JP2007248656A - 定着装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームアップ完了直後に通紙動作を行った場合のトナーのオフセット現象を防止できるようにする。
【解決手段】定着装置４０は、内部にハロゲンランプ６４を有し、外表面側の位置に弾性層６２を有する定着ローラ６０と、定着ローラ６０に圧接され、記録紙Ｐ上のトナー像を定着させる定着ニップ部Ｎを定着ローラ６０との間に形成する加圧ローラ７０と、ハロゲンランプ８６，８７を有し定着ローラ６０の外面に配置され、定着ローラ６０との間に第２ニップ部を形成する外部加熱装置８０とを備える。記録紙Ｐ上のトナーの一部が定着ローラ６０の表面に付着するオフセットが生じない温度領域に定着ローラ６０の表面温度を維持するために、第２ニップ部の記録紙Ｐ搬送方向の幅に応じて、外部加熱装置８０の表面温度と定着ローラ６０の表面温度との温度差を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録紙上の未定着トナー像を接触加熱定着する定着装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置（例えばプリンタ）には、用紙上に形成されたトナー像を熱溶融することによって用紙上に定着させる定着装置が備えられている。この定着装置の一例として、特許文献１〜４に示されるように、定着ローラと加圧ローラとから構成されるローラ対方式の定着装置が知られている。

定着ローラは、アルミなどの金属製中空芯金の表面に弾性層が形成されたローラ部材であり、この芯金の内部に熱源としてハロゲンランプが配置された構成である。そして、温度制御装置が、定着ローラ表面に設けられた温度センサから出力される信号に基づいてハロゲンランプをオン／オフ制御することによって、定着ローラの温度を制御する。

なお、定着ローラを加熱する手段としては、上述したようなハロゲンランプの他、定着ローラ周面に圧接する外部加熱部材が知られている。この外部加熱部材の具体例としては、特許文献１に開示されている外部加熱ローラや特許文献２〜４に開示されている外部加熱ベルト等がある。この外部加熱部材は、定着ローラ周面に直接接触しているため、上記したハロゲンランプよりも、定着ローラ周面を迅速に暖めることができる。

加圧ローラは、芯金上に被覆層としてシリコンゴムなどの耐熱性弾性層を設けたローラ部材である。この加圧ローラは、定着ローラ周面に対して圧接され、加圧ローラの上記弾性層の弾性変形によって、定着ローラと加圧ローラとの間にニップ領域が形成される。

上記の構成において、定着装置では、未定着のトナー像が形成された用紙を定着ローラと加圧ローラとの間のニップ領域に挟み込み、これら両ローラを回転させることによって上記用紙を搬送するとともに、定着ローラ周面の熱により用紙上のトナー像を溶融させて用紙に定着させる。

また、このような定着装置において、定着ローラ周面温度が適正温度範囲外の温度である場合、コールドオフセットやホットオフセット等のオフセット現象が発生することが知られている。コールドオフセットとは、用紙に伝達される熱量が足りず、トナーが十分に溶けずにトナーの一部が定着ローラに付着してしまう現象である。また、ホットオフセットとは、用紙上のトナーが過加熱されることによってトナーの凝集力が低下し、用紙上のトナーの一部が定着ローラに付着してしまう現象である。

したがって、定着装置では、このようなコールドオフセットおよびホットオフセットを防止するために、用紙の通紙時に定着ローラ表面温度が適正温度範囲内になるように温度制御を行うことが非常に重要である。
特開平１１−０３８８０２号公報（平成１１年０２月１２日公開） 特開２００５−１８９４２７号公報（平成１７年０７月１４日公開） 特開２００５−２９２７１４号公報（平成１７年１０月２０日公開） 特開昭５２−０１７０３１号公報（昭和５２年０２月０８日公開）

定着ローラ周面の適正温度範囲は、定着装置を実装する画像形成装置の用紙搬送速度によって異なるものである。具体的には、上記適正温度範囲は、用紙搬送速度（プロセス速度）が高くなるほど高温側にシフトし、用紙搬送速度が低くなるほど低温側にシフトする傾向にある。これは、用紙搬送速度が高速である場合には、用紙と定着ローラ周面との接触時間が短くなり、定着ローラ周面温度が比較的高くなければ定着ローラ周面から用紙に十分な熱が伝わらないためである。また、用紙搬送速度が低速である場合には、用紙と定着ローラ周面との接触時間が長くなり、定着ローラ周面温度を抑制しなければ定着ローラ周面から用紙に過剰な熱が伝わってしまうためである。

ここで、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置においては、通常、用紙にカラー画像を形成する場合とモノクロ画像を形成する場合とで用紙搬送速度がほぼ同一になるように設計される（但し、カラー画像の場合とモノクロ画像の場合とでは、搬送される用紙間の間隔が相違し、単位時間当たりの処理枚数はモノクロの場合の方が多くなる。）。なお、４サイクル方式の画像形成装置とは、１組の可視像形成ユニットにより、ＣＭＹＫの４色のトナー像を形成し、それらを重ね合わせてカラー画像を形成する方式である。

したがって、４サイクル方式の画像形成装置に備えられる定着装置では、カラー画像を定着させる場合の上記適正温度範囲（非オフセット域）とモノクロ画像を定着させる場合の上記非オフセット域とを対比すると、図９に示すように、両領域に重複範囲すなわち共通非オフセット域が存在し、かつこの共通非オフセット域が広くなる。したがって、定着ローラ表面温度の制御値（目標値）をこの共通非オフセット域内に設定すれば、カラー画像を定着させる場合とモノクロ画像を定着させる場合とのいずれの場合にも、定着ローラ周面温度が適正温度範囲内に収まるように温度制御を行うことが容易になる。これにより、オフセット現象を容易に回避可能である。

これに対し、最近の４連タンデム方式の画像形成装置、すなわちＣＭＹＫの４色に対応する４組の可視像形成ユニットを配置した画像形成装置においては、用紙にモノクロ画像を形成する場合に、カラー画像を形成する場合よりも用紙搬送速度を高速にするように設計する要請が高まっている。この要請に従えば、モノクロ画像形成モードとカラー画像形成モードとで用紙搬送速度を大幅に切り替えることになる。これは、このように設計しても、形成されるモノクロ画像の画質を落とさずに、モノクロ画像の処理枚数を多くすることができるからである。

