけられているが、必要に応じて別途テンションローラを設けて３本以上のローラにかけられる構成であってもよい（例えば、定着ローラ６０と無端ベルト８３との間の加熱ニップ幅を広く確保する場合、２本の支持ローラ８１ａ・８１ｂだけで無端ベルト８３を架橋するのには限界がある）。
【００７７】
温度制御手段としての制御回路（図示しない）は、各サーミスタ６５・７５・８４ａ・８４ｂにより検出された温度データに基づいて、定着ローラ６０、加圧ローラ７０および外部加熱装置８０が所定の温度になるように、ヒータランプ６４・７４・８２ａ・８２ｂへの通電を制御する。
【００７８】
（外部加熱装置の構造）
次に、本実施形態に係る外部加熱装置８０の構成について、図３及び図４に基づいて詳細に説明する。ここで、図２は外部加熱装置８０の構成を示す断面図、図３は上面図である。
【００７９】
支持ローラ８１ａ・８１ｂは、サイドフレーム８５およびアーム８６を介して、画像形成装置１本体に取り付けられている。
【００８０】
アーム８６は、画像形成装置１本体に対して、支点Ｂを中心に回転自在に軸支されている。
【００８１】
サイドフレーム８５は、アーム８６に対して、支点Ａを中心に回転自在に軸支されており、支持ローラ８１ａ・８１ｂを回転自在に支持するための軸受８９ａ・８９ｂを備えている。。
【００８２】
そして、無端ベルト８３を懸架している支持ローラ８１ａ・８１ｂは、それぞれ、サイドフレーム８５に取り付けられた軸受８９ａ・８９ｂによって、回転自在に支持されている。
【００８３】
尚、軸受８９ａ・８９ｂは、サイドフレーム８５に対し、所定の軸間（ここでは、２３．０ｍｍ）で固定されている。このとき、無端ベルト８３の周長（内径）は、室温で９４．２４ｍｍであった。また、軸受８９ａ・８９ｂがサイドフレーム８５に対し固定されているめ、支持ローラ８１ａ・８１ｂ間の平行度が確保され、本実施形態においては、支持ローラ８１ａ・８１ｂの平行度公差としては１００μｍ以下となっている。
【００８４】
また、支点Ａあるいは支点Ａ近傍にコイルバネ８７が取り付けられており、コイルバネ８７によってアーム８６に所定の荷重が付与されることによって、アーム８６に取り付けられたサイドフレーム８５が定着ローラ６０の方向に付勢され、その結果、図２のようにサイドフレーム８５に軸支された支持ローラ８１ａ・８１ｂが、等しい荷重（ここでは４０Ｎ）で定着ローラ６０に圧接するようになる。
【００８５】
また、支持ローラ８１ａ・８１ｂに対し軸受８９ａ・８９ｂの内側には、無端ベルト８３の蛇行を防止するための寄り規制部材８８ａ・８８ｂが挿入されている。この寄り規制部材８８ａ・８８ｂは、無端ベルト８３が蛇行してきた際に、無端ベルト８３の端部と従動して回転することでベルトの寄りを規制すると同時に、無端ベルト８３の端部の摺動による磨耗や割れを防止する目的で設けられている。
【００８６】
なお、図１では、定着ローラ６０に対してのみ外部加熱装置８０を設けた構成としたが、図５に示されるように、定着ローラ６０および加圧ローラ７０のいずれについても外部加熱装置を設けた構成としてもよい。すなわち、加圧ローラ７０の周面と加熱ニップ部Ｎ３を形成する外部加熱装置１８０を設けてもよい。外部加熱装置１８０は、外部加熱装置８０と同様の構造を有する。
【００８７】
以上のように、本実施形態の定着装置４０では、外部加熱装置８０において、ヒータランプ８２ａ・８２ｂで発生した熱は、支持ローラ８１ａ・８１ｂ、無端ベルト８３を介して、定着ローラ６０に伝導される。一方、支持ローラ８１ａ・８１ｂは、無端ベルト８３の循環移動に従動して回転するため、定着ローラ６０の回転が停止すると、無端ベルト８３および支持ローラ８１ａ・８１ｂの回転も停止する。このとき、支持ローラ８１ａ・８１ｂ内のヒータランプ８２ａ・８２ｂへの通電を停止しても、ヒータランプ８２ａ・８２ｂが持つ熱量によって、無端ベルト８３、および、定着ローラ６０の加熱ニップ部Ｎ２の温度が上昇する。しかしながら、本実施形態では、以下でしめされるような構成を備えるため、従来のような、定着ローラ６０の回転停止時における、無端ベルト８３、および、定着ローラ６０の加熱ニップ部Ｎ２の温度劣化を防止することができる。
【００８８】
（実施例について）
