JP2010217209A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輻射強度に指向性を有する発熱体による定着ベルトの加熱の、軸方向におけるばらつきを抑制する。
【解決手段】定着装置１は、所定の軸方向に延びる筒状に形成され、回転可能に支持された定着ベルト２と、定着ベルト２に対して外周側から加圧して、定着ベルト２との間に定着ニップＮを形成すると共に、その状態で回転する加圧ローラ４と、定着ベルト２内に設けられ、加圧ローラ４の加圧力を受け止めて定着ベルト２を支持する支持体５と、定着ベルト２内で軸方向に延びて設けられ、自ら輻射熱を発することによって定着ベルト２を内周側から加熱するグラファイトシート６３とを備えている。グラファイトシート６３は、横断面においてグラファイトシート６３を中心とした周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有する形状に形成されており、横断面における鉛直方向寸法Ｈが水平方向寸法Ｗよりも大きくなるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙、フィルムその他の被記録材の面上にトナーで画像が形成されたトナー像をその被記録材の面に定着する定着装置に関するものである。

従来から、電子写真装置等に設けられて、被記録材上のトナー像を定着する定着装置が知られている。この定着装置は、近年、画像のカラー化への適合、即ち、定着能力の向上が望まれると同時に、省電力化やウォームアップ時間の短縮の要求も高まっている。そのため、熱容量を小さくした薄い定着ベルトによってトナー像を加熱する定着装置が提案、実用化されている。

例えば、特許文献１に開示された定着装置は、定着ベルトと、ハロゲンヒータと、支持体としてのニップ形成部材と、加圧体としてのプレスローラとで構成されている。定着ベルトは、円筒状にされた、厚さ0.2mmの電鋳ベルトを基材としたものである。ニップ形成部材は、耐熱性の合成樹脂により形成された長尺の板状体であり、その両端に取り付けたベルトカラーとで、定着ベルトを保持している。このような構成において、プレスローラを定着ベルトに圧接し、用紙に対する所定幅のニップを形成している。そして、ニップ形成部材の、ハロゲンヒータと対向する面に熱線を反射する鏡面部材を設けることによって、ハロゲンヒータからニップ形成部材へ放射された熱線を、反射させて定着ベルトの内周面に向かわせている。こうすることによって、定着ベルトを効率良く加熱して、ウォームアップタイムを短縮している。

また、特許文献２に開示された定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトに外周側から押し付けて該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧体としての押圧ロールと、押圧ロールからの押圧力を定着ベルトの内周側から受け止めて該定着ベルトを支持する支持体としての梁と、定着ベルトを内周側から加熱するランプと、ランプからの熱が梁に伝導する際の熱抵抗となる断熱パッドとを備えている。ランプには、梁のある側に熱線反射膜が設けられており、ランプからの熱線が梁の方向に向かわないようにしている。こうすることによって、定着ベルトを効率良く加熱している。
特開２００５−２８３９２７号公報 特開２００８−００９０１５号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来の定着装置では、ヒータからの熱線がニップ形成部材にも直接、照射される。ニップ形成部材には鏡面部材が設けられているものの、熱線が直接照射される以上、やがて輻射熱により温度が上昇する。鏡面部材が高温となると、該鏡面部材が取り付けられているニップ形成部材も高温となる。こうして、鏡面部材やニップ形成部材にヒータからの輻射熱が吸収される分、定着ベルトに吸収される輻射熱が減り、定着ベルトを効率良く加熱することができない。その結果、ウォームアップ時間が長くなってしまうと共に、消費電力を増大させることになる。

また、ニップ形成部材は樹脂で構成されているため、高温になると、強度が低下してしまう。そのため、ニップ部に圧力をあまりかけることができず、定着性を確保することが難しくなる。特に連続通紙時には、ハロゲンヒータが連続的に点灯されてニップ形成部材がかなりの高温となるため、ニップ形成部材の強度が問題となる。

そこで、ニップ形成部材を剛性の高い金属製とすることも考えられる。しかし、ニップ形成部材を金属製とすると、熱容量が大きくなってしまい、ウォームアップ時間をさらに増大させてしまう。