上記のように、モノクロ画像の処理枚数が多くなるように設計された画像形成装置では、図１０に示すように、カラー画像を定着させる場合の非オフセット域とモノクロ画像を定着させる場合の非オフセット域との共通非オフセット域が極めて狭くなる。このように、共通非オフセット域が極めて狭い場合には、定着ローラ表面温度の制御値（目標値）をこの共通非オフセット域内に設定しても、定着ローラ表面温度がこの共通非オフセット域内に収まるように温度制御を行うことは困難であり、コールドオフセットやホットオフセットの問題が生じるおそれが高くなる。

しかも、定着装置における待機状態からの通紙動作では、モノクロモードとカラーモードとのどちらのモードでも通紙可能な温度に設定する必要がある。このため、定着ローラに対する温度制御は、待機状態での表面温度をモノクロモードでの定着可能下限温度とカラーモードでの定着可能上限温度との間に制御しておき、次の通紙動作ではモノクロモードとカラーモードとのどちらにでも切り替えられるようにする必要がある。

一方、定着装置のウォームアップ完了直後に、定着ローラの表面温度がアンダーシュートあるいはオーバーシュートしてしまうと、これによって定着ローラの表面温度は共通非オフセット域の範囲外となる。このような状態にて定着装置が通紙動作に入ると、通紙初期にコールドオフセットやホットオフセットが生じ易くなるという問題点を有している。

したがって、本発明は、例えば用紙の搬送速度を切り替え可能な画像形成装置に使用される共通非オフセット域が狭い定着装置において、ウォームアップ完了直後に通紙動作を行った場合であっても、定着ローラ表面温度のアンダーシュートやオーバーシュートを抑制することにより、トナーのオフセット現象を生じることなく用紙上に画像を定着できる定着装置の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の定着装置は、内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部を前記定着部材との間に形成する加圧部材と、熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との間に第２ニップ部を形成する外部加熱装置とを備えている定着装置において、記録紙に対する過加熱もしくは加熱不足により記録紙上のトナーの一部が前記定着部材の表面に付着するオフセットが生じない温度領域に前記定着部材の表面温度を維持するために、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅に応じて、前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との温度差を制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、第２ニップ部における記録紙搬送方向の幅に応じて、外部加熱装置の表面温度と定着部材の表面温度との温度差を制御する。この制御は、記録紙に対する過加熱もしくは加熱不足により記録紙上のトナーの一部が定着部材の表面に付着するオフセットが生じない温度領域に前記定着部材の表面温度を維持するために行う。したがって、ウォームアップ完了直後に通紙動作を行った場合であっても、トナーのオフセット現象を生じることなく用紙上に画像を定着することができる。

すなわち、例えば表層部として弾性層を有する定着部材は、表層部が熱伝導率の悪い例えばゴムに覆われているため、内部の熱源だけで昇温させると、内層部（例えば芯金内部の温度と表層部の温度には大きな差が生じる。このため、定着部材では、表面温度が制御温度（目標温度）に到達したときに熱源をオフにしても、内部からの熱が遅れて表層部に伝達されるため、表面温度にオーバーシュートが生じる。一方、外部加熱装置だけで定着部材を表面から加熱して昇温させると、定着部材の表面温度が制御温度（目標温度）に到達したときに、定着部材の内部は表層部よりも温度が低くなっている。したがって、定着部材では、表面温度が制御温度（目標温度）に到達したときに熱源をオフにすると、表層部の熱が遅れて内層部に伝達されるため、表面温度にアンダーシュートが生じる。

上記のように定着部材のウォームアップ完了後に表面温度がアンダーシュートもしくはオーバーシュートした状態で通紙動作を行うと、定着装置への通紙初期に記録紙上に得られる定着画像は、コールドオフセットもしくはホットオフセットしたものとなる。したがって、定着装置では、コールドオフセットもしくはホットオフセットが起こらないように、すなわちウォームアップ完了後の定着部材の表面温度にアンダーシュートもしくはオーバーシュートが起こらないように制御する必要がある。

そこで、定着装置では、コールドオフセットもしくはホットオフセットが生じない温度領域に定着部材の表面温度を維持するために、第２ニップ部における記録紙搬送方向の幅に応じて、外部加熱装置の表面温度と定着部材の表面温度との温度差を制御する。

なお、本発明の定着装置は、例えば、カラー印刷とモノクロ印刷とで記録紙の搬送速度を切り替え可能な画像形成装置に使用される、共通非オフセット域（カラートナー画像の定着とモノクロトナー画像の定着との両者においてオフセットが生じない領域）が狭い定着装置である。

また、本発明の定着装置は、内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部が前記定着部材との間に形成されている加圧部材と、熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との接触領域である第２ニップ部が前記定着部材との間に形成されている外部加熱装置とを備えている定着装置において、前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との差をＴａ、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅をＬａとすると、 Ｔａ ≦ ９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９} であることを特徴としている。

上記の構成によれば、外部加熱装置の表面温度と定着部材の表面温度との差Ｔａと、第２ニップ部における記録紙搬送方向の幅Ｌａとの関係が、定着部材の表面温度のアンダーシュートに起因するコールドオフセットを防止し得る関係に設定されている。したがって、コールドオフセットを生じない定着動作を行うことができる。

すなわち、定着部材の表面温度のアンダーシュートは、外部加熱装置と定着部材との表面温度の差（制御温度の差：目標温度の差）Ｔａと上記ニップ幅Ｌａとを上記の関係を満たすように設定することにより、定着装置のコールドオフセットを防止できる範囲に抑制可能である。この場合、外部加熱装置から定着部材への熱供給量は外部加熱装置と定着部材との間に形成されるニップ幅Ｌａに応じて変化するので、外部加熱装置と定着部材との表面温度の差の適正値は上記ニップ幅Ｌａに応じて変化する。

また、本発明の定着装置は、内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部が前記定着部材との間に形成されている加圧部材と、熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との接触領域である第２ニップ部が前記定着部材との間に形成されている外部加熱装置とを備えている定着装置において、前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との差をＴａ、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅をＬａとすると、 １１３．８７×Ｌａ^{−０．９８９９} ≦ Ｔａ であることを特徴としている。

上記の構成によれば、外部加熱装置の表面温度と定着部材の表面温度との差Ｔａと、第２ニップ部における記録紙搬送方向の幅Ｌａとの関係が、定着部材の表面温度のオーバーシュートに起因するホットオフセットを防止し得る関係に設定されている。したがって、ホットオフセットを生じない定着動作を行うことができる。