本実施例では、支持ローラ８１ａ・８１ｂの内部に設けられているヒータランプ８２ａ・８２ｂとして、５００Ｗのハロゲンランプを用いた。当該ヒータランプ８２ａ・８２ｂのガラス管は、外径６ｍｍ、厚み１ｍｍである。また、該ガラス管の封入ガスは、熱伝導率１１０×１０−４Ｗ／ｍＫの４５％アルゴン、５４％キセノン、１％臭化物の混合ガスである。
【００８９】
そして、ヒータランプ８２ａ・８２ｂは、長さ３２０ｍｍで、その熱容量Ｃ１は、１０．５Ｊ／Ｋ（ジュール／ケルビン）である。この熱容量は、ほとんどガラス管の熱容量である。
【００９０】
次に、支持ローラ８１ａ・８１ｂとして、ともに外径１５ｍｍ、長さ３２０ｍｍのアルミニウム製の中空パイプを用いた。支持ローラ８１ａ・８１ｂは、厚み１ｍｍであり、このときの支持ローラ８１ａ・８１ｂの熱容量Ｃ２は、３５．８Ｊ／Ｋである。
【００９１】
さらに、無端ベルト８３として、周長９４．２４ｍｍ、厚み０．１ｍｍ、支持ローラ８１ａ・８１ｂの長軸方向の長さ３２０ｍｍ、熱容量５．３Ｊ／Ｋ、熱伝導率０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ガラス転移点Ｔｇが３１０℃、連続使用温度（所定時間連続して使用可能な最高温度）２４０℃のカーボンブラックが分散されたポリイミド製のものを用いた。なお、支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している部分の無端ベルト８３の熱容量Ｃ３は、支持ローラ８１ａ・８１ｂ１本あたり１．３Ｊ／Ｋである。また、定着ローラ６０の表面に接している無端ベルト８３の周方向の長さである加熱ニップ部Ｎ２の幅は、２０ｍｍであった。
【００９２】
本実施例において、定着動作中の各部材の温度は、定着温度１８０℃を得るために、支持ローラ８１ａ・８１ｂが２３０℃、無端ベルト８３が２１０℃、定着ニップ通過前の定着ローラ６０の表面が１８０℃という、温度勾配となる。
【００９３】
ここで、ジャム等で、定着ローラ６０の回転が停止し、同時にヒータランプ６４・７４・８２ａ・８２ｂへの通電が停止したとき、ヒータランプ８２ａ・８２ｂのガラス管の温度は約３３０℃となっている。このガラス管のもつ熱量が輻射によって支持ローラ８１ａ・８１ｂに移り、支持ローラ８１ａ・８１ｂの温度を上昇させる。支持ローラ８１ａ・８１ｂは、停止から十数秒後に最高２５０℃程度まで温度が上昇し、支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している部分の無端ベルト８３の温度も２５０℃程度まで上昇する。そして、無端ベルト８３を介して支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している定着ローラ６０の表面の温度は、１９０〜２００度程度まで上昇する。
【００９４】
このとき、ポリイミド製の無端ベルト８３は、熱損傷を受けなかった。また直後に定着を行った画像には、目視レベルでの画像ムラは殆ど見られなかった。
【００９５】
（熱容量比について）
上記実施例では、支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している部分の無端ベルト８３の熱容量Ｃ３は、支持ローラ８１ａ・８１ｂ１本あたり１．３Ｊ／Ｋである。
【００９６】
このとき、支持ローラ８１ａ・８１ｂの熱容量Ｃ２および該支持ローラ８１ａ・８１ｂに当接している部分の無端ベルト８３の熱容量Ｃ３の合計と、ヒータランプ８２ａ・８２ｂの熱容量Ｃ１との熱容量比は、
（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１＝（３５．８＋１．３）／１０．５＝３．４
となる。
【００９７】
一方、支持ローラ８１ａ・８１ｂの肉厚を１ｍｍから０．５ｍｍに変更した以外は、上記実施例と同じ条件で行った比較例１についての実験結果について説明する。比較例１における支持ローラ８１ａ・８１ｂの熱容量Ｃ２は、１８．５Ｊ／Ｋである。そして、支持ローラ８１ａ・８１ｂの熱容量Ｃ２および該支持ローラ８１ａ・８１ｂに当接している部分の無端ベルト８３の熱容量Ｃ３の合計と、ヒータランプ８２ａ・８２ｂの熱容量Ｃ１との熱容量比（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１は、
