(57)【要約】 【課題】  プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる定着装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。【解決手段】  互いに圧接された定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とから構成される１対の定着部材と、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱する外部加熱ベルト１０３と、外部加熱ベルト１０３を張架し、熱源を有する第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５とを備える定着装置であって、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の剛性の和が定着ローラ１０１の剛性以上であるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、
定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、
第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材とを備える定着装置であって、
各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着ローラは内部に熱源を有し、加圧部材は熱源を有さないことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
加圧部材の剛性が定着ローラの剛性の２倍以上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】
互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、
定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、
第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材と、
加圧部材の表面を外部から加熱する第２の外部加熱ベルトと、
第２の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第２の外部加熱部材とを備える定着装置であって、
各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であり、かつ加圧部材の剛性と各第２の外部加熱部材の剛性との和が定着ローラの剛性の２倍以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
複数の第１の外部加熱部材は、同じ形状に構成され、定着ローラの軸心と定着ローラと加圧部材とが互いに当接する部分である定着ニップ部の中心とを結ぶ線に対して対称となる位置に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
複数の第１の外部加熱部材のうちの１つが、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ローラと加圧部材とが互いに当接する部分である定着ニップ部とは反対側に位置するように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材の剛性が最も大きいことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝導性能は、定着ローラの外周面近傍において、定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝導性能よりも大きいことを特徴とする請求項６または７に記載の定着装置。
【請求項９】
複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材は、熱源を有さないことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１０】
複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材は、その長手方向に沿ってヒートパイプを備えることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
複数の第１の外部加熱部材のうち少なくとも１つは、その長手方向中央部の外径が長手方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１２】
複数の第２の外部加熱部材は、複数の第１の外部加熱部材と同じ構成であることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の定着装置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、トナー像を記録材に定着させる定着装置およびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機およびプリンタなど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、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。図７は、従来の熱ローラ定着方式の定着装置７０の構成例を簡略化して示す正面図である。熱ローラ定着方式の定着装置７０は、互いに圧接されるローラ対、具体的には定着ローラ７１および加圧ローラ７２を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されるハロゲンヒータなどからなる加熱手段、たとえば定着ローラ７１内部に配置されるヒータランプ７３によりローラ対を所定の定着温度に加熱する。そしてローラ対が加熱されている状態で、未定着トナー像Ｔが形成された記録材である記録紙Ｐをローラ対の圧接部、いわゆる定着ニップ部Ｎ１に給紙して通過させることで、熱と圧力とによりトナー画像の定着を行う。
【０００３】
また、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ７１の表層にシリコンゴムなど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。このように定着ローラ７１を弾性ローラとすることで、定着ローラ７１の表面が、未定着トナー像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー像の表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て離型性を向上させることができる。さらに、定着ニップ部Ｎ１のニップ形状が半径方向外方に凸状、いわゆる逆ニップ形状となることから、用紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪などの剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
このような定着装置７０において、さらなる高速化に対応するための手段の一つとして、定着ニップ部Ｎ１の幅である定着ニップ幅を広くすることが挙げられる。定着ニップ幅を広くするための方法としては、たとえば定着ローラ７１の弾性層を厚くする方法や、定着ローラ７１の直径を大きくする方法がある。
【０００５】
しかし、弾性層を具備させた定着ローラ７１は弾性層自体の熱伝導性が非常に低いため、弾性層を厚くすると、定着ローラ７１の内部に加熱手段を設けた場合に、熱伝達効率がさらに低下するおそれがある。そのため、プロセス速度を高速化した場合に、定着ローラ７１の温度が定着温度に追従しなくなるおそれがある。また定着ローラ７１の直径を大きくすると、ウォームアップ時間が長くなり、消費電力が増大してしまうおそれがある。
【０００６】
このような問題を解決するために、定着ローラ７１に圧接し、内部にヒータランプ７４が配置される加熱ローラ７５によって、定着ローラ７１の表面を外部から加熱する技術が提案されている。このような定着装置７０では、たとえば加熱ローラ７５の外周面近傍に設けられる温度検知手段７６や定着ローラ７１の外周面近傍に設けられる温度検知手段７７などにより検出された温度データに基づいて、ヒータランプ７３，７４の温度制御を行う。
【０００７】
上述のような技術として、たとえば特許文献１では、トナー像保持材の像保持面に接する熱融着用ローラとして断熱性の弾性ローラを適用し、この弾性ローラに圧接し、内部に熱源を有する加熱ローラにより弾性ローラを外部から加熱し、弾性ローラと剛性の圧接ローラとの間にトナー像を保持した像保持材を通過させるトナー像定着装置において、弾性ローラ表面の温度をほぼ一定に保つために、弾性ローラの径を加熱ローラよりも小さくし、像保持材通過時にのみ加熱ローラの設定温度を切替えて高くする技術について開示されている。
【０００８】
また特許文献２では、トナー像保持材のトナー像保持面に接する熱融着用ローラとして断熱性の弾性ローラを適用し、この弾性ローラと、弾性ローラより直径の大なる剛性の圧接ローラとの間に、トナー像を保持したトナー像保持材を通過させるトナー像定着装置において、弾性ローラ表面を、弾性ローラより直径の大なる加熱ローラにより外部から加熱することが開示されている。
【０００９】
また特許文献３では、シリコンゴム層を備える定着ローラを内部に加熱源を備える圧接ローラで上下から圧接して定着ローラを外部から加熱する構成を有する定着装置において、定着ローラをスリップすることなく従動回転させる技術について開示されている。
【００１０】
また特許文献４では、弾性体を備える定着ローラを、内部に加熱源を備え、定着ローラよりも径の大きい加熱ローラおよび加圧ローラで圧接して定着ローラを外部から加熱する加熱定着装置において、加圧ローラの表面の温度を検知し、これによって加圧ローラおよび加熱ローラの夫々の加熱ヒータを同時に点灯制御する技術について開示されている。
【００１１】
また特許文献５では、シリコンゴムを備えた定着ローラを、内部に加熱源を備えた上加圧ローラおよび下加圧ローラによって圧接して定着ローラを外部から加熱する加熱定着装置において、フルカラーコピーモード、モノカラーコピーモードをスイッチにより選択することによって、その選択されたモードの未定着トナーの状態に応じて上加圧ローラおよび下加圧ローラの加熱温度を制御する加熱定着装置について開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭５０−５６９４９号公報（特公昭５４−１５２１５号公報）
【特許文献２】特開昭５０−６２４４８号公報
【特許文献３】特開昭５２−６４９３５号公報
【特許文献４】特開昭５４−３３０４０号公報
【特許文献５】特公平７−５６５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１〜５の定着装置では、加熱ローラや加圧ローラを用いて定着ローラを外部から加熱しているが、これらの構成では、たとえば特許文献１，２のように定着ローラより直径の大きい加熱ローラを用いたとしても、定着ローラと加熱ローラとの当接部の幅である加熱ニップ幅の大きさが不充分であり、そのため定着ローラの加熱効率が低く、充分にプロセス速度の高速化を図ることができない。
【００１４】
また、定着ローラの内部に加熱手段が設けられていないため、待機中に定着ローラを均一に予熱しておくことができず、最初の画像形成を完了するまでの時間であるファーストコピーアウトタイム（以下、「ＦＣＯＴ」と記す）が長くなってしまうという問題があった。
【００１５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる定着装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、
定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、
第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材とを備える定着装置であって、
各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であることを特徴とする定着装置である。
【００１７】
また本発明の定着装置は、定着ローラは内部に熱源を有し、加圧部材は熱源を有さないことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の定着装置は、加圧部材の剛性が定着ローラの剛性の２倍以上であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、
定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、
第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材と、
加圧部材の表面を外部から加熱する第２の外部加熱ベルトと、
第２の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第２の外部加熱部材とを備える定着装置であって、
各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であり、かつ加圧部材の剛性と各第２の外部加熱部材の剛性との和が定着ローラの剛性の２倍以上であることを特徴とする定着装置である。
【００２０】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材は、同じ形状に構成され、定着ローラの軸心と定着ローラと加圧部材とが互いに当接する部分である定着ニップ部の中心とを結ぶ線に対して対称となる位置に配置されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材のうちの１つが、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ローラと加圧ローラとが互いに当接する部分である定着ニップ部とは反対側に位置するように配置されることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材の剛性が最も大きいことを特徴とする。
【００２３】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝導性能は、定着ローラの外周面近傍において、定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝導性能よりも大きいことを特徴とする。
【００２４】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材は、熱源を有さないことを特徴とする。
【００２５】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材は、その長手方向に沿ってヒートパイプを備えることを特徴とする。