すなわち、定着部材の表面温度のオーバーシュートは、外部加熱装置と定着部材との表面温度の差（制御温度の差：目標温度の差）Ｔａと上記ニップ幅Ｌａとを上記の関係を満たすように設定することにより、定着装置のホットオフセットを防止できる範囲に抑制可能である。この場合、外部加熱装置から定着部材への熱供給量は外部加熱装置と定着部材との間に形成されるニップ幅Ｌａに応じて変化するので、外部加熱装置と定着部材との表面温度の差の適正値は上記ニップ幅Ｌａに応じて変化する。

また、本発明の定着装置は、内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部が前記定着部材との間に形成されている加圧部材と、熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との接触領域である第２ニップ部が前記定着部材との間に形成されている外部加熱装置とを備えている定着装置において、前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との差をＴａ、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅をＬａとすると、 １１３．８７×Ｌａ^{−０．９８９９} ≦ Ｔａ ≦ ９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９} であることを特徴としている。

上記の構成によれば、外部加熱装置の表面温度と定着部材の表面温度との差Ｔａと、第２ニップ部における記録紙搬送方向の幅Ｌａとの関係が、定着部材の表面温度のアンダーシュートに起因するコールドオフセットおよびホットオフセットを防止し得る関係に設定されている。したがって、コールドオフセットおよびホットオフセットを生じない定着動作を行うことができる。

すなわち、定着部材の表面温度のアンダーシュートおよびオーバーシュートは、外部加熱装置と定着部材との表面温度の差（制御温度の差：目標温度の差）Ｔａと上記ニップ幅Ｌａとを上記の関係を満たすように設定することにより、定着装置のコールドオフセットおよびホットオフセットを防止できる範囲に抑制可能である。この場合、外部加熱装置から定着部材への熱供給量は外部加熱装置と定着部材との間に形成されるニップ幅Ｌａに応じて変化するので、外部加熱装置と定着部材との表面温度の差の適正値は上記ニップ幅Ｌａに応じて変化する。

上記の定着装置において、前記外部加熱装置は、複数個のうちの少なくとも１個が熱源を有する複数個のローラと、これらローラに架設されて前記定着部材に圧接され、前記定着部材との間に前記ニップ部を形成しているベルトとを備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、外部加熱装置は複数個のローラに架設されたベルトにより加熱部材との間にニップ部を形成しているので、このニップ部は広い幅に形成することができる。したがって、外部加熱装置から定着部材への熱供給を広い幅のニップ部により効率よく行うことができる。また、外部加熱装置から定着部材への熱供給を効率よく行い得ることから、外部加熱装置と定着部材との温度差を小さくすることができるので、外部加熱装置の制御温度（目標温度）を低く設定でき、これによってウォームアップ時間を短縮することができる。

上記の定着装置は、前記定着部材の熱源および前記外部加熱装置の熱源への電力供給を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記外部加熱装置がウォームアップのための目標温度に到達するまでは、前記外部加熱装置の熱源への電力供給を最優先に行わせる構成としてもよい。

上記の構成によれば、外部加熱装置がウォームアップのための目標温度に到達するまでは、外部加熱装置への電力供給が最優先される。したがって、仮に、ウォームアップ動作前に、定着部材の温度よりも外部加熱装置の温度の方が低くても、ウォームアップ動作時には、外部加熱装置の方が定着部材よりも先に目標温度に到達する。これにより、定着部材と外部加熱装置との間に一定の温度差を設けることができ、この結果、ウォームアップ完了後の定着部材のオーバーシュートを抑制して、ホットオフセットを防止することができる。

本発明の定着装置は、以上のように、記録紙に対する過加熱もしくは加熱不足により記録紙上のトナーの一部が前記定着部材の表面に付着するオフセットが生じない温度領域に前記定着部材の表面温度を維持するために、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅に応じて、前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との温度差を制御する構成である。

これにより、ウォームアップ完了直後に通紙動作を行った場合であっても、トナーのオフセット現象を生じることなく用紙上に画像を定着することができる。

本発明の一実施形態について図面に基づいて以下に説明する。本実施の形態の定着装置は、例えば処理モードによりプロセス速度が異なるカラー定着装置である。この定着装置は、図１に示すように、弾性層６２を有する定着ローラ（定着部材）６０、弾性層７２を有する加圧ローラ（加圧部材）７０、および定着ローラ６０を定着ローラ６０の外部から加熱する外部加熱装置８０を備え、外部加熱装置８０が、複数の加熱ローラ８１，８２に架設された無端ベルト８３を有する。そして、ウォームアップ完了直後の定着ローラ６０の表面温度におけるオーバーシュートおよびアンダーシュートを改善し、印刷時におけるトナーのコールドオフセットおよびホットオフセットを防止できるようにしたものである。

まず、図２を用いて、本発明の一実施形態の画像形成装置について説明する。図２は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置の内部構造を示す模式図である。画像形成装置１は、例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等に基づいて、所定の記録紙に対して多色または単色の画像を形成する。

画像形成装置１は、可視像形成部５０、用紙搬送部３０、定着装置４０および供給トレイ２０を備えている。

可視像形成部５０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂが並設されている。可視像形成ユニット５０Ｙ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５０Ｍ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５０Ｃ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５０Ｂは、ブラック（Ｂ）のトナーを用いて画像形成を行う。具体的には、用紙搬送部３０の記録紙Ｐの搬送方向に沿って、４組の可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂが配置された所謂タンデム方式となっている。

可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂは、それぞれ実質的に同一の構成を有し、画像データに基づいてそれぞれイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、黒画像を形成し、それら画像を用紙搬送部３０により搬送される記録紙Ｐに対して順次重ね合わせて転写する。

各可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂは、具体的には、感光体ドラム５１、帯電ローラ５２、レーザ光照射ユニット５３、現像器５４、転写ローラ５５およびクリーナユニット５６を備えている。

感光体ドラム５１は、表面にトナー画像が形成され、その画像を担持する。帯電ローラ５２は、感光体ドラム５１表面を所定の電位に均一に帯電させる。レーザ光照射ユニット５３は、帯電ローラ５により帯電された感光体ドラム５１表面を露光して、画像形成装置１に入力された画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム５１表面に形成する。現像器５２は、感光体ドラム５１表面に形成された静電潜像をトナーによって顕像化し、トナー像とする。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、用紙搬送部３０により搬送される記録紙Ｐ上に、感光体ドラム５１表面のトナー像を転写させる。記録紙Ｐに対するこのようなトナー像の転写は、４色について４回繰り返される。クリーナユニット５６は、現像器５２での現像処理、および転写ローラ５５による上記転写処理後に感光体ドラム５１表面に残留するトナーを除去し、回収する。