また、特許文献２に開示された定着装置では、ランプのうち梁の方を向く部分に熱線反射膜を設けて、梁の方向に熱線が照射されないように構成している。しかし、この構成では、熱線反射膜のような別部材をランプに設ける必要がある。

さらに、ランプからの熱線が梁には直接照射されないにしても、ランプからの輻射熱により熱線反射膜が高温となり、高温となった該熱線反射膜からの熱線が梁の方向へ照射される。そのため、ランプと梁との間に断熱パッドが設けている。こうすることによって、熱線反射膜からの熱線が、梁へ直接照射されることを防止している。つまり、所定の方向に熱線を照射しないようにランプに熱線反射膜を設けたとしても、結局は、熱線反射膜を介して該所定の方向に熱線が照射されることになる。そのため、ランプからの輻射熱は、熱線反射膜や、さらには断熱パッドや梁に吸収され、その分、定着ベルトに対する加熱効率が低下してしまう。

そこで、本発明者は、定着ベルトを効率よく加熱すべく、鋭意研究の結果、発熱体の形状を工夫して、輻射強度に指向性を有する発熱体を発明するに至った。すなわち、定着ベルトの軸に直交する横断面が円形の発熱体であれば、周囲に均等に輻射するのに対し、発熱体の横断面を円形以外の所定の形状、例えば、扁平な形状とすることによって輻射強度に指向性を持たせている。このように、発熱体の断面を例えば扁平に形成すると、横断面が円形の発熱体と比べて、或る方向を向く面の面積が広くなり、別の或る方向を向く面の面積が狭くなる。その結果、面積が広くなった或る方向への輻射強度が高くなる一方、面積が狭くなった別の方向への輻射強度は低くなる。そして、輻射強度が高い方向には、支持体等の構造物を配置せず、発熱体からの熱線が定着ベルトの内周面に直接照射されるように構成することによって、定着ベルトを効率よく加熱することができる。

しかしながら、発熱体の断面が円形の場合は、発熱体の中心を通るどのような軸に対しても断面２次モーメントが均一であるが、発熱体の断面を扁平に形成すると、どの軸回りの断面２次モーメントを考えるかによって、断面２次モーメントの大小が変化する。つまり、発熱体が、或る方向には撓み易く、別の方向には撓み難いといった特性を有することになる。ここで、定着ベルト内において発熱体が撓むと、軸方向において、定着ベルトと発熱体との距離が不均一となる（通常、発熱体の軸方向中央部の撓み量が最も大きくなる）。その結果、定着ベルトの加熱が不均一になってしまう。さらに、定着装置の動作時には、微小な振動が生じるため、発熱体が撓んだ状態で該発熱体に振動が伝わると、発熱体が、該発熱体を収容しているガラス管等に接触する虞がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、輻射強度に指向性を有する発熱体による定着ベルトの加熱の、軸方向におけるばらつきを抑制することにある。

ここに開示する定着装置は、上記目的を達成するために、輻射強度が不均一となった輻射強度分布を有する形状に形成された発熱体を、その横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置することによって、発熱体が重力により撓むことを抑えて、定着ベルトをその軸方向においてできる限り均一に加熱するようにしたものである。

すなわち、被記録材上のトナー像を定着する定着装置は、所定の軸方向に延びる筒状に形成され、回転可能に支持された定着ベルトと、前記定着ベルトに対して外周側から当接し且つ加圧して、該定着ベルトとの間に定着ニップを形成すると共に、その状態で回転する加圧体と、前記定着ベルト内に設けられ、前記加圧体の加圧力を前記定着ベルトの内周側から受け止めて該定着ベルトを支持する支持体と、前記定着ベルト内で前記軸方向に延びて設けられ、自ら輻射熱を発することによって該定着ベルトを内周側から加熱する発熱体とを備え、前記発熱体は、前記軸に対して直交する横断面において該発熱体を中心とした周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有する形状に形成されており、該横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置されているものとする。

