(57)【要約】【課題】この発明は、高速立上げを目指そうとすると、加圧ローラへ熱が逃げていく現象を抑えることができないという課題を解決しようとするものである。【解決手段】  この発明は、加熱され又は発熱する発熱回転体２２と、この発熱回転体２２を加圧する加圧回転体とを有し、この加圧回転体３０と前記発熱回転体２２とで被加熱体を加熱する加熱装置において、前記加圧回転体３０を加熱する第１の発熱部材４１を有し、この第１の発熱部材４１を補助電源装置によって駆動するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱され又は発熱する発熱回転体と、この発熱回転体を加圧する加圧回転体とを有し、この加圧回転体と前記発熱回転体とで被加熱体を加熱する加熱装置において、前記加圧回転体を加熱する第１の発熱部材を有し、この第１の発熱部材を補助電源装置によって駆動することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
加熱ローラを含む複数の回転体に懸架された無端状ベルトと、前記加熱ローラの電磁誘導加熱を行う磁束発生手段と、前記無端状ベルトを加圧する加圧回転体とを有し、この加圧回転体と前記無端状ベルトとで被加熱体を加熱する加熱装置において、前記加圧回転体を加熱する第１の発熱部材を有し、この第１の発熱部材を補助電源装置によって駆動することを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の加熱装置において、前記磁束発生手段に与えられる最大電力をＷＩ、前記補助電源装置によって前記第１の発熱部材に与えられる電力をＷＣ、当該加熱装置に与えられる最大電力をＷＡとした時、
ＷＡ＜ＷＩ＋ＷＣ
を満たすことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１記載の加熱装置において、前記加熱回転体は、前記磁束発生手段により電磁誘導加熱を受けるローラであることを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の加熱装置において、主電源装置により駆動され前記加圧回転体を加熱する第２の発熱部材を有し、立上げ時には前記補助電源装置により駆動される前記第１の発熱部材のみ点灯し、前記主電源装置により駆動される前記第２の発熱部材を待機時のみ点灯させることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
請求項１記載の加熱装置において、当該加熱装置の内部に当該加熱装置の熱放出を抑える真空断熱材を配置したことを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
請求項６記載の加熱装置において、前記真空断熱材の熱伝導率κとしたとき、前記真空断熱材として
κ＜０．０１Ｗ／ｍＫ
となるような真空断熱材を使用することを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の加熱装置を用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８記載の定着装置を有し、トナーを画像形成に用いる画像形成装置において、前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、ガラス転移温度が４５〜６５℃、流出開始温度が９０〜１１５℃のトナーであ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、加熱装置、定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化を図ることを目的として電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が特許文献１等により知られている。この電磁誘導加熱方式の定着装置は、主として、加熱ローラ（発熱ローラ）と定着ローラとに張架された定着ベルトと、上記加熱ローラに上記定着ベルトを介して対向する誘導加熱部と、上記定着ローラに上記定着ベルトを介して対向する加圧ローラ等で構成される。誘導加熱部は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向）に延設されたコイル部や、該コイル部に対向するコア等で構成される。
【０００３】
そして、定着ベルトは、電磁誘導加熱部との対向位置で電磁誘導加熱部により加熱される。加熱された定着ベルトは、定着ベルト及び加圧ローラのニップ部を通る記録媒体上のトナー像を加熱して定着させる。詳しくは、電磁誘導加熱部においてコイル部に高周波の交番電流を流すことでコイル部の周囲に磁界が形成され、この磁界により加熱ローラの表面に渦電流が生じる。加熱ローラに渦電流が生じると、加熱ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
【０００４】
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温させるのを、少ないエネルギー消費で且つ短い立ち上げ時間で行うことができるものとして知られている。  
また、通紙時の定着温度落込みを抑えるために加圧ローラの芯金を中空構造とし、その内部にハロゲンヒータを配した定着装置が特許文献３に記載され、このような定着装置において加圧ローラ内のハロゲンヒータへの通電によって電源投入後の待機時にスタンバイ定着温度調整制御を行うものが特許文献２に記載されている。  
この特許文献２記載の定着装置を用いれば、待機直後の定着温度落込みを防止することが可能となる。
【０００５】
複写機やプリンタ装置等の画像形成装置は、普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する。この画像形成装置は、画像形成の高速性や画像品質，コストなどから電子写真方式が採用されている。電子写真方式の画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成し、その形成したトナー像を定着装置により熱と圧力で記録媒体に定着させるものであり、定着装置としては安全性等の面からヒートローラ方式の定着装置が現在最も多く採用されている。ヒートローラ方式の定着装置は、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、この加熱ローラに対向して配置される加圧ローラとを圧接してニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、そのニップ部に記録媒体を通して記録媒体上のトナー像を加熱および加圧により記録媒体に定着させるものである。
【０００６】
近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置も省エネルギー化が進んでいる。この画像形成装置の省エネルギー化を考えるに当たって無視できないのは、記録媒体上のトナーを記録媒体に定着させる定着装置の省電力化である。画像形成装置の待機時における定着装置の消費電力の低減では、待機時には加熱ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保つことにより、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにしている。この場合、定着装置を使用していないときにも、ある程度の電力を定着装置に供給して余分なエネルギーを消費していた。
【０００７】
この待機時の消費エネルギーを削減してより省電力化を図ることが望まれ、画像形成装置の未使用時には定着装置への電力供給をゼロにすることが求められてきている。しかしながら、待機時に定着装置のエネルギー消費をゼロにすると、定着装置の加熱ローラは鉄やアルミなどの金属からなるローラを主に使用していて熱容量が大きいため、約１８０℃前後の使用可能温度にまで加熱ローラを昇温するには数分から十数分など長い加熱時間が必要であり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。加熱ローラの昇温時間を短くするためには、単位時間当たり加熱ローラの昇温に投入するエネルギーすなわち定格電力を大きくすると良い。
【０００８】
実際に、画像形成速度の速い画像形成装置（高速機）には、電源電圧を２００Ｖにして対応している装置も多い。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は１００Ｖ１５Ａであり、画像形成装置を電源電圧２００Ｖに対応させるにはその設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり、これは一般的な解決法とはいえない。このため、加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、加熱ローラの加熱に投入する最大投入エネルギーが電源により決まってしまっていた。これを改善するために、例えば特許文献４に示されているように、定着装置が待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラ加熱部に供給して定着装置の温度が下がるのを遅らせたり、特許文献５に示すように、定着装置の待機時に補助電源装置である二次電池を充電し、定着装置を立ち上げるときに主電源装置と二次電池や一次電池から定着装置に電力を供給して立上り時間を短縮するようにしたりしている。