（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１＝１．６
となる。
【００９８】
比較例１において、支持ローラ８１ａ・８１ｂは、停止から十数秒後に最高２８０℃程度まで温度が上昇し、支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している部分の無端ベルト８３の温度も２８０℃程度まで上昇する。そして、無端ベルト８３を介して支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している定着ローラ６０の表面の温度は２００℃を超えることがわかった。
【００９９】
この状態を経たポリイミド製の無端ベルト８３は、定着動作時に定着ローラ６０に従動できずに停止してしまう回転不良を生じた。また、無端ベルト８３が定着ローラ６０に接している部分に浮きが見られた。この浮きのために、無端ベルト８３の熱が定着ローラ６０に効率よく伝わることができずに、定着動作中に定着温度を維持できなくなった。また直後に定着を行った画像には、目視レベルでの画像ムラが見られた。
【０１００】
そこで、支持ローラ８１ａ・８１ｂの肉厚を変化させて、図７に示すように熱容量比（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１を変化させ、定着ローラ６０および支持ローラ８１ａ・８１ｂの回転が停止した後、無端ベルト８３が到達する最高温度を測定した。熱容量比が小さくなるほど、無端ベルト８３の到達温度は急激に高くなっている。
【０１０１】
また、熱容量比（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１を１〜４に振って（変化させ）、定着ローラ６０の回転停止後の無端ベルト８３の熱損傷の比較を行った。表１に、厚み／熱伝導率の代表的な４点における結果を示す。なお、無端ベルト８３の熱損傷の評価は、定着動作時に定着ローラ６０に従動できずに無端ベルト８３が停止してしまう回転不良の有無で行っている。表１において、「○」は、回転不良が無いことを示し、「×」は、回転不良が有ることを示している。
【０１０２】
【表１】
0004708230.tif 000002
【０１０３】
表１に示されるように、熱容量比（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１が１．６以下のとき回転不良が発生し、熱容量比（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１が２以上で回転不良が生じないことがわかった。従って、熱容量比（Ｃ２＋Ｃ３）／Ｃ１は２以上であることが好ましい。
【０１０４】
（無端ベルトの厚み／熱伝導率について）
上記実施例では、無端ベルト８３の厚み／熱伝導率は、０．０００２ｍ２Ｋ／Ｗである。
【０１０５】
一方、無端ベルト８３の厚みを、０．１ｍｍから０．６ｍｍに変更した以外は、上記実施例と同じ条件の比較例２についての実験結果について説明する。比較例２における無端ベルト８３の厚み／熱伝導率は、０．００１２ｍ２Ｋ／Ｗとなる。
【０１０６】
比較例２において、定着温度１８０℃を維持するために必要な各部材の温度は、支持ローラ８１ａ・８１ｂが２５０℃、無端ベルト８３が２１０℃となる。
【０１０７】
すなわち、無端ベルト８３の厚みを０．６ｍｍにすると定着動作中の支持ローラ８１ａ・８１ｂの温度は、無端ベルト８３の厚みが０．１ｍｍのときの定着動作中の支持ローラ８１ａ・８１ｂの温度と比べて、約３０℃ほど高温になる。比較例２において、定着ローラ６０の回転とヒータランプ６４・７４・８２ａ・８２ｂの加熱を停止すると、支持ローラ８１ａ・８１ｂの温度は２７０〜２８０℃に達し、支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している部分の無端ベルト８３の温度も２７０〜２８０℃に達した。そして、無端ベルト８３を介して支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している定着ローラ６０の表面の温度は２００℃を超えていた。