【００２６】
また本発明の定着装置は、複数の第１の外部加熱部材のうち少なくとも１つは、その長手方向中央部の外径が長手方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状であることを特徴とする。
【００２７】
また本発明の定着装置は、複数の第２の外部加熱部材は、複数の第１の外部加熱部材と同じ構成であることを特徴とする。
また本発明は、前述の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材とを備える定着装置において、各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上である。
【００２９】
このように、定着ローラの表面を外部から加熱する手段として第１の外部加熱ベルトを用いることにより、充分な大きさの加熱ニップ幅を得ることができるため、定着ローラの加熱効率を高くすることができる。したがって、プロセス速度を高速化した場合においても、定着ローラの温度を定着温度に追従させることができる。また定着ローラの直径を小さくすることができるため、ウォームアップ時間を短くでき、消費電力を減らすことができる。
【００３０】
また、各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であることにより、第１の外部加熱部材が定着ローラに与える、加圧部材からの定着荷重に対する反力を定着ローラの撓みを抑える程度に大きくすることができるため、定着ローラの撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００３１】
以上より、本発明の定着装置は、プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【００３２】
また本発明によれば、定着ローラは内部に熱源を有し、加圧部材は熱源を有さないことが好ましい。このように、定着ローラが内部に熱源を有するため、充分な予熱が可能でありＦＣＯＴを短くできる。したがって、より省エネルギー化に優れる。
【００３３】
また本発明によれば、加圧部材の剛性は、定着ローラの剛性の２倍以上であることが好ましい。これにより、定着ローラおよび第１の外部加熱部材から加わる荷重に対する反力を加圧部材の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、加圧部材の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、さらに良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００３４】
また本発明において、互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材と、加圧部材の表面を外部から加熱する第２の外部加熱ベルトと、第２の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第２の外部加熱部材とを備える定着装置において、各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であり、かつ加圧部材の剛性と各第２の外部加熱部材の剛性との和が定着ローラの剛性の２倍以上である。なお、定着ローラと加圧部材との内部に熱源を備えるようにしても良い。
【００３５】
このように、加圧部材を加熱する機構が備えられることにより、上述の効果に加えて、プロセス速度がさらに高速化した場合においても、加圧部材の温度をプロセス速度の高速化に対応可能な温度に維持することができ、より優れた温度追従性および定着性を示す定着装置を得ることができる。
【００３６】
また、加圧部材の剛性と各第２の外部加熱部材の剛性との和が定着ローラの剛性の２倍以上となるようにすることにより、定着ローラおよび第１の外部加熱部材から加わる荷重に対する反力を加圧部材の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、加圧部材の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００３７】
以上より、本発明の定着装置は、プロセス速度がさらに高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【００３８】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材は、同じ形状に構成され、定着ローラの軸心と定着ローラと加圧部材とが互いに当接する部分である定着ニップ部の中心とを結ぶ線に対して対称となる位置に配置されることが好ましい。これにより、第１の外部加熱ベルトと定着ローラとが互いに当接する部分である加熱ニップ部を均一に形成することができ、定着ニップ部を均一に加熱することができる。
【００３９】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材のうちの１つが、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ローラと加圧ローラとが互いに当接する部分である定着ニップ部とは反対側に位置するように配置されることが好ましい。
【００４０】
このように、複数の第１の外部加熱部材のうちの１つが、定着ローラの撓みを最も効果的に抑制する位置に配置されることにより、それ以外の第１の外部加熱部材に定着ローラの撓み抑制機能を持たせる必要がなくなり、たとえば熱伝導性能などの他の機能を持たせることができるようになる。したがって、より高機能な定着装置を得ることができる。
【００４１】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材の剛性が最も大きいことが好ましい。
【００４２】
これにより、第１の外部加熱部材によって生じる定着荷重に対する反力をより効果的に大きくすることができ、より確実に定着ローラの撓みを抑制することができる。
【００４３】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝導性能は、定着ローラの外周面近傍において、定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝導性能よりも大きいことが好ましい。
【００４４】
これにより、上記第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝達性能を向上させることができ、外部加熱ベルトの幅方向および定着ローラの長手方向の温度にばらつきを小さくすることができる。したがって、定着ローラの長手方向の長さよりも小さい幅の記録紙が連続通紙された場合においても、定着ローラにおける非通紙部の温度が異常に昇温してしまうことがなくすことができ、非通紙部の温度上昇を抑えることができる。
【００４５】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材は、熱源を有さないことにより、たとえば熱伝導性能などの他の機能を持たせることができるようになる。したがって、より高機能な定着装置を得ることができる。
【００４６】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材は、その長手方向に沿ってヒートパイプを備えることが好ましい。
【００４７】
これにより、上記第１の外部加熱部材の長手方向の熱伝達性能を確実に向上させることができ、外部加熱ベルトの幅方向および定着ローラの長手方向の温度ばらつきを確実に小さくすることができる。
【００４８】
また本発明によれば、複数の第１の外部加熱部材のうち少なくとも１つは、その長手方向中央部の外径が長手方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状であることが好ましい。
【００４９】
これにより、最も撓み量が大きくなる定着ローラの長手方向中央部に対して、より大きい定着荷重に対する反力を生じさせることができるため、より効果的に定着ローラの撓みを抑制することができる。
【００５０】
また本発明によれば、複数の第２の外部加熱部材は、複数の第１の外部加熱部材と同じ構成であることにより、より高機能な定着装置を得ることができる。
【００５１】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置は、前記定着装置を備えることにより、プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明は、互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材とを備える定着装置であって、各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上である。
【００５３】
このように、定着ローラの表面を外部から加熱する手段として第１の外部加熱ベルトを用いることにより、充分な大きさの加熱ニップ幅を得ることができるため、定着ローラの加熱効率を高くすることができる。したがって、プロセス速度を高速化した場合においても、定着ローラの弾性層を厚くしたままで定着ローラの温度を定着温度に追従させることができる。また定着ローラの直径を小さくすることができるため、ウォームアップ時間を短くでき、消費電力を減らすことができる。
【００５４】
また一般的に、定着ローラおよび加圧部材は所定の定着荷重で互いに圧接されるため、定着ローラは加圧部材から定着荷重が加わる方向に撓んでしまうという問題がある。このような定着ローラの撓みを抑制するには、機械的強度の大きい部材を、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ローラと加圧部材とが互いに当接する部分である定着ニップ部とは反対側になる位置の近くに配置することが効果的である。図７に示す定着装置７０などの従来の定着装置では、機械的強度の高い外部加熱ローラが、定着ローラの外周面近傍において、定着ローラの軸線に対して定着ニップ部とは反対側に位置するように配置される。そのため、外部加熱ローラによって生じる、加圧部材からの定着荷重に対する反力は大きく、定着ローラの撓みは抑制される。しかし、本発明の定着装置のように、外部加熱ローラに代えて外部加熱ベルトを用いる場合には、外部加熱ベルトによって生じる、加圧部材からの定着荷重に対する反力が充分でなく、定着ローラの撓みが生じてしまう。
【００５５】
本発明は、外部加熱ベルトを用いることにより生じる定着ローラの撓みの問題を、第１の外部加熱部材の剛性に着目することで解決できることを利用したものである。
【００５６】
すなわち、本発明の定着装置は、各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上である。これにより、第１の外部加熱部材が定着ローラに与える、加圧部材からの定着荷重に対する反力を定着ローラの撓みを抑える程度に大きくすることができるため、定着ローラの撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００５７】
上述のようにして、本発明の定着装置は、プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【００５８】
また本発明の定着装置は、定着ローラは内部に熱源を有し、加圧部材は熱源を有さないことが好ましい。このように、定着ローラが内部に熱源を有するため、充分な予熱が可能でありＦＣＯＴを短くできる。したがって、より省エネルギー化に優れる。
【００５９】
また上述の定着装置において、定着ローラの剛性と各第１の外部加熱部材の剛性の和とを加えた剛性の和は、定着ローラの剛性の２倍以上となる。加圧部材側の剛性がこれよりも低いと、逆に加圧部材側が撓んでしまうおそれがある。
【００６０】
したがって、本発明の定着装置において、加圧部材の剛性は、定着ローラの剛性の２倍以上であることが好ましい。これにより、定着ローラおよび第１の外部加熱部材から加わる荷重に対する反力を加圧部材の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、加圧部材の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、さらに良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００６１】
また本発明は、互いに圧接された定着ローラと加圧部材とから構成される１対の定着部材と、定着ローラの表面を外部から加熱する第１の外部加熱ベルトと、第１の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第１の外部加熱部材と、加圧部材の表面を外部から加熱する第２の外部加熱ベルトと、第２の外部加熱ベルトを張架し、熱源を有する複数の第２の外部加熱部材とを備える定着装置であって、各第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性以上であり、かつ加圧部材の剛性と各第２の外部加熱部材の剛性との和が定着ローラの剛性の２倍以上である。
【００６２】
このように、加圧部材を加熱する機構が備えられることにより、上述の効果に加えて、プロセス速度がさらに高速化した場合においても、加圧部材の温度をプロセス速度の高速化に対応可能な温度に維持することができ、より優れた温度追従性および定着性を示す定着装置を得ることができる。
【００６３】
一方、加圧部材が熱源を有する場合などには、加圧部材の剛性を定着ローラの剛性の２倍以上とすることは難しくなるが、加圧部材の剛性と各第２の外部加熱部材の剛性との和が定着ローラの剛性の２倍以上となるようにすることにより、定着ローラおよび第１の外部加熱部材から加わる荷重に対する反力を加圧部材の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、加圧部材の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００６４】
上述のようにして、本発明の定着装置は、プロセス速度がさらに高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【００６５】
なお、本明細書において、各ローラの剛性は、たとえば以下のようにして求めた値である。すなわち、各ローラの剛性は、そのローラの材質に基づくヤング率σと、そのローラの直径（外径）および厚さに基づく断面２次モーメントＭとの積（σ×Ｍ）によって表すことができる。ただし、第１の外部加熱部材および第２の外部加熱部材の剛性については、後述する取付け角度θ１（θ２）を用いて、ヤング率σと、断面２次モーメントと、取付け角度θ１（θ２）との積（σ×Ｍ×θ１またはσ×Ｍ×θ２）によって表すことができる。上述のようにして求めた値が大きいほど、剛性は大きくなる。
【００６６】
