(57)【要約】【課題】外部加熱ベルトの回転軸方向の位置を規制する規制部材を備えた定着装置において、外部過熱ベルトの耐久性を向上させ、外部加熱ベルトの寿命を十分に確保できるようにする。【解決手段】無端ベルト８３は、引張強度３００ＭＰａ以上で層厚が５０μｍ〜２００μｍであるポリイミドからなる基材と、離型層とを備え、当該基材にはグラファイトがポリイミド１００重量部に対して５〜２５重量部の比率で分散されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、加圧部材と、少なくとも１つが内部に加熱源を有する複数の支持ローラに回転可能に張架されたベルトを加熱して被加熱部材である上記定着部材または加圧部材の少なくとも一方の周面に当接させることで上記被加熱部材を加熱する外部加熱装置とを備え、上記定着部材と上記加圧部材とが記録材を挟持しながら搬送することにより、上記記録材上の未定着画像を当該記録材に定着させる定着装置において、
上記各支持ローラにおける上記被加熱部材との対向部よりも軸方向外側に設けられ、上記ベルトの端部に当接して上記ベルトの上記軸方向の位置を規制する規制部材を備え、
上記ベルトは、引張強度３００ＭＰａ以上で層厚が５０μｍ〜２００μｍであるポリイミドからなる基材と、最表面に離型層とを備え、当該基材にはグラファイトがポリイミド１００重量部に対して５〜２５重量部の比率で分散されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記規制部材は、上記ベルトの回転方向への回転、および、上記各支持ローラの軸方向への該支持ローラとは独立しての移動、の少なくとも一方が可能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】
上記ベルトの温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段の検出結果に基づいて上記ベルトの温度を制御する温度制御手段とを備え、
融点が１００℃〜１４０℃の現像剤を用い、
上記ベルトの離型層がフッ素樹脂を有し、
上記温度制御手段は、上記ベルトの回転動作時の温度を、上記フッ素樹脂の融点より３０度以上低く、かつ、被加熱部材の設定温度より２０度以上高くなるよう、制御す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】
上記複数の支持ローラのうちの少なくとも１つの支持ローラの上記被加熱部材に対する相対位置を、上記ベルトの上記各支持ローラとの非接触部において上記被加熱部材に接触する第１位置と、この第１位置よりも上記ベルトと上記被加熱部材との接触面積が小さくなる第２位置との間で移動させる移動手段を備え、
上記複数の支持ローラ間の相対位置が固定であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
上記被加熱部材の回転を制御する回転制御手段を備え、
上記ベルトは上記被加熱部材の回転に従動して回転することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
上記支持ローラが上記ベルトを介して上記被加熱部材に当接する当接力が、支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり０．２５Ｎ〜５Ｎであることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
上記ベルトの内径ｄ０と、上記複数の支持ローラのうち、ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの外径ｄ１と、非加熱部材の外径ｄ２との関係が、１／３×ｄ２≦ｄ０≦３×ｄ１となっていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
上記ベルトは、該ベルトの温度が１５０℃以上にて回転開始されることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項９】
上記規制部材は、上記ベルトとは材料組成が異なることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
上記各支持ローラの軸受は、上記規制部材とは材料組成が異なることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の定着装置を備えてい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用いられる定着装置、およびこ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】
従来から、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としては、一般的に、次のような構成が多用されている。具体的には、互いに圧接された定着ローラと加圧ローラとからなり、定着ローラ、あるいは定着ローラと加圧ローラの両方の内部に配置されたハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）等からなる加熱手段によりローラを所定の温度（定着温度）に加熱するような構成である。そして、加熱後、未定着トナー画像が形成された記録紙を定着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、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う構成（熱ローラ定着方式を用いた構成）である。
【０００３】
特に、カラー用の定着装置においては、定着ローラの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構成が一般的である。
【０００４】
定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラの表面が、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。そのため、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も良好に加熱定着を行うことが可能となる。それと同時に、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により、モノクロトナーに比べてオフセットしやすいカラートナーの離型性を向上させることができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、用紙の剥離性能が向上し、剥離爪等の剥離手段を用いずとも用紙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】
なお、モノクロトナーを用いる画像形成装置では、定着ローラに弾性層を設けず、加圧ローラにのみ弾性層を設けて定着ニップ部を確保する構成も用いられている。
【０００６】
ところで、弾性層を具備させた定着ローラまたは加圧ローラは、弾性層の熱伝導性が非常に低いために、ローラ内部に加熱手段を設けた場合、ウォームアップ時間が長くなったり、高速での連続通紙時に定着ローラの温度が低下してしまったりするという問題が発生する。
【０００７】
このような問題を解決するものとして、定着ローラの表面に外部加熱手段を当接させ、定着ローラを外部から加熱する構成（外部加熱定着方式を用いた構成）のものが知られている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、外部加熱手段としてベルト懸架ローラに張架された外部加熱ベルト（無端ベルト）を用いる技術（外部ベルト加熱定着方式を用いた技術）が開示されている。この技術では、外部加熱手段として外部加熱ベルトを用いることにより、外部加熱手段と定着ローラとの接触面積を大きくして、外部加熱手段から定着ローラへの熱供給の促進を図っている。
【０００９】
また、特許文献２には、定着用ベルトや転写用ベルトとして５〜５００μｍのポリイミドベルトにグラファイトを分散する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１９８６５９号公報（２００４年７月１５日公開）
【特許文献２】特開２００３−３４５０８４号公報（２００３年１２月３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、ベルト懸架ローラを加熱することによって外部加熱ベルトを加熱し、この外部加熱ベルトを介して定着部材に熱を供給するので、ベルト懸架ローラおよび外部加熱ベルトの温度を定着ローラの表面温度よりも高く設定する必要がある。したがって、ベルト懸架ローラの加熱を停止した後も、しばらくはベルト懸架ローラが定着ローラの表面温度よりも高い温度になる。このため、定着終了後の定着待機時に定着ローラの回転を停止させると、定着ローラにおける外部加熱ベルトとの当接部分（特に外部加熱ベルトを介してベルト懸架ローラに当接する部分）が局所的に加熱され、定着ローラ表面に温度ムラができ、画像の光沢ムラが発生するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１の技術では、軸方向のベルトの位置規制はローラの平行度を調整することで行っているが、能動的にローラの平行度を調整してベルトの位置を規制することは検知とフィードバック制御とが必要であり、装置が複雑化するという欠点がある。
【００１２】
なお、特許文献１には、外部加熱ベルトにポリイミドベルトを用いることが記載されているが、ポリイミドベルトの材料や強度、また簡易な構成のベルト位置規制方法と相まっての十分な寿命を確保するための構成が十分に記載されていない。
【００１３】
また、特許文献２には、ポリイミド樹脂製ベルトに導電性や熱伝導性を付与するために添加剤を添加することが開示されている。しかしながら、このベルトは定着用ベルトや転写用ベルトに用いられるものである。そのため、定着部材に対する外部加熱ベルトとして用い、簡易な構成で外部加熱ベルトとして十分な寿命を確保する構成については、何ら開示されていない。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、外部加熱ベルトの回転軸方向の位置を規制する規制部材を備えた定着装置において、外部過熱ベルトの耐久性を向上させ、外部加熱ベルトの寿命を十分に確保できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、定着部材と、加圧部材と、少なくとも１つが内部に加熱源を有する複数の支持ローラに回転可能に張架されたベルトを加熱して被加熱部材である上記定着部材または加圧部材の少なくとも一方の周面に当接させることで上記被加熱部材を加熱する外部加熱装置とを備え、上記定着部材と上記加圧部材とが記録材を挟持しながら搬送することにより、上記記録材上の未定着画像を当該記録材に定着させる定着装置において、上記各支持ローラにおける上記被加熱部材との対向部よりも軸方向外側に設けられ、上記ベルトの端部に当接して上記ベルトの上記軸方向の位置を規制する規制部材を備え、上記ベルトは、引張強度３００ＭＰａ以上で層厚が５０μｍ〜２００μｍであるポリイミドからなる基材と、最表面に離型層とを備え、当該基材にはグラファイトがポリイミド１００重量部に対して５〜２５重量部の比率で分散されていることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によると、外部加熱装置のベルトが、引張強度３００ＭＰａ以上で層厚が５０μｍ〜２００μｍであるポリイミドからなる基材と、最表面に離型層とを備え、当該基材にはグラファイトがポリイミド１００重量部に対して５〜２５重量部の比率で分散されているので、ベルトの耐久性を向上させることができ、ベルトの寿命を十分に確保することができる。