用紙搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２および搬送ベルト３３からなり、記録紙Ｐに可視像形成部５０にてトナー像が形成されるように、記録紙Ｐを搬送する。無端状の搬送ベルト３３は、駆動ローラ３１および従動ローラ３２に架設され、駆動ローラ３１が所定の周速度に制御されて回転することにより回転する。搬送ベルト３３の外側表面には静電気を発生させており、これにより搬送ベルト３３は記録紙Ｐを静電吸着しながら搬送する。トナー像が転写され、用紙搬送部３０により搬送される記録紙Ｐは、駆動ローラ３１の位置において搬送ベルト３３から剥離され、定着装置４０に搬送される。

定着装置４０は、記録紙Ｐに適度な熱と圧力とを与え、トナー像を溶解して記録紙に定着させることで、堅牢な画像を形成する。定着装置４０は、定着ローラ６０と加圧ローラ７０とを備え、用紙搬送部３０により搬送されて来た記録紙Ｐは、定着ローラ６０と加圧ローラ７０との間に形成されている定着ニップ部Ｎに送り込まれる。定着ローラ６０と加圧ローラ７０とは記録紙Ｐを挟持しながら搬送する。このときに、記録紙Ｐ上のトナー像（未定着画像）は定着ローラ６０の周面の熱によって溶融され、記録紙Ｐに定着する。

画像形成装置１は、カラーモードではプロセス速度１７０ｍｍ／ｓ（毎分４０枚の通紙速度）であり、モノクロモードではプロセス速度３５０ｍｍ／ｓ（毎分７０枚の通紙速度）である。すなわち、画像形成装置１はカラーモードとモノクロモードとに応じてプロセス速度が異なる。

次に、定着装置４０について図１を用いて詳細に説明する。図１は、定着装置４０の構成を示す概略の模式図である。定着装置４０は、定着ローラ６０および加圧ローラ７０の他、外部加熱装置８０、サーミスタ（温度検出素子）６５，７５，８５、制御装置９０および回転駆動装置９１を備えている。サーミスタ６５，７５，８５はそれぞれ定着ローラ６０、加圧ローラ７０、外部加熱装置８０の表面温度を検出する。

定着ローラ６０は、図１に示すように、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を備えている。また、芯金６１の内部には、加熱源としてハロゲンランプ６４を備えている。

芯金６１は、例えばアルミニウムからなり、外径４６ｍｍの中空形状（円筒形状）有する。芯金６１の素材は、これに限るものでもなく、鉄製の金属であってもよい。

弾性層６２は、層厚が例えば２ｍｍであり、耐熱性を有するシリコンゴムにより形成されている。離型層６３の材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、さらにトナーとの離型性が優れたものであればよい。具体的には、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペル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）等のフッ素系材料を使用することができる。本実施の形態においては、厚み約３０μｍのＰＦＡチューブを使用している。このような構成の定着ローラ６０は、外径が５０ｍｍ、表面硬度が６８度（アスカーＣ硬度）である。

ハロゲンランプ６４は、本実施の形態において、１本のみ備えられている。しかしながら、ハロゲンランプ６４は、記録紙Ｐのサイズに応じて最適な温度分布を作るために、小サイズの記録紙用と大サイズの記録紙用として、記録紙サイズに応じて個別に点灯されるものを２本備えていてもよい。

サーミスタ６５は離型層６３の表面に接触するように設けられている。このサーミスタ６５は、本実施の形態において、定着ローラ６０の軸方向における中央部に配置されている。なお、サーミスタ６５は、定着ローラ６０の軸方向における端部（非通紙領域）に配置されていてもよい。また、芯金６１の内部にサイズの異なるハロゲンランプ６４が２本配置されていて、定着ローラ６０の軸方向における中央部と端部とで温度が異なることがある場合には、上記中央部と端部の両方に設置しても良い。

加圧ローラ７０は、Ｈ方向（Ｇ方向の逆方向）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。また、芯金７１の内部には、加熱源としてハロゲンランプ７４を備えている。加圧ローラ７０は例えばばねからなる弾性部材（図示せず）により定着ローラ６０に圧接されており、定着ローラ６０との間にニップ部（定着ニップ部Ｎ）を形成している。

芯金７１は、例えばアルミニウムかなり、外径４６ｍｍの中空形状（円筒形状）有する。芯金７１の素材は、これに限るものでもなく、鉄製の金属であってもよい。

弾性層７２は、層厚が例えば２ｍｍであり、耐熱性を有するシリコンゴムにより形成されている。離型層６３の材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、さらにトナーとの離型性が優れたものであればよい。具体的には、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペル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）等のフッ素系材料を使用することができる。本実施の形態においては、厚み約３０μｍのＰＦＡチューブを使用している。このような構成の加圧ローラ７０は、外径が５０ｍｍ、表面硬度が７５度（アスカーＣ硬度）である。

サーミスタ７５は離型層７３の表面に接触するように設けられている。このサーミスタ７５の配置については、サーミスタ６５の場合と同様である。

ここで、定着装置４０では、定着ニップ部Ｎで形成されるニップ形状が逆ニップ形状になるように、定着ローラ６０のゴム硬度よりも加圧ローラ７０のゴム硬度を高く設定している。上記逆ニップ形状とは、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ７０が凸形状となり、定着ローラ６０が凹形状となっていることにより、定着ニップ部Ｎが上方へ凸状に湾曲している形状である。

定着ニップ部Ｎは、逆ニップ形状となっていることにより、この定着ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐを下方向すなわち加圧ローラ７０に沿う方向に湾曲させる。したがって、記録紙Ｐにトナー画像を定着する場合に、記録紙Ｐは定着ローラ６０から記録紙Ｐ自体の腰の強さによって剥離する自己剥離をしやすくなる。これにより、剥離爪などの強制的な剥離補助手段への依存度合いを低くした剥離が可能となる。したがって、定着ニップ部Ｎが逆ニップ形状となっている定着装置４０では、上記自己剥離機能と上記剥離爪を備えた構成により、定着ローラ６０からの記録紙Ｐの十分な剥離性能を備えることができる。本実施の形態において、定着ニップ部Ｎのニップ幅は８．５ｍｍである。