［定着装置］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である定着装置１００の構成を簡略化して示す断面図である。本発明の第１の実施形態である定着装置１００は、未定着のトナー像Ｔが表面に形成された記録紙Ｐに対し、熱および圧力によりトナー像Ｔを熱溶融着して記録紙Ｐ上に定着させるものである。未定着のトナー像Ｔは、たとえば、非磁性トナーを含んで構成される非磁性一成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアを含んで構成される非磁性二成分現像剤、磁性トナーを含んで構成される磁性現像剤などの現像剤（以下、単に「トナー」と記す）によって形成される。
【００６７】
定着装置１００は、図１に示すように、一対の定着部材であり、互いに圧接される定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱するための無端ベルトである外部加熱ベルト１０３、外部加熱ベルト１０３を張架し、外部加熱ベルト１０３を加熱する第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５、第１外部加熱ローラ１０４を加熱する熱源である第１ヒータランプ１０６、第２外部加熱ローラ１０５を加熱する熱源である第２ヒータランプ１０７、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源である第３ヒータランプ１０８、外部加熱ベルト１０３の表面温度を検出するための温度センサである第１サーミスタ１０９、ならびに定着ローラ１０１の表面温度を検出するための温度センサである第２サーミスタ１１０を備える。加圧ローラ１０２は加圧部材に相当し、外部加熱ベルト１０３は第１の外部加熱ベルトに相当し、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は複数の第１の外部加熱部材に相当する。
【００６８】
定着ローラ１０１は、定着部材を構成する部材であって、所定の温度、たとえば１９０℃に加熱されて、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である定着ニップ部Ｎ１を通過する未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐを加熱する。定着ローラ１０１は、外周面が周回可能に支持され、その内側から順に、芯金１０１ａ、弾性層１０１ｂおよび離型層１０１ｃが形成された３層構造からなる。芯金１０１ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはこれらの合金などが用いられる。弾性層１０１ｂには、たとえば、シリコンゴムが用いられる。離型層１０１ｃには、たとえば、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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が用いられる。
【００６９】
定着ローラ１０１の内部には、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源である第３ヒータランプ１０８が配置されている。制御回路（図示せず）が電源回路（図示せず）から第３ヒータランプ１０８に電力を供給させることによって、第３ヒータランプ１０８が発光し、赤外線が放射される。これによって、定着ローラ１０１の内周面が赤外線を吸収して加熱され、定着ローラ１０１全体が加熱される。このように、定着ローラ１０１が内部に第３ヒータランプ１０８を有するため、充分な予熱が可能でありＦＣＯＴを短くできる。したがって、より省エネルギー化に優れる。
【００７０】
加圧ローラ１０２は、定着部材を構成する部材であって、定着ローラ１０１の外周面を圧接し周回する。加圧ローラ１０２も定着ローラ１０１と同様に構成され、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはこれらの合金などから構成される芯金１０２ａの外周面の表面にシリコンゴムなどから構成される弾性層１０２ｂが形成され、さらにその上にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から構成される離型層１０２ｃが形成されて構成される。定着装置１００において、加圧ローラ１０１には、熱源は設けられていない。
【００７１】
また、たとえば、加圧ローラ１０２の剛性を示すσ×Ｍが６．７６×１０７であり、定着ローラ１０１のσ×Ｍが２．３２×１０７であるというように、加圧ローラ１０２の剛性は、定着ローラ１０１の剛性の２倍以上となるように構成されることが好ましい。これにより、定着ローラ１０１、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５から加わる荷重に対する反力を加圧ローラ１０２の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、加圧ローラ１０２の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００７２】
定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２は、所定の定着荷重、たとえば、１７６Ｎで互いに圧接されて、両ローラの間に、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である定着ニップ部Ｎ１を形成している。定着ニップ部Ｎ１における記録紙Ｐの搬送方向の幅である定着ニップ幅は、たとえば８ｍｍである。この定着ニップ部Ｎ１に、表面に未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐを給紙して通過させることで、記録紙Ｐにトナー像Ｔが定着される。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１０１は、記録紙Ｐのトナー像形成面に当接し、加圧ローラ１０２は記録紙Ｐのトナー像形成面とは反対の面に当接する。
【００７３】
定着ローラ１０１は、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動される。また加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１の回転に従動して回転する。したがって、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２は、図１に示すように、互いに逆方向に回転し、これにより記録紙Ｐは定着ニップ部Ｎ１を通過する。
【００７４】
定着ニップ部Ｎ１には、所定の定着速度および複写速度で未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐが搬送され、熱と圧力により定着が行われる。定着速度とは、いわゆるプロセス速度のことであり、たとえば１７３ｍｍ／ｓｅｃである。また複写速度とは、１分あたりのコピー枚数のことであり、たとえば、Ａ４サイズの記録紙を長手方向に送紙する場合（Ａ４縦送り）において、３０枚／分である。
【００７５】
外部加熱ベルト１０３は、無端状のベルトであって、外部加熱ベルト１０３を加熱するために外部加熱ベルト１０３に内接する第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５によって回転可能に張架される。第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の軸線と略平行な２つの軸線周りにそれぞれ回転可能に設けられる。第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、定着ローラ１０１の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１の反対側付近に、定着ローラ１０１の外周面近傍であって、少なくとも外部加熱ベルト１０３が変位可能な間隔をあけるように、たとえばそれぞれの軸間距離が２７ｍｍとなるように配置される。
【００７６】
さらに、第１外部加熱ローラ１０４は、定着ローラ１０１の外周面近傍において、定着ローラ１０１が加圧ローラ１０２により定着荷重を受けて撓む方向、すなわち、定着ローラ１０１の中心と加圧ローラ１０２の中心とを結ぶ直線の伸びる方向を角度基準方向としたとき、第１外部加熱ローラ１０４の中心と定着ローラ１０１の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度θ１（以下、「取付け角度θ１」と記す）が４５°となるように配置される。また第２外部加熱ローラ１０５は、第２外部加熱ローラ１０５の中心と定着ローラ１０１の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度θ２（以下、「取付け角度θ２」と記す）が４５°となるように配置される。第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、定着ローラ１０１の外周面に接触して配置される。
【００７７】
外部加熱ベルト１０３は、自然状態では、不所望に第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の軸線方向に変位しない張力となるように張架される。外部加熱ベルト１０３は、その外周面であって、定着ローラ１０１に臨む表面が定着ローラ１０１の外周面に当接するように設けられる。
【００７８】
外部加熱ベルト１０３は、ポリイミドなどの耐熱樹脂またはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、離型層として、耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料から構成される層、たとえば、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から構成される層が形成された２層から構成される。また、外部加熱ベルト１０３の寄り力、すなわち外部加熱ベルト１０３を回転方向に対して垂直な方向に移動させるように作用する力を低減するために、ベルト基材の内周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。
【００７９】
第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、たとえばアルミニウムおよび鉄系材料などからなる中空円筒状の金属製芯材１０４ａおよび１０５ａから構成される。また、外部加熱ベルト１０３の寄り力を低減するために、金属製芯材の外周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、直径は互いに等しく設定される。第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、定着ローラ１０１の軸心と定着ニップ部Ｎ１の中心とを結ぶ線に対して対称となる位置に配置される。このように、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５は、同じ形状に構成され、定着ローラ１０１の軸心と定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である定着ニップ部Ｎ１の中心とを結ぶ線に対して対称となる位置に配置されることにより、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１とが互いに当接する部分である加熱ニップ部Ｎ２を均一に形成することができる。これにより、定着ニップ部Ｎ１を均一に加熱することができる。
【００８０】
また、たとえば、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５それぞれのσ×Ｍを足した値が２．５４×１０７であり、定着ローラ１０１のσ×Ｍが２．３２×１０７であるというように、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の剛性の和は、定着ローラ１０１の剛性以上となるように構成される。これにより、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５が定着ローラ１０１に与える、加圧ローラ１０２からの定着荷重に対する反力を定着ローラ１０１の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、定着ローラ１０１の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【００８１】
第１外部加熱ローラ１０４、第２外部加熱ローラ１０５および定着ローラ１０１の径（芯金の外径１０４ａ，１０５ａ，１０１ａ）の大小関係は特に限定されるものではなく、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の剛性の和が、定着ローラ１０１の剛性以上となるように設定すれば良い。
【００８２】
第１外部加熱ローラ１０４の内部には、第１外部加熱ローラ１０４を内部から加熱する熱源である第１ヒータランプ１０６が配置されている。第２外部加熱ローラ１０５の内部には、第２外部加熱ローラ１０５を内部から加熱する熱源である第２ヒータランプ１０７が配置されている。制御回路（図示せず）が電源回路（図示せず）から第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７に電力を供給させることによって、第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７が発光し、赤外線が放射される。これによって、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱された第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５が外部加熱ベルト１０３を加熱する。
【００８３】
外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転方向に対して定着ニップ部Ｎ１の上流側に設けられ、所定の押圧荷重、たとえば１７６Ｎで定着ローラ１０１に圧接されるように構成される。外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に圧接させるための機構である外部加熱ベルトユニットについては後述する。外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１との間には、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１とが互いに当接する部分である加熱ニップ部Ｎ２が形成される。外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転時には、定着ローラ１０１に従動して回転するように構成され、この外部加熱ベルト１０３の回転に従動して、第１外部加熱ローラ１０４および第２加熱ローラ１０５も回転するよう構成される。外部加熱ベルト１０３は、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５により内周面が所定の温度、たとえば２２０℃に加熱され、外部加熱ベルト１０３を介して定着ローラ１０１が加熱される。加熱ニップ部Ｎ２における定着ローラ１０１の回転方向の幅である加熱ニップ幅は、外部加熱ベルト１０３が定着ローラ１０１を適切に加熱することができ、かつ外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に適切に従動回転できるように、たとえば２０ｍｍに設定される。