【００１７】
ここで、記録材を連続出力する際、被加熱部材をある温度に制御するには、上記ベルトから被加熱部材へと熱を連続的に供給するために、ベルトの温度を、被加熱部材の温度（上記ある温度）以上にする必要がある。このとき、ベルトに熱を供給する内部に過熱源を有する支持ローラはさらに高温となっている。この状態で定着装置を急停止させると、内部に過熱源を有する支持ローラと接している部分でベルトの温度が高温となり、ベルトおよび被加熱部材の表面の融点を越えてしまうことがある。このようになると、ベルトおよび被加熱部材の表面に熱劣化を生じさせ、ベルトの円滑な回転、被加熱部材への熱伝導を低下させるとともに、定着画像に定着ムラを生じさせることとなる。
【００１８】
しかしながら、本発明の上記構成によると、上記ベルトの基材にグラファイトをポリイミド１００重量部に対して５重量部以上添加することにより、ベルトの熱伝導率が向上する。よって、動作中の内部に加熱源を有する支持ローラ（加熱ローラ）の温度を低下させることができる。よって、定着装置の動作を急停止させても、ベルトおよび被加熱部材の表面の融点を越えてしまうことがなくなる。よって、ベルトおよび被加熱部材の表面に熱劣化を生じさせることがなく、ベルトの耐久性を向上させることができる。そのため、長期間、ベルトを円滑に回転させ、被加熱部材への熱伝導を低下させず、定着ムラの発生を防ぐことができる。
【００１９】
なお、ベルトにグラファイトをポリイミド１００重量部に対して２５重量部を越えて添加すると、機械的な柔軟性が低下して、連続回転させた場合に基材表面に亀裂が発生してベルトの耐久性が不足する。
【００２０】
また、グラファイトを１重量部以上添加することにより、ベルトの基材に１０〜１２Ω／ｃｍ以下の導電性を付与することができる。ベルトとこのベルトにより加熱される被加熱部材との表面は離型性を高めるために添加剤を含まない絶縁性の材料（例えば、フッ素樹脂）で形成されている。このため、ベルトとこのベルトにより加熱される被加熱部材とが接触して回転すると表面に摩擦電荷が発生する。また、ベルトは、支持ローラと接触して回転するために、ベルトの内側の面（支持ローラと接する側の面）にも摩擦電荷が発生する。ポリイミドにグラファイトを添加しない場合には、ベルトの表面電位は１ｋＶ以上に帯電してしまうが、グラファイトを添加することにより、ベルトへの帯電を防止することができる。ベルトが帯電すると帯電した現像剤や紙粉が付着し、これら付着物が積層するとベルトからの熱伝導を阻害するが、本発明の上記構成によると、帯電を防止することができ熱伝導を低下させることがないので、効率よく熱を被加熱部材に伝えることができる。
【００２１】
また、ベルトの基材の層厚が５０μｍ未満では、強度が低下して十分な耐久性が得られない。また、基材の層厚が２００μｍを越えると、大きなテンションにて支持ローラで引っ張らないとベルトの剛性が高くなりすぎて、支持ローラに十分に巻き付かなくなる。支持ローラに十分に巻き付かない場合には、ベルトと支持ローラとが滑り無く回転しない。ベルトと支持ローラとが滑った状態では、ベルト内面が摩耗して強度が低下する。また、ベルトと支持ローラとの接触面積が小さくなるので、支持ローラからベルトへの熱伝達が低下する。このため、ベルトの表面温度を一定にしたい場合には、支持ローラの温度を高くしなければならない。これにより、ベルトが急停止したときに、ベルトの温度が高くなり、表面の離型層を熱劣化させる。しかし、本発明の上記構成によると、ベルトの基材の層厚は、５０〜２００μｍであるため、安定して、ベルトを劣化させずに、被加熱部材を加熱することができる。
【００２２】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記規制部材は、上記ベルトの回転方向への回転、および、上記各支持ローラの軸方向への該支持ローラとは独立しての移動、の少なくとも一方が可能であってもよい。
【００２３】
規制部材の回転が拘束されている場合には、ベルトの端部が規制部材を局所的に摩耗して、規制部材にベルト端部の厚さに応じた溝が形成される。そして、この溝にベルトが嵌り込みながら回転するので、ベルトに過大なストレスが生じ、ベルトの耐久性が低下する。これに対して、上記構成のように、規制部材がベルトの回転方向に沿って回転可能である場合、ベルトが規制部材の単一箇所のみに継続して摺擦することを防止できる、したがって、上記のような溝が形成されることを防止して、ベルトの耐久性の低下を防止することができる。
【００２４】
また、規制部材が支持ローラに対する軸方向への相対的な移動を拘束されている場合、支持ローラの軸方向への寄りや支持ローラの熱伸縮によって規制部材の軸方向の位置が変動する。これに対して、上記構成のように、上記規制部材が、各支持ローラの軸方向にこの各支持ローラとは独立して移動可能である場合、支持ローラの寄りや熱膨張に依存せずにベルトの軸方向の位置を規定することができ、被加熱部材とベルトの相対位置を精度良く決めることができる。
【００２５】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記ベルトの動作時の温度を、当該ベルトの動作が停止したときの最大温度が上記離型層の融点より低くなるよう、かつ、被加熱部材が定着動作に最低限必要な温度に加熱されるよう、制御する温度制御手段を備えていてもよい。
【００２６】
ベルトの停止時において離型層の融点を越えてしまうと、ベルトおよび被加熱部材の表面に熱劣化を生じさせる。そのため、ベルトの円滑な回転、定着ローラへの熱伝導を低下させるとともに、定着画像に定着ムラを生じさせることになる。これに対して、上記構成によると、ベルトの動作の停止時において離型層の融点を越えてしまうことがないので、ベルトおよび被加熱部材の表面に熱劣化を生じさせることがなく、上記問題も回避することができ、被加熱部材が定着動作に最低限必要な温度に加熱することもできる。
【００２７】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記ベルトの温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段の検出結果に基づいて上記ベルトの温度を制御する温度制御手段とを備え、融点が１００℃〜１４０℃の現像剤を用い、上記ベルトの離型層がフッ素樹脂を有し、上記温度制御手段は、上記ベルトの回転動作時の温度を、上記フッ素樹脂の融点より３０度以上低く、かつ、被加熱部材の設定温度より２０度以上高くなるよう、制御するようになっているのが好ましい。
【００２８】
定着装置の連続動作において急停止させると、ベルトの表面温度は３０度以上上昇してベルト表面の融点を越えてしまうことがある。また、ベルトの動作時の温度が被加熱部材の温度よりも２０度より低く設定されると、連続通紙時に被加熱部材の温度が低下して定着不良を引き起こすことになる。また、トナーの融点が１００℃よりも低い場合には、現像機内でのストレスや機内温度の上昇によりトナーの流動性が低下して、現像時に必要な流動性、搬送性が得られない。また、トナーの融点が１４０℃を越える場合には、ベルトの温度がフッ素樹脂の融点を超えるために、離型性に優れたフッ素樹脂を離型層に用いた外部加熱構成を実現することができなくなる。しかしながら、上記構成によると、上記問題点を全て回避して被加熱部材の加熱を行うことができる。
【００２９】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記複数の支持ローラのうちの少なくとも１つの支持ローラの上記被加熱部材に対する相対位置を、上記ベルトの上記各支持ローラとの非接触部において上記被加熱部材に接触する第１位置と、この第１位置よりも上記ベルトと上記被加熱部材との接触面積が小さくなる第２位置との間で移動させる移動手段を備え、上記複数の支持ローラ間の相対位置が固定であってもよい。
【００３０】
左右に一定のバネ力を作用させるテンションローラと固定軸とを用いてベルト調節した場合には、ベルトの左右の周長差によりテンションローラが固定軸に対して傾いてしまう。この傾きによりベルトを支持ローラの軸方向に移動させる寄り力が過大となり、規制部材に当接するベルト端部のストレスが過大となるため、ベルトの寿命が短くなる。特に、支持ローラが被加熱部材に対して移動可能であると、ベルトと被加熱部材の接触状態によりテンションローラが大きく移動することとなる。この移動時にはベルトの周長差だけでなく支持ローラと被加熱部材との平行度や被加熱部材と支持ローラとの当接力のばらつきや変動により、固定軸とテンションローラとの平行度が変動してしまう。
【００３１】
これに対し、上記構成によると、複数の支持ローラ間の相対位置が固定であるので、支持ローラ間の平行度を高い状態で一定に保つことができる。これにより、上記の基材のベルトを用いても長期間（多数の記録材に対して）安定した定着を行うことができる。
【００３２】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記被加熱部材の回転を制御する回転制御手段を備え、上記ベルトは上記被加熱部材の回転に従動して回転してもよい。
【００３３】
被加熱部材とベルトとが摺擦するとベルト表面の離型層が摩耗しベルトの耐久性が低下する。しかしながら、上記構成によると、上記ベルトは上記被加熱部材の回転に従動して回転するので、被加熱部材表面との摺擦を最小にすることができる。また、ベルトを駆動する駆動手段が不要であるので、装置を簡素で安価な構成とすることができる。
【００３４】
ここで、回転制御手段が、記録材が引っかかった際の異常探知時に被加熱部材の回転を停止するよう制御すると、引っかかった記録材が被加熱部材に巻きついたり、記録材の除去が困難な状況になったりすることを防止できる。また、装置本体の扉の開放などの異常検知時に被加熱部材の回転を停止するよう制御すると、回転する定着部材および加圧部材の間に作業者が挟まれたりすることを防止できる。
【００３５】
上記の構成のベルトを用いることにより、ベルトが被加熱部材の回転によって支持ローラを滑ることなく従動回転することができる。
【００３６】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記支持ローラが上記ベルトを介して上記被加熱部材に当接する当接力が、支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり０．２５Ｎ〜５Ｎであってもよい。
【００３７】