なお、定着ローラ６０の弾性層６２の表面硬度よりも加圧ローラ７０の表面硬度の方が低い場合、定着ニップ部Ｎは、正ニップ形状となり、下方へ凸状に湾曲する。したがって、この場合には、定着ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐを上方向すなわち定着ローラ６０に沿う方向に湾曲させる。このため、定着装置４０では十分な自己剥離性能が得られない。

外部加熱装置８０は、２個の加熱ローラ８１，８２とこれら加熱ローラ８１，８２に架設された無端ベルト８３とを備えている。加熱ローラ８１，８２は例えばばねからなる弾性部材（図示せず）により無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に圧接されており、定着ローラ６０との間にニップ部を形成している。

なお、外部加熱装置８０は、無端ベルト８３を２本の加熱ローラ８１，８２により支持することに加え、必要に応じてテンションローラ（図示せず）を設け、このテンションローラにより無端ベルト８３に対して適宜テンションを付与する構成としてもよい。このように、テンションローラを備えた構成では、定着ローラ６０と無端ベルト８３との間に広い幅のニップ部を形成するために、定着ローラ６０に対して無端ベルト８３を長い距離巻きつける（長い距離圧接させる）ようにした場合であっても、適当なテンションを維持した状態にて無端ベルト８３を支持することができる。

外部加熱装置８０の２本の加熱ローラ８１，８２は、外径が１５ｍｍ、肉厚が１ｍｍのアルミ製の芯金からなる構成としてもよい。また、必要に応じて、例えば無端ベルト８３の内面と加熱ローラ８１，８２との摩擦力を低減させ、無端ベルト８３の蛇行による寄り力を低減させたい場合には、芯金の上に離型層を設けても良い。この離型層の材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペル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）等のフッ素系材料を使用してもよい。

加熱ローラ８１，８２は内部に加熱源としてハロゲンランプ８６，８７を備えている。すなわち、加熱ローラ８１の芯金の内部にはハロゲンランプ８６が設けられ、加熱ローラ８２の芯金の内部にはハロゲンランプ８７が設けられている。

無端ベルト８３は、本実施の形態において、外径３０ｍｍ、厚み９０μｍのポリイミド製のベルト基材の上に１０μｍ厚の離型層（ＰＴＦＥ）を形成した構成である。ベルト基材の厚みおよび材質はこれに限定されるものではなく、例えば材質はＮｉ、ステンレスあるいは鉄などの金属であってもよい。また、離型層の材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペル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）等のフッ素系材料を使用してもよい。

上記のように、定着ローラ６０は２本の薄肉かつ小径の加熱ローラ８１，８２と薄肉の無端ベルト８３とを用いた構成であるから、外部加熱装置８０の温度を早く昇温させることが可能である。

サーミスタ８５は無端ベルト８３の表面に接触するように設けられている。具体的には、サーミスタ８５は一方の加熱ローラ８１の位置において無端ベルト８３と接触するように設けられている。

本実施の形態において、外部加熱装置８０では、加熱ローラ８１，８２の形状、および熱源としてのハロゲンランプ８６，８７を同一のもの（同一規格のもの）としている。したがって、無端ベルト８３の表面温度を検出するためのサーミスタ８５は一方の加熱ローラ８１に対してのみ、すなわち１個のみ備えた構成となっている。

なお、２本の加熱ローラ８１，８２は同一形状のものに限定されない。ただし、加熱ローラ８１，８２として形状の異なるものを使用した場合には、無端ベルト８３上に配置するサーミスタは、それぞれの加熱ローラ８１，８２の温度を検出できるように、２個配置する必要がある。

外部加熱装置８０の加熱ローラ８１，８２は、例えばばねからなる弾性部材（図示せず）により、無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に圧接され、定着ローラ６０との間にニップ部を形成している。このニップ部の幅は本実施の形態において２０ｍｍである。

制御装置９０は、定着ローラ６０、加圧ローラ７０および外部加熱装置８０の温度および動作を制御している。制御装置９０は内部にＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、直接的には定着ローラ６０、加圧ローラ７０および外部加熱装置８０のハロゲンランプ６４，７４，８６，８７に電力を供給する電源（図示せず）、並びに定着ローラ６０を駆動する回転駆動装置９１を制御している。

なお、モノクロモード（搬送速度：３５０ｍｍ／ｓ）および、カラーモード（１７０ｍｍ／ｓ）で印刷したときの定着装置４０の定着可能な温度領域（非オフセット域）を測定したところ、本実施の形態において、モノクロモードでは１８０℃〜２１０℃の範囲であり、カラーモードでは１６０℃〜１９０℃の範囲であった。すなわち、モノクロモードでは１８０℃未満の温度領域において定着不良が発生し、２１０℃よりも高い温度領域において高温オフセットが発生した。また、カラーモードでは１６０℃未満の温度領域において定着不良が発生し、１９０℃よりも高い温度領域において高温オフセットが発生した。したがって、モノクロモードとカラーモードとでの共通非オフセット域は、１８０℃〜１９０℃であった(図１０参照)。

上記の結果から、定着装置４０では、ウォームアップ完了後（または待機状態からの復帰完了後）に定着ローラ６０の表面温度を１８０℃から１９０℃の間に保つことで、ウォームアップ完了直後（または待機状態からの復帰直後）に定着装置４０への通紙動作を行ってもコールドオフセットやホットオフセットが生じることなく記録紙Ｐ上に良好な画像が得られることが分かる。

次に、上記構成の定着装置４０における、室温からウォームアップを行った場合のウォームアップ完了までの制御について、図３および図４を用いて詳細に説明する。図３は、定着装置４０において室温からウォームアップを行った場合のウォームアップ完了までの外部加熱装置８０（無端ベルト８３）、定着ローラ６０および加圧ローラ７０の表面温度の変化を示したグラフである。また、図４は制御装置９０による外部加熱装置８０、定着ローラ６０および加圧ローラ７０に対してのウォームアップ完了までの制御動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、室温を２５℃とし、ウォームアップ完了温度を外部加熱装置２０５℃（Ｔ２）、定着ローラ１８５℃（Ｔ３）、加圧ローラ温度１５０℃（Ｔ４）としている。