【００８４】
外部加熱ベルト１０３の外周面近傍には、外部加熱ベルト１０３の表面温度を検出するための温度センサである第１サーミスタ１０９が設けられ、定着ローラ１０１の外周面近傍には、定着ローラ１０１の表面温度を検出するための温度センサである第２サーミスタ１１０が設けられる。
【００８５】
第１サーミスタ１０９および第２サーミスタ１１０は温度検知手段であり、検出した温度データを温度制御手段としての機能を有する制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、上記温度データに基づいて、定着ローラ１０１および外部加熱ベルト１０３の温度が所定の温度となるよう第１ヒータランプ１０６、第２ヒータランプ１０７および第３ヒータランプ１０８への電力供給を制御する。
【００８６】
制御回路による各ヒータランプの制御は、たとえば、以下のようにして行われる。ウォームアップ時および定着時には、第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７が他のヒータランプより優先して各ヒータランプの設定温度に達するまで使用され、このとき第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７の設定温度は２２０℃であり、第３ヒータランプ１０８の設定温度は１９０℃である。一方、待機時には第３ヒータランプ１０８が他のヒータランプより優先して各ヒータランプの設定温度に達するまで使用され、第１ヒータランプ１０６、第２ヒータランプ１０７および第３ヒータランプ１０８の設定温度は１９０℃である。いずれの場合においても、電源がＯＮの状態にされるのは第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７または第３ヒータランプ１０８のいずれか一方であり、たとえばウォームアップ時に、第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７がＯＮの状態のときには、第３ヒータランプ１０８はＯＦＦの状態であり、第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７がＯＦＦの状態のときであって第３ヒータランプ１０８の温度が設定温度に達していない場合には、第３ヒータランプ１０８がＯＮの状態にされる。
【００８７】
次いで、外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に圧接させるための機構である外部加熱ベルトユニット１２０の構成について、図２および図３を用いて詳細に説明する。図２は、外部加熱ベルトユニット１２０の構成を示す正面図であり、図３は外部加熱ベルトユニット１２０の構成を示す上面図である。
【００８８】
外部加熱ベルトユニット１２０は、図２および図３に示すように、サイドフレーム１２１、軸受１２２ａ，１２２ｂ、アーム１２３、コイルバネ１２４、寄り規制部材１２５ａ，１２５ｂを含んで構成される。
【００８９】
サイドフレーム１２１は、たとえば鋼板などから構成される板状部材であり、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の一端部をそれぞれ回転自在に支持するための軸受１２２ａ，１２２ｂを備える。
【００９０】
軸受１２２ａ，１２２ｂは、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂などのプラスチックから構成される部材であり、サイドフレーム１２１に所定の軸間距離ｄを隔てて第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５が平行になるように固定される。これにより、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５間の平行度が確保される。第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５における平行度交差は１００μｍ以下であることが好ましい。
【００９１】
なお、図３には第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の一端部側の構成のみを示すが、他方の一端部も同様に構成される。
【００９２】
サイドフレーム１２１は、その上部の中央部に設けられる支点Ａを中心に回転自在にアーム１２３に軸支される。アーム１２３は、たとえば鋼板などから構成される板状部材であり、アーム１２３の端部に設けられる支点Ｂを中心に回転自在に軸支される。また、アーム１２３の支点Ｂとは反対側の一端部にはコイルバネ１２４が取り付けられる。このコイルバネ１２４によってアーム１２３の一端部に荷重が付与されることで、アーム１２３に取り付けられたサイドフレーム１２１が定着ローラ１０１の方向に付勢される。これによりサイドフレーム１２１の軸受１２２ａ，１２２ｂによって支持される第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５が、等しい荷重で外部加熱ベルト１０３を介して定着ローラ１０１に圧接する。
【００９３】
第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の両端部付近には、外部加熱ベルト１０３の蛇行を防止するための寄り規制部材１２５ａ，１２５ｂが設けられる。寄り規制部材１２５ａ，１２５ｂは、たとえばＰＰＳ樹脂などのプラスチックから構成されるリング状の部材であって、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の半径方向外方に凸となるように、軸受け１２２ａ，１２２ｂと外部加熱ベルト１０３との間に設けられる。寄り規制部材１２５ａ，１２５ｂの外部加熱ベルト１０３に臨む面部は、外部加熱ベルト１０３の幅方向端部付近の面部に対向して接しており外部加熱ベルト１０３に従動して回転する。これにより、外部加熱ベルト１０３が蛇行した際に外部加熱ベルト１０３の第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の軸線方向の寄りを規制すると同時に、外部加熱ベルト１０３の幅方向端部の摺動による磨耗やわれを防止できる。
【００９４】
なお、前述の実施の各形態では、記録材として記録紙Ｐを用いたがこれに限定されるものではなく、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との定着ニップ部Ｎ１に搬送可能な記録材であればよい。
【００９５】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態である定着装置２００の構成を簡略化して示す断面図である。本発明の第２の実施形態における定着装置２００において、第１の実施形態における定着装置１００と同一のものには同一の符号を付し、同一構成については説明を省略する。
【００９６】
定着装置２００は、図４に示すように、一対の定着部材であり、互いに圧接される定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱するための無端ベルトである外部加熱ベルト１０３、外部加熱ベルト１０３を張架し、外部加熱ベルト１０３を加熱する第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２、第１外部加熱ローラ２０１を加熱する熱源である第１ヒータランプ１０６、第２外部加熱ローラ２０２の温度を均一化する温度均一化手段である第１ヒートパイプ２０３、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源である第３ヒータランプ１０８、外部加熱ベルト１０３の表面温度を検出するための温度センサである第１サーミスタ１０９、ならびに定着ローラ１０１の表面温度を検出するための温度センサである第２サーミスタ１１０を備える。第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２は、複数の第１の外部加熱部材に相当する。
【００９７】
本発明の第２の実施形態である定着装置２００において、本発明の第１の実施形態である定着装置１００と異なるのは、第１外部加熱ローラ２０１、第２外部加熱ローラ２０２および第１ヒートパイプ２０３の部分である。
【００９８】
外部加熱ベルト１０３は、外部加熱ベルト１０３を加熱するために外部加熱ベルト１０３に内接する第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２によって回転可能に張架される。第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２は、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の軸線と略平行な２つの軸線周りにそれぞれ回転可能に設けられる。
【００９９】
第１外部加熱ローラ２０１は、定着ローラ１０１の外周面近傍において、第１外部加熱ローラ２０１の中心と定着ローラ１０１の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度である取付け角度θ１が０°となるように、すなわち第１外部加熱ローラ２０１が定着ローラ１０１の真上であって、定着ローラ１０１の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される。
【０１００】
このように、複数、この場合２つある第１の外部加熱部材のうちの１つである第１外部加熱ローラ２０１が、定着ローラ１０１の撓みを最も効果的に抑制する位置に配置されることにより、それ以外の第１の外部加熱部材である第２外部加熱ローラ２０２に定着ローラ１０１の撓み抑制機能を持たせる必要がなくなり、たとえば熱伝導性能などの他の機能を持たせることができるようになる。したがって、より高機能な定着装置を得ることができる。
【０１０１】
また第２外部加熱ローラ２０２は、定着ローラ１０１の外周面近傍において、第２外部加熱ローラ２０２の中心と定着ローラ１０１の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度である取付け角度θ２が９０°となるように、すなわち第２外部加熱ローラ２０２が定着ローラ１０１の真横に位置するように配置される。
【０１０２】
このように、複数、この場合２つある第１の外部加熱部材のうちの１つである第１外部加熱ローラ２０１が、定着ローラ１０１の撓みを最も効果的に抑制する位置に配置され、それ以外の第１の外部加熱部材である第２外部加熱ローラ２０２が、充分な加熱ニップ幅が得られる位置に配置されることによって、定着ローラ１０１の加熱効率を損なうことなく定着ローラ１０１の撓みを抑制することができる。
【０１０３】
また、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２は、たとえばそれぞれの軸間距離が２６ｍｍとなるように配置される。第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２は、定着ローラ１０１の外周面に接触して配置される。
【０１０４】
外部加熱ベルト１０３は、自然状態では、不所望に第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２の軸線方向に変位しない張力となるように張架される。
【０１０５】
第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２は、たとえばアルミニウムおよび鉄系材料などからなる中空円筒状の金属製芯材２０１ａおよび２０２ａから構成される。また、外部加熱ベルト１０３の寄り力を低減するために、金属製芯材２０１ａおよび２０２ａの外周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。
【０１０６】
また、たとえば、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２それぞれのσ×Ｍを足した値が２．５３×１０７であり、定着ローラ１０１のσ×Ｍの値が２．３２×１０７であるというように、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２の剛性の和は、定着ローラ１０１の剛性以上となるように構成される。これにより、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２が定着ローラ１０１に与える、加圧ローラ１０２からの定着荷重に対する反力を定着ローラ１０１の撓みを抑える程度に大きくすることができるため、定着ローラ１０１の撓み抑制効果を充分に得ることができる。したがって、良好な定着性および用紙搬送性を得ることができる。
【０１０７】
また定着ローラ１０１の撓み抑制機能を持たせる必要のない第２外部加熱ローラ２０２は、アルミニウム系材料からなる芯材２０２ａから構成されることが好ましい。これにより、第２外部加熱ローラ２０２の長手方向の熱伝導性能を第１外部加熱ローラ２０１の長手方向の熱伝導性能よりも向上させることができる。
【０１０８】
このように、複数の第１の外部加熱部材のうち、定着ローラ１０１の外周面近傍において、定着ローラ１０１の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材である第２外部加熱ローラ２０２の長手方向の熱伝導性能は、定着ローラ１０１の外周面近傍において、定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される第１外部加熱ローラ２０１の長手方向の熱伝導性能よりも大きいことが好ましい。
【０１０９】
熱伝導性能の差は、各外部加熱ローラの構成材料、大きさまたは熱伝導性能を向上させるための補助部材などを用いることにより生じさせることができる。
【０１１０】
これにより、第２外部加熱ローラ２０２の長手方向の熱伝達性能を向上させることができ、外部加熱ベルト１０３の幅方向および定着ローラ１０１の長手方向の温度ばらつきを小さくすることができる。したがって、定着ローラ１０１の長手方向の長さよりも小さい幅の記録紙が連続通紙された場合においても、定着ローラ１０１における非通紙部の温度が異常に昇温してしまうことがなくすことができ、非通紙部の温度上昇を抑えることができる。
【０１１１】