上記支持ローラが上記ベルトを介して非加熱部材に当接する当接力が支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり０．２５Ｎ未満では、回転開始時にベルトが被加熱部材と滑って回転しない。このため、被加熱部材へ十分な熱を供給できず、連続通紙時に被加熱部材の温度が低下する。これにより、記録画像に定着不良が発生する。一方、上記支持ローラが上記ベルトを介して非加熱部材に当接する当接力が支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり５Ｎを越えると、支持ローラが撓み、ベルト中央部での被加熱部材との接触が端部に比べて弱くなる。このため、ベルト中央部での熱供給が低下して、連続通紙時に画像の中央部の定着性が不足する。また、支持ローラ端部の軸受と支持ローラとの当接力が増加して、軸受の摩耗が顕著になり耐久性が低下する。
【００３８】
これに対して、上記構成によると、上記支持ローラが上記ベルトを介して非加熱部材に当接する当接力が支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり０．２５Ｎ〜５Ｎであるので、良好に上記支持ローラが上記ベルトを介して非加熱部材と当接することができる。
【００３９】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記ベルトの内径ｄ０と、上記複数の支持ローラのうち、ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの外径ｄ１と、非加熱部材の外径ｄ２との関係が、１／３×ｄ２≦ｄ０≦３×ｄ１となっているのが好ましい。
【００４０】
ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの径が小さすぎる場合には、ベルトが巻き付いた状態で高温から放置すると、ベルトに顕著な巻き癖が生じて、次回の動作時に被加熱部材を回転させてもベルトが回転しなくなってしまう。また、ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの径が小さい場合には、ローラに巻き付いた状態でのベルトの外周面の引張と内周面の圧縮とが顕著になり、長時間回転させるとベルトが疲労して十分な寿命が確保できない。この径が最大の支持ローラの好ましい径は自由状態でのベルトの径と関係があり、自由状態で径の小さいベルトは細い支持ローラを用いても回転状態と耐久性に問題はないが、自由状態で大きな径のベルトに細い支持ローラを用いた場合に上記の問題が生じる。ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの径がベルトの内径の１／３以上であれば、良好な回転状態と寿命とを確保することができる。
【００４１】
さらに、ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの径が小さい場合には、支持ローラが撓み、被加熱部材の中央部での接触が端部に比べて弱くなる。このため、中央部での熱供給が低下して、連続通紙時に画像の中央部の定着性が不足する。
【００４２】
一方、非加熱部材の径が小さい場合には、ベルトと被加熱部材との加熱ニップでベルト本来の曲率と逆方向の曲率に曲げられる。支持ローラへの巻き付け部分はベルト本来の曲率と同方向のため、支持ローラの径は小さくても寿命を確保できるが、被加熱部材への接触部は逆方向の曲率のため、局面の圧縮部と引張部が逆転する。このため、長時間回転させる場合に材料の繰り返し応力による疲労が大きくなる。ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの径が被加熱部材の径の３倍以下であれば十分に寿命を確保することができる。
【００４３】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記ベルトは、該ベルトの温度が１５０℃以上にて回転開始されるようになっているのが好ましい。
【００４４】
高温から小さい曲率の支持ローラに巻き付いた状態で放置して、室温まで冷却された場合には、ベルトに曲げ癖が生じて、定着ローラとの摩擦だけでは回転しにくくなる。上記構成では、ベルトの温度が１５０℃以上になってからベルトが回転開始される。ベルトが１５０℃以上の温度であれば、材料が軟化して曲げ癖が開放されるので、被加熱部材の回転によりベルトを回転させることができる。
【００４５】
なお、従来のポリイミド材料からなるベルトでは、材料のコシが弱いために曲げ癖が弱く１５０℃未満の温度でも、被加熱部材の回転により従動回転させることができていた。
【００４６】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記規制部材は、上記ベルトとは材料組成が異なっていてもよい。
【００４７】
規制部材にベルトと同じ材料を用いた場合には、ベルト材料との融着が生じて、高温時にベルト端部に亀裂が生じ十分な寿命を得ることができない。しかしながら、上記構成によると、規制部材の材料はベルトに用いられる材料と異なっているので、規制部材が高温でベルトと接触しても材料同士が融着することを防止できる。特に、回転する規制部材には、ベルト材料と異なる耐熱性材料が好ましく、フェノール樹脂やＰＥＥＫ材料が望ましい。
【００４８】
また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、上記各支持ローラの軸受は、上記規制部材とは材料組成が異なっていてもよい。
【００４９】
支持ローラの軸受に規制部材と同じ材料を用いた場合には、規制部材との融着が生じて、高温時に規制部材の回転を阻害することになる。このため、停止した規制部材に当接するベルト端部に大きなストレスを生じさせ、ベルト端部に亀裂が生じて十分な寿命を得ることができない。しかしながら、上記構成によると、支持ローラの軸受と規制部材とは、材料組成が異なっているので、高温で規制部材が軸受に接触しても材料同士が融着することを防止できる。よって、ベルトの寿命をさらに延ばすことができる。
【００５０】
なお、支持ローラの軸受の材料には、例えば、潤滑剤を分散した耐熱樹脂であるポリイミド樹脂やフェノール樹脂、ＰＥＥＫ樹脂を用いることができる。
【００５１】
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記の何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴としている。この場合においても上述した効果と略同一の効果を奏することが可能である。
【発明の効果】
【００５２】
以上のように、本発明の定着装置は、上記支持ローラにおける上記被加熱部材との対向部よりも軸方向外側に設けられ、上記ベルトの端部に当接して上記ベルトの上記軸方向の位置を規制する規制部材を備え、上記ベルトは、引張強度３００ＭＰａ以上で層厚が５０μｍ〜２００μｍであるポリイミドからなる基材と、最表面に離型層とを備え、当該基材にはグラファイトがポリイミド１００重量部に対して５〜２５重量部の比率で分散されている。
【００５３】
上記構成によると、上記ベルトの基材にグラファイトをポリイミド１００重量部に対して５重量部以上添加することにより、ベルトの熱伝導率が向上する。よって、動作中の内部に加熱源を有する支持ローラ（加熱ローラ）の温度を低下させることができる。よって、定着装置の動作を急停止させても、ベルトおよび被加熱部材の表面の融点を越えてしまうことがなくなる。よって、ベルトおよび被加熱部材の表面に熱劣化を生じさせることがなく、ベルトの耐久性を向上させることができる。そのため、長期間、ベルトを円滑に回転させ、被加熱部材への熱伝導を低下させず、定着ムラの発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。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１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。画像形成装置１は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置であり、ネットワークを介して接続され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、用紙（記録材、転写媒体、記録紙）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。
【００５５】
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５０、用紙搬送部３０、定着装置４０、供給トレイ２０を備えている。
【００５６】
可視像転写部５０は、黄色画像転写部５０Ｙ、マゼンタ画像転写部５０Ｍ、シアン画像転写部５０Ｃ、黒画像転写部５０Ｂ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５０Ｙ、マゼンタ画像転写部５０Ｍ、シアン画像転写部５０Ｃ、黒画像転写部５０Ｂがこの順に併設されている。
【００５７】
これら転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂ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、用紙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。
【００５８】
各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ、感光体ドラム５１を備えており、さらに、帯電ローラ５２、ＬＳＵ（レーザビームスキャナユニット）５３、現像ユニット５４、転写ローラ５５およびクリーニング装置５６を、感光体ドラム５１の周囲に、感光体ドラム５１の回転方向に沿って配置している。
【００５９】
転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの感光体ドラム５１は、感光性材料を表面に有するドラム形状の転写ローラであり、矢印Ｆ方向に回転駆動する。帯電ローラ５２は、感光体ドラム５１の表面を一様（均一）に帯電するためのものである。
【００６０】
転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢのＬＳＵ５３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ＬＳＵ５３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５１を露光し、静電潜像を生成するようになっている。
【００６１】
転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの現像ユニット５４は、それぞれ黄色、マゼンタ、シアン、黒色のトナー（現像剤）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５１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。なお、上記の現像剤としては、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤を用いることができる。
【００６２】