定着装置４０に対するウォームアップ完了までの昇温制御において、制御装置９０は、電力を配分する優先順位を外部加熱装置８０→定着ローラ６０→加圧ローラ７０の順序とする。具体的には、外部加熱装置８０の無端ベルト８３の表面温度（サーミスタ８５による検出温度）が第１２の目標温度に到達するまでは、定着装置４０の熱源に供給可能な全電力（以下、熱源用全電力と称する）を加熱ローラ８１，８２の熱源（ハロゲンランプ８６，８７）に投入する。その後、無端ベルト８３の表面温度が第１２目標温度（Ｔ１２）に到達して外部加熱装置８０のウォームアップが完了すると、加熱ローラ８１，８２のハロゲンランプ８６，８７に投入していた熱源用全電力を定着ローラ６０の熱源（ハロゲンランプ６４）にも配分し、定着ローラ６０を昇温する。さらにその後定着ローラ６０の表面温度が第３目標温度（Ｔ３）に到達して定着ローラ６０のウォームアップが完了すると、外部加熱装置８０のハロゲンランプ８６，８７および定着ローラ６０のハロゲンランプ６４に配分していた熱源用全電力をさらに加圧ローラ７０のハロゲンランプ７４にも配分する。その後、加圧ローラ７０の表面温度が第４目標温度（Ｔ４）に到達し、加圧ローラ７０のウォームアップが完了すると定着装置４０全体のウォームアップが完了する。

定着装置４０のウォームアップを行う際、制御装置９０は、まず、外部加熱装置８０の加熱ローラ８１，８２のハロゲンランプ８６，８７に電力を供給し、外部加熱装置８０における加熱動作を開始させる（Ｓ１）。この際、制御装置９０は、定着装置４０において定着ローラ６０、加圧ローラ７０、外部加熱装置８０（ハロゲンランプ６４，７４、８６，８７）の加熱のために用いることのできる加熱用電力を全てハロゲンランプ８６に投入する。

次に、制御装置９０は、無端ベルト８３の表面温度、すなわちサーミスタ８５の検出温度が第１目標温度Ｔ１に到達したかどうかを判断する（Ｓ２）。本実施形態では、第１目標温度Ｔ１を１８０℃とした。なお、外部加熱装置８０は、熱容量が小さいので、ウォームアップ動作を開始してから第１目標温度Ｔ１に到達するまでの時間ｔ１は非常に短い。

Ｓ２においてサーミスタ８５の検出温度が第１目標温度Ｔ１に到達していないと判断した場合、制御装置９０は、ハロゲンランプ８６への電力供給を継続し、サーミスタ８５の検出温度が第１目標温度Ｔ１に到達することを引き続き監視する。

一方、Ｓ２においてサーミスタ８５の検出温度が第１目標温度Ｔ１に到達したと判断した場合、制御装置９０は、回転駆動装置９１を制御し、定着ローラ６０の回転を開始させる（Ｓ３）。これにより、定着ローラ６０、加圧ローラ７０および外部加熱装置８０が回転を開始する。なお、定着ローラ６０が回転を開始すると、図４に示すように、無端ベルト８３の表面温度は一旦低下し、その後上昇する。

その後、制御装置９０は、サーミスタ８５の検出温度が第２目標温度Ｔ２に到達したかどうかを監視する（Ｓ４）。

そして、サーミスタ８５の検出温度が第２目標温度Ｔ２に到達すると、それまで外部加熱装置８０のハロゲンランプ８６のみに供給していた加熱用電力を、加熱ローラ８１，８２のハロゲンランプ８６，８７にも配分する（Ｓ５）。具体的には、制御装置９０は、サーミスタ８５の検出温度が第２目標温度Ｔ２に到達すると、ハロゲンランプ８６，８７への供給電力を無端ベルト８３の表面温度を第２目標温度Ｔ２に維持するための電力に制御し、残りの加熱用電力をハロゲンランプ６４に配分する。もしくは、サーミスタ８５が第２目標温度Ｔ２以上の時、ハロゲンランプ６４にのみ電力を投入する。なお、図３に示すように、この時点までに、定着ローラ６０の表面温度は無端ベルト８３からの伝熱によりある程度（図３では約１６０℃）まで上昇している。

次に、制御装置９０は、定着ローラ６０の表面温度、すなわちサーミスタ６５の検出温度が第３目標温度Ｔ３に到達したかどうかを判断する（Ｓ６）。そして、サーミスタ６５の検出温度が第３目標温度Ｔ３に到達していないと判断した場合、制御装置９０は、ハロゲンランプ６４およびハロゲンランプ８６，８７への電力供給を継続し、サーミスタ８５の検出温度が第３目標温度Ｔ３に到達することを引き続き監視する。

一方、Ｓ６においてサーミスタ６５の検出温度が第３目標温度Ｔ３に到達したと判断した場合、制御装置９０は、それまでハロゲンランプ６４およびハロゲンランプ８６，８７に供給していた加熱用電力を、外部加熱装置８０のハロゲンランプ８６，８７にも配分する（Ｓ７）。具体的には、制御装置９０は、サーミスタ６５の検出温度が第３目標温度Ｔ３に到達すると、ハロゲンランプ８６，８７への供給電力を無端ベルト８３の表面温度を第２目標温度Ｔ２に維持するための電力に制御し、ハロゲンランプ６４への供給電力を定着ローラ６０の表面温度を第３目標温度Ｔ３に維持するための電力に制御し、残りの加熱用電力をハロゲンランプ７４に配分する。もしくは、サーミスタ６５が第３目標温度Ｔ３以上の時でかつ、サーミスタ８５が第２目標温度Ｔ２以上の時、ハロゲンランプ７４にのみ電力を投入する。なお、図３に示すように、この時点までに、加圧ローラ７０の表面温度は定着ローラ６０からの伝熱によりある程度（図３では約１３０℃）まで上昇している。

その後、制御装置９０は、加圧ローラ７０の表面温度、すなわちサーミスタ７５の検出温度が第４目標温度Ｔ４に到達したかどうかを判断する（Ｓ８）。そして、サーミスタ７５の検出温度が第４目標温度Ｔ４に到達していないと判断した場合、制御装置９０は、ハロゲンランプ６４、７４およびハロゲンランプ８６，８７への電力供給を継続し、サーミスタ７５の検出温度が第４目標温度Ｔ４に到達することを引き続き監視する。