第１外部加熱ローラ２０１の外径は、第２外部加熱ローラ２０２の外径よりも、たとえば２倍〜３倍程度大きくなるように設定される。これにより、第１外部加熱ローラ２０１の剛性は、第２外部加熱ローラ２０２の剛性よりも大きくなる。
【０１１２】
このように、複数、この場合２つの第１の外部加熱部材のうち、定着ローラ１０１の外周面近傍において、定着ローラ１０１の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される第１の外部加熱部材である第１外部加熱ローラ２０１の剛性が最も大きいことにより、第１の外部加熱部材によって生じる定着荷重に対する反力をより効果的に大きくすることができ、より確実に定着ローラ１０１の撓みを抑制することができる。
【０１１３】
なお、上記構成では、第１外部加熱ローラ２０１の剛性を第２外部加熱ローラ２０２の剛性よりも大きくするために外径、すなわち断面２次モーメントが大きくなるようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば第１外部加熱ローラ２０１を第２外部加熱ローラ２０２よりもヤング率σの大きい金属製芯材から構成されるようにしてもよい。この場合、たとえば、第１外部加熱ローラ２０１に炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯材から構成されるものを用い、第２外部加熱ローラ２０２にアルミニウム製の芯材から構成されるものを用いる方法などが挙げられる。
【０１１４】
また、第１外部加熱ローラ２０１は、その長手方向中央部の外径が、長手方向両端部の外径に対して、たとえば０．４％〜１％程度大きいクラウン形状となるように構成される。
【０１１５】
このように、複数、この場合２つある第１の外部加熱部材のうち少なくとも１つがクラウン形状であることにより、最も撓み量が大きくなる定着ローラ１０１の長手方向中央部に対して、より大きい定着荷重に対する反力を生じさせることができるため、より効果的に定着ローラ１０１の撓みを抑制することができる。
【０１１６】
第１外部加熱ローラ２０１の内部には、第１外部加熱ローラ２０１を内部から加熱する熱源である第１ヒータランプ１０６が配置されている。制御回路（図示せず）が電源回路（図示せず）から第１ヒータランプ１０６に電力を供給させることによって、第１ヒータランプ２０３が発光し、赤外線が放射される。これによって、第１外部加熱ローラ２０１の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱された第１外部加熱ローラ２０１が外部加熱ベルト１０３を加熱する。
【０１１７】
第２外部加熱ローラ２０２の内部には、第２外部加熱ローラ２０２の温度を均一化する温度均一化手段である第１ヒートパイプ２０３が配置されている。第１ヒートパイプ２０３の内部には、熱を高温部から低温部へと輸送するための凝集液（図示せず）が密封されている。また第１ヒートパイプ２０３の内周面には、毛管現象を利用して凝集液を低温部から高温部に戻すためのウイック（図示せず）が形成されている。なお、高温部とは第２外部加熱ローラ２０２の両端部であり、低温部とは第２外部加熱ローラ２０２の中央部である。
【０１１８】
このように、複数、この場合２つある第１の外部加熱部材のうち、定着ローラ１０１の外周面近傍において、定着ローラ１０１の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される部材以外の第１の外部加熱部材である第２外部加熱ローラ２０２が、その長手方向に沿ってヒートパイプを備えることにより、第２外部加熱ローラ２０２の長手方向の熱伝達性能を確実に向上させることができ、これにより外部加熱ベルト１０３の幅方向および定着ローラ１０１の長手方向の温度ばらつきを確実に小さくすることができる。
【０１１９】
また、上記第２外部加熱ローラ２０２が熱源を有しないことにより、たとえば熱伝導性能などの他の機能を持たせるために、その構造を中実構造としたり、アルミニウム系材料からなる芯金から構成されるようにできるようになる。したがって、より高機能な定着装置を得ることができる。
【０１２０】
外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転方向に対して定着ニップ部Ｎ１の上流側に設けられ、所定の押圧荷重、たとえば１７６Ｎで定着ローラ１０１に圧接されるように構成される。外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に圧接させるための機構である外部加熱ベルトユニットについては第１の実施形態における定着装置１００に用いられる外部加熱ベルトユニット１２０と同様の構成である。
【０１２１】
外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転時には、定着ローラ１０１に従動して回転するように構成され、この外部加熱ベルト１０３の回転に従動して、第１外部加熱ローラ２０１および第２加熱ローラ２０２も回転するように構成される。外部加熱ベルト１０３は、第１外部加熱ローラ２０１により内周面が所定の温度、たとえば２２０℃に加熱され、外部加熱ベルト１０３を介して定着ローラ１０１が加熱される。加熱ニップ部Ｎ２における加熱ニップ幅は、外部加熱ベルト１０３が定着ローラ１０１を適切に加熱することができ、かつ外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に適切に従動回転できるように、たとえば２０ｍｍに設定される。
【０１２２】
第１サーミスタ１０９および第２サーミスタ１１０は温度検知手段であり、検出した温度データを温度制御手段としての機能を有する制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、上記温度データに基づいて、定着ローラ１０１および外部加熱ベルト１０３の温度が所定の温度となるよう第１ヒータランプ１０６および第３ヒータランプ１０８への電力供給を制御する。
【０１２３】
制御回路による各ヒータランプの制御は、たとえば、以下のようにして行われる。ウォームアップ時および定着時には、第１ヒータランプ１０６が他のヒータランプより優先して各ヒータランプの設定温度に達するまで使用され、このとき第１ヒータランプ１０６の設定温度は２２０℃であり、第３ヒータランプ１０８の設定温度は１９０℃である。一方、待機時には第３ヒータランプ１０８が他のヒータランプより優先して各ヒータランプの設定温度に達するまで使用され、第１ヒータランプ１０６および第３ヒータランプ１０８の設定温度は１９０℃である。いずれの場合においても、電源がＯＮの状態にされるのは第１ヒータランプ１０６または第３ヒータランプ１０８のいずれか一方であり、たとえばウォームアップ時に、第１ヒータランプ１０６がＯＮの状態のときには、第３ヒータランプ１０８はＯＦＦの状態であり、第１ヒータランプ１０６がＯＦＦの状態のときであって第３ヒータランプ１０８の温度が設定温度に達していない場合には、第３ヒータランプ１０８がＯＮの状態にされる。
【０１２４】
このように、本発明の第１の実施形態である定着装置１００および第２の実施形態である定着装置２００は、互いに圧接された定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とから構成される１対の定着部材と、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱する外部加熱ベルト１０３と、外部加熱ベルト１０３を張架し、熱源を有する第１外部加熱ローラ１０４（２０１）および第２外部加熱ローラ１０５（２０２）とを備える定着装置であって、第１外部加熱ローラ１０４（２０１）および第２外部加熱ローラ１０５（２０２）の剛性の和が定着ローラ１０１の剛性以上である。
【０１２５】
これにより、定着装置１００および定着装置２００は、プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラ１０１の温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【０１２６】
なお、定着装置２００において、第１外部加熱ローラ２０１の径（芯材２０１ａの外径）を定着ローラ１０１の径（芯金１０１ａの外径）以上に設定することが最も効果的である。尚、第１外部加熱ローラ２０１の定着ローラ１０１に対する位置（第１外部加熱ローラ２０１の軸心の位置）としては、定着ローラ１０１の軸心を含む鉛直方向のラインの位置から多少シフトすることもあり得る。したがって、第１外部加熱ローラ２０１の定着ローラ１０１に対する位置としては、後述するウォームアップ時間、温度追従性、定着性および用紙搬送性が所定の条件を充たすように適宜調整すれば良い。
【０１２７】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態である定着装置３００の構成を簡略化して示す断面図である。本発明の第３の実施形態における定着装置３００において、第１の実施形態における定着装置１００および第２の実施形態における定着装置２００と同一のものには同一の符号を付し、同一構成については説明を省略する。
【０１２８】
定着装置３００は、図５に示すように、一対の定着部材であり、互いに圧接される定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱するための無端ベルトである外部加熱ベルト１０３、外部加熱ベルト１０３を張架し、外部加熱ベルト１０３を加熱する第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２、第１外部加熱ローラ２０１を加熱する熱源である第１ヒータランプ１０６、第２外部加熱ローラ２０２の温度を均一化する温度均一化手段である第１ヒートパイプ２０３、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源である第３ヒータランプ１０８、加圧ローラ１０２を内部から加熱する熱源である第４ヒータランプ３０１、加圧ローラ１０２の表面を外部から加熱するための無端ベルトである外部加熱ベルト３０２、外部加熱ベルト３０２を張架し、外部加熱ベルト３０２を加熱する第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４、第３外部加熱ローラ３０３を加熱する熱源である第５ヒータランプ３０５、第４外部加熱ローラ３０４の温度を均一化する温度均一化手段である第２ヒートパイプ３０６、外部加熱ベルト１０３の表面温度を検出するための温度センサである第１サーミスタ１０９、定着ローラ１０１の表面温度を検出するための温度センサである第２サーミスタ１１０、加圧ローラ１０２の表面温度を検出するための温度センサである第３サーミスタ３０７、ならびに外部加熱ベルト３０２の表面温度を検出するための温度センサである第４サーミスタ３０８を備える。外部加熱ベルト３０２は第２の外部加熱ベルトに相当し、第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４は、複数の第２の外部加熱部材に相当する。
【０１２９】
本発明の第３の実施形態である定着装置３００において、本発明の第２の実施形態である定着装置２００と異なるのは、第４ヒータランプ３０１、外部加熱ベルト３０２、第３外部加熱ローラ３０３、第４外部加熱ローラ３０４、第５ヒータランプ３０５、第２ヒートパイプ３０６、第３サーミスタ３０７および第４サーミスタ３０８の部分である。
【０１３０】
加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１と同様に構成され、その内部には、加圧ローラ１０２を内部から加熱する熱源である第４ヒータランプ３０１が配置されている。制御回路（図示せず）が電源回路（図示せず）から第４ヒータランプ３０１に電力を供給させることによって、第４ヒータランプ３０１が発光し、赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ１０２の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ１０２全体が加熱される。これにより、加圧ローラ１０２は、所定の温度、たとえば１４０℃に加熱されて、定着ニップ部Ｎ１を通過する未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐを加熱する。
【０１３１】
このように、定着装置３００は、加圧ローラ１０２側に熱源が設けられているために、プロセス速度がさらに高速化した場合においても、加圧ローラの温度をプロセス速度の高速化に対応可能な温度に維持することができ、より優れた温度追従性および定着性を示す定着装置を得ることができる。
【０１３２】
外部加熱ベルト３０２は、無端状のベルトであって、外部加熱ベルト３０２を加熱するために外部加熱ベルト３０２に内接する第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４によって回転可能に張架される。第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４は、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の軸線と略平行な２つの軸線周りにそれぞれ回転可能に設けられる。
【０１３３】
第３外部加熱ローラ３０３は、加圧ローラ１０２の外周面近傍において、第３外部加熱ローラ３０３の中心と加圧ローラ１０２の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度である取付け角度θ１が０°となるように、すなわち第３外部加熱ローラ３０３が加圧ローラ１０２の真下であって、加圧ローラ１０２の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される。
【０１３４】
このように、複数、この場合２つある第２の外部加熱部材のうちの１つである第３外部加熱ローラ３０３が、加圧ローラ１０２の撓みを最も効果的に抑制する位置に配置されることにより、それ以外の第２の外部加熱部材である第４外部加熱ローラ３０４に加圧ローラ１０２の撓み抑制機能を持たせる必要がなくなり、たとえば熱伝導性能などの他の機能を持たせることができるようになる。したがって、より高機能な定着装置を得ることができる。
【０１３５】
また第４外部加熱ローラ３０４は、加圧ローラ１０２の外周面近傍において、第４外部加熱ローラ３０４の中心と加圧ローラ１０２の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度である取付け角度θ２が９０°となるように、すなわち第４外部加熱ローラ３０４が加圧ローラ１０２の真横に位置するように配置される。
【０１３６】
このように、複数、この場合２つある第２の外部加熱部材のうちの１つである第３外部加熱ローラ３０３が、加圧ローラ１０２の撓みを最も効果的に抑制する位置に配置され、それ以外の第２の外部加熱部材である第４外部加熱ローラ３０４が、外部加熱ベルト３０２と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である加熱ニップ幅Ｎ３が充分に得られる位置に配置されることによって、加圧ローラ１０２の加熱効率を損なうことなく加圧ローラ１０２の撓みを抑制することができる。