【０００９】
特許文献６には誘導コイルを担持する部材が磁性体を有する樹脂からなる電磁誘導加熱方式の定着装置が記載され、特許文献７、９には補助電源装置を用いた定着装置が記載されている。特許文献８には、少なくとも結着樹脂、着色剤、離刑剤を含有するトナーにおいて、結晶性を有するポリエステル樹脂を含む樹脂微粒子がトナー表面に存在する静電荷像現像用トナーが記載されている。特許文献１０には、ヒートローラ方式の定着装置において、上辺部を囲うように真空層を含む定着カバーを配置し、上記真空層の周辺にエアダクトを配置して送風手段により上記エアダクト内に空気を流し、上記真空層を形成するために断熱材を真空封入した真空断熱材を使用したものが記載されている。特許文献１１には定着ローラ又は加圧ローラを囲むように配設された保温用真空断熱材を有する定着装置が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２７２２２６
【特許文献２】特開平１０−３０１４１５
【特許文献３】特開平１０−２１７３５６
【特許文献４】特開平１０−１０９１３
【特許文献５】特開平１０−２８２８２１
【特許文献６】特開２０００−１６２９１１
【特許文献７】特開２００２−１７４９８８
【特許文献８】特開２００５−２４７８４
【特許文献９】特開２００３−１４０４８４
【特許文献１０】特開２００３−２７１０４４
【特許文献１１】特開２００４−３３２９２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献４、５記載の定着装置であっても、高速立上げ（ショートウォームアップ）を目指そうとすると、加圧ローラへ熱が逃げていく現象はいくら効率の良い表層加熱の電磁誘導加熱方式を用いても抑えることができない。  
また、特許文献１１記載の定着装置では、定着ローラ又は加圧ローラを囲むように配設された保温用真空断熱材を有するが、従来の真空断熱材は、熱伝導率が大きくて断熱効果が十分ではない。このため、真空断熱材を使用しても定着装置の放熱量を十分に減らすことができず、待機後の連続通紙時の定着温度落込みの時間が長い。これにより、定着装置内の定着ローラを加熱するハロゲンヒータの点灯時間が長く、省エネルギー効果を十分に発揮できなかった。
【００１２】
本発明は、高速立上げを達成することができ、より消費電力を少なくでき、省エネルギー効果をさらに向上させることができる加熱装置、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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、加熱され又は発熱する発熱回転体と、この発熱回転体を加圧する加圧回転体とを有し、この加圧回転体と前記発熱回転体とで被加熱体を加熱する加熱装置において、前記加圧回転体を加熱する第１の発熱部材を有し、この第１の発熱部材を補助電源装置によって駆動するものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、加熱ローラを含む複数の回転体に懸架された無端状ベルトと、前記加熱ローラの電磁誘導加熱を行う磁束発生手段と、前記無端状ベルトを加圧する加圧回転体とを有し、この加圧回転体と前記無端状ベルトとで被加熱体を加熱する加熱装置において、前記加圧回転体を加熱する第１の発熱部材を有し、この第１の発熱部材を補助電源装置によって駆動するものである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の加熱装置において、前記磁束発生手段に与えられる最大電力をＷＩ、前記補助電源装置によって前記第１の発熱部材に与えられる電力をＷＣ、当該加熱装置に与えられる最大電力をＷＡとした時、
ＷＡ＜ＷＩ＋ＷＣ
を満たすものである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の加熱装置において、前記加熱回転体は、前記磁束発生手段により電磁誘導加熱を受けるローラであるものである。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の加熱装置において、主電源装置により駆動され前記加圧回転体を加熱する第２の発熱部材を有し、立上げ時には前記補助電源装置により駆動される前記第１の発熱部材のみ点灯し、前記主電源装置により駆動される前記第２の発熱部材を待機時のみ点灯させるものである。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項１記載の加熱装置において、当該加熱装置の内部に当該加熱装置の熱放出を抑える真空断熱材を配置したものである。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の加熱装置において、前記真空断熱材の熱伝導率κとしたとき、前記真空断熱材として
κ＜０．０１Ｗ／ｍＫ
となるような真空断熱材を使用するものである。
【００２０】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１つに記載の加熱装置を用いたことを特徴とする定着装置である。
【００２１】
請求項９に係る発明は、請求項７８載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２２】
請求項１０に係る発明は、請求項８記載の定着装置を有し、トナーを画像形成に用いる画像形成装置において、前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、ガラス転移温度が４５〜６５℃、流出開始温度が９０〜１１５℃のトナーであるものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高速立上げを達成することができる。  
本発明によれば、より消費電力を少なくできる。  
本発明によれば、省エネルギー効果をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図２は本発明の実施形態１を示す。この実施形態１の画像形成装置は、フルカラー画像を形成することが可能な電子写真方式のカラープリンタ（以下「プリンタ」という）である。本発明は、電子写真方式のプリンタに限らず、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置にも適用できる。このプリンタは、画像形成装置本体１０１の下部に記録材としての用紙１１１が収納される複数の給紙トレイ１１２Ａ，１１２Ｂを備えた給紙部１０２が配設され、その上方に画像形成部１０３が配置された構成となっている。画像形成部１０３には、像担持体として感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋを有する作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋと、複数のローラ１０４，１０５，１０６に巻き掛けられた可撓性を有する中間転写体としての無端状中間転写ベルト１０７Ａを有する中間転写ユニット１０７と、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋに光書込みを行う露光手段としての書き込みユニット１１５と、用紙１１１に未定着のトナー画像を定着させる定着装置１３０とが配設されている。給紙部１０２から定着装置１３０までの間には、用紙１１１を搬送する搬送ローラを備えた搬送路１１６が形成されている。
【００２５】
作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋは、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと、その周りにそれぞれ配置された図示しない帯電装置、現像装置、クリーニング装置を有し、画像形成装置本体１０１に対して着脱可能とされている。作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋの各現像装置には、それぞれイエロー，シアン，マゼンタ、ブラックの各色のトナーが収納されている。
【００２６】