【０１０８】
この状態を経たポリイミド製の無端ベルト８３は、定着動作時に定着ローラ６０に従動できずに停止してしまう回転不良を生じた。また、無端ベルト８３が定着ローラ６０に接している部分に浮きが見られた。この浮きのために、無端ベルト８３の熱が定着ローラ６０に効率よく伝わることができずに、定着動作中に定着温度を維持できなくなった。また直後に定着を行った画像には、目視レベルでの画像ムラが見られた。
【０１０９】
そこで、カーボンブラックを分散したポリイミド製の無端ベルト８３（熱伝導率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ）と、ポリイミド製の無端ベルト８３（熱伝導率０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）とについて、それぞれの厚みを変化させ、無端ベルト８３の厚み／熱伝導率を０．００２〜０．０００２ｍ２Ｋ／Ｗに変化させ、定着ローラ６０の回転停止後の無端ベルト８３の熱損傷の比較を行った。表２に、厚み／熱伝導率の代表的な４点における結果を示す。なお、無端ベルト８３の熱損傷の評価は、上記（熱容量比について）で説明した表１のときと同様である。
【０１１０】
【表２】
0004708230.tif 000003
【０１１１】
表２に示されるように、無端ベルト８３の厚み／熱伝導率が０．００１２ｍ２Ｋ／Ｗ以上から回転不良が発生し始めた。一方、厚み／熱伝導率が０．００１ｍ２Ｋ／Ｗ以下では回転不良が生じないことがわかった。従って、厚み／熱伝導率は０．００１ｍ２Ｋ／Ｗ以下であることが好ましい。
【０１１２】
（（加熱ニップ部の幅）／（定着ローラ６０の周長）について）
上記実施例において、定着ローラ６０の周長は、π×５０ｍｍ＝１５７ｍｍである。一方、定着ローラ６０表面に接している無端ベルト８３の周方向の長さである加熱ニップ部Ｎ２の幅は２０ｍｍである。そのため、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）は、０．１３となる。
【０１１３】
一方、無端ベルト８３として、周長６０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ、支持ローラ８１ａ・８１ｂの長軸方向の長さ３２０ｍｍのものを用い、支持ローラ８１ａ・８１ｂとして、ともに外径１０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、厚み１ｍｍのアルミニウム製の中空パイプを用いた比較例３では、加熱ニップ部Ｎ２の幅は１２ｍｍとなる。この場合、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）は、０．０８となる。
【０１１４】
このとき、定着温度１８０℃を維持するために必要な各部材の温度は、支持ローラ８１ａ・８１ｂが２５０℃、無端ベルト８３が２３０℃、定着ニップ通過前の定着ローラ６０の表面が１８０℃という、温度勾配となる。すなわち、加熱ニップ部Ｎ２の幅を１２ｍｍにすると、定着動作中の無端ベルト８３の温度は、加熱ニップ部Ｎ２の幅２０ｍｍのときに比べ約２０℃ほど高温になる。
【０１１５】
加熱ニップ部Ｎ２の幅が１２ｍｍである比較例３において、ジャム等で、定着ローラ６０および支持ローラ８１ａ・８１ｂが停止し、同時にヒータランプ６４・７４・８２ａ・８２ｂへの通電が停止したとき、支持ローラ８１ａ・８１ｂの温度は２７０〜２８０℃に達し、支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している部分の無端ベルト８３の温度も２７０〜２８０℃に達した。そして、無端ベルト８３を介して支持ローラ８１ａ・８１ｂに接している定着ローラ６０の表面の温度は２００℃を超えていた。
【０１１６】
この状態を経たポリイミド製の無端ベルト８３は、定着動作時に定着ローラ６０に従動できずに停止してしまう回転不良を生じた。また、無端ベルト８３が定着ローラ６０に接している部分に浮きが見られた。この浮きのために、無端ベルト８３の熱が定着ローラ６０に効率よく伝わることができずに、定着動作中に定着温度を維持できなくなった。また直後に定着を行った画像には、目視レベルでの画像ムラが見られた。