トナーは、ポリエステルやスチレンアクリルをバインダーとして着色剤としての顔料と離型剤としてのＷＡＸとを分散した母体樹脂に、シリカや酸化チタンの微粒子を外添したものである。本実施形態は、トナー（の母体樹脂）の融点は１２０℃である。トナーの融点は１００℃〜１４０℃であるのが好ましい。トナーの融点が１００℃よりも低い場合には、現像ユニット５４内でのストレスや機内温度の上昇によりトナーの流動性が低下して、現像時に必要な流動性、搬送性が得られないからである。また、トナーの融点が１４０℃を越える場合には、以下で説明する無端ベルト８３の温度が無端ベルト８３の最表面の離型層であるフッ素樹脂の融点を超えるために、離型性に優れたフッ素樹脂を離型層に用いた外部加熱構成を実現することができなくなるからである。
【００６３】
転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの転写ローラ５５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用紙Ｐに与えることによって感光体ドラム５１上のトナー像を用紙Ｐに転写するためのものである。
【００６４】
転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂのクリーニング装置５６は、用紙Ｐへの画像転写後に感光体ドラム５１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、用紙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。
【００６５】
用紙搬送部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５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂによって順に用紙Ｐにトナー像が形成されるように、用紙Ｐを搬送するものである。
【００６６】
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（本実施形態ではモノクロ画像形成時（モノクロモード）３５５ｍｍ／ｓ、カラー画像形成時（カラーモード）１７５ｍｍ／ｓ）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。
【００６７】
搬送ベルト３３は、各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの感光体ドラム５１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から送り込まれた用紙Ｐを静電吸着させ、各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに順に用紙Ｐを搬送する。
【００６８】
さらに、各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂによってトナー像が転写された用紙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。なお、各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂによって用紙Ｐに転写された後のトナー像は、用紙Ｐに対して未定着の状態である。
【００６９】
定着装置４０は、用紙Ｐに転写された未定着のトナー像を当該用紙Ｐに熱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５０から所定の搬送速度（プロセス速度；例えば、モノクロモード３５５ｍｍ／ｓ、カラーモード１７５ｍｍ／ｓ）および複写速度（１分あたりのコピー枚数；例えばＡ４横送りでモノクロモード７０枚/分、カラーモード４０枚／分）で搬送されてきた用紙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とが用紙Ｐを挟持しながら搬送する。このとき、用紙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溶融し、定着ローラ６０と加圧ローラ７０とによって加圧されて、用紙Ｐに固定された堅牢な画像として定着する。
【００７０】
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用紙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。なお、定着装置４０の具体的構成については後で詳細に説明する。
【００７１】
また、画像形成装置１は、用紙Ｐに対して各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂが画像転写を行ってカラー画像（多色画像）を形成するカラーモード（多色モード）と、用紙Ｐに対して黒画像転写部５０Ｂのみが画像転写を行ってモノクロ画像（単色画像）を形成するモノクロモード（単色モード）とを実行できる。具体的に説明すると、画像形成装置１に備えられている制御部（制御用集積回路基板またはコンピュータ，不図示）は、利用者からの入力指示に応じて、カラーモードまたはモノクロモードのうちのいずれかのモードを選択し、選択したモードに応じた画像形成を実行するように各転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂを制御するようになっている。
【００７２】
さらに、上記制御部は、カラーモード時においては搬送速度３５５ｍｍ／Ｓで用紙Ｐを搬送し、モノクロモード時においては搬送速度１７５ｍｍ／Ｓで用紙Ｐを搬送するように画像形成装置１の用紙搬送手段（用紙搬送部３０，定着ローラ６０，加圧ローラ７０等）を制御する。
【００７３】
次に、定着装置４０について具体的に説明する。図３は、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、外部加熱装置８０、制御装置９０、回転駆動装置９１、ベルト移動装置１１０を含む構成である。なお、必要に応じて、定着ローラ６０の表面をクリーニングするためのウェブクリーニング装置等をさらに設けてもよい。
【００７４】
回転駆動装置９１は、定着ローラ６０を回転駆動するものであり、例えばモータ等から構成される。なお、回転駆動装置９１の動作は、制御装置９０によって制御される。
【００７５】
定着ローラ６０は、図３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を覆って形成される離型層６３から構成される。
【００７６】
芯金６１は、外径４６ｍｍのアルミニウムからなるものであり、筒状の形状をしている。ただし、芯金６１の素材は、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば、鉄やステンレス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（ＪＩＳ−Ａ硬度２０度）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。このような構成の定着ローラ６０の外径は５０ｍｍであって、定着ローラ６０の表面硬度は６８度（アスカーＣ硬度）である。なお、定着ローラ６０表面の回転軸方向の幅は３２０ｍｍである。
【００７７】
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が接触しており、芯金６１の内部には、電力が供給されることによって熱輻射を行うハロゲンランプ（ヒータランプ）６４が設置されている。ハロゲンランプ６４は定着ローラ６０の熱源であり、ハロゲンランプ６４に電力供給が行われるとハロゲンランプ６４によって定着ローラ６０内部が所定の温度（本実施形態では１８０℃）に加熱され、定着ニップ部を通過する未定着トナー画像が形成された用紙Ｐを加熱するようになっている。
【００７８】
なお、本実施形態では、ハロゲンランプ６４を１本内蔵しているが、これに限らず、例えば、用紙サイズに応じて最適な温度分布を形成できるように、回転軸方向に発熱分布を分散した複数のハロゲンランプを用いてもよい。また、本実施形態では、定着ローラ６０の長手方向中央部にサーミスタ６５が接触するように配置しているが、これに限らず、定着ローラ６０の長手方向端部（非通紙領域）に設置してもよい。また、ハロゲンランプを２本設置するなどして中央部と端部で発熱量が異なる場合等には、中央部と端部の両方に設置してもよい。
【００７９】
加圧ローラ７０は、図３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を覆って形成される離型層７３、を備えている。
【００８０】
芯金７１は、外径４６ｍｍであって、アルミニウムからなるものである。ただし、芯金７１の素材は、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。このような構成の加圧ローラ７０の外径は５０ｍｍであって、加圧ローラ７０の表面硬度は７５度（アスカーＣ硬度）である。
【００８１】
そして、加圧ローラ７０は、図示していない弾性部材（バネ）によって、定着ローラ６０に所定の荷重（ここでは６００Ｎ）で圧接される。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（定着ローラ６０と加圧ローラ７０とが当接する部分、ここでは用紙搬送方向の幅９ｍｍ）が形成される。また、加圧ローラ７０は、定着ローラ６０の回転に従動して定着ローラ６０とは逆方向（定着ニップ部における両ローラ表面の移動方向は同じ）に回転する。なお、本実施形態では、加圧ローラ７０は定着ローラ６０に従動回転する構成としているが、これに限らず、定着ローラ６０とは異なる回転駆動手段によって回転駆動される構成であってもよい。
【００８２】
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、電力供給によって熱輻射を行うハロゲンランプ（ヒータランプ）７４が設置されている。ハロゲンランプ７４は加圧ローラ７０の熱源であり、ハロゲンランプ７４に電力供給が行われると加圧ローラ７０内部が所定の温度（本実施形態では１５０℃）に加熱されるようになっている。
【００８３】
なお、本実施形態では、定着ローラ６０のゴム硬度（６８度）より加圧ローラ７０のゴム硬度（７５度）を高くしているが、これは、加圧ローラ７０と定着ローラ６０との間に形成される定着ニップ部を逆ニップ形状（加圧ローラ７０の形状は殆ど変わらず定着ローラ６０が若干凹む形態）にするためである。このようにして得られた定着ニップ部のニップ幅（定着ローラ６０の周方向に沿った幅）は本実施形態では８．５ｍｍである。
【００８４】
ここで、加圧ローラ７０と定着ローラ６０との間の定着ニップ部を逆ニップ形状にしている理由を説明する。定着ニップ部が逆ニップ形状であると、定着ニップ部を通過した用紙Ｐは、加圧ローラ７０周面に沿った方向に排出されるため、用紙Ｐが定着ニップ部から排出される際に自己剥離（剥離爪などの強制剥離補助手段を必要とせず紙のこしで剥離）し易くなるからである。なお、定着ローラ６０の表面硬度より加圧ローラ７０の表面硬度が低いと、定着ローラ６０と加圧ローラ７０との間の定着ニップ部は、定着ローラ６０の形状が殆ど変わらず加圧ローラ７０が若干凹む形態になり、定着ニップ部を通過した用紙Ｐは定着ローラ６０周面に沿った方向に排出される。そのため、自己剥離が生じにくい。
【００８５】
外部加熱装置８０は、第１支持ローラ（第１加熱ローラ）８１、第２支持ローラ（第２加熱ローラ）８２、無端ベルト（ベルト、外部加熱ベルト）８３、ベルト移動装置１１０（図３には図示せず）、ベルト規制部材（規制部材）１２１・１２２（図３には図示せず）を備えている。なお、以下の説明において、第１支持ローラと第２支持ローラとを区別しない場合には、単に支持ローラと称する。