中間転写ベルト１０７Ａは、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと対向して配置され、図示しない駆動モータによって複数のローラ１０４〜１０６の何れかが駆動されることで、図２において反時計回りに回転移動する。各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと対向する転写ベルト１０７Ａの内側部分には、一次転写手段としての転写ローラ１１４Ｙ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋがそれぞれ配置され、この転写ローラ１１４Ｙ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋには電源装置から一次転写用の転写バイアスが印加される。ローラ１０４と対向する部位には、中間転写ベルト１０７Ａの表面を清掃するベルトクリーニング装置１１７が配設されている。中間転写ベルト１０７Ａと、中間転写ベルト１０７Ａを巻き掛けた複数のローラ１０４〜１０６と、転写ローラ１１４Ｙ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋ及びベルトクリーニング装置１１７は、一体のユニットとして構成され、画像形成装置本体１０１に対して着脱可能とされている。
【００２７】
中間転写ベルト１０７Ａには、二次転写バイアスが電源装置から印加される二次転写手段としての転写ローラ１２０が、ローラ１０６と対向する部位で当接される。転写ローラ１２０と中間転写ベルト１０７Ａの一部は搬送路１１６に臨むように配設されている。  
書き込みユニット１１５は、各色の画像情報でそれぞれ変調されたレーザ光を各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面に照射して感光体１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面に色毎の静電潜像を形成する。本実施形態１において、書き込みユニット１１５は、作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋの下方に配置され、装置下方から装置上方に向かってレーザ光照射を行う。
【００２８】
画像形成動作が開始されると、各作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋの感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋが図示しない駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面が各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。その帯電された各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面は、書き込みユニット１１５からレーザ光がそれぞれ照射されて静電潜像が形成される。このとき、書き込みユニット１１５において各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋへの各レーザ光をそれぞれ変調する複数の画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色情報に分解した複数の単色画像情報である。このように感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋに形成された静電潜像は、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと現像装置との間を通るときに、各現像装置によって現像されてイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色のトナー画像として可視像化される。
【００２９】
中間転写ベルト１０７Ａは図示していない駆動手段によって反時計回り方向に移動し、中間転写ベルト１０７Ａ移動方向の最上流側に位置するイエローのトナーを有する現像装置を具備する作像ユニット１０８Ｙで感光体ドラム１１０Ｙ上に形成されたイエロートナー画像が転写ローラ１１４Ｙによって中間転写ベルト１０７Ａに転写される。さらに、中間転写ベルト１０７Ａは、作像ユニット１０８Ｃ，１０８Ｍ及び１０８Ｋで感光体ドラム１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋ上に形成されたシアントナー画像、マゼンタトナー画像及びブラックトナー画像が転写ローラ１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋによって順次にイエロートナー画像と重ねて転写されることで、フルカラーのトナー画像が形成されてこれを担持する。
【００３０】
トナー画像を転写した後の各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置によって感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面から除去され、次いで感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋは図示していない除電装置によって除電作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。
【００３１】
一方、給紙部１０２からは給紙ローラ１１８Ａまたは給紙ローラ１１８Ｂが回転駆動されることで用紙１１１が給紙トレイ１１２Ａ又は１１２Ｂから給紙されて搬送路１１６に送り込まれる。搬送路１１６に送り込まれた用紙１１は、２次転写ローラ１２０よりも給紙側の搬送路１１６上に配設されたレジストローラ対１１９によって給紙タイミングが計られて、ローラ１０６と転写ローラ１２０との対向部に給送される。そして、このとき、転写ローラ１２０には、中間転写ベルト１０７Ａ表面のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写バイアスが電源装置から印加され、これによって中間転写ベルト１０７Ａ表面のトナー画像が用紙１１１上に一括して転写される。
【００３２】
トナー画像が転写された用紙１１は、定着装置１３０へと搬送され、定着装置１３０を通過する際に熱と圧力が加えられて未定着のトナー画像が溶融されて用紙１１１上に定着される。トナー画像が定着された用紙１１１Ａは、搬送路１１６の終端に位置する排出部１２１に向かって搬送され、この排出部１２１から画像形成装置本体１０１の上部に設けられた排紙部としての排紙トレイ１２２へと排出される。トナー画像を用紙１１１に転写した後の中間転写ベルト１０７Ａは、残留トナーがクリーニング装置１１７より除去される。
【００３３】
次に、定着装置１３０について説明する。  
図１に示すように、定着装置１３０は、主として、加熱補助回転体としての定着ローラ２１と、加熱回転体としての定着ベルト２２と、加熱回転体としての支持ローラ（加熱ローラ）２３と、電磁誘導加熱部２４と、加圧回転体としての加圧ローラ３０と、温度検知素子としとしてのサーモパイル３７及びサーミスタ３８と、オイル塗布ローラ３４と、ガイド板３５と、分離板３６と、ハウジング４５および真空断熱材５０等で構成される。
【００３４】
定着ローラ２１は、その表面にシリコーンゴム等の弾性層が形成されており、図示しない駆動部によって図１の反時計方向に回転駆動される。支持ローラ２３は、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等の非磁性材料からなる円筒体であって、図１の反時計方向に回転する。支持ローラ２３の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア２８と、内部コア２８の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材２９とが回転自在に設置されている。内部コア２８は、定着ベルト２２及び支持ローラ２３を介してコイル部２５に対向している。内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転駆動は、図示しない駆動部により支持ローラ２３の回転駆動とは別に行われる。
【００３５】
定着ベルト２２は、支持ローラ２３と定着ローラ２１とに張架されて支持されている。定着ベルト２２は、基材上に加熱層、弾性層、離型層が形成された多層構造の無端状ベルトである。定着ベルト２２の基材は、耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）フッ素樹脂等を用いることができる。定着ベルト２２の加熱層としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロムアルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうちの複数の金属からなる合金、等を用いることができる。定着ベルト２２の弾性層としては、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等を用いることができる。定着ベルト２２の離型層としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、又はこれらの樹脂の混合物等を用いることができる。