この定着装置によれば、発熱体を、その軸に対して直交する横断面において該発熱体を中心とした周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有する形状に形成すると共に、その発熱体を、定着ベルト内において、該横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置することによって、発熱体の水平軸回りの断面２次モーメントを大きくすることができるため、発熱体の鉛直方向への撓み量を抑制することができる。その結果、定着ベルトを軸方向においてできる限り均一に加熱することができる。また、発熱体がガラス管等の容器に内包される場合でも、その容器に接触したりして破損することを防止することができる。

本実施形態に係る定着装置は、被記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、所定の軸方向に延びる筒状に形成され、回転可能に支持された定着ベルトと、前記定着ベルトに対して外周側から当接し且つ加圧して、該定着ベルトとの間に定着ニップを形成すると共に、その状態で回転する加圧体と、前記定着ベルト内に設けられ、前記加圧体の加圧力を前記定着ベルトの内周側から受け止めて該定着ベルトを支持する支持体と、前記定着ベルト内で前記軸方向に延びて設けられ、自ら輻射熱を発することによって該定着ベルトを内周側から加熱する発熱体とを備え、前記発熱体は、前記軸に対して直交する横断面において該発熱体を中心とした周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有する形状に形成されており、該横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置されているものとする。

このような構成によれば、発熱体は、それ自体の形状によって、その軸に直交する横断面において該発熱体を中心とする周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有するようになる。そして、このような発熱体を、その軸に直交する横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置することによって、発熱体の水平軸回りの断面２次モーメントを大きくすることができるため、発熱体が鉛直方向、即ち、重力が作用する方向に撓むことを抑制することができる。その結果、定着ベルトを軸方向においてできる限り均一に加熱することができる。それに加えて、定着ベルトがガラス管等の容器に内包される構成であっても、その容器に接触して破損することを防止することができる。

また、本実施形態に係る発熱体は、一対の主発熱面が所定の微小間隔を空けて相対した板状に形成されているものとする。

例えば横断面円形状の発熱体は、輻射の方向がその発熱体を中心とした放射状となって周方向に均一になるのに対し、横断面板状の発熱体（但し体積は、横断面円形状の発熱体と同じとする）は、熱線の大部分が主発熱面の法線方向へ放射されるようになる。こうして、その形状により、その周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有する発熱体を実現することができる。また、このように板状に形成された発熱体は、その板幅方向（即ち、軸方向と主発熱面の法線方向とに直交する方向）に延びる軸回りの断面２次モーメントが小さくなる。そのため、発熱体を主発熱面の法線方向が鉛直方向を向くように配置すると、鉛直方向に撓みやすくなってしまう。そこで、このように板状に形成された発熱体であっても、発熱体を横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置することによって、発熱体の水平軸回りの断面２次モーメントを大きくして、鉛直方向に撓み難くすることができる。

また、本実施形態に係る発熱体は、前記主発熱面の法線方向への輻射強度が高い指向性を有しており、前記支持体は、前記定着ベルト内において、前記発熱体の前記法線方向に位置しないように配置されているものとする。

このような構成によれば、支持体を、発熱体からの輻射強度が強い前記主発熱面の法線方向に位置しないように配置することによって、他の手段を要せずにそれだけで、発熱体から支持体へ直接照射される熱線を抑制し、より多くの熱線を発熱体から定着ベルトへ直接照射させることができる。その結果、定着ベルトを効率よく加熱することができる。

また、本実施形態に係る定着装置は、定着ベルトの内周面の少なくとも一部と摺接して該定着ベルトの回転経路を形成する経路形成面を有する経路形成部材をさらに備えているものとする。

前記の構成によれば、経路形成部材によって、定着ベルトの回転経路を所望の形状に形成することができる。例えば、作動中に停電などにより定着ベルトの回転が停止した場合に定着ベルトが発熱体から受ける余熱の程度を抑える最適な形に、定着ベルトの形状を形成することができる。その結果、発熱体の余熱により定着ベルトが高温となり過ぎることを防止することができる。

また、本実施形態に係る経路形成部材は、前記定着ベルトの回転経路を、前記定着ニップの出口部分と反対側の部分が該出口部分よりも膨らんだ鶏卵状となるように形成するものとする。

前記の構成によれば、この構成は、定着ベルトに曲げのストレスが付与されることを可及的に抑制する上で有利な構成である。また、定着ベルト内において、定着ニップの出口部分と対向する部分に発熱体を配置するための広い空間を確保することができる。