【００８６】
無端ベルト８３は、裏面（内周面）側が各支持ローラ８１・８２の周面に当接するように各支持ローラ８１・８２に張架されている。無端ベルト８３は、定着ローラ６０に対して定着ニップ部の上流側に設けられており、支持ローラ８１・８２が後述する第１位置にあるとき、所定の押圧力（本実施形態では４０Ｎ）で定着ローラ６０に圧接される。これにより、定着ローラ６０との間に加熱ニップ部（無端ベルト８３と定着ローラ６０との当接部；定着ローラ６０の円周方向の幅２０ｍｍ）が形成されている。
【００８７】
ここで、定着ローラ６０の幅が３２ｃｍで、押圧力（当接力）が４０Ｎであると、１ｃｍあたり１．２５Ｎの力が働いている。本実施形態では、支持ローラが２本あるので、支持ローラ１本当たりでは０．６２５Ｎとなって、無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に当接している。なお、支持ローラ８１・８２が無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に当接する当接力が、支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり０．２５Ｎ〜５Ｎであるのが好ましい。
【００８８】
支持ローラ８１・８２が定着ローラ６０に接触すれば、無端ベルト８３は定着ローラ６０の外周面に倣って接触する。無端ベルト８３と定着ローラ６０、無端ベルト８３と支持ローラ８１・８２の摩擦力が大きいほど、無端ベルト８３の蛇行力は大きくなる。これらの摩擦力が大きく発生する箇所は、支持ローラ８１・８２が無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に当接する箇所である。このため、支持ローラ８１・８２が定着ローラ６０に当接する力を規定するのがよい。この当接力が支持ローラ１本当たり１ｃｍあたり０．２５Ｎ〜５Ｎであると、無端ベルト８３が滑ることなく、また、支持ローラ８１・８２が撓むことなく、良好に支持ローラ８２・８２が無端ベルト８３を介して定着ローラ６０と当接することができる。なお、支持ローラ８１・８２間の接触面積は正確には測定できないので、線圧として押圧力を幅方向の長さで割って当接力を規定している。
【００８９】
また、無端ベルト８３は、回転する定着ローラ６０の周面に当接することにより、定着ローラ６０に従動回転するようになっている。これにより、各支持ローラ８１・８２は、定着ローラ６０の回転方向と逆方向（図３のＫ方向）に回転する。つまり、制御装置９０が定着ローラ６０の回転駆動装置９１を制御して定着ローラ６０を回転駆動させると、無端ベルト８３と定着ローラ６０とが接している部分での摩擦力によって無端ベルト８３が定着ローラ６０に従動して移動し、支持ローラ８１・８２および無端ベルト８３が回転するようになっている。
【００９０】
無端ベルト８３は、厚み１００μｍのポリイミド（宇部興産製、商品名：ユーピレックスＳ）からなる基材の最表面に、離型層としてＰＴＦＥとＰＦＡがブレンドされたフッ素樹脂が２０μｍ厚でコーティングされたベルト部材である。さらに、上記基材では、ポリイミドにグラファイトをポリイミド１００重量部に対して１０重量部の比率で分散してある。
【００９１】
基材においてポリイミドに添加するグラファイトは、ポリイミド１００重量部に対して５〜２５重量部の比率で分散してあるのが好ましい。グラファイトを５重量部以上添加することにより、熱伝導率が向上し、動作中の加熱ローラの温度が低下するために、急停止させてもベルト表面の温度がＰＦＡの融点を超えることを防止できる。ベルトにグラファイトを２５重量部を越えて添加すると、機械的な柔軟性が低下して、連続回転させた場合に基材表面に亀裂が発生して耐久性が不足する。
【００９２】
また、グラファイトを１重量部以上添加することにより、無端ベルト８３の基材に１０〜１２Ω／ｃｍ以下の導電性を付与することができる。無端ベルト８３と定着ローラ６０との表面は離型性を高めるために添加剤を含まない絶縁性の材料で形成されている。このため、無端ベルト８３と定着ローラ６０とが接触して回転すると、表面に摩擦電荷が発生する。また、無端ベルト８３は、支持ローラ８１・８２と接触して回転するために、無端ベルト８３の内側の面（支持ローラと接する側の面）にも摩擦電荷が発生する。ポリイミドにグラファイトを添加しない場合には、無端ベルト８３の表面電位は１ｋＶ以上に帯電してしまうが、グラファイトを添加することにより、無端ベルト８３への帯電を防止することができる。無端ベルト８３が帯電すると帯電したトナーや紙粉が付着し、これら付着物が積層すると無端ベルト８３からの熱伝導を阻害するが、本実施形態では、帯電を防止することができ熱伝導を低下させることがないので、効率よく熱を定着ローラ６０に伝えることができる。
【００９３】
無端ベルト８３の基材の厚みは、上記数値に限定されず、５０〜２００μｍのものが好適に用いられる。なお、無端ベルト８３の基材の層厚が５０μｍ未満では、強度が低下して十分な耐久性が得られない。また、基材の層厚が２００μｍを越えると、大きなテンションにて支持ローラ８１・８２で引っ張らないと無端ベルト８３の剛性が高くなりすぎて、支持ローラ８１・８２に十分に巻き付かなくなる。支持ローラ８１・８２に十分に巻き付かない場合には、無端ベルト８３と支持ローラが滑り無く回転しない。無端ベルト８３と支持ローラ８１・８２とが滑った状態では、ベルト内面が摩耗して強度が低下する。また、無端ベルト８３と支持ローラ８１・８２との接触面積が小さくなるので、支持ローラ８１・８２から無端ベルト８３への熱伝達が低下する。このため、ベルトの表面温度を一定にしたい場合には、支持ローラの温度を高くしなければならない。これにより、無端ベルト８３が急停止したときに、無端ベルト８３の温度が高くなり、表面の離型層を熱劣化させる。しかし、本実施形態では、無端ベルト８３の基材の層厚は、５０〜２００μｍであるため、安定して、無端ベルト８３を劣化させずに、被加熱部材を加熱することができる。
【００９４】
また、無端ベルト８３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、フッ素樹脂が好ましい。例えば、ＰＴＦＥあるいはＰＦＡを単独で使用してもよい。なお、室温（２０℃）における無端ベルト８３の内径は、本実施形態では３０ｍｍ（内周長９４ｍｍ）とするが、この数値に限定されるものではない。また、無端ベルト８３の幅（支持ローラ８１・８２の回転軸方向の幅）は、室温で３２０ｍｍである。ただし、ポリイミドの熱膨張率は５．６×１０−５／ｄｅｇなので、２００ｄｅｇの温度上昇で、無端ベルト８３は軸方向に約３．６ｍｍ（３２０ｍｍ×５．６×１０−５／ｄｅｇ×２００ｄｅｇ≒３．６）熱膨張する。したがって、無端ベルト８３の定着動作時の設定温度である２２０℃におけるベルト幅は３２３．６ｍｍとなる。
【００９５】
各支持ローラ８１・８２は、外径１５ｍｍ、肉厚２ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、離型層としてＰＴＦＥとＰＦＡがブレンドされたフッ素樹脂が２０μｍ厚でコーティングされたローラである。なお、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、例えば、ＰＦＡや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することができる。また、各支持ローラ８１・８２（各支持ローラ８１・８２の定着ローラ６０との当接面）の軸方向の幅は、室温で３２０ｍｍであり、支持ローラ８１・８２間の軸間距離は２３．０ｍｍである。
【００９６】
なお、アルミニウムの熱膨張率は２．４×１０−５／ｄｅｇなので、支持ローラ８１・８２を２２０℃まで加熱した場合（温度上昇が２００ｄｅｇの場合）、支持ローラ８１・８２の幅は１．５ｍｍ熱膨張する。
【００９７】
また、各支持ローラ８１・８２は、後述するベルト移動装置１１０によって、無端ベルト８３を介して定着ローラ６０の周面に所定の荷重で押圧される。これにより、無端ベルト８３表面は定着ローラ６０周面に接触し、無端ベルト８３表面と定着ローラ６０周面との間に加熱ニップ部が形成される。なお、無端ベルト８３表面と定着ローラ６０周面との間のニップ幅（定着ローラ６０の周方向に沿った幅）は２０ｍｍである。
【００９８】
無端ベルト８３における第１支持ローラ８１との接触部の外面には、この接触部における無端ベルト８３の表面温度を検出するサーミスタ８５ａが接触している。また、第１支持ローラ８１内部には、電力供給によって発熱するハロゲンランプ（ヒータランプ）８６ａが設けられている。また、無端ベルト８３における第２支持ローラ８２との接触部の外面には、この接触部における無端ベルト８３の表面温度を検出するサーミスタ８５ｂが接触しており、第２支持ローラ８２の内部には、電力供給によって発熱するハロゲンランプ（ヒータランプ）８６ｂが設けられている。ハロゲンランプ８６ａ・８６ｂは無端ベルト８３の熱源であり、ハロゲンランプ８６ａ・８６ｂに電力供給が行われると、ハロゲンランプ８６ａ・８６ｂから熱が輻射され、支持ローラ８１・８２を介して無端ベルト８３が所定の温度（本実施形態では２２０℃）に加熱される。そして、無端ベルト８３は、定着ローラ６０の外部から定着ローラ６０周面に接触しているため、この接触箇所を介して定着ローラ６０周面を加熱することができる。本実施形態では、上記のような２本の薄肉小径の支持ローラ８１・８２と薄膜の無端ベルト８３とを用いているため、無端ベルト８３の温度を早く昇温させることができる。
【００９９】
次に、定着装置４０に備えられているベルト移動装置１１０およびベルト規制部材１２１・１２２について説明する。図１（ａ）はベルト移動装置１１０によって支持ローラ８１・８２をこの支持ローラ８１・８２が無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に当接する位置（第１位置）に配置されている状態を示す断面図であり、図１（ｂ）はベルト移動装置１１０によって支持ローラ８１・８２が定着ローラ６０から離間した位置（第２位置）に配置されている状態を示す断面図である。また、図４（ａ）は、ベルト移動装置１１０の構成を示す上面図であり、図４（ｂ）は支持ローラ８１・８２、無端ベルト８３、ベルト規制部材１２１・１２２の構成を示す断面図である。
【０１００】
図１（ａ），（ｂ）および、図４（ａ）に示すように、ベルト移動装置１１０は、サイドフレーム１１１、アーム１１２、偏心カム１１３、支点（支点部材）１１４、支点（支点部材）１１５、コイルバネ１１６を備えている。なお、図４（ａ）では、支持ローラ８１・８２の片端のみを図示しているが、支持ローラ８１・８２の図示しない片端も同様の構成（つまり、図示しているものと鏡合わせの構成）となっている。
【０１０１】
サイドフレーム１１１は、支持ローラ８１・８２の両端側にそれぞれ設けられており、図４（ａ）に示すように、軸受１１７・１１８を介して支持ローラ８１・８２を回転可能に支持するものである。なお、軸受１１７・１１８は、サイドフレーム１１１に対して、所定の軸間距離で固定されており、これによって第１支持ローラ８１と第２支持ローラ８２との平行度が確保されている。なお、本実施形態では第１支持ローラ８１と第２支持ローラ８２との平行度公差は１００μｍ以下となっている。また、第１支持ローラ８１の両端に設けられた軸受１１７・１１７間の間隔、および第２支持ローラ８２の両端に設けられた軸受１１８・１１８間の間隔は、本実施形態ではそれぞれ３３１ｍｍである。