【０１１７】
そこで、定着ローラ６０の外径が４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍの定着装置４０において、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）を、０．０８〜０．１６に変化させ、定着ローラ６０の回転停止後の無端ベルト８３の熱損傷の比較を行った。表３に、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）の代表的な４点における結果を示す。無端ベルト８３の熱損傷の評価方法は、上記（熱容量比について）で説明した表１のときと同様である。
【０１１８】
なお、加圧ローラ７０の外径は、定着ローラ６０の外径と同じにした。また、定着温度１８０℃となるように、定着速度および複写速度を調整した。複写速度は、定着ローラ６０の外径が４０ｍｍのとき５０枚／分、定着ローラ６０の外径が５０ｍｍのとき７０枚／分、定着ローラ６０の外径が６０ｍｍのとき８０枚／分とした。
【０１１９】
【表３】
0004708230.tif 000004
【０１２０】
表３に示されるように、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）が０．０８から回転不良が発生し始め、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）が０．１以上では回転不良が生じないことがわかった。従って、（加熱ニップ部Ｎ２の幅）／（定着ローラ６０の周長）は０．１以上であることが好ましい。
【０１２１】
（無端ベルトのガラス転移温度または融点について）
上記実施例では、無端ベルト８３は、ガラス転移点Ｔｇが３１０℃、連続使用温度（所定時間連続して使用可能な最高温度）２４０℃であった。
【０１２２】
一方、無端ベルト８３として、ＰＥＴ製でＴｇが１１０℃、連続使用温度１０５℃を用いた比較例４において、ジャム等で、定着ローラ６０および支持ローラ８１ａ・８１ｂが停止し、同時にヒータランプ６４・７４・８２ａ・８２ｂへの通電が停止したとき、無端ベルト８３が変形し、さらに支持ローラ８１ａ・８１ｂへの部分的な固着が見られた。
【０１２３】
そこで、無端ベルト８３のＴｇを２００〜４００℃に変化させ、定着ローラ６０の回転停止後の無端ベルト８３の熱損傷の比較を行った。
【０１２４】
その結果、無端ベルト８３のＴｇが２５０℃以上あれば、無端ベルト８３は、大きな熱損傷を受けないことが分かった。従って、無端ベルト８３のＴｇは２５０℃以上であることが望ましい。Ｔｇが３００℃以上あれば、より熱損傷をうけることがなく、回転不良が生じにくくなるため、さらに好ましい。
【０１２５】
また、無端ベルト８３にステンレスやニッケル等の金属材料からなる金属ベルトを用いても良い。金属ベルトを用いる場合には、当該金属ベルトの融点が２５０℃以上であることが好ましい。なお、上記ステンレスやニッケル等の金属の融点は、通常３００℃以上あるため、熱損傷を受けにくい。
【０１２６】
（ヒータランプの封入ガスについて）
上記実施例では、支持ローラ８１ａ・８１ｂの内部のヒータランプ８２ａ・８２ｂとして、封入ガスの熱伝導率が１１０×１０−４Ｗ／ｍＫのハロゲンランプを用いた。
【０１２７】
そこで、ヒータランプ８２ａ・８２ｂとして、封入ガスの熱伝導率が異なる４種のハロゲンランプを用いて、上記と同様の熱損傷の評価実験を行った。結果を表４に示す。なお、表４において「△」は回転不良が常時ではないが発生していることを示す。
【０１２８】
【表４】
0004708230.tif 000005
【０１２９】
表４より、封入ガスの熱伝導率が１１０×１０−４Ｗ/ｍ・Ｋ以下であれば、ハロゲンランプのフィラメントの熱が不必要に封入ガスやガラス管（バルブ）に伝わることを抑制することができ、その結果、ヒータランプ８２ａ・８２ｂのガラス管の温度の上昇を抑制することができる。
【０１３０】