【００３６】
本実施形態１では、定着ベルト２２の基材と加熱層とを混成層としている。具体的には、ポリイミドからなる基材中に銀からなる３つの加熱層を間をあけて形成している。そして、その混成層上に弾性層、離型層を順次に形成している。別の例としては、定着ベルト２２は、基材、弾性層、離型層が形成された多層無端状ベルトとし、ベルト自体を発熱させない構造を用いる。そして、支持ローラ２３を加熱することで定着ベルト２２を加熱する方式もとることが可能である。このとき、支持ローラ２３は、ＳＵＳ材あるいはＦｅ材、さらには支持ローラ２３の基材であるＳＵＳあるいはＦｅの上に、発熱層であるＡｇ、Ｃｕ等を５μ〜２００μメッキすることで、加熱の効率を上げることもできる。また、支持ローラ２３は、上記発熱層の上に保護層としてＮｉメッキ等を施しても良い。さらに、定着ベルト２２に加熱層を入れることで定着ベルト２２と支持ローラ２３の両方を加熱する方式も考えられる。なお、定着ベルト２２は、発熱層が設けられ、この発熱層に主電源装置から給電手段を介して電力が供給されて該発熱層が発熱する構成としてもよい。この場合、加熱ローラ２３は発熱しても発熱しなくてもよい。
【００３７】
磁束発生手段としての電磁誘導加熱部２４は、コイル部２５、コア部２６、コイルガイド２７等で構成されているが、磁束発生手段は最低限コイル部２５だけあればよく、コア部２６、コイルガイド２７等は必ずしも必須ではない。ここで、コイル部２５は、支持ローラ２３に巻装された定着ベルト２２の外周面を覆うように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図１の紙面垂直方向）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部２５を保持するとともに、電磁誘導加熱部２４のフレームとして機能する。コア部２６は、比透磁率が２５００程度のフェライト等の強磁性体からなり、センターコア部２６ａやサイドコア２６ｂが設けられている。コア部２６は、幅方向に延設されたコイル部２５に対向するように設置される。センターコア２６ａは、コイル部２５の周方向のほぼ中央位置にあって、コイル部２５の周囲に形成される磁束の密度が最も大きくなる位置にある。コイル部２５は、図示しない主電源装置の高周波電源部に接続され、高周波電源部から１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が印加される。
【００３８】
加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅、ステンレス等からなる円筒部材上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層は、肉厚が１〜５ｍｍで、アスカーＣ硬度が２０〜６０度となるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着ベルト２２を介して定着ローラ２１に加圧している。定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部（定着ニップ部）には、記録媒体Ｐが搬送される。
【００３９】
加圧ローラ３０の内部には、主電源青内からの電力で駆動される発熱部材としてのハロゲンヒータ４０と、補助電源装置のキャパシタからの電力で駆動される発熱部材としてのヒータ（以下キャパシタヒータという）４１が配置されている。  
従来は、支持ローラ２３を加熱することによって定着ローラ２１および加圧ローラ３０を定着に必要な温度まで加熱する方式が採用されていた。この方式によると、定着ベルト２２は電磁誘導加熱部２４で加熱されるために急速に加熱され、定着ローラ２１もそれに従って加熱される。しかし、加圧ローラ３０は発熱部材を持たない。また、加圧ローラ３０は、表層がフッ素系チューブと弾性体からなり、心金部が厚さ数ミリの金属（例えばアルミニウム、ステンレス、鉄系）から構成されている。
【００４０】
つまり、加圧ローラ３０は、熱容量が大きい金属と、熱伝導率の悪い表層から構成されているので、熱的に安定するには時間がかかることがわかる。すなわち、いくら定着ベルト２２を使用して低熱容量化を達成しても、高熱容量の加圧ローラ３０に熱を奪われてしまうことで、立上げ時間を短縮することができなくなるという問題があった。  
また、加圧ローラ３０は、発熱部材が配置されていなかったことの不具合として、待機後から画像形成開始までの定着温度低下が大きいこと、および通紙中に定着装置が熱的に安定するまでの間に、加熱されていない加圧ローラ３０が定着ベルト２２に接触することで定着ベルト２２の温度が下がり、定着不良による画像不良を起こす原因となることの２つの問題が発生した。
【００４１】
本実施形態１では、加圧ローラ３０内に主電源装置３（図６参照）からの電力で駆動されるヒータランプ４０、および補助電源装置４（図６参照）のキャパシタからの電力で駆動されるキャパシタヒータ４１を配置することで上記に掲げる問題を解決することができる。  
図３は、定着装置１３０の立上げ時間短縮を説明するための図で、定着ベルト２２の表面温度（定着温度）を示す。定着装置の立上げ時には、通常は定着装置に与えられた全電力を定着ベルトの加熱に使用するのが一般的である。本実施形態１では、定着装置１３０に与えられた全電力１２００Ｗを定着ベルト２２の加熱に使い、加圧ローラ３０の加圧ヒータ（発熱部材４０、４１）による加熱を行わずにウォーミングアップタイム３０秒を達成するときの定着ベルト２２の温度、加圧ローラ３０の温度および定着性能を表したものを図４に●で示す。
【００４２】
この場合、初期の定着性能は満たすが、加熱ローラ２３の温度が１８０℃〜１９０℃となるのに対して加圧ローラ３０の温度が９０℃〜１００℃となり、通紙時にハロゲンヒータ４０を用いて加圧ローラ３０を加熱しても定着温度の落込みが生じ定着不良を起こすことが分かった。従って、何らかの方法で加圧ローラ３０を加熱する必要がある。また、定着ベルト２２の温度が高すぎる不具合も生ずる。  
図４の◆のように定着装置１３０に与えられた電力配分のうち８０％を定着ベルト２２の電磁誘導加熱部２４による加熱に、残りの２０％を加圧ローラ３０の発熱部材４０による加熱に振り分けると、今度はウォーミングアップタイム３０秒の時間では定着ベルト２２の温度、加圧ローラ３０の温度が定着性能を満足する温度にはならないことが分かった。この場合はウォーミングアップタイムを延ばさなければならない。
【００４３】
そこで、考えたのが、補助電源装置４のキャパシタを立上げ時の時間だけ用いてキャパシタヒータ４１に電力を供給することで加圧ローラ３０を昇温させることである。この方式を用いると、図４の★のように、すべてを満足するし、定着ベル２２トの温度、加圧ローラ３０の温度もバランスが取れていることがわかる。このことから、キャパシタを補助電源装置として該キャパシタからの電力でキャパシタヒータ４１を駆動することで、ウオーミングアップタイム３０秒の達成を満足することが可能となった。加圧ローラ３０の温度制御は、後述する制御手段としての切替装置５（図６参照）が、加圧ローラ３０の表面温度を検知する図示しない温度センサ（例えばサーミスタ、非接触温度センサ）の検知温度又は上記温度センサ３８の検知温度に基づいて加圧ローラ３０の温度が所定の温度になるように補助電源装置４からキャパシタヒータ４１への電力供給を制御することで行う。
【００４４】
次に、待機後から画像形成開始までの定着温度落ち込みを低減するには、切替装置５が、主電源装置３からヒータランプ４０への電力供給を、加圧ローラ３０に当接した図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）の検知温度に基づいて加圧ローラ３０の温度が一定の温度になるように制御することにより、加圧ローラ３０の温度制御を行う方式が挙げられる。この温度制御は、定着温度を図３に示す斜線部の定着不良領域に入らないように制御すればよい。つまり、画像形成時に定着温度が定着温度下限を下まわらないようすればよい。
【００４５】
たとえば、図３に示すように熱的容量（定着ベルト２２の定着温度を昇温させる部分の熱的容量）は最初の数枚の画像形成分が厳しく、それを超えれば上記の通り定着ベルト２２の定着温度が熱的に安定するので、ヒータランプ４０は定着ベルト２２の定着温度が安定域に達した段階で切替装置５により主電源装置３に対して電気的に遮断し、従来通り加熱回転体２２への電力供給のみの制御で定着を行うこともできる。  
このようにすれば、熱エネルギーの無駄がなく、省エネルギーの効果もある。また、画像形成スピードが速く、熱容量的に余裕がない場合は、切替装置５が、、常に主電源装置３からヒータランプ４０への電力供給を、加圧ローラ３０に当接した図示しない温度センサ又は上記温度センサ３８の検知温度に基づいて、加圧ローラ３０の温度が所定の温度になるように制御することも可能である。
【００４６】