【０１０２】
また、このサイドフレーム１１１は、アーム１１２に対して支点１１４で支持ローラ８１・８２の軸方向に略垂直な方向に対して回転可能に軸支されている。
【０１０３】
アーム１１２は、図示しない定着装置４０のフレームに固定された支点１１５で回転可能に支持されており、支点１１５を軸としてコイルバネ１１６によって定着ローラ６０に接する方向に付勢されている。
【０１０４】
偏心カム１１３は、アーム１１２の端部近傍に当接するように備えられている。この偏心カム１１３は、制御装置９０が図示しないモータ等の駆動手段を制御することによって回転駆動される。
【０１０５】
これにより、制御装置９０（移動制御部９０ｃ）が上記駆動手段を制御して偏心カム１１３を回転させ、図１（ａ）に示すように支持ローラ８１・８２を第１位置に移動させたり、偏心カム１１３をそこから１８０度回転させ、図１（ｂ）に示すように支持ローラ８１・８２を第２位置に移動させたりできるようになっている。
【０１０６】
なお、本実施形態では、第１位置における支点１１４と定着ローラ６０の周面との間隔は２８ｍｍであり、第２位置における支点１１４と定着ローラ６０の周面との間隔は２９．５ｍｍである。すなわち、第１位置から第２位置へ移動させる場合の、支点１１４の移動量（離間長さ）は１．５ｍｍである。また、支点１１４と支点１１５との間隔は１５ｍｍ、アーム１１２と偏心カム１１３との当接部と支点１１５との間隔は１５ｍｍである（したがって、レバー比１：１）。したがって、アーム１１２の偏心カム１１３との当接部の移動量も１．５ｍｍである。
【０１０７】
また、第２位置において定着ローラ６０の回転を停止させている時の無端ベルト８３と定着ローラ６０との回転方向の接触幅（加熱ニップ幅）は約１０ｍｍ程度となる。ただし、この接触幅は無端ベルト８３の曲がり癖や温度によって変化しうる値である。一般に、ベルトが加熱されていると、ベルトの周長が伸びるので、接触幅は増加する。なお、本実施形態では上記の離間長さを１．５ｍｍとしているが、この離間長さを４ｍｍに設定した場合、第２位置に移動させることで、無端ベルト８３と定着ローラ６０とは接触せずに完全に離間した状態となる。
【０１０８】
なお、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、支持ローラ８１・８２と軸受１１７・１１８との間には、ベルト規制部材（寄り規制部材、規制部材）１２１・１２２が設けられている。このベルト規制部材１２１・１２２は、無端ベルト８３が蛇行してきた際に、ベルト端部と当接して回転することで、無端ベルト８３の支持ローラ８１・８２の軸方向への寄りを規制すると同時に、無端ベルト８３の端部が軸受１１７・１１８と摺動することによる磨耗や割れが生じることを防止するためのものである。
【０１０９】
ベルト規制部材１２１・１２２は、支持ローラ８１・８２に対して回転可能（支持ローラ８１・８２の回転軸を中心として支持ローラ８１・８２の回転とは個別に回転できる）であり、かつ、支持ローラ８１・８２の軸方向にも支持ローラ８１・８２とは独立して移動可能なように設置されている。なお、ベルト規制部材１２１・１２２が軸受１１７・１１８と一体で固定されていても構わないが、この場合、上記構成のときよりも、記録材の印刷出力枚数の早い時点で無端ベルト８３の端部に亀裂が発生する。よって、ベルト規制部材１２１・１２２は、支持ローラ８１・８２に対して回転可能で、かつ、支持ローラ８１・８２の軸方向にも支持ローラ８１・８２とは独立して移動可能なように設置されているのが、より好ましい。
【０１１０】
ベルト規制部材１２１・１２２は、フェノール樹脂あるいは、ＰＥＥＫ樹脂からなっている。ベルト規制部材１２１・１２２の材料は無端ベルト８３に用いられる材料と異なっているのが好ましい。異なっていると、ベルト規制部材１２１・１２２が高温で無端ベルト８３と接触しても材料同士の融着を防止できる。特に、回転するベルト規制部材１２１・１２２には、ベルト材料と異なる耐熱性材料が好ましく、フェノール樹脂やＰＥＥＫ材料が望ましい。
【０１１１】
また、軸受１１７・１１８は、ベルト規制部材１２１・１２２とは材料組成が異なっているものが用いられ、例えば、潤滑剤を分散した耐熱樹脂であるポリイミド樹脂やフェノール樹脂、ＰＥＥＫ樹脂を用いることができる。軸受１１７・１１８とベルト規制部材１２１・１２２とは材料組成が異なっているので、高温でベルト規制部材１２１・１２２が軸受と接触しても材料同士が融着することを防止できる。
【０１１２】
また、図４（ｂ）に示すように、ベルト規制部材１２１・１２２は、支持ローラ８１・８２の軸方向から見た断面形状が、支持ローラ８１・８２の断面がなす円と同心円状になっており、支持ローラ８１・８２の周面（ベルト懸架面）からの高さＨ（ｍｍ）が、本実施形態では２．５ｍｍとなるように設けられている。
【０１１３】
また、各ベルト規制部材１２１・１２２における支持ローラ８１・８２の軸方向の厚さは３ｍｍである。したがって、上記したように定着ローラ６０の軸方向の幅は３２０ｍｍ、無端ベルト８３の軸方向の幅は室温で３２０ｍｍ、２２０℃で３２３．６ｍｍ、軸受１１７・１１７間および１１８・１１８間の間隔は３３１ｍｍなので、無端ベルト８３における定着ローラ６０の周面（定着面）に接触しない部分の幅は最大で５ｍｍとなる。
【０１１４】
図３に示すように、制御装置９０は、温度制御部９０ａ、回転制御部９０ｂ、移動制御部９０ｃを備えており、無端ベルト８３の表面温度、定着ローラ６０の表面温度、加圧ローラ７０の表面温度、定着ローラ６０の回転駆動、ベルト移動装置１１０によるベルト位置の移動などを制御する制御用集積回路基板である。
【０１１５】
温度制御部９０ａは、サーミスタ６５・７５・８５ａ・８５ｂ、加熱電力供給部９９に接続している。加熱電力供給部９９は、ハロゲンランプ６４・７４・８６ａ・８６ｂに接続し、これらのハロゲンランプに加熱のための電力を供給するものである。そして、温度制御部９０ａが、サーミスタ６５・７５・８５ａ・８５ｂの温度検出結果や画像形成モード等に基づいて、加熱電力供給部９９から各ハロゲンランプへの供給電力を切り替えることで、各ハロゲンランプの発熱量を制御し、無端ベルト８３、定着ローラ６０、加圧ローラ７０の温度を所定の温度となるよう制御するようになっている。
【０１１６】
回転制御部９０ｂは、定着ローラ６０を回転駆動するための回転駆動装置９１に接続している。回転制御部９０ｂは、回転駆動装置９１の動作を制御することにより、定着ローラ６０の回転速度を制御する。
【０１１７】
ここで、動作開始のウォームアップ時には定着ローラ６０を停止させ、無端ベルト８３の温度を上昇させる。無端ベルト８３の温度が１５０℃以上になってから、回転制御部９０ｂは、定着ローラ６０を回転させるので、従動して無端ベルト８３はその時点で回転開始されるようになっている。無端ベルト８３が１５０℃以上の温度であれば、材料が軟化して曲げ癖が開放されるので、定着ローラ６０の回転により無端ベルト８３を円滑に亀裂等不具合を発生させずに回転させることができる。
【０１１８】
移動制御部９０ｃは、ベルト移動装置１１０に接続しており、このベルト移動装置１１０に備えられる偏心カム１１３の動作を制御することにより、外部加熱装置８０に備えられる支持ローラ８１・８２と定着ローラ６０との相対位置を制御し、無端ベルト８３と定着ローラ６０との接触幅（加熱ニップ幅）を変化させて、外部加熱装置８０から定着ローラ６０への熱供給量を制御するようになっている。
【０１１９】
また、移動制御部９０ｃは、用紙Ｐ（転写媒体）の種類や画像形成モード（モノクロ画像形成モードの場合とカラー画像形成モードの場合、あるいは１枚を通紙する場合と連続通紙の場合など）等に応じて、支持ローラ８１・８２の位置を第１位置と第２位置との間で移動させることで、無端ベルト８３の接触面積（加熱ニップ幅）を変更させて、外部加熱装置８０から定着ローラ６０への熱供給量を制御する。
【０１２０】
複写速度を低下させる場合、移動制御部９０ｃは、支持ローラ８１・８２を第１位置から第２位置に移動させる。例えば、モノクロモードにおける用紙搬送速度が３５５ｍｍ／ｓ、カラーモードでは１７５ｍｍ／ｓに設定されており、モノクロモードでの定着ローラ設定温度とカラーモードでの定着ローラ設定温度とが１８０℃で同じであって、かつ無端ベルト８３と定着ローラ６０との加熱ニップ幅が２０ｍｍで同じ場合、無端ベルト８３の設定温度を、モノクロモードの場合２２０℃、カラーモードの場合２０５℃にすれば、用紙Ｐに奪われる熱量と外部加熱装置８０から定着ローラ６０に供給する熱量とがほぼ釣り合う。
【０１２１】
このため、モノクロモードからカラーモードに変更する場合には、無端ベルト８３の温度が設定温度より高すぎることになる。そして、無端ベルト８３の温度が高すぎる状態でカラー画像の定着処理を行うと、定着ローラ６０の温度が高くなりすぎてカラー画像の光沢が過剰になったり、光沢ムラが生じて画像品位が低下したりする。このような問題を回避するためには、モノクロモードからカラーモードへの移行時に無端ベルト８３の温度が所定の温度に低下するまで待つことが考えられる。しかしながら、無端ベルト８３の温度が２２０℃から２０５℃まで低下するには３０秒以上の時間が必要であり、モノクロモードからカラーモードへの移行をスムーズに行うことができず、待ち時間が生じてしまう。
【０１２２】
そこで、本実施形態では、移動制御部９０ｃが、支持ローラ８１・８２の定着ローラ６０に対する相対位置を制御することで（例えば第１位置から第２位置に機械的に移動させることで）、無端ベルト８３と定着ローラ６０との接触面積を小さくして外部加熱装置８０から定着ローラ６０への熱供給を抑制する。
【０１２３】
また、移動制御部９０ｃは、連続通紙時には、外部加熱装置８０から定着ローラ６０への熱供給量を増加させて用紙へ奪われる熱量を補うために、無端ベルト８３と定着ローラ６０との接触面積を大きくする。
【０１２４】
また、画像形成動作の開始直後は定着ローラ６０における周方向の温度分布を均一にするために、定着ローラ６０は加熱・回転されるが、定着ニップ部を用紙Ｐが通過しないので、定着ローラ６０が用紙Ｐによって熱を奪われることはない。この状態で支持ローラ８１・８２が第１位置にあると、無端ベルト８３から定着ローラ６０への熱供給が過剰になり、定着ローラ６０の温度が設定温度よりも高くなってしまう。そこで、移動制御部９０ｃは、定着ローラ６０への熱の過供給を回避するために、外部加熱装置８０から定着ローラ６０への熱供給量を短時間で変更させるため、ベルト移動装置１１０を制御して無端ベルト８３と定着ローラ６０との接触面積を小さくする。
【０１２５】
また、画像形成動作終了後の待機時（放置時）には、移動制御部９０ｃは、定着ローラ６０における周方向の温度ムラを防止するために、支持ローラ８１・８２を第２位置に移動させる。つまり、移動制御部９０ｃは、画像形成動作後には支持ローラ８１・８２を第２位置に移動させ、画像形成動作開始後の用紙Ｐが定着ニップ部へ到達するタイミングに応じて支持ローラ８１・８２を第１位置に移動させる。
【０１２６】
なお、移動制御部９０ｃが、各部材の温度状態、用紙Ｐ（転写媒体、記録紙）の種類、画像形成モード等に応じて、支持ローラ８１・８２の定着ローラ６０に対する相対位置を、第１位置と第２位置との間の任意の位置に制御するようにしてもよい。