これにより、ジャム等で、定着ローラ６０および支持ローラ８１ａ・８１ｂが停止し、同時にヒータランプ６４・７４・８２ａ・８２ｂへの通電が停止した後、ヒータランプ８２ａ・８２ｂから支持ローラ８１ａ・８１ｂに伝導する熱量が少なくなり、支持ローラ８１ａ・８１ｂの温度上昇が抑えられ、その結果として無端ベルト８３、定着ローラ６０の局所的な温度上昇を抑えることができる。そして無端ベルト８３、定着ローラ６０の表面の熱損傷（温度劣化）が抑えられ、さらに定着ローラ６０の表面の一部が高温になることによって生じる画像ムラが低減する。
【０１３１】
（加圧ローラの外部加熱装置について）
図１に示した構成に加えて、加圧ローラ７０にも、外部加熱装置を設けてもよい。図４は、本実施例の定着装置４０の構成を示す図である。図示されるように、加圧ローラ７０の周面に当接するように、外部加熱装置として加熱ローラ２８０を設けた。
【０１３２】
加熱ローラ２８０として、外形２０ｍｍ、厚み１ｍｍのＳＵＳローラの表層に２０ｕｍのフッ素樹脂をコーティングしたものを用いた。
【０１３３】
また、加熱ローラ２８０の内部にヒータランプ２８１を設け、加熱ローラ２８０の周面の温度を検出するためにサーミスタ２８２を設けている。本実施例では、ヒータランプ２８１として、５００Ｗのハロゲンランプを用いた。
【０１３４】
そして、定着動作中は加圧ローラ７０の温度低下を防ぐために、加圧ローラ７０内部のヒータランプ７４は用いずに、加熱ローラ２８０から加圧ローラ７０の表面に熱を供給している。また、ウォームアップ時には、加圧ローラ７０の温度を素早く昇温させるために、ヒータランプ７４・２８１の両方に通電させ、点灯させる。
【０１３５】
このように、未定着トナーを加熱するための定着ローラ６０に対向する加圧ローラ７０に加熱ローラ２８０を設けることで、ウォームアップ時間の短縮や、通紙中の加圧ローラ７０の温度低下に素早くかつ効率的に対応することができる。ただし、定着ローラ６０の温度に比べ、加圧ローラ７０の温度は低くても構わないので、内部に熱源を備えた加熱ローラ２８０を外部加熱手段として用いることができる。これによれば、無端ベルト８３を用いた外部加熱装置１８０（図５参照）よりも構成が簡略化できるので、装置が小型化できる。
【０１３６】
本発明は上述した実施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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の定着装置および画像形成装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ（Multi Function Printer）等の電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した定着装置が備えられる画像形成装置の内部構造を示した模式図である。
【図３】図１に示した定着装置に備えられる外部加熱装置の構成を示す断面図である。
【図４】図１に示した定着装置に備えられる外部加熱装置の構成を示す上面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置の変形例の概略構成を示す模式図である。
【図６】外部加熱装置における熱容量比と、無端ベルトの温度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る定着装置のさらなる変形例の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  画像形成装置
４０  定着装置
６０  定着ローラ（定着部材）
６４  ヒータランプ
７０  加圧ローラ（定着部材）
７４  ヒータランプ
８０  外部加熱装置
８１ａ  第１支持ローラ（支持ローラ）
８１ｂ  第２支持ローラ（支持ローラ）
８２ａ  ヒータランプ（加熱手段）
８２ｂ  ヒータランプ（加熱手段）
８３  無端ベルト
２８０  加熱ローラ
Ｐ  記録紙
Ｎ１  定着ニップ部
Ｎ２  加熱ニップ部
【図１】
0004708230.tif 000006
【図２】
0004708230.tif 000007
【図３】
0004708230.tif 000008
【図４】
0004708230.tif 000009
【図５】
0004708230.tif 000010
【図６】
0004708230.tif 000011
【図７】
0004708230.tif 000012