つまり、定着装置１３０は、主電源装置３から電磁誘導加熱部２４に与えられる最大電力をＷＩ、補助電源装置４によって加圧ローラ３０内の発熱部材４１に与えられる電力をＷＣ、主電源装置３から本定着装置１３０に与えられる最大電力をＷＡとした時、
ＷＡ＜ＷＩ＋ＷＣ
を満たす定着装置となる。
【００４７】
このようにすれば、立上り時には切替装置５により主電源装置３から電磁誘導加熱部２４へフルパワーの電力（ＷＡ＝ＷＩ）を投入でき、待機後から画像形成時までは電磁誘導加熱部２４はフルパワーの電力は必要としないため、切替装置５により電磁誘導加熱部２４およびヒータランプ４０に主電源装置３からの電力を適正に配分して供給することが可能となる。このため、キャパシタヒータ４１を使用する必要はなくなることは言うまでもない。
【００４８】
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の出口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するとともに定着ベルト２２に対する記録媒体Ｐの分離を促進する分離板３６が配設されている。  
定着ベルト２２の外周面の一部には、オイル塗布ローラ３４が当接している。オイル塗布ローラ３４は、定着ベルト２２上にシリコーンオイル等のオイルを供給する。これにより、定着ベルト２２上におけるトナー離型性がさらに担保される。なお、オイル塗布ローラ３４には、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ３３が当接されている。
【００４９】
定着ベルト２２の外周面に対向する位置であって定着ベルト２２の幅方向の中央部に対向する位置には、温度センサとしての非接触型のサーモパイル３７が設置されている。また、定着ベルト２２の外周面に当接する位置であって定着ベルト２２の幅方向の端部に当接する位置には、温度センサとしての接触型のサーミスタ３８が設置されている。そして、サーモパイル３７及びサーミスタ３８によって定着ベルト２２の表面温度が検出され、このサーモパイル３７及びサーミスタ３８の出力値に基づいて切替装置５により、インバータ回路を備えた電磁誘導加熱部２４における出力が調整されて定着ベルト２２上の定着温度が一定に保たれる。
【００５０】
このように構成された定着装置１３０は、通常時に次のように動作する。  
定着ローラ２１が図示しない駆動部によって回転駆動されることにより、定着ベルト２２が図１中の矢印方向に周回するとともに、支持ローラ２３も反時計方向に回転し、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、電磁誘導加熱部２４との対向位置で電磁誘導加熱部２４により加熱される。詳しくは、切替装置５がコイル部２５に主電源装置３の高周波電源部からの高周波の交番電流を流すことで、コア部２６と内部コア２８との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。この磁力線により支持ローラ２３の表面と定着ベルト２２の加熱層とに渦電流が生じて支持ローラ２３及び定着ベルト２２の加熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。こうして、定着ベルト２２は、発熱した支持ローラ２３から受ける熱と、自身の加熱層の発熱と、によって加熱される。すなわち、支持ローラ２３は加熱部材として機能し、定着ベルト２２は加熱部材として機能するとともに被加熱部材としても機能する。
【００５１】
その後、電磁誘導加熱部２４によって加熱された定着ベルト２２の表面は、サーミスタ３８の位置を通過した後に加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、定着ベルト２２は搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。  詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板３５に案内されながら定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙの搬送方向に移動する）。そして、トナー像Ｔは定着ベルト２２から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによって記録媒体Ｐに定着され、記録媒体Ｐは定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間から送出される。
【００５２】
加圧ローラ３０の位置を通過した定着ベルト２２の表面は、オイル塗布ローラ３４、サーモパイル３７の位置を順次に通過した後に、再び電磁誘導加熱部２４との対向位置に達する。  
このような一連の動作が連続的に繰り返され、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。  
本実施形態１においてウォーミングアップタイムの短縮および通紙直後の定着温度落込みを回避するための手段を説明したが、定着装置１３０からの放熱量も減らすことが必要である。
【００５３】
本実施形態１では、加圧側のハウジング４５の内側に断熱材５０を配設している。この断熱材５０は、真空断熱材であり、熱伝導率が０．０１Ｗ／ｍＫ以下と従来の断熱材より断熱効果が優れている。この断熱材５０を使用することで定着装置１３０の放熱量を５％〜２０％程度減らすことが可能となった。具体的には定着装置１３０の放熱量２００Ｗに対して１０〜４０Ｗの削減効果があった。この効果は待機後の連続通紙時の定着温度落込みの時間短縮を図ることが可能となり、これによりハロゲンヒータ４０の点灯時間を短縮することによる省エネルギー効果が発揮されることになった。図示しないが、定着ローラ２１側のハウジングの内側に同様の断熱材を使用することも可能である。
【００５４】
図５は本発明の実施形態２における定着装置を示す。この実施形態２では、上記実施形態１において、図５に示す定着装置が用いられている。この定着装置は、主として、加熱回転体としての定着ローラ３１、加圧回転体としての加圧ローラ３０、電磁誘導加熱部２４等で構成される。  
定着ローラ３１は、金属スリーブ等からなる発熱層３１ａ、シリコーンゴム等からなる弾性層３１ｂ、フッ素樹脂等からなる離型層３１ｃ等で構成される。定着ローラ３１の内部は、中空構造になっており、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が回転自在に設置されている。電磁誘導加熱部２４は、上記実施形態１と同様に、コイル部２５、コア部２６、コイルガイド２７等からなる。そして、コイル部２５に主電源装置３の高周波電源部から切替装置５を介して１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が供給されることで、コア部２６と内部コア２８との間に磁力線が形成され、この磁力線により定着ローラ３１の発熱層３１ａに渦電流が生じて発熱層３１ａの電気抵抗によってジュール熱が発生することで定着ローラ３１が加熱される。このようにして、加熱された定着ローラ３１及び加圧ローラ３０は、矢印Ｙ方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像を加熱及び加圧で溶融して記録媒体Ｐに定着させる。加圧ローラ３０の内部には、上記実施形態１と同様に、主電源装置３からの電力で駆動される発熱部材としてのハロゲンヒータ４０と、補助電源装置４のキャパシタからの電力で駆動される発熱部材としてのキャパシタヒータ４１が配置されている。
【００５５】
上記実施形態１、２の定着装置は、トナー像を担持する記録媒体Ｐを加熱する加熱装置を構成している。この加熱装置は、図６に示すように、加熱部２と、主電源装置３と、補助電源装置４と、切替装置５とを有する。加熱部２は、上記実施形態１では、加熱補助回転体としての定着ローラ２１と、加熱回転体としての定着ベルト２２と、加熱回転体としての支持ローラ（加熱ローラ）２３と、電磁誘導加熱部２４と、加圧回転体としての加圧ローラ３０とで構成され、主電源装置３から切替装置５を介して電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０に供給される電力により電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０が発熱して定着ベルト２２、加圧ローラ３０が加熱されるとともに、補助電源装置４から切替装置５を介してキャパシタヒータ４１に供給される電力によりキャパシタヒータ４１が発熱して加圧ローラ３０が加熱される。
【００５６】
また、加熱部２は、上記実施形態２では、加熱回転体としての定着ローラ３１と、加圧回転体としての加圧ローラ３０と、電磁誘導加熱部２４等で構成され、主電源装置３から切替装置５を介して電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０に供給される電力により電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０が発熱して定着ローラ３１、加圧ローラ３０が加熱されるとともに、補助電源装置４から切替装置５を介してキャパシタヒータ４１に供給される電力によりキャパシタヒータ４１が発熱して加圧ローラ３０が加熱される。