一方、Ｓ８においてサーミスタ７５の検出温度が第４目標温度Ｔ４に到達したと判断した場合、制御装置９０は、定着装置４０のウォームアップ動作を終了する。これにより、定着装置４０は、定着処理を実行できる状態になる。また、ウォームアップ完了後には定着ローラ６０の回転が停止し、ことに伴って外部加熱装置８０の無端ベルト８３および加圧ローラ７０の回転も停止する。この状態は定着装置４０が待機モードに移行した状態である。

上記のように、外部加熱装置８０の加熱ローラ８１，８２を昇温の優先順位の第１番目とすることで、加熱ローラ８１，８２の昇温動作時には、加熱ローラ８１，８２からの熱が無端ベルト８３を介して定着ローラ６０に伝達される。したがって、定着ローラ６０の表面だけを効率的に昇温させることができ、定着ローラ６０よりも加熱ローラ８１，８２の温度を常に高くすることができる。

なお、本実施の形態においては、外部加熱装置８０の回転開始温度（Ｔ１、第１目標温度：１８０℃）とウォームアップ完了温度（Ｔ２、第２目標温度：２０５℃）とを異なる温度に設定にしているが、回転開始温度はウォームアップ完了温度よりも高くても、低くてもよい。ただし、外部加熱装置８０の制御温度（第２目標温度：２０５℃）以下の温度で回転を開始させる必要がある。

次に、定着装置４０の上記ウォームアップ動作におけるウォームアップ完了直前から完了後の温度の推移について説明する。図５には、外部加熱装置８０の無端ベルト８３および定着ローラ６０におけるウォームアップ完了直前から完了後の表面温度の推移を拡大して示す。

図３に示したように、定着装置４０では時間ｔ４においてウォームアップが完了し、定着ローラの回転が停止する。回転が停止すると、定着ローラ６０では、図５に示すように、アンダーシュートが起こる。図５の例ではアンダーシュートが起きているが、オーバーシュートが起こることもある。

ところで、先述のように、記録紙Ｐ上のトナーの一部が定着ローラ６０の表面に付着するコールドオフセットやホットオフセットを防止するためには、定着ローラ６０の表面温度を共通非オフセット域の範囲内に維持する必要がある。ここでは、定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）を１８５℃に設定しているので、定着ローラ６０の表面温度は、１８５℃に対して±５℃の範囲内（温度リップルが１０℃以内）に抑える必要がある。また、共通非オフセット域が１０℃以上ある場合でも、温度リップルが１０℃以上あると、温度の高いときと低いときとで記録紙Ｐに定着した画像の光沢が異なってくる。したがって、定着ローラ６０の表面温度のリップルは１０℃以内に抑えることが望ましい。

次に、定着装置４０において、外部加熱装置８０の制御温度（外部加熱装置８０の表面温度と定着ローラ６０の表面温度の差）、並びに外部加熱装置８０の無端ベルト８３と定着ローラ６０とが接触して形成されるニップ幅を変化させた場合について、ウォームアップ完了後における定着ローラ６０の表面温度のアンダーシュートおよびオーバーシュートについて検討した。その結果を図６に示す。

ここでの測定において、上記ニップ幅を変化させるために外部加熱装置８０に定着ローラ６０に対しての離接機構を設置し、この離接機構を動作させた。

図６中の数字は、ウォームアップ完了直後の定着ローラ６０表面のオーバーシュートおよびアンダーシュートを示す。なお、マイナス値はアンダーシュートである。図６において、ウォームアップ完了直後のアンダーシュートを５℃以下、すなわち定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）１８５℃に対してアンダーシュートを１８０℃以上に抑制するためには、定着ローラ６０の表面温度と外部加熱装置８０の表面温度との温度差を、外部加熱装置８０と定着ローラ６０とのニップ幅が２０ｍｍのときには２５℃以下、ニップ幅が１０ｍｍのときには３５℃以下、ニップ幅が３ｍｍのときには６０℃以下にする必要がある。

同様に、ウォームアップ完了直後のオーバーシュートを５℃以下、すなわち定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）１８５℃に対してオーバーシュートを１９０℃以下に抑制するためには、定着ローラ６０の表面温度と外部加熱装置８０の表面温度との温度差を、外部加熱装置８０と定着ローラ６０とのニップ幅が２０ｍｍのときには５℃以上、ニップ幅が１０ｍｍのときには１５℃以上、ニップ幅が３ｍｍのときには３５℃以上にする必要がある。ただし、外部加熱装置８０と定着ローラ６０とのニップ幅を２０ｍｍ以上確保できる場合には、外部加熱装置８０の表面温度と定着ローラ６０の表面温度との温度差がほとんどなくても、定着ローラ６０のオーバーシュートは起こりにくくなる。

次に、定着装置４０でのコールドオフセットを防止するために、定着ローラ６０のウォームアップ完了直後のアンダーシュートが定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）から５℃以内の範囲で推移する条件について調べた。図７は、横軸を外部加熱装置８０と定着ローラ６０とで形成するニップ幅Ｌａとし、縦軸を定着ローラ６０の表面温度と外部加熱装置８０の表面温度との温度差Ｔａとして測定結果をプロットし、得られた結果を近似曲線で表したものとである。この近似曲線の式は、
Ｔａ＝９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９} …… （１）
となる。

したがって、定着ローラ６０でのアンダーシュートを定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）から５℃以内に制御するには、（１）式の近似曲線よりも温度差を小さくすればよいので、外部加熱装置８０の制御温度Ｔ２、定着ローラ６０の制御温度Ｔ３との温度差Ｔａを、
Ｔａ≦９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９} …… （２）
とすればよい。

一方、外部加熱装置８０と定着ローラ６０との間に形成するニップ部が狭かったり、外部加熱装置８０の制御温度と定着ローラ６０の制御温度との差が小さかったりする場合は、オーバーシュートが発生する。そこで、定着装置４０でのホットオフセットを防止するために、定着ローラ６０のウォームアップ完了直後のオーバーシュートが定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）から５℃以内の範囲で推移する条件について調べた。図８は、横軸を外部加熱装置８０と定着ローラ６０とで形成するニップ幅Ｌａとし、縦軸を定着ローラ６０の表面温度と外部加熱装置８０の表面温度との温度差Ｔａとして測定結果をプロットし、得られた結果を近似曲線で表したものとである。この近似曲線の式は、
Ｔａ＝１１３．８７×Ｌａ^{−０．９８９９} …… （３）
となる。