さらに、本実施形態に係る発熱体は、前記定着ベルト内において、前記回転経路が膨らんだ部分に配設されているものとする。

前記の構成によれば、定着ベルトの断面形状を円形に形成する場合と比較して、発熱体からの熱線を定着ベルトの内周面における広い範囲で吸収することができる。また、発熱体で定着ベルトを加熱し過ぎないように、定着ベルトと発熱体との距離を容易に確保することができる。

以下、図面を参照しながら、この定着装置をさらに詳細に説明する。尚、以下の説明は、本質的に例示である。

《実施形態１》
図１は、実施形態１に係る定着装置１の横断面図であり、図２は、定着装置１の分解斜視図である。以下、本明細書において、横断面とは、長手方向（軸方向）に直交する断面を意味し、縦断面とは、長手方向に沿った断面を意味する。

定着装置１は、図１、図２に示すように、所定の軸方向に延びる筒状に形成された可撓性を有する定着ベルト２と、該定着ベルト２が所定の回転経路に沿って回転するように該定着ベルト２を支持する経路形成部材３と、該軸方向と平行に配設されており、該定着ベルト２の外周面に押し当てられて該定着ベルト２との間で定着ニップＮを形成し且つ該定着ニップＮを通過する、紙、フィルムその他の被記録材１９を加圧する加圧ローラ４と、定着ベルト２の内部に該軸方向に沿って配設されて、加圧ローラ４に加圧される定着ベルト２を内側から支持する支持体５と、発熱体として横断面薄板状に形成されたグラファイトシート６３を具備すると共に、定着ベルト２の内部に該軸方向に沿って配設されて該定着ベルト２を内周面から加熱するグラファイトヒータ６とを備えている。ここで、詳細は後述するが、グラファイトシート６３の輻射強度（長尺のグラファイトシート６３の軸に対して直交する横断面内での輻射強度）は、グラファイトシート６３の横断面形状が薄板形状であることに起因して、このグラファイトシート６３を中心とした周方向に均一ではなく、輻射強度が相対的に高い方向と、輻射強度が相対的に低い方向とを有する、所定の（図１３に示すように概略８の字状の）輻射強度分布を有している。換言すれば、自らが放射方向に輻射熱を発する発熱体としてのグラファイトシート６３は、自身の形状に起因して、輻射強度について指向性を有している。グラファイトヒータ６の輻射強度分布特性を利用して、この定着装置１では、定着ベルト２の回転経路を所定の形状にしたり、支持体５の配設位置を所定の位置にしたりしている。

この定着装置１においては、加圧ローラ４を支持体５の所定の位置に向かって定着ベルト２の外周面に押し当てることにより、定着ベルト２が加圧ローラ４と支持体５とで挟持され、定着ベルト２と加圧ローラ４との間の定着ニップＮが形成される。この状態で加圧ローラ４が回転駆動されると、定着ベルト２は加圧ローラ４との摩擦力により、従動回転する。このとき、定着ベルト２は、経路形成部材３によって規制されているため、所定の回転経路に沿って回転する。また、定着ベルト２は、グラファイトヒータ６からの輻射熱により内周側から直接的に加熱されている。こうして、定着装置１は、定着ニップＮに搬送されてくる被記録材１９を、定着ベルト２によって加熱すると共に加圧ローラ４によって加圧して、該被記録材１９上に形成されたトナー像を定着する。尚、この定着装置１は、定着できる最大幅がＡ３サイズの用紙の幅に設定されている。以下、定着装置１の各構成について詳しく説明する。

（定着ベルト）
図３は、定着ベルト２の断面構造を示す図である。定着ベルト２は、無端ベルトであって、定着ベルト２を構成する各層の詳細は後述するが、厚みに関しては、各層合計で数百μｍ程度の厚みとなっており、非常に薄肉で、柔らかいものである。定着ベルト２内の層構造は内側から順に基材２ａ、弾性層２ｂおよび離型層２ｃの３層からなっている。