【０１３７】
また、第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４は、たとえばそれぞれの軸間距離が２６ｍｍとなるように配置される。第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４は、加圧ローラ１０２の外周面に接触して配置される。
【０１３８】
外部加熱ベルト３０２は、自然状態では、不所望に第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４の軸線方向に変位しない張力となるように張架される。外部加熱ベルト３０２は、その外周面であって、加圧ローラ１０２に臨む表面が加圧ローラ１０２の外周面に当接するように設けられる。
【０１３９】
外部加熱ベルト３０２は、外部加熱ベルト１０３と同様の構成であり、ポリイミドなどの耐熱樹脂またはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、離型層として、耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料から構成される層、たとえば、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から構成される層が形成された２層から構成される。また、外部加熱ベルト３０２の寄り力、すなわち外部加熱ベルト３０２を回転方向に対して垂直な方向に移動させるように作用する力を低減するために、ベルト基材の内周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。
【０１４０】
第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４は、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２と同様の構成であり、たとえばアルミニウムおよび鉄系材料などからなる中空円筒状の金属製芯材３０３ａおよび３０４ａから構成される。また、外部加熱ベルト３０２の寄り力を低減するために、金属製芯材３０３ａおよび３０４ａの外周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。
【０１４１】
また加圧ローラ１０２の撓み抑制機能を持たせる必要のない第４外部加熱ローラ３０４は、アルミニウム系材料からなる芯材３０４ａから構成されることが好ましい。これにより、第４外部加熱ローラ３０４の長手方向の熱伝導性能を向上させることができる。
【０１４２】
このように、複数の第２の外部加熱部材のうち加圧ローラ１０２の外周面近傍において、加圧ローラ１０２の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される部材以外の第２の外部加熱部材である第４外部加熱ローラ３０４の長手方向の熱伝導性能は、加圧ローラ１０２の外周面近傍において、定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される第３外部加熱ローラ３０３の長手方向の熱伝導性能よりも大きいことが好ましい。
【０１４３】
これにより、第４外部加熱ローラ３０４の長手方向の熱伝達性能を向上させることができ、外部加熱ベルト３０２の幅方向および加圧ローラ１０２の長手方向の温度ばらつきを小さくすることができる。したがって、加圧ローラ１０２の長手方向の長さよりも小さい幅の記録紙が連続通紙された場合においても、加圧ローラ１０２における非通紙部の温度が異常に昇温してしまうことがなくすことができ、非通紙部の温度上昇を抑えることができる。
【０１４４】
熱伝導性能の差は、各外部加熱ローラの構成材料、大きさまたは熱伝導性能を向上させるための補助部材などを用いることにより生じさせることができる。
【０１４５】
第３外部加熱ローラ３０３の外径は、第４外部加熱ローラ３０４の外径よりも、たとえば２倍〜３倍程度大きくなるように設定される。これにより、第３外部加熱ローラ３０３の剛性は、第４外部加熱ローラ３０４の剛性よりも大きくなる。
【０１４６】
このように、複数、この場合２つの第２の外部加熱部材のうち、加圧ローラ１０２の外周面近傍において、加圧ローラ１０２の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される第２の外部加熱部材である第３外部加熱ローラ３０３の剛性が最も大きいことにより、第２の外部加熱部材によって生じる定着荷重に対する反力をより効果的に大きくすることができ、より確実に加圧ローラ１０２の撓みを抑制することができる。
【０１４７】
なお、上記構成では、第３外部加熱ローラ３０３の剛性を第４外部加熱ローラ３０４の剛性よりも大きくするために外径、すなわち断面２次モーメントが大きくなるようにしたが、これに限定されるものではなく、第３外部加熱ローラ３０３を第４外部加熱ローラ３０４よりもヤング率σの大きい金属製芯材から構成されるようにしてもよい。この場合、たとえば、第３外部加熱ローラ３０３に炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯材から構成されるものを用い、第４外部加熱ローラ３０４にアルミニウム製の芯材から構成されるものを用いる方法などが挙げられる。
【０１４８】
また、第３外部加熱ローラ３０３は、その長手方向中央部の外径が、長手方向両端部の外径に対して、たとえば０．４％〜１％程度大きいクラウン形状となるように構成される。
【０１４９】
このように、複数、この場合２つある第２の外部加熱部材のうち少なくとも１つがクラウン形状であることにより、最も撓み量が大きくなる加圧ローラ１０２の長手方向中央部に対して、より大きい定着荷重に対する反力を生じさせることができるため、より効果的に加圧ローラ１０２の撓みを抑制することができる。
【０１５０】
第３外部加熱ローラ３０３の内部には、第３外部加熱ローラ３０３を内部から加熱する熱源である第５ヒータランプ３０５が配置されている。制御回路（図示せず）が電源回路（図示せず）から第５ヒータランプ３０５に電力を供給させることによって、第５ヒーターランプ３０５が発光し、赤外線が放射される。これによって、第３外部加熱ローラ３０３の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱された第３外部加熱ローラ３０３が外部加熱ベルト３０２を加熱する。
【０１５１】
第４外部加熱ローラ３０４の内部には、第４外部加熱ローラ３０４の温度を均一化する温度均一化手段である第２ヒートパイプ３０６が配置されている。第２ヒートパイプ３０６の内部には、熱を高温部から低温部へと輸送するための凝集液（図示せず）が密封されている。また第２ヒートパイプ２０６の内周面には、毛管現象を利用して凝集液を低温部から高温部に戻すためのウイック（図示せず）が形成されている。なお、高温部とは第４外部加熱ローラ３０４の両端部であり、低温部とは第４外部加熱ローラ３０４の中央部である。
【０１５２】
このように、複数、この場合２つある第２の外部加熱部材のうち、加圧ローラ１０２の外周面近傍において、加圧ローラ１０２の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１とは反対側に位置するように配置される部材以外の第２の外部加熱部材である第４外部加熱ローラ３０４が、その長手方向に沿ってヒートパイプを備えることにより、第４外部加熱ローラ３０４の長手方向の熱伝達性能を確実に向上させることができ、これにより外部加熱ベルト３０２の幅方向および加圧ローラ１０２の長手方向の温度のばらつきを確実に小さくすることができる。
【０１５３】
また、上記第４外部加熱ローラ３０４が熱源を有しないことにより、たとえば熱伝導性能などの他の機能を持たせるために、その構造を中実構造としたり、アルミニウム系材料からなる芯金から構成されるようにできるようになる。したがって、より高機能な定着装置を得ることができる。
【０１５４】
外部加熱ベルト３０２は、加圧ローラ１０２の回転方向に対して定着ニップ部Ｎ１の上流側に設けられ、所定の押圧荷重、たとえば１７６Ｎで加圧ローラ１０２に圧接されるように構成される。外部加熱ベルト３０２を加圧ローラ１０２に圧接させるための機構である外部加熱ベルトユニットについては第１の実施形態における定着装置１００に用いられる外部加熱ベルトユニット１２０と同様の構成である。
【０１５５】
外部加熱ベルト３０２と加圧ローラ１０２との間には、外部加熱ベルト３０２と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である加熱ニップ部Ｎ３が形成される。
【０１５６】
外部加熱ベルト３０２は、加圧ローラ１０２の回転時には、加圧ローラ１０２に従動して回転するように構成され、この外部加熱ベルト３０２の回転に従動して、第３外部加熱ローラ３０３および第４加熱ローラ３０４も回転するよう構成される。外部加熱ベルト３０２は、第３外部加熱ローラ３０３により内周面が所定の温度、たとえば２２０℃に加熱され、外部加熱ベルト３０２を介して加圧ローラ１０２が加熱される。加熱ニップ部Ｎ３における加熱ニップ幅は、外部加熱ベルト３０２が加圧ローラ１０２を適切に加熱することができ、かつ外部加熱ベルト３０２を加圧ローラ１０２に適切に従動回転できるように、たとえば２０ｍｍに設定される。
【０１５７】
加圧ローラ１０２の外周面近傍には、加圧ローラ１０２の表面温度を検出するための温度センサである第３サーミスタ３０７が設けられ、外部加熱ベルト３０２の外周面近傍には、外部加熱ベルト３０２の表面温度を検出するための温度センサである第４サーミスタ３０８が設けられる。
【０１５８】
第３サーミスタ３０７および第４サーミスタ３０８は温度検知手段であり、検出した温度データを温度制御手段としての機能を有する制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、上記温度データに基づいて、加圧ローラ１０２および外部加熱ベルト３０２の温度が所定の温度となるよう第４ヒータランプ３０１および第５ヒータランプ３０５への電力供給を制御する。
【０１５９】
制御回路による各ヒータランプの制御は、たとえば、以下のようにして行われる。ウォームアップ時および定着時には、第５ヒータランプ３０５が他のヒータランプより優先して各ヒータランプの設定温度に達するまで使用され、このとき第５ヒータランプ３０５の設定温度は２００℃であり、第４ヒータランプ３０１の設定温度は１４０℃である。一方、待機時には第４ヒータランプ３０１が他のヒータランプより優先して各ヒータランプの設定温度に達するまで使用され、第４ヒータランプ３０１および第５ヒータランプ３０５の設定温度は１４０℃である。いずれの場合においても、電源がＯＮの状態にされるのは第４ヒータランプ３０１または第５ヒータランプ３０５のいずれか一方であり、たとえばウォームアップ時に、第５ヒータランプ３０５がＯＮの状態のときには、第４ヒータランプ３０１はＯＦＦの状態であり、第５ヒータランプ３０５がＯＦＦの状態のときであって第４ヒータランプ３０１の温度が設定温度に達していない場合には、て第４ヒータランプ３０１がＯＮの状態にされる。
【０１６０】
このように、本発明の第３の実施形態である定着装置３００は、互いに圧接された定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とから構成される１対の定着部材と、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱する外部加熱ベルト１０３と、外部加熱ベルト１０３を張架し、熱源を有する第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２と、加圧ローラ１０２の表面を外部から加熱する外部加熱ベルト３０２と、外部加熱ベルト３０２を張架し、熱源を有する第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４とを備える定着装置であって、第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４の剛性の和が定着ローラ１０１の剛性以上であり、かつ加圧ローラ１０２の剛性と第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４の剛性との和が定着ローラ１０１の剛性の２倍以上である。
【０１６１】
これにより、定着装置３００は、プロセス速度がさらに高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【０１６２】
［画像形成装置］
図６は、本発明の定着装置１００を備える画像形成装置１の構成の一例を示す概略図である。以下、画像形成装置１が備える定着装置について、本発明の第１の実施形態である定着装置１００を代表例として示すが、第２の実施形態である定着装置２００または第３の実施形態である定着装置３００を、定着装置１００に代えて使用することもできる。
【０１６３】
画像形成装置１は、たとえば乾式電子写真方式のカラー画像形成装置であり、たとえばネットワーク上の各端末装置から送信される画像データに基づいて、所定の記録紙Ｐに対して多色または単色の画像を形成する。
【０１６４】
画像形成装置１は、定着装置１００、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂ（以下、総称して「可視像形成ユニット１０」と記すことがある）、供給トレイ２０および記録紙搬送手段３０を備える。
【０１６５】
画像形成装置１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂが並設されている。可視像形成ユニット１０Ｙは、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｍは、マゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｃは、シアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｂは、ブラック（Ｋ）のトナーを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、記録紙Ｐの供給トレイ２０と定着装置１００とを繋ぐ記録紙Ｐの搬送路に沿って４組の可視像形成ユニット１０を配設した、いわゆるタンデム式である。
【０１６６】
可視像形成ユニット１０は、扱うトナーの色が異なるだけで、それぞれ実質的に同一の構成を有し、それぞれに、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５およびクリーナユニット１６が設けられている。なお、可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの現像器１４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーがそれぞれ収容されている。