【００５７】
主電源装置３は上記実施形態１、２の画像形成装置の設定場所に備えられているコンセントなどに接続され、加熱部２に応じた電圧の調整及び交流と直流の整流などを行う機能を有している。補助電源装置４は充放電可能なコンデンサを有する。この補助電源装置４のコンデンサは、例えば日本ケミコン（株）の開発した電気二重層コンデンサ等の２０００Ｆ程度の静電容量を有し、数秒から数十秒の電力供給には充分な容量を備えている。切替装置５は主電源装置３と補助電源装置４から加熱部２に電力を供給したり遮断するとともに主電源装置３から補助電源装置４に電力を供給して補助電源装置４のコンデンサを充電する。
【００５８】
切替装置５は主電源装置３を加熱部２に対して接離し、主電源装置３から切替装置５を介して所定の電力が加熱部２に供給されて加熱部２が所定の温度に加熱される。切替装置５は、待機状態になると、主電源装置３と加熱部２の接続を遮断し、主電源装置３を補助電源装置４に接続して補助電源装置４のコンデンサを主電源装置３からの電力で充電させる。この待機状態から加熱部２を立ち上げるときには、切替装置５は主電源装置３と加熱部２を接続して主電源装置３から加熱部２の電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０に電力を供給するとともに、補助電源装置４を加熱部２のキャパシタヒータ４１に接続して補助電源装置４のコンデンサからも加熱部部２のキャパシタヒータ４１に電力を供給する。
【００５９】
このように加熱部２を待機状態から立ち上げるときには、主電源装置３と補助電源装置４の両方から電力を供給するから、加熱部２に大量の電力を供給することができ、加熱部２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。切替装置５は、上記実施形態１では、上述以外の、主電源装置３から加熱部２の電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０への電力供給と、補助電源装置４から加熱部２のキャパシタヒータ４１への電力供給を上述のように温度センサ３７、３８等の出力値に基づいて制御する。また、切替装置５は、上記実施形態２では、上述以外の、主電源装置３から加熱部２の電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０への電力供給と、補助電源装置４から加熱部２のキャパシタヒータ４１への電力供給を上記実施形態１と同様に加熱回転体としての定着ローラ３１の表面温度（定着温度）を検知する温度センサ、加圧回転体としての加圧ローラ３０の表面温度を検知する温度センサの出力値に基づいて制御する。
【００６０】
次に、加熱部２を加熱するときの動作を図７及び図８の電力供給量を示す波形図を参照して説明する。
定着装置（加熱装置）の稼動を開始すると、切替装置５は、主電源装置３を加熱部２の電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０に接続し、主電源装置３から所定の電力を加熱部２の電磁誘導加熱部２４、ハロゲンヒータ４０に供給し、加熱部２の定着ベルト２２又は定着ローラ３１を所定の温度に加熱するとともに加圧ローラ３０を所定の温度に加熱する。この所定の温度に加熱された加熱部２の定着ベルト２２又は定着ローラ３１と加圧ローラ３０とで記録媒体Ｐ上のトナー像が定着される。切替装置５は、待機状態になると、主電源装置３と加熱部２の接続を遮断し、主電源装置３を補助電源装置４に接続して補助電源装置４のコンデンサを主電源装置３からの電力で充電する。
【００６１】
ここで、補助電源装置４のコンデンサは、二次電池と異なり、化学反応を伴わないため、次のような優れた特徴を有する。すなわち、二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を用いた補助電源装置では、急速充電を行っても数時間の時間を要するが、コンデンサを用いた補助電源装置４では数分程度の急速な充電が可能であるため、同一時間内で待機状態と加熱状態を繰り返す場合、コンデンサを用いた補助電源装置４を使用することにより、立ち上げ時に確実に補助電源装置４からキャパシタヒータ４１へ電力を供給することができ、加熱部２の定着ベルト２２又は定着ローラ３１を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。
【００６２】
また、ニッケル−カドミウム電池は、充放電の繰り返し可能回数が５００から１０００回であるために加熱時用の補助電源装置としては寿命が短く、交換の手間やコストがかかるが、コンデンサを用いた補助電源装置４は、長寿命であり、繰り返しの充放電による劣化が少なく、さらに、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンスがほとんどいらなくなり、安定して使用することができる。
【００６３】
図１０は本発明の実施形態３の定着装置を示す。この実施形態３では、上記実施形態１において、図１に示す定着装置の代りに図１０に示す定着装置を用いるようにしたものである。図１０に示す定着装置では、図１に示す定着装置において、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を省略されている。
【００６４】
図１１は本発明の実施形態４の定着装置を示す。この実施形態４では、上記実施形態２において、図５に示す定着装置の代りに図１１に示す定着装置を用いるようにしたものである。図１１に示す定着装置では、図５に示す定着装置において、加圧ローラ３０内のハロゲンヒータ４０、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が省略される。
【００６５】
図１２は本発明の実施形態５の定着装置を示す。この実施形態５では、上記実施形態２において、図５に示す定着装置の代りに図１２に示す定着装置を用いるようにしたものである。図１２に示す定着装置では、図５に示す定着装置において、加圧ローラ３０内のハロゲンヒータ４０、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が省略され、定着ローラ３１は芯金３１ｄ上にシリコーンゴム等からなる弾性層３１ｂ、金属スリーブ等からなる発熱層３１ａ、フッ素樹脂等からなる離型層３１ｃを積層して構成される。
【００６６】
図１３は本発明の実施形態６の定着装置を示す。この実施形態６では、上記実施形態２において、図５に示す定着装置の代りに図１３に示す定着装置を用いるようにしたものである。図１３に示す定着装置では、図５に示す定着装置において、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が省略され、定着ローラ３１は芯金３１ｄ上にシリコーンゴム等からなる弾性層３１ｂ、金属スリーブ等からなる発熱層３１ａ、フッ素樹脂等からなる離型層３１ｃを積層して構成される。
【００６７】
次に、トナーについて説明する。  
トナー定着性に関連するトナーの特性は、多く知られ、特に１／２流出温度（軟化点）が関連することが知られているが、上記実施形態１〜６の定着装置では、１／２流出温度（軟化点）定着性は関連が見られず、ガラス転移温度が４５〜６５℃で、流出開始温度が９０〜１１５℃である両特性を満足するトナーを用いることで、良好な定着性が得られることが明らかになった。
【００６８】
トナーのガラス転移温度が４５℃よりも低い場合は、定着時にオフセットが発生する場合があり、逆にトナーのガラス転移温度が６５℃よりも高い場合は、十分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。トナーの流出開始温度が９０℃よりも低い場合は、定着時にオフセットが発生する場合があり、逆にトナーの流出開始温度が１１５℃よりも高い場合は、十分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。
【００６９】
トナーのガラス転移点Ｔｇを測定する測定方法について説明する。Ｔｇを測定する装置としては、理学電機社製ＴＧ−ＤＳＣシステムＴＡＳ−1００を使用した。まず、試料約１０ｍｇをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。そして、試料容器内の試料を電気炉で室温から昇温速度１０℃／ｍｉｎで１５０℃まで加熱した後、１５０℃で１０ｍｉｎ間放置し、室温まで試料を冷却して１０ｍｉｎ放置し、窒素雰囲気下で再度１５０℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎで加熱してＤＳＣ測定を行った。Ｔｇは、ＴＡＳ−1００システム中の解析システムを用いて、Ｔｇ近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