【０１２７】
また、本実施形態では、支持ローラ８１・８２間の相対位置が固定であるので、支持ローラ８１・８２間の平行度を高い状態で一定に保つことができる。これにより、上記の基材の無端ベルト８３を用いても長期間（多数の記録材に対して）安定した定着を行うことができる。
【０１２８】
また、本実施形態では、支持ローラ８１・８２の端部には、アルマイト処理が施されている。図５（ａ）に示すように、支持ローラ８１・８２の端部には、段差が設けられている。これを具体的に説明するために、図５（ｂ）に、支持ローラ８１・８２のみの図、さらに図５（ｃ）に支持ローラ８１・８２の端部の拡大図、図５（ｄ）に支持ローラ８１・８２の端部および位置規制部材１２１・１２２近辺の拡大図を示す。図５（ｂ）に示すように、支持ローラ８１・８２の端部の径は軸方向に幅１０ｍｍに渡ってφ１３ｍｍとなっており、この端部以外では、φ１５ｍｍとなっている。このφ１３ｍｍの箇所、およびφ１３ｍｍの箇所とφ１５ｍｍの箇所との段差部の表面に、図５（ｃ）に示すように、アルマイト処理が施されている。このようにアルマイト処理が施されているため、支持ローラ８１・８２の摺動部の耐磨耗性を向上させることができる。また、図５（ｄ）に示すように、無端ベルト８３の端部の位置規制部材１２１・１２２は、支持ローラ８１・８２の段差１ｍｍからさらに０．５ｍｍは回転軸に対して垂直で、それよりも外周側では図示されているように傾斜し、テーパ面を形成している。支持ローラ８１・８２が軸方向にスラスト力を受けて一方に寄って回転する場合には、支持ローラ８１・８２の段差面のアルマイトと位置規制部材１２１・１２２の回転軸に対する垂直面が当接状態で回転することとなる。位置規制部材１２１・１２２の外側が無端ベルト８３から離れる方向のテーパ面により構成されることによって、位置規制部材１２１・１２２が回転しても支持ローラ８１・８２間に張架された無端ベルト８３の端部を摺擦することがないので、無端ベルト８３の端部の劣化を防止することができる。
【０１２９】
ここで、図５（ａ）では、ベルト規制部材１２１・１２２の形状が図４（ａ）とは異なっているが同じ機能である。また、図５（ａ）では、軸受１１７・１１８は、図４に示す軸受１１７・１１８とサイドフレーム１１１とが一体となった構成となっている。
【０１３０】
また、本実施形態では、無端ベルト８３の内径ｄ０（本実施形態ではφ３０ｍｍ）と、支持ローラ８１・８２の外径ｄ１（本実施形態ではφ１５ｍｍ）と、定着ローラ６０の外径ｄ２（本実施形態ではφ５０ｍｍ）との関係が、１／３×ｄ２≦ｄ０≦３×ｄ１に当てはまっている。このような関係が成り立つと、無端ベルト８３の寿命十分に確保することができ、連続通紙時に定着ローラ６０への熱供給を安定して行うことができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、２つの支持ローラ８１・８２は、無端ベルト８３が巻き掛けられる角度が同じであるが、複数の支持ローラがあり無端ベルトが巻き掛けられる角度が異なっている場合には、複数の支持ローラうち無端ベルトが巻き掛けられる角度が最大の支持ローラの外径を上記のｄ１とし、上記関係式が成り立つと、無端ベルトの寿命十分に確保することができる。
【０１３２】
また、本実施形態では、２本の支持ローラ８１・８２を備えており、各支持ローラ８１・８２の外径が同じであって、各支持ローラ８１・８２の内部にハロゲンランプ（発熱体）８６ａ・８６ｂを設けた構成について説明したが、これに限らず、本発明は任意の形態の外部ベルト加熱方式の定着装置に適用できる。例えば、支持ローラを３本以上備えていてもよい。また、各支持ローラの外径が異なっていてもよい。さらに、発熱体を備えない支持ローラが含まれていてもよい。また、発熱体が各支持ローラの内部とは異なる位置に備えられていてもよい。また、定着動作時にいずれの支持ローラ（ベルト懸架ローラ）も定着ローラ６０に圧接せず、無端ベルト８３のみが定着ローラ６０に当接する構成であってもよい。
【０１３３】
（実施例１）
上記実施の形態１で説明した構成の定着装置４０について、ベルトの耐久性について測定を行った。
【０１３４】
本実施例では、厚さ１００μｍの基材に２０μｍ厚でＰＴＦＥとＰＦＡからなる離型層を最表面に積層した無端ベルト８３として、基材に引張強度が５００ＭＰａのポリイミド（商品名ユーピレックスＳ、宇部興産製）にグラファイトを１０重量部分散したものを用いた。また、ベルト規制部材１２１・１２２は、無端ベルト８３の回転方向に回転可能で、支持ローラ８１・８２の軸方向に支持ローラ８１・８２とは独立して移動可能な構成とした。
【０１３５】
なお、毎分７０枚（Ａ４横）の出力速度で、低温環境（７℃）で坪量１０５ｇ／ｍ２で用紙を連続出力するため、定着ローラを１９５℃で温度制御した。この状態で、無端ベルト８３から定着ローラ６０へと熱を連続的に供給するために、無端ベルト８３を２２５℃となるよう温度制御して測定を行った。また、定着ローラ６０の周速度は３５０ｍｍ／ｓ、２本の支持ローラ８１・８２の定着ローラ６０（定着部長さ３２０ｍｍ）への当接力は４０Ｎ（支持ローラ１本当たり１ｃｍ当たり０．６２５Ｎ）で測定を行った。
【０１３６】
本実施例では、無端ベルト８３は３０万枚の出力に耐えることができた。無端ベルト８３の基材の強度が高いので、無端ベルト８３の端部にベルト規制部材１２１・１２２を当接して軸方向の位置を規制しても３０万枚の出力に耐えることができた。
【０１３７】
また、上記と同じ構成で、ただしベルト規制部材１２１．１２２が軸受１１７・１１８と一体で固定されている場合では、同じ条件で測定すると、１万枚出力時点でベルト端部に亀裂が発生した。
【０１３８】
なお、比較例として無端ベルト８３を、引張強度が１８０ＭＰａのポリイミド（商品名カプトン、デュポン社製）を用いた（これ以外についての条件は上記と同じであり、グラファイトを添加した）場合には、５千枚の出力した時点でベルト端部に亀裂が生じ、十分な耐久性を得ることができなかった。
【０１３９】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した各部材と同様の機能を有する部材については実施形態１と同じ符号を用い、その説明を省略する。
【０１４０】
本実施形態は、定着ローラ６０の周面を加熱する外部加熱装置８０を備えておらず、加圧ローラ７０の周面を加熱する外部加熱装置を備える点が、実施形態１と異なっている。つまり、本実施形態にかかる定着装置は、定着ニップ部において、用紙Ｐの裏面（未定着画像が形成されていない面）に接触する加圧ローラ７０の周面に当接してこの加圧ローラ７０の周面を加熱する外部加熱装置を備えている。
【０１４１】
図６（ａ）および（ｂ）は、加圧ローラ７０およびこの加圧ローラ７０の周面を加熱する外部加熱装置１３０の構成を示す説明図である。なお、図６（ａ）は外部加熱装置１３０に備えられる第２支持ローラ１３２が後述する第１位置にある場合、図６（ｂ）は第２支持ローラ１３２が後述する第２位置にある場合を示している。
【０１４２】
これらの図に示すように、外部加熱装置１３０は、第１支持ローラ１３１、第２支持ローラ（加熱ローラ）１３２、無端ベルト１３３、ベルト移動装置１４０を備えている。なお、以下の説明において、第１支持ローラと第２支持ローラとを区別しない場合には、単に支持ローラと称する。
【０１４３】
無端ベルト１３３は、裏面側が各支持ローラ１３１・１３２の周面に当接するように各支持ローラ１３１・１３２に張架されている。無端ベルト１３３は、定着ニップ部に対して加圧ローラ７０の回転方向上流側に設けられており、第２支持ローラ１３２が後述する第１位置にあるとき、所定の押圧力（本実施形態では４０Ｎ）で加圧ローラ７０に圧接される。これにより、加圧ローラ７０との間に加熱ニップ部（無端ベルト１３３と加圧ローラ７０との当接部）が形成されている。本実施形態では、この加熱ニッブ部のニップ幅（加圧ローラ７０の周方向に沿った幅）は２０ｍｍとなっている。
【０１４４】
また、無端ベルト１３３は、回転する加圧ローラ７０の周面に当接することにより、加圧ローラ７０に従動回転するようになっている。これにより、各支持ローラ１３１・１３２は、加圧ローラ７０の回転方向と逆方向に回転する。つまり、制御装置９０が定着ローラ６０の回転駆動装置９１を制御して定着ローラ６０を回転駆動させると、加圧ローラ７０が定着ローラ６０に従動回転する。そして、無端ベルト１３３と加圧ローラ７０とが接している部分での摩擦力によって無端ベルト１３３が加圧ローラ７０に従動して移動し、各支持ローラ１３１・１３２および無端ベルト１３３が回転するようになっている。
【０１４５】
無端ベルト１３３、支持ローラ１３１・１３２は、実施形態１の外部加熱装置８０に備えられる無端ベルト８３、支持ローラ８１・８２と同様のものである。ただし、第１支持ローラ１３１の内部にはハロゲンランプが備えられておらず、第２支持ローラ１３２の内部にはハロゲンランプが備えられている。なお、無端ベルト１３３の第２支持ローラ１３２との当接部における外周面には温度検出手段（図示せず）が備えられており、この温度検出手段の検出結果に基づいて制御装置９０が第２支持ローラ１３２の内部に備えられるハロゲンランプへの電力供給量、ベルト移動装置１４０による支持ローラ１３１・１３２の移動位置、などを制御するようになっている。
【０１４６】
各支持ローラ１３１・１３２は、ベルト移動装置１４０によって、無端ベルト１３３を介して加圧ローラ７０の周面に所定の荷重で押圧される。これにより、無端ベルト１３３表面は加圧ローラ７０周面に接触し、無端ベルト１３３表面と加圧ローラ７０周面との間にニップ部（加熱ニップ部）が形成される。
【０１４７】
ベルト移動装置１４０は、サイドフレーム１４１、アーム１４２、偏心カム１４３、コイルバネ１４４、支点（支点部材）１４５を備えている。
【０１４８】
サイドフレーム１４１は、支持ローラ１３１・１３２の両端側にそれぞれ設けられており、支持ローラ１３１・１３２を図示しない軸受を介して回転可能に支持するものである。なお、この軸受は、実施形態１の外部加熱装置８０に備えられる軸受１１７・１１８と同様、軸間距離を固定されていてもよく、軸間距離が可変であってもよい。
【０１４９】
また、このサイドフレーム１４１は、アーム１４２に固定されている。さらに、アーム１４２は、本実施形態にかかる定着装置のフレーム（図示せず）に対して支点１４５で支持ローラ１３１・１３２の軸方向に略垂直な方向に対して回転可能に軸支されている。なお、この支点１４５は第１支持ローラ１３１の回転軸と一致する位置に設けられている。したがって、支点１４５を中心としてアーム１４２を回転させても、第１支持ローラ１３１の位置（第１支持ローラ１３１と加圧ローラ７０との軸間距離）は変化しないようになっている。ここで、第１支持ローラ１３１と加圧ローラ７０との軸間距離は、両ローラが無端ベルト１３３を介して所定の圧力で圧接するように設定されている。また、アーム１４２における第２支持ローラ１３２を挟んだ支点１４５の反対側の位置には、コイルバネ１４４が取り付けられており、このコイルバネ１４４によってアーム１４２に取り付けられたサイドフレーム１４１が加圧ローラ７０の方向に付勢されている。
【０１５０】