したがって、定着ローラ６０でのオーバーシュートを定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）から５℃以内に制御するには、（３）式の近似曲線よりも温度差を大きくすればよいので、
Ｔａ≧１１３．８７×Ｌａ^{−０．９８９９} …… （４）
とすればよい。

上記の（３）式および（４）式から、定着ローラ６０におけるウォームアップ完了直後のアンダーシュートおよびオーバーシュートを定着ローラ６０のウォームアップ完了温度（第３目標温度Ｔ３：制御温度）から±５℃の範囲に抑制するための条件は、
１１３．８７×Ｌｂ^{−０．９８９９} ≦ Ｔａ ≦９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９} …（５）
となる。

定着ローラ６０の表面温度と外部加熱装置８０の表面温度との温度差Ｔａを上記（５）式に従って制御すれば、外部加熱装置８０と定着ローラ６０との間に形成されるニップ部において、定着ローラ６０でのオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑える適正な外部加熱装置８０の温度を設定することができる。これにより、定着装置４０のウォームアップ完了後、通紙動作を行ってもホットオフセットもしくはコールドオフセットが生じない良好な定着画像を得ることができる。

なお、上述したように、外部加熱装置８０の無端ベルト８３と定着ローラ６０とのニップ幅が２０ｍｍ以上確保できる場合には、外部加熱装置８０の制御温度と定着ローラ６０の制御温度との温度差がほとんどなくても定着ローラ６０のオーバーシュートは起こりにくくなる。そこで、上記（２）式の範囲内に外部加熱装置８０の制御温度を設定してもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施形態における定着装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示した定着装置を備えた画像形成装置の内部構造を示す模式図である。 図１に示した定着装置のウォームアップ時の無端ベルト、定着ローラおよび加圧ローラの表面温度の変化を示すグラフである。 図１に示した定着装置の制御装置によるウォームアップ時の制御の流れを示すフローチャートである。 図１に示した外部加熱装置の無端ベルトおよび定着ローラにおけるのウォームアップ完了直前から完了後の表面温度の推移を示すグラフである。 図１に示した定着装置における、外部加熱装置と定着ローラとの表面温度差と、外部加熱装置と定着ローラとの間のニップ幅と、ウォームアップ完了後における定着ローラの表面温度のアンダーシュートおよびオーバーシュートとの関係を示す説明図である。 図１に示した定着装置において、定着ローラのウォームアップ完了直後のアンダーシュートが定着ローラのウォームアップ完了温度から５℃以内の範囲で推移する場合における、外部加熱装置と定着ローラとの間のニップ幅Ｌａと、定着ローラの表面温度と外部加熱装置の表面温度との温度差Ｔａとの関係を示すグラフである。 図１に示した定着装置において、定着ローラのウォームアップ完了直後のオーバーシュートが定着ローラのウォームアップ完了温度から５℃以内の範囲で推移する場合における、外部加熱装置と定着ローラとの間のニップ幅Ｌａと、定着ローラの表面温度と外部加熱装置の表面温度との温度差Ｔａとの関係を示すグラフである。 ４サイクル方式の画像形成装置が備える定着装置でのモノクロ画像を定着する場合とカラー画像を定着する場合との共通非オフセット域を示す説明図である。 ４連タンデム方式の画像形成装置が備える定着装置でのモノクロ画像を定着する場合とカラー画像を定着する場合との共通非オフセット域を示す説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４０ 定着装置
６０ 定着ローラ（定着部材）
６１ 芯金
６２ 弾性層
６３ 離型層
６４ ハロゲンランプ（熱源）
６５ サーミスタ
７０ 加圧ローラ（加圧部材）
７１ 芯金
７２ 弾性層
７３ 離型層
７４ ハロゲンランプ（熱源）
７５ サーミスタ
８０ 外部加熱装置
81,82 加熱ローラ
８３ 無端ベルト
８４ サーミスタ
86,87 ハロゲンランプ（熱源）
９０ 制御装置
９１ 回転駆動装置

Claims (7)

1. 内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、
   前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部を前記定着部材との間に形成する加圧部材と、
   熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との間に第２ニップ部を形成する外部加熱装置とを備えている定着装置において、
   記録紙に対する過加熱もしくは加熱不足により記録紙上のトナーの一部が前記定着部材の表面に付着するオフセットが生じない温度領域に前記定着部材の表面温度を維持するために、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅に応じて、前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との温度差を制御することを特徴とする定着装置。
2. 内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、
   前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部が前記定着部材との間に形成されている加圧部材と、
   熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との接触領域である第２ニップ部が前記定着部材との間に形成されている外部加熱装置とを備えている定着装置において、
   前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との差をＴａ、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅をＬａとすると、
   Ｔａ ≦ ９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９}
   であることを特徴とする定着装置。
3. 内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、
   前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部が前記定着部材との間に形成されている加圧部材と、
   熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との接触領域である第２ニップ部が前記定着部材との間に形成されている外部加熱装置とを備えている定着装置において、
   前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との差をＴａ、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅をＬａとすると、
   １１３．８７×Ｌａ^{−０．９８９９} ≦ Ｔａ
   であることを特徴とする定着装置。
4. 内部に熱源を有し、この熱源よりも外表面側の位置に弾性層を有する定着部材と、
   前記定着部材に圧接され、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる第１ニップ部が前記定着部材との間に形成されている加圧部材と、
   熱源を有し前記定着部材の外面に配置され、前記定着部材との接触領域である第２ニップ部が前記定着部材との間に形成されている外部加熱装置とを備えている定着装置において、
   前記外部加熱装置の表面温度と前記定着部材の表面温度との差をＴａ、前記第２ニップ部における前記記録紙搬送方向の幅をＬａとすると、
   １１３．８７×Ｌａ^{−０．９８９９} ≦ Ｔａ ≦ ９９．８４２×Ｌａ^{−０．４５９９}であることを特徴とする定着装置。
5. 前記外部加熱装置は、複数個のうちの少なくとも１個が熱源を有する複数個のローラと、これらローラに架設されて前記定着部材に圧接され、前記定着部材との間に前記ニップ部を形成しているベルトとを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記定着部材の熱源および前記外部加熱装置の熱源への電力供給を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記外部加熱装置がウォームアップのための目標温度に到達するまでは、前記外部加熱装置の熱源への電力供給を最優先に行わせることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１から５のいずれか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。

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