【００７０】
トナーの流出開始温度について説明する。  
トナーの流出開始温度は、フローテスターを用いて測定することが出来る。フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターＣＦＴ５００Ｄ型がある。このフローテスターのフローカーブは図９（ａ）および（ｂ）に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることができる。図９中、Ｔｆｂは流出開始温度であり、１／２法における溶融温度とあるのはＴ１／２温度のことである。
《測定条件》    荷重：５ｋｇ／ｃｍ2、昇温速度：３．０℃／ｍｉｎ、ダイ口径：１．００ｍｍ、ダイ長さ：１０．０ｍｍ  
また、上記実施形態１〜６でトナーに用いる結着樹脂としては、上記実施形態１〜６のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
【００７１】
例えば、トナーに用いる結着樹脂としては、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００７２】
又、トナーに用いる結着樹脂は、以下の樹脂を混合して使用することもできる。その樹脂は、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。
【００７３】
この樹脂の中で、特に、ポリエステル樹脂が十分な定着性を得るために、好ましい。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとは、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール等のジオール類、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリエキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノル類、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価のアルコール単体、その他の２価のアルコール単体を挙げることができる。
【００７４】
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の２量体、その他の２価の有機酸単量体を挙げることができる。
【００７５】
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の２官能性単量体のみによる重合体のみでなく、３官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である３価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１．３．５−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
【００７６】
また、３価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば１，２，４−ペンゼントリカルボン酸、１，２，５−ペンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、エンボール３量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
【００７７】
また、上記実施形態１〜６のトナーには、定着時の定着ベルト又は定着ローラの表面でのトナーの離型性を向上する目的で、離型剤を含有させることが出来る。その離型剤としては、公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックス、エステルワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。各ワックスの酸価が各々の範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不十分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不十分となる。ワックスの添加量としてはバインダー樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部、好ましくは３〜１０重量部の範囲で用いられる。１重量部未満のワックス添加量では、その離型効果が薄く所望の効果が得られにくい。又、ワックスの添加量が１５重量部を超えた場合はキャリアへのスペントが顕著になる等の問題が生じた。
【００７８】
また、トナーに帯電を付与する目的で、トナーに帯電制御剤を含有させることができる。その帯電制御剤としては、従来公知のものが全て使用できる。正帯電制御剤としては、ニグロシン、塩基性染料、塩基性染料のレーキ顔料、四級アンモニウム塩化合物他等が挙げられ、負帯電制御剤としては、モノアゾ染料の金属塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の金属錯体他等が挙げられる。本極性制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．０１〜８重量部、好ましくは０．１〜２重量部の範囲で用いられる。０．０１重量部未満の極性制御剤使用量では、環境変動時における帯電量Ｑ／Ｍの変動に対してその効果が小さく、７重量部を超えると低温定着性が劣る結果となる。
【００７９】
又、使用される含金属モノアゾ染料としては、含クロムモノアゾ染料、含コバルトモノアゾ染料、含鉄モノアゾ染料を単独もしくは組み合わせて使用する事ができる。これらをトナーに添加する事により、現像剤中における帯電量Ｑ／Ｍの立ち上がり（飽和までの時間）がより優れたものとなる。その使用量としては、上記極性制御剤と同様にバインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部の範囲で用いられる。０．１重量部未満の含金属モノアゾ染料使用量では、その効果が薄く、含金属モノアゾ染料使用量が１０重量部を超えると帯電量の飽和レベルが低下する等の欠点が生じる。
【００８０】
また、カラートナーには、サリチル酸誘導体の金属塩を用いる事が特に好ましいが、必要に応じてカラートナーの色調を損なう事のない透明もしくは白色の物質を添加して、トナーの帯電性を安定的に付与する事が出来る。具体的には、これは、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられるが、これらに限られるものではない。
【００８１】
上記実施形態１〜６のトナーは、更に磁性材料を含有させ、磁性トナーとしても使用し得る。上記実施形態１〜６の磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。
【００８２】
これらの強磁性体は、平均粒径が0.1〜2 μm程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し約20〜200 重量部、特に好ましくは樹脂成分100重量部に対し40〜150 重量部である。  
トナーに用いる着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。上記実施形態１〜６のトナーに用いられる着色剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染料および顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローグミン６Ｇ、レーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料などの染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用できる。
【００８３】
また、上記実施形態１〜６でトナーに用いる外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、疎水性のシリカ、酸化チタン、アルミナ、などをトナーに添加してもよく、更に必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加しても良い。  
更に上記実施形態１、２でトナーを２成分現像剤のトナーとして用いる場合に、使用し得るキャリアとしては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉体、ガラスビーズ等及びこれらの表面を樹脂などで処理した物などが挙げられる。
【００８４】