偏心カム１４３は、アーム１４２の端部近傍に当接するように備えられている。この偏心カム１４３は、制御装置９０が図示しないモータ等の駆動手段を制御することによって回転駆動される。これにより、制御装置９０が上記駆動手段を制御して偏心カム１４３を回転させ、図６（ａ）に示すように第２支持ローラ１３２を第１位置に移動させてこの第２支持ローラ１３２を加圧ローラ７０に圧接させたり、偏心カム１４３をそこから１８０度回転させ、図６（ｂ）に示すように第２支持ローラ１３２を第２位置に移動させて第２支持ローラ１３２を加圧ローラ７０から離間させたりできるようになっている。なお、第２位置においても第１支持ローラ１３１は加圧ローラ７０に圧接する。
【０１５１】
なお、支持ローラ１３１・１３２と、この支持ローラ１３１・１３２の両端側に備えられた軸受との間には、実施形態１における外部加熱装置８０に備えられるベルト規制部材１２１・１２２と同様にベルト規制部材（図示せず）が設けられている。つまり、支持ローラ１３１・１３２の軸方向の両端側には、第２位置における支持ローラ１３１・１３２と加圧ローラ７０との間隔よりも、支持ローラ１３１・１３２の周面からの高さが高いベルト規制部材が備えられている。
【０１５２】
以上のように、本実施形態では、２本の支持ローラ１３１・１３２のうち、第２支持ローラ１３２にのみハロゲンランプが備えられており、ベルト移動装置１４０によってハロゲンランプが設けられた第２支持ローラ１３２を、無端ベルト１３３を介して加圧ローラ７０に当接させたり、離間させたりできるようになっている。
【０１５３】
これにより、制御装置９０に備えられた移動制御部９０ｃが第２支持ローラ１３２の位置（加圧ローラ７０に対する相対位置）を変更することで、加圧ローラ７０への熱供給量を制御できる。例えば、第２支持ローラ１３２の位置を第２位置にすることで、加圧ローラ７０の表面温度を迅速に降下させることができ、また、加圧ローラ７０表面の温度ムラを低減することができる。
【０１５４】
なお、例えば、移動制御部９０ｃは、１枚〜５枚程度の少数の用紙Ｐに対して印字動作を連続して行う場合、第２支持ローラ１３２の位置を第２位置に設定するようにしてもよい。これにより、加圧ローラ７０の過昇温を防止して、画質の低下等の不具合を防止できる。
【０１５５】
つまり、少数の用紙Ｐに対して印字動作を行う場合には、画像形成動作の開始時から排紙完了までの期間のうち、実際に定着ニップを用紙Ｐが通過している時間の割合が短い。このため、高温の定着ローラ６０に圧接して回転する加圧ローラ７０の温度が上昇しやすい。このような状況で外部加熱装置１３０が加圧ローラ７０に広い接触面積で接触していると（第１支持ローラ１３１が第１位置に設定されていると）、加圧ローラ７０の温度が定着動作時の設定温度よりも上昇してしまう（例えば１６０℃程度まで上昇してしまう）。そして、このような過昇温が生じると、画像の光沢が高くなりすぎたり、微小なホットオフセットを生じたりして画像品位が低下してしまう。特に、用紙Ｐの第１面にトナー像を形成した後にその裏面の第２面に第２画像を形成する両面印字の場合に、はじめに印字した第１面は、第２面の定着時に加圧ローラ７０に接触する。このとき、加圧ローラ７０の温度が高すぎると第１面の画像の光沢が高くなりすぎ、ぎらぎらした印象となり、画像品位が低下する。
【０１５６】
そこで、移動制御部９０ｃが、例えば６枚以上の連続通紙時には第２支持ローラ１３２を第１位置として無端ベルト８３と加圧ローラ７０との接触面積を広くし、５枚以下の画像形成時には第２支持ローラ１３２を第２位置へ移動させることで、加圧ローラ７０の過昇温を防止し、画像品位の低下を防止できる。
【０１５７】
また、移動制御部９０ｃが、両面印字時には第２支持ローラ１３２を第２位置に移動させるようにしてもよい。両面印字時の第２面に対する定着時には、第１面に対する定着処理によって用紙Ｐの温度が高くなっている。このため、第２面への定着処理時における加圧ローラ７０から用紙Ｐへの熱の移動量は第１面への定着処理時よりも少ない。したがって、両面印字時には第２支持ローラ１３２を第２位置へ移動させることにより、無端ベルト１３３と加圧ローラ７０との接触面積を小さくして加圧ローラ７０の過昇温を防止することができる。
【０１５８】
また、２本の支持ローラ１３１・１３２のうちの第２支持ローラ１３２のみを離間させるので、アーム１４２の移動距離を小さくすることができ、定着装置の小型化、ベルト移動装置（離接機構）１４０の省電力化を図ることができる。
【０１５９】
また、第１支持ローラ１３１が常に加圧ローラ７０に所定の圧力で圧接されているので、アーム１４２の位置に関わらず、無端ベルト１３３を加圧ローラ７０に確実に従動回転させることができる。
【０１６０】
また、第１支持ローラ１３１はアーム１４２の位置に関わらず常に加圧ローラ７０に圧接されているので、第２支持ローラ１３２を第２位置に移動させた場合でも、第１支持ローラ１３１の両端側に設けられたベルト規制部材が加圧ローラ７０の周面に当接する位置に移動することを防止できる。
【０１６１】
なお、ベルト規制部材は、必ずしも２つの支持ローラ１３１・１３２の両方に対応して設けられている必要はない。ただし、第２支持ローラ１３２の両端側にベルト規制部材を設ける場合、このベルト規制部材の第２支持ローラ１３２表面からの高さを、第２位置における加圧ローラ７０と第２支持ローラ１３２との間隔よりも高くすることが好ましい。これにより、ベルト規制部材が加圧ローラ７０の周面と当接する位置に移動することを確実に防止できる。
【０１６２】
また、上記各実施形態では、定着ローラ６０（定着ニップ部において用紙Ｐにおける未定着トナー像が形成された面に当接するローラ）または加圧ローラ７０（定着ニップ部において用紙Ｐにおける未定着トナー像が形成されていない面に当接するローラ）のいずれか一方に外部加熱装置を設ける構成について説明したが、定着ローラ６０および加圧ローラ７０のそれぞれに外部加熱装置を設けてもよい。定着ローラ６０および加圧ローラ７０のそれぞれに外部加熱装置を設ける場合、連続通紙時も待機時も、定着ローラ６０および加圧ローラ７０の両方の表面温度を精度良く制御できる。これにより、高品位な画像を安定して得ると同時に、高いスループットを継続して得ることができる。
【０１６３】
また、実施形態１の外部加熱装置８０を実施形態２の外部加熱装置１３０に代えて用いてもよく、実施形態２の外部加熱装置１３０を実施形態１の外部加熱装置８０に代えて用いてもよい。
【０１６４】
また、本実施形態では搬送ベルトを用いて紙を搬送する画像形成装置について説明したが、画像形成装置の構成はこれに限るものではない。本発明は、電子写真方式の画像形成装置であれば適用でき、例えば、中間転写ベルトを用いる構成であってもよく、感光体から用紙Ｐに転写する構成であってもよい。また、単色画像を形成するものであっても、多色画像を形成するものであってもよい。
【０１６５】
また、上記各実施形態では、制御装置９０は制御用集積回路基板から構成されているものとしたが、これに限らず、ＣＰＵ等のプロセッサを用いて制御装置９０に備えられる各制御部の機能をソフトウェアによって実現するものであってもよい。この場合、例えば、制御装置９０は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などから構成される。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである制御装置９０の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記制御装置９０に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。
【０１６６】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１６７】
また、制御装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記プログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークは、特に限定されるものではなく、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体は、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号（データ信号列）の形態でも実現され得る。
【０１６８】
また、上記各実施形態では、ローラ形状の定着部材（定着ローラ）および加圧部材（加圧ローラ）を用いているが、これに限るものではなく、例えばベルト状のものなどを用いてもよい。
【０１６９】
本発明は上述した各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り、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜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】
【０１７０】
本発明は、例えば、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備えられる定着装置に、また、その画像形成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる定着装置を示す説明図であり、（ａ）は支持ローラを第１位置に配置した状態、（ｂ）は支持ローラを第２位置に配置した状態を示している。
【図２】本発明の一実施形態にかかる定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる定着装置の構成を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の一実施形態にかかる定着装置に備えられるベルト移動装置の構成を示す上面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図５】（ａ）本発明の一実施形態にかかる定着装置の支持ローラ端部付近の断面図、（ｂ）は支持ローラのみの構成を示す断面図、（ｃ）は同図（ｂ）の拡大図、（ｄ）は支持ローラおよび位置規制部材付近の拡大図、である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる定着装置の構成を示す説明図であり、（ａ）は支持ローラを第１位置に配置した場合、（ｂ）は支持ローラを第２位置に配置した場合を示している。
【符号の説明】
【０１７２】
１      画像形成装置
４０    定着装置
６０    定着ローラ（被加熱部材）
６２    弾性層
６４・７４・８６ａ・８６ｂ    ハロゲンランプ
６５・７５・８５ａ・８５ｂ    サーミスタ
７０    加圧ローラ（被加熱部材）
７２    弾性層
８０    外部加熱装置
８１    第１支持ローラ（支持ローラ）
８２    第２支持ローラ（支持ローラ）
８３    無端ベルト（ベルト）
９０    制御装置
９０ａ  温度制御部（温度制御手段）
９０ｂ  回転制御部（回転制御手段）
９０ｃ  移動制御部
９１    回転駆動装置
９９    加熱電力供給部
１１０  ベルト移動装置（移動手段）
１２１・１２２    位置規制部材（規制部材）
１３０  外部加熱装置
１３１  第１支持ローラ（支持ローラ）
１３２  第２支持ローラ（支持ローラ）
１３３  無端ベルト（ベルト）
１４０  ベルト移動装置（移動手段）
【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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