前記基材２ａは、厚さが９０μｍのフィルム状の部材であって、耐熱性のポリイミド樹脂からなる。尚、この基材２ａの厚さは、４０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲とすることが好ましく、前記ポリイミド樹脂の他、フッ素樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アラミド樹脂等の耐熱性を有する材料を用いることができる。ここで、グラファイトヒータ６からの熱線の吸収を良くするためには、基材２ａは、熱放射率が０．９以上あるものが好ましく、ポリイミド樹脂にカーボンブラック、グラファイト、酸化鉄等を分散させて着色するとより有効である。尚、基材２ａとしては、必ずしも耐熱性樹脂を用いる必要はなく、３０〜５０μｍ程度の厚みからなるステンレスやニッケルの金属チューブを用いてもよい。ただし、金属表面は、熱の反射率が大きく、熱線の吸収が悪いので、内周面に熱線の吸収性と耐磨耗性とを兼ね備えた薄い耐熱性の樹脂層を設けることが好ましい。例えば、ポリイミド樹脂にカーボンブラックを含有させたものを１０〜５０μｍ設けるとよい。

前記弾性層２ｂは、カーボンブラックを分散させた柔軟性のある厚さ１５０μｍのシリコーンゴムからなる。この弾性層２ｂは、特にトナー付着量の多いカラー画像を定着する場合に、定着ベルト２表面が未定着画像の表面の凹凸に倣い易くするためのものである。この弾性層２ｂを設けることによって、定着されたカラー画像のグロスの向上を図ることができる。尚、モノクロ画像を形成するために用いられる定着装置においては、弾性層２ｂは必ずしも必要ではない。弾性層２ｂの材料としては、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性材料が好ましく、基材２ａと同様に、カーボンブラック等を混ぜ合わせて黒色に着色すると、基材２aを透過した熱線をより効率よく吸収することが可能である。その厚さは、必要に応じて適宜調整してよいが、好ましくは５０μｍ〜３００μｍである。

前記離型層２ｃは、溶融したトナーとの分離性を良くするために、厚さが３０μｍのＰＦＡで形成されている。離型層２ｃの材料としては、離型性及び耐久性の良好な材料が好ましく、一般にはフッ素樹脂やシリコーン樹脂が適している。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどが用いられる。離型層２ｃの厚さは、トナー像への倣いやすさと耐久性の観点から適宜決められるが、好ましくは５μｍ〜４０μｍ程度である。尚、この離型層２ｃも、弾性層２ｂと同様、用いるトナーやその他の条件により必要としない場合もある。

このように構成された定着ベルト２は、内径を３４ｍｍとし、全長（即ち、軸方向の長さ）をＡ３サイズの用紙の定着を可能とすべく３４０ｍｍとした。また、その内面には、摺動摩擦を低減し且つ耐久性を確保するために、耐熱性の潤滑剤を付与している。

また、定着ベルト２は、グラファイトヒータ６により加熱されると熱膨張する。このように熱膨張すると、定着ベルト２の寸法が変化することになるため、熱膨張は小さい方が好ましい。定着ベルト２の熱膨張率を小さくするためには、例えば、定着ベルト２の基材２ａにポリイミド樹脂を用い、そのポリイミド樹脂にカーボン系樹脂などの熱膨張防止剤を分散させることが好ましい。こうして、熱膨張率が小さい材料であるほうが、後述する経路形成部材３のザグリ部３６のザグリ量が少なくてすむ点でも好ましい。

（経路形成部材）
図４は、支持体５及びグラファイトヒータ６と経路形成部材３との関係を模式的に示す経路形成部材の正面図であり、図５は、経路形成部材３の斜視図であり、図６は、図１に示した定着装置のVI−VI線における縦断面図であり、図７は、定着ベルト２の回転経路の形状を模式的に示した横断面図である。

前記経路形成部材３は、図４、図５に示すように、概略筒状に形成された経路形成部３１と、経路形成部３１の端部に鍔状に接合されたフランジ部３３とを有している。

経路形成部材３は、図６に示すように、経路形成部３１が定着ベルト２の端部に嵌め込まれると共に、フランジ部３３が定着装置１のケーシング１１（一部のみ図示）に取り付けられる。こうして、定着ベルト２は、経路形成部材３を介してケーシング１１に対して回転自在に取り付けられる。