上記実施形態１〜６におけるキャリアにコーティングし得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、シリコーン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂エポキシ樹脂等がある。スチレン−アクリル共重合体の場合は、30〜90重量％のスチレン分を有するものが好ましい。この場合、スチレン分が30重量％未満であると現像特性が低く、スチレン分が90重量％を越えるとコーティング膜が硬くなって剥離しやすくなり、キャリアの寿命が短くなるからである。  
上記実施形態１〜６におけるキャリアの樹脂コーティングは、上記樹脂の他に接着付与剤、硬化剤、潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有してもよい。
【００８５】
上記実施形態１〜６においてシリコーン樹脂で被覆するキャリア核体粒子としては、従来より公知のものでよく、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；ガラスビーズ等が挙げられる。これら核体粒子の平均粒径は通常１０〜１０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍである。なお、シリコーン樹脂の使用量としては、通常キャリア核体粒子に対して１〜１０重量％である。
【００８６】
上記実施形態１〜６で用いられるシリコーン樹脂としては従来より知られるいずれのシリコーン樹脂であってもよく、例えば市販品として入手できる信越シリコーン社製のＫＲ２６１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２７５、ＫＲ２８０、ＫＲ２８２、ＫＲ２８５、ＫＲ２５１、ＫＲ１５５、ＫＲ２２０、ＫＲ２０１、ＫＲ２０４、ＫＲ２０５、ＫＲ２０６、ＳＡ−４、ＥＳ１００１、ＥＳ１００１Ｎ、ＥＳ１００２Ｔ、ＫＲ３０９３や東レシリコーン社製のＳＲ２１００、ＳＲ２１０１、ＳＲ２１０７、ＳＲ２１１０、ＳＲ２１０８、ＳＲ２１０９、ＳＲ２１１５、ＳＲ２４００、ＳＲ２４１０、ＳＲ２４１１、ＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ、ＳＨ８４０等が用いられる。シリコーン樹脂層の形成法としては、従来と同様に、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段でシリコーン樹脂を塗布すればよい。
【００８７】
本発明の実施形態７では、上記実施形態１〜６において、それぞれ切替装置５は、立上げ時には補助電源装置４を発熱部材４１に接続して補助電源装置４により駆動される発熱部材４１のみ点灯させ、主電源装置３により駆動される発熱部材４０は待機時のみ主電源装置３に接続して待機時のみ点灯させる。
【００８８】
上記実施形態によれば、電磁誘導加熱装置２４を利用したショートウォームアップを目的とするために、定着ベルト２２又は定着ローラ３１から熱容量の大きい加圧ローラ３０への放熱を抑えるために、補助電源装置（電気二重層コンデンサを利用したキャパシタ）からキャパシタヒータ４１へ電力を供給することでショートウォームアップを達成するができる。また、ハロゲンヒータ４０との併用で、より消費電力の少ない加熱装置や定着装置を提供するができる。さらに、加熱装置や定着装置の放熱にも目を向けることで電磁誘導加熱装置２４に適した断熱材５０を選定し、使用することで省エネルギー効果をさらにアップさせることができる。
【００８９】
上記実施形態1〜７によれば、加圧ローラ３０内の発熱部材４１へ補助電源装置（電気二重層コンデンサ）から電力を供給するので、電磁誘導加熱装置としての電磁誘導加熱部２４が必要とする電力に関わらず、いつでもどのタイミングにおいても、加圧ローラ３０を発熱させることが可能となる。
【００９０】
上記実施形態1、２によれば、電磁誘導加熱部２４に与えられる最大電力をＷＩ、補助電源装置４によって加圧ローラ３０内の発熱部材４１に与えられる電力をＷＣ、加熱装置（定着装置）に与えられる最大電力をＷＡとした時、
ＷＡ＜ＷＩ＋ＷＣ
を満たすので、電磁誘導加熱部２４に、定着装置に割り振られた最大電力を投入することが可能となってウォームアップタイムを早くするが可能となる。さらに、加圧ローラ３０による熱のロスを抑えるために補助電力で駆動される発熱部材４１を電磁誘導加熱部２４と同時に駆動することが可能となり、定着装置に与えられた電力ＷＣ以上の電力を定着装置に投入することが可能となる。
【００９１】
上記実施形態７によれば、立上げ時には補助電源装置４により駆動される発熱部材４１のみ点灯し、主電源装置３により駆動される発熱部材４０は待機時のみ点灯するので、ウォーミングアップ時あるいは商用電源オフ状態からの復帰時は主電源装置３で駆動する誘導加熱部２４に最大限の電力を供給することができ、同じ主電源装置３を利用した加圧ローラ３０内部の発熱部材４０は利用できない。しかし、待機時、通紙直後は電磁誘導加熱部２４の電力は少なくなるため、主電源装置３を利用した加圧ローラ３０内部の発熱部材４０を利用することが可能となる。
【００９２】
上記実施形態1によれば、定着装置内部に真空断熱材５０を配置することにより定着装置からの熱の放出を抑えるので、定着装置の放熱を抑えることにより、待機後の通紙による定着温度落込みを少なく抑えることが可能となる。
【００９３】
上記実施形態１によれば、真空断熱材５０の熱伝導率κとしたとき、
κ＜０．０１Ｗ／ｍＫ
となるような断熱材を定着装置内部に使用するので、真空断熱材５０の熱伝導率が小さいために従来の厚さよりも薄い真空断熱材でも断熱効果がある。つまり、従来並に断熱材の厚さを確保できれば５〜２０％の断熱効果を上げることができる。このようにすることで、待機後の連続通紙時における定着温度落込み時間を短くすることが可能となる。
【００９４】
上記実施形態１〜６によれば、トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、ガラス転移温度が４５〜６５℃、流出開始温度が９０〜１１５℃のトナーであるので、流出開始温度を低く設定することで低温定着トナーを実現し昇温時間を短縮する効果を奏し、さらに待機後の定着温度落込みによる定着不良を防ぐ役割も果すことができる。すなわち、定着装置に対しては、１／２流出温度（軟化点）定着性は関連が見られず、ガラス転移温度が４５〜６５℃で、流出開始温度が９０〜１１５℃である両特性を満足するトナーを用いることで、良好な定着性を得ることができる。
【００９５】
なお、本発明は、上記加熱装置と同様に、画像を担持した記録紙を加熱してその表面性を改質する加熱装置、シータ状のものの乾燥処理、ラミネート処理を行う加熱装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態１の定着装置を示す断面図である。
【図２】同実施形態１を示す断面図である。
【図３】同定着装置の立上げ時間短縮を説明するための図である。
【図４】同定着装置の立上げ開始後３０秒時の定着ベルト表面温度、加圧ローラ温度及び定着性能を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２における定着装置を示す断面図である。
【図６】同定着装置の立上げ時間短縮を説明するための図である。
【図７】同定着装置の立上げ時の電力供給量の例を示す波形図である。
【図８】同定着装置の立上げ時の電力供給量の他の例を示す波形図である。
【図９】フローテスターのフローカーブを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態３の定着装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４の定着装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態５の定着装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態６の定着装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
２      加熱部
３      主電源装置
４      補助電源装置
５      切替装置
２１      定着ローラ
２２      定着ベルト
２３      支持ローラ（加熱ローラ）
２４      電磁誘導加熱部
３０      加圧ローラ
３１      定着ローラ
３７      サーモパイル
３８      サーミスタ
５０      真空断熱材
【図１】
2007079142.tif 000003
【図２】
2007079142.tif 000004
【図３】
2007079142.tif 000005
【図４】
2007079142.tif 000006
【図５】
2007079142.tif 000007
【図６】
2007079142.tif 000008
【図７】
2007079142.tif 000009
【図８】
2007079142.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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