【０１６７】
感光体ドラム１１は、形成されるトナー像を担持する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。レーザ光照射手段１３は、画像形成装置１に入力された画像データに応じて、帯電ローラ１２によって帯電された感光体ドラム１１の表面を露光して、該感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。現像器１４は、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化する。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、後述する記録紙搬送手段３０によって搬送された記録紙Ｐに、形成されたトナー像を転写させる。クリーナユニット１６は、現像器１４での現像処理および感光体ドラム１１に形成されたトナー像の転写後に、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーを、除去回収する。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。
【０１６８】
可視像形成ユニット１０は、以下のようにしてトナー像を記録紙Ｐ上に形成する。すなわち、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で均一に帯電した後、入力された画像データに応じてレーザ光照射手段１３により感光体ドラム１１表面を露光して静電潜像を形成する。その後、現像器１４により感光体ドラム１１表面の静電潜像を現像してトナー像を顕像化し、顕像化されたトナー像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５によって、供給トレイ２０から記録紙搬送手段３０により搬送される記録紙Ｐに各色のトナー像を順次多重転写する。
【０１６９】
供給トレイ２０は、複数の記録紙Ｐを載置可能であり、供給トレイ２０に載置された複数の記録紙Ｐを１枚ずつ分離して、最も供給トレイ２０側の可視像形成ユニット１０Ｙに供給する。
【０１７０】
記録紙搬送手段３０は、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２および搬送ベルト３３を備え、記録紙Ｐに可視像形成ユニット１０で形成されたトナー像が転写されるように、供給トレイ２０から供給される記録紙Ｐを搬送する。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を架張する。駆動ローラ３１は、駆動手段（図示せず）によって制御されて回転することによって、搬送ベルト３３を所定の周速度、たとえば２２０ｍｍ／ｓで搬送路に沿って回転させる。搬送ベルト３３は、外側表面に静電気を発生させており、記録紙Ｐを静電吸着させながら搬送する。
【０１７１】
記録紙Ｐは、このようにして、搬送ベルト３３に搬送路に沿って搬送されながら、その表面にトナー像が転写されたあと、駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離され、定着装置１００に搬送される。定着装置１００は、記録紙Ｐに適度な熱と圧力とを与えて、トナーを溶融して記録紙Ｐ表面に固定することで、フルカラー画像を形成する。
【０１７２】
このように、本発明の画像形成装置１は、本発明の定着装置１００を備えることにより、プロセス速度が高速化した場合においても、定着ローラの温度追従性、定着性および用紙搬送性に優れ、さらに省エネルギー化に優れる。
【実施例】
【０１７３】
以下に本発明を実施例および比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り特に本実施例に限定されるものではない。
【０１７４】
なお、炭素鋼（ＳＴＫＭ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）およびアルミニウムのヤング率（σ）は、それぞれ、２１０００（Ｋｇ／ｍｍ２），２１０００（Ｋｇ／ｍｍ２），７２００（Ｋｇ／ｍｍ２）である。
【０１７５】
（実施例１）
実施例１の定着装置は、図１に示す定着装置１００と同じ構成であり、以下に、実施例１の定着装置の各構成部材の仕様について述べる。
【０１７６】
定着ローラ１０１には、外径１６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の中実軸形芯金の外周面の表面に、厚さ３ｍｍのシリコンゴムから構成される弾性層が形成され、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡから構成される離型層が形成された外径２２ｍｍのものを使用した。
【０１７７】
加圧ローラ１０２には、外径１６ｍｍ、厚さ８ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）製の芯金の外周面の表面に、厚さ３ｍｍのシリコンゴムから構成される弾性層が形成され、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡから構成される離型層が形成された外径２２ｍｍのものを使用した。
【０１７８】
外部加熱ベルト１０３には、外径３４ｍｍ、厚さ９０μｍの無端状のポリイミドベルトの表面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥから構成される離型層が形成されたものを使用した。
【０１７９】
第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５には、ともに外径１５ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯材から構成される中空円筒状のものを使用し、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の軸間距離が２７ｍｍとなり、取付け角度θ１およびθ２がそれぞれ４５°となるように設置した。
【０１８０】
第１ヒータランプ１０６および第２ヒータランプ１０７には、それぞれ定格電力６００Ｗのものを使用し、第３ヒータランプ１０８には、定格電力４００Ｗのものを使用した。
定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の長手方向の長さは、それぞれ２２０ｍｍであり、外部加熱ベルト１０３のベルト幅は２２０ｍｍである。
【０１８１】
なお、定着ニップ部Ｎ１における定着荷重および加熱ニップ部Ｎ２における押圧荷重はそれぞれ１７６Ｎとなるように設定し、定着ニップ部Ｎ１における定着ニップ幅および加熱ニップ部Ｎ２における加熱ニップ幅はそれぞれ８ｍｍ、２０ｍｍとなるように設定した。
【０１８２】
実施例１の定着装置における、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の各仕様、およびヤング率（σ）、断面２次モーメント（Ｍ）、剛性（σ×Ｍ）および剛性の和を表１に示す。
【０１８３】
【表１】
2009092887.tif 000003
【０１８４】
（実施例２）
実施例２の定着装置は、図４に示す定着装置２００と同じ構成であり、以下に、実施例２の定着装置の各構成部材の仕様について述べる。
【０１８５】
第１外部加熱ローラ２０１には、両端部の外径２２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯材から構成される中空円筒状のものであって、その長手方向における中央部の外径が、両端部の外径よりも、たとえば０．１ｍｍ大きいクラウン形状となるように構成されたものを使用し、第２外部加熱ローラ２０２には、外径８ｍｍ、厚さ６ｍｍのアルミニウム製の芯材から構成される中空円筒状のものを使用し、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２の軸間距離が２６ｍｍとなり、取付け角度θ１が０°、θ２が９０°となるように設置した。
【０１８６】
第１ヒータランプ１０６には、定格電力１２００Ｗのものを使用した。
第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２の長手方向の長さは、それぞれ２２０ｍｍである。
【０１８７】
定着装置２００において、上記構成以外は、実施例１の定着装置１００と同様の構成である。
【０１８８】
実施例２の定着装置における、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１外部加熱ローラ２０１および第２外部加熱ローラ２０２の各仕様、およびヤング率（σ）、断面２次モーメント（Ｍ）、剛性（σ×Ｍ）および剛性の和を表２に示す。
【０１８９】
【表２】
2009092887.tif 000004
【０１９０】
（実施例３）
実施例３の定着装置は、図５に示す定着装置３００と同じ構成であり、以下に、実施例３の定着装置の各構成部材の仕様について述べる。
【０１９１】
加圧ローラ１０２には、定着ローラ１０１と同一構成の、外径１６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯金の外周面の表面に、厚さ３ｍｍのシリコンゴムから構成される弾性層が形成され、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡから構成される離型層が形成された外径２２ｍｍのものを使用した。
【０１９２】
外部加熱ベルト３０２には、外部加熱ベルト１０３と同一構成の、外径３４ｍｍ、厚さ９０μｍの無端状のポリイミドベルトの表面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥから構成される離型層が形成されたものを使用した。
【０１９３】
第３外部加熱ローラ３０３には、第１外部加熱ローラ２０１と同一構成の、両端部の外径２２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯材から構成される中空円筒状のものであって、その長手方向における中央部の外径が、両端部の外径よりも０．１ｍｍ大きいクラウン形状となるように構成されたものを使用し、第４外部加熱ローラ３０４には、第２外部加熱ローラ２０２と同一構成の、外径８ｍｍ、厚さ６ｍｍのアルミニウム製の芯材から構成される中空円筒状のものを使用し、第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４の軸間距離が２６ｍｍとなり、取付け角度θ１が０°、θ２が９０°となるように設置した。
【０１９４】
第４ヒータランプ３０１および第５ヒータランプ３０５には、それぞれ定格電力４００Ｗのものを使用した。
【０１９５】
第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４の長手方向の長さは、それぞれ２２０ｍｍである。
【０１９６】
定着装置３００において、上記構成以外は、実施例２の定着装置２００と同様の構成である。
【０１９７】
なお、加熱ニップ部Ｎ３における押圧荷重は１７６Ｎとなるように設定し、加熱ニップ部Ｎ３における加熱ニップ幅は２０ｍｍとなるように設定した。
【０１９８】
実施例３の定着装置における、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１外部加熱ローラ２０１、第２外部加熱ローラ２０２、第３外部加熱ローラ３０３および第４外部加熱ローラ３０４の各仕様、およびヤング率（σ）、断面２次モーメント（Ｍ）、剛性（σ×Ｍ）および剛性の和を表３に示す。
【０１９９】
【表３】
2009092887.tif 000005
【０２００】
（比較例１）
比較例１の定着装置は、図７に示す定着装置７０と同じ構成であり、以下に、比較例１の定着装置の各構成部材の仕様について述べる。
【０２０１】
定着ローラ７１には、実施例１における定着ローラ１０１と同一のものを使用し、加圧ローラ７２には、実施例１における加圧ローラ１０２と同一のものを使用した。
【０２０２】
外部加熱ローラ７５には、外径２２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の芯材から構成される中空円筒状のものを使用し、外部加熱ローラ７５の中心と定着ローラ７１の中心とを結ぶ直線の伸びる方向と、角度基準方向とがなす角度のうち小さいほうの角度である取付け角度θ１が０°となるように、すなわち外部加熱ローラ７５が定着ローラ７１の真上に位置するように設置した。
【０２０３】
ヒータランプ７３には、定格電力４００Ｗのものを使用し、ヒータランプ７４には、定格電力１２００Ｗのものを使用した。
【０２０４】
定着ローラ７１、加圧ローラ７２および外部加熱ローラ７５の長手方向の長さは、それぞれ２２０ｍｍである。
【０２０５】
なお、定着ニップ部Ｎ１における定着荷重および加熱ニップ部Ｎ２における押圧荷重はそれぞれ１７６Ｎとなるように設定し、定着ニップ部Ｎ１における定着ニップ幅および加熱ニップ部Ｎ２における加熱ニップ幅はそれぞれ８ｍｍ、３ｍｍとなるように設定した。
【０２０６】
比較例１の定着装置における、定着ローラ７１、加圧ローラ７２および加熱ローラ７５の各仕様、およびヤング率（σ）、断面２次モーメント（Ｍ）、剛性（σ×Ｍ）および剛性の和を表４に示す。
【０２０７】
【表４】
2009092887.tif 000006
【０２０８】
（比較例２）
比較例２の定着装置は、図１に示す定着装置１００と同じ構成であり、以下に、比較例２の定着装置の各構成部材の仕様について述べる。
【０２０９】
第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５には、ともに外径１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのアルミニウム製の芯材から構成される中空円筒状のものを使用した以外は、実施例１の定着装置と同様の構成である。
【０２１０】
比較例２の定着装置における、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の各仕様、およびヤング率（σ）、断面２次モーメント（Ｍ）、剛性（σ×Ｍ）および剛性の和を表５に示す。
【０２１１】
なお、比較例２の定着装置は、実施例１の定着装置とは、定着ローラの剛性の値よりも外部加熱部材の剛性の和の値の方が小さい点で異なる。
【０２１２】
【表５】
2009092887.tif 000007
【０２１３】
（比較例３）
比較例３の定着装置は、図１に示す定着装置１００と同じ構成であり、以下に、比較例３の定着装置の各構成部材の仕様について述べる。
【０２１４】
加圧ローラ１０２には、定着ローラ１０１と同一構成の、外径１６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの炭素鋼（ＳＴＫＭ）製の中実軸形芯金の外周面の表面に、厚さ３ｍｍのシリコンゴムから構成される弾性層が形成され、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡから構成される離型層が形成された外径２２ｍｍのものを使用した以外は、実施例１の定着装置と同様の構成である。