前記経路形成部３１は、概略筒状に湾曲させた板状の部材で形成されていて、その外周面に経路形成面３２が形成されている。図４において、経路形成面３２は、曲率半径が大きな大径部３２ａと、曲率半径が小さな小径部３２ｂと、平面又は曲面で形成され、これら大径部３２ａと小径部３２ｂとを滑らかに接続する接続部３２ｃとを有している。さらに詳しくは、小径部３２ｂに対向する位置に大径部３２ａが設けられている。こうして、経路形成面３２の横断面（即ち、定着ベルト２の軸方向に直交する断面）は、小径部３２ｂよりも大径部３２ａ側に膨らんでいる。換言すれば、経路形成面３２の横断面は、非円形であって、鶏卵状に形成されている。ここでは、大径部３２ａの（経路形成面３２の）曲率半径を約１６ｍｍとし、小径部３２ｂの（経路形成面３２の）曲率半径を約９ｍｍとしている。ここで、小径部３２ｂよりも大径部３２ａ側に膨らんでいるとは、小径部３２ｂの曲率半径を有する円（即ち、小径部３２ｂによって円周の一部が構成される円）よりも、大径部３２ａが外側に位置する形状を意味する。

また、経路形成部３１には切欠部３１ａが形成されていて、経路形成部３１は、筒の一部を軸方向の全長に亘って切り取った形状をしている。詳しくは、切欠部３１ａを挟んで、経路形成面３２の大径部３２ａと小径部３２ｂとが配置されている。つまり、切欠部３１ａによって形成される経路形成部３１の一端部には大径部３２ａが位置し、経路形成部３１の他端部には小径部３２ｂが位置する。また、経路形成部材３が定着装置１に組み込まれた際には、切欠部３１ａの位置は定着ニップＮが形成される位置に相当し、定着ニップＮの入口側に大径部３２ａが位置する一方、定着ニップＮの出口側に小径部３２ｂが位置する。

前記フランジ部３３は、概略筒状に形成された経路形成部３１の軸方向の一端部において、鍔状に拡がるように設けられた平板状の部材である。フランジ部３３は、経路形成部３１のような切欠部を有さず、切欠部３１ａに相当する部分にも設けられている。このフランジ部３３は、取り付け穴３３ａ、３３ａ、…を介してネジによりケーシング１１に固定されている。フランジ部３３における、経路形成部３１が立設された面が、ケーシング１１に取り付けられる取付面３３ｂとなる。

また、フランジ部３３には、経路形成部３１の外周を覆って環状に形成され、該経路形成部３１と同じ方向に突出する環状突出部３４が設けられている。この環状突出部３４は、経路形成部３１の切欠部３１ａ近傍の片寄り規制部３５と、該片寄り規制部３５よりもフランジ部３３側に陥没したザグリ部３６とで構成されている。ここでは、片寄り規制部３５とザグリ部３６との軸方向距離（即ち、段差）を１ｍｍとしている。この片寄り規制部３５が片寄り規制部材を構成する。

ここにおいて、詳しくは後述するが、図４に示すように、グラファイトヒータ６（グラファイトシート６３）が概略８の字状の輻射強度分布特性を有することに起因して、定着ベルト２の回転経路が４つの領域（第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２並びに第１及び第２暗領域Ｄ１，Ｄ２）に区分されたときに、片寄り規制部３５は、輻射強度が相対的に低い第１暗領域Ｄ１内において、その第１暗領域Ｄ１のほぼ全域に亘って設けられている。換言すれば、片寄り規制部３５は、グラファイトヒータ６の輻射強度が相対的に高い第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２や、その第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２の間に位置する第２暗領域Ｄ２には設けられていない。

このように構成された経路形成部材３は、図２、図６に示すように、定着ベルト２の両端部に設けられており、経路形成部３１が該定着ベルト２内に緩く嵌め込まれて、経路形成面３２が該定着ベルト２の内周面の少なくとも一部と摺接して該定着ベルト２の回転経路を非円形に形成し、フランジ部３３が定着ベルト２の端部からはみ出た状態