【０２１５】
比較例３の定着装置における、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、第１外部加熱ローラ１０４および第２外部加熱ローラ１０５の各仕様、およびヤング率（σ）、断面２次モーメント（Ｍ）、剛性（σ×Ｍ）および剛性の和を表６に示す。
【０２１６】
なお、比較例３の定着装置は、実施例１の定着装置とは、定着ローラの剛性の値と加圧ローラの剛性の値とが等しい点で異なる。
【０２１７】
【表６】
2009092887.tif 000008
【０２１８】
〔実験例１〕
実施例１および比較例１〜３の定着装置をそれぞれ含む画像形成装置を用いて、ウォームアップ時間、温度追従性、定着性および用紙搬送性を、下記の方法によって評価した。各評価の結果および総合評価の結果を表８に示す。
【０２１９】
［ウォームアップ時間］
ウォームアップ時の投入電力としては、最大１２００Ｗを超えない範囲で定着ローラ内の熱源よりも第１の外部加熱部材または外部加熱ローラの熱源を優先して使用し、定着ローラを最初から回転させた状態でウォームアップを行い、定着ローラが１９０℃に到達するまでの時間を測定した。
【０２２０】
なお、外部加熱ベルトの内周面の温度が２２０℃、定着ローラの温度が１９０℃となるように温度制御を行い、定着ローラを２２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転するように設定した。
【０２２１】
［温度追従性］
定着ローラを停止して、外部加熱ベルトの内周面の温度が２２０℃、定着ローラの温度が１９０℃となるように温度制御して１０分間放置したレディ状態から、定着ローラを１７３ｍｍ／ｓｅｃの定着速度で回転し、坪量８０ｇ／ｍ２でＡ４サイズの用紙を縦方向に３０枚／分の複写速度で合計１００枚通紙したときの定着ローラの温度追従性について評価した。評価基準は次のとおりである。なお、表８における括弧内の温度は、１９０℃からの低下温度（以下、「アンダーシュート温度」と記す）を示す。
○：１９０℃の温度を維持できた。
×：１９０℃の温度を維持できなかった。
【０２２２】
［定着性］
温度追従性評価時と同じ条件で、用紙を合計１枚通紙し、カラー３層（付着量１．５ｍｇ／ｃｍ２）のベタ画像を定着させたときの定着性を折り曲げ試験により評価した。折り曲げ試験とは、ベタ画像が定着された用紙を通紙方向に対して垂直な方向に折り曲げて、折り曲げた部分におけるトナー画像が剥離された部分の幅の大小を限度見本サンプルと比較する試験であり、この幅が小さいほど定着性が優れることを示す。限度サンプルには、あらかじめ定着強度が異なる６つの画像を定着させた用紙を同様にして折り曲げたものを使用した。評価基準は次のとおりである。なお、表８における括弧内には、用紙の幅方向において定着性が不合格であった箇所を示す。
○：限度見本サンプルとの比較で合格であったもの。
×：限度見本サンプルとの比較で不合格であったもの。
【０２２３】
［用紙搬送性］
坪量６４ｇ／ｍ２のＡ４サイズの用紙を用いた以外は温度追従性評価時と同じ条件で、用紙を合計３枚通紙したときの用紙搬送性について目視にて評価した。評価基準は次のとおりである。
○：用紙にしわが生じなかった。
×：用紙にしわが生じた。
【０２２４】
［総合評価］
総合評価の評価基準は次のとおりである。
○：良好。各評価結果に×がない。
×：不良。各評価結果のうち少なくとも１つに×がある。
【０２２５】
以下に示す表７に、実施例１および比較例１〜３の定着装置における、定着ローラを外部から加熱する手段（以下、「外部加熱方式」と記す）、定着ローラの剛性に対する第１の外部加熱部材の剛性の和の割合、定着ローラの剛性に対する加圧ローラの剛性の割合、加熱ニップ幅、定着ニップ幅および第１の外部加熱部材または外部加熱ローラの総熱容量について示す。
【０２２６】
【表７】
2009092887.tif 000009
【０２２７】
【表８】
2009092887.tif 000010
【０２２８】
表７および表８に示すように、実施例１の定着装置は、定着ローラを外部から加熱する手段として外部加熱ベルトを用いたために加熱ニップ部が２０ｍｍと大きく、ウォームアップ時間および温度追従性において良好な結果を示した。また、定着ローラの剛性に対する外部加熱部材の剛性の割合が１．０９であり、第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性よりも大きい。さらに定着ローラの剛性に対する加圧ローラの剛性の割合が２．９１であり、加圧ローラの剛性は定着ローラの剛性の２倍以上である。
【０２２９】
このため、定着ローラのたわみ抑制効果を充分に得ることができ、定着性において良好な結果を示した。また用紙搬送性においても良好な結果を示した。
【０２３０】
一方、比較例１の定着装置は、定着ローラを外部から加熱する手段として外部加熱ベルトではなく外部加熱ローラを用いたために加熱ニップ幅が３ｍｍと小さく、このため定着ローラの加熱効率が悪くなりウォームアップ時間および温度追従性が悪化した。
【０２３１】
また比較例２の定着装置は、定着ローラの剛性に対する外部加熱部材の剛性の割合が０．５５であり、外部加熱部材の剛性が定着ローラの剛性よりも小さい。このため、定着ローラのたわみ抑制効果を充分に得ることができず、定着ローラの長手方向中央部における定着ニップ幅（６ｍｍ）が両端部における定着ニップ幅（８ｍｍ）よりも小さくなってしまい、用紙の幅方向中央部における定着性が悪化した。また用紙の幅方向中央部と両端部における用紙搬送速度に差が生じてしまうため、用紙搬送性が悪化した。
【０２３２】
また比較例３の定着装置は、定着ローラの剛性に対する加圧ローラの剛性の割合が１．００であり、加圧ローラの剛性と定着ローラの剛性とは等しい。このため、加圧ローラのたわみ抑制効果を充分に得ることができず、加圧ローラの長手方向中央部における定着ニップ幅（６ｍｍ）が両端部における定着ニップ幅（８ｍｍ）よりも小さくなってしまい、用紙の幅方向中央部における定着性が悪化した。また用紙の幅方向中央部と両端部における用紙搬送速度に差が生じてしまうため、用紙搬送性が悪化した。
【０２３３】
〔実験例２〕
実施例１〜３の定着装置をそれぞれ含む画像形成装置を用いて、ウォームアップ時間、温度追従性、定着性、用紙搬送性および温度均一性を、下記の方法によって評価した。各評価の結果および総合評価の結果を表１０に示す。なお、用紙搬送性の評価方法は、実験例１と同じであるので説明を省略する。
【０２３４】
［ウォームアップ時間］
ウォームアップ時の投入電力としては、最大１２００Ｗを超えない範囲で定着ローラ内の熱源よりも第１の外部加熱部材の熱源を優先して使用し、実施例３においてはさらに加圧ローラ内の熱源よりも第２の外部加熱部材の熱源を優先して使用し、定着ローラを最初から回転させた状態でウォームアップを行い、定着ローラが１９０℃に到達するまでの時間を測定した。
【０２３５】
なお、外部加熱ベルトの内周面の温度が２２０℃、定着ローラの温度が１９０℃となるように温度制御を行い、定着ローラを２２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転するように設定した。
【０２３６】
［温度追従性］
（条件１）
定着ローラを停止して、外部加熱ベルトの内周面の温度が２２０℃、定着ローラの温度が１９０℃、さらに実施例３においては加圧ローラの温度が１００℃となるように温度制御して１０分間放置したレディ状態から、定着ローラを１７３ｍｍ／ｓｅｃの定着速度で回転し、坪量８０ｇ／ｍ２でＡ４サイズの用紙を縦方向に３０枚／分の複写速度で合計１００枚通紙したときの定着ローラおよび加圧ローラの温度追従性について評価した。温度追従性は、定着ローラの温度を１９０℃に、加圧ローラの温度を１００℃に維持できたか否かを評価することにより行った。評価基準は次のとおりである。
○：定着ローラ、加圧ローラともに上記の温度を維持できた。
×：定着ローラおよび加圧ローラのうち少なくともいずれか一方の温度を維持できなかった。
【０２３７】
（条件２）
定着ローラを停止して、外部加熱ベルトの内周面の温度が２２０℃、定着ローラの温度が１９０℃、さらに実施例３においては加圧ローラの温度が１４０℃となるように温度制御して１０分間放置したレディ状態から、定着ローラを２２０ｍｍ／ｓｅｃの定着速度で回転し、坪量８０ｇ／ｍ２でＡ４サイズの用紙を縦方向に４０枚／分の複写速度で合計１００枚通紙したときの定着ローラの温度追従性について評価した。温度追従性は、定着ローラの温度を１９０℃に、加圧ローラの温度を１４０℃に維持できたか否かを評価することにより行った。評価基準は次のとおりである。
○：定着ローラ、加圧ローラともに上記の温度を維持できた。
×：定着ローラおよび加圧ローラのうち少なくともいずれか一方の温度を維持できなかった。
【０２３８】
［定着性］
温度追従性評価時と同じ条件で、条件１および条件２において用紙を合計１枚通紙し、カラー３層（付着量１．５ｍｇ／ｃｍ２）のベタ画像を定着させたときの定着性を実験例１と同様の折り曲げ試験により評価した。
○：限度見本サンプルとの比較で合格であったもの。
×：限度見本サンプルとの比較で不合格であったもの。
【０２３９】
［温度均一性］
坪量８０ｇ／ｍ２でＢ５サイズの用紙を用いた以外は、温度追従性評価時における条件１と同じ条件で用紙を通紙したときの定着ローラの温度均一性について評価した。温度均一性は、定着ローラの長手方向の温度分布を非接触放射温度計（サーモトレーサ）を用いて測定した測定値に基づいて評価した。評価基準は次のとおりである。
◎：通紙部の温度と非通紙部の温度との温度差が５℃以下である。
○：通紙部の温度と非通紙部の温度との温度差が５℃より大きく１５℃以下である。
△：通紙部の温度と非通紙部の温度との温度差が１５℃より大きく２５℃以下である。
×：通紙部の温度と非通紙部の温度との温度差が２５℃より大きい。
【０２４０】
［総合評価］
総合評価の評価基準は次のとおりである。
◎：非常に良好。各評価結果に×がない。
○：良好。各評価結果において×が２個以下で△がない。
△：実使用可。各評価結果において×が２個以下で△が１個以下である。
×：不良。各評価結果において×が３個以上である。
【０２４１】
以下に示す表９に、実施例１〜３の定着装置における、外部加熱方式、定着ローラの剛性に対する第１の外部加熱部材の剛性の和の割合、定着ローラの剛性に対する加圧ローラおよび第２の外部加熱部材の剛性の和の割合、加熱ニップ幅、定着ニップ幅および第１の外部加熱部材および第２の外部加熱部材の総熱容量について示す。
【０２４２】
【表９】
2009092887.tif 000011
【０２４３】
【表１０】
2009092887.tif 000012
【０２４４】
表９および表１０に示すように、実施例１の定着装置は、定着ローラを外部から加熱する手段として外部加熱ベルトを用いたために加熱ニップ部が２０ｍｍと大きく、条件１におけるウォームアップ時間および温度追従性において良好な結果を示した。また、定着ローラの剛性に対する外部加熱部材の剛性の割合が１．０９であり、第１の外部加熱部材の剛性の和が定着ローラの剛性よりも大きい。さらに定着ローラの剛性に対する加圧ローラの剛性の割合が２．９１であり、加圧ローラの剛性は定着ローラの剛性の２倍以上である。このため、定着ローラのたわみ抑制効果を充分に得ることができ、条件１の定着性において良好な結果を示した。また用紙搬送性においても良好な結果を示した。
【０２４５】
実施例２の定着装置は、第１の外部加熱部材の熱容量を低減できるために、比較例１および比較例３の定着装置よりもウォームアップ時間がより短くなった。また、定着ローラ側に２つ設けられる外部加熱ローラのうち１つが熱伝導性の高いアルミニウム製の芯材から構成され、さらに内部にヒートパイプを備えるために、実施例１の定着装置よりも優れた温度均一性を示した。
【０２４６】
実施例３の定着装置は、加圧ローラ側にも熱源が設けられているために、複写速度が４０枚／分と条件１よりもさらに高速化した場合においても、加圧ローラの温度を１４０℃に維持することができ、実施例１および実施例２の定着装置よりも優れた温度追従性および定着性を示した。また、熱伝導性の高いアルミニウム製の芯材から構成され、さらに内部にヒートパイプを備える外部加熱ローラを定着ローラ側および加圧ローラ側にそれぞれ１つずつ備えるために、実施例２の定着装置よりもさらに優れた温度均一性を示した。
【図面の簡単な説明】
【０２４７】
【図１】本発明の第１の実施形態である定着装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】外部加熱ベルトユニットの構成を示す正面図である。
【図３】外部加熱ベルトユニットの構成を示す上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である定着装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態である定着装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図６】本発明の定着装置を備える画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図７】従来の熱ローラ定着方式の定着装置の構成の一例を簡略化して示す正面図である。
【符号の説明】
【０２４８】
１  画像形成装置
１０  可視像形成ユニット
１１  感光体ドラム
１２  帯電ローラ
１３  レーザ光照射手段
１４  現像器
１５  転写ローラ
１６  クリーナユニット
２０  供給トレイ
３０  記録紙搬送手段
３１  駆動ローラ
３２  アイドリングローラ
３３  搬送ベルト
１００，２００，３００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  加圧ローラ
１０３，３０２  外部加熱ベルト
１０４，２０１  第１外部加熱ローラ
１０５，２０２  第２外部加熱ローラ
１０６  第１ヒータランプ
１０７  第２ヒータランプ
１０８  第３ヒータランプ
１０９  第１サーミスタ
１１０  第２サーミスタ
１２０  外部加熱ベルトユニット
１２１  サイドフレーム
１２２  軸受
１２３  アーム
１２４  コイルバネ
１２５  寄り規制部材
２０３  第１ヒートパイプ
３０１  第４ヒータランプ
３０３  第３外部加熱ローラ
３０４  第４外部加熱ローラ
３０５  第５ヒータランプ
３０６  第２ヒートパイプ
３０７  第３サーミスタ
３０８  第４サーミスタ
【図１】
2009092887.tif 000013
【図２】
2009092887.tif 000014
【図３】
2009092887.tif 000015
【図４】
2009092887.tif 000016
【図５】
2009092887.tif 000017
【図６】
2009092887.tif 000018
【図７】
2009092887.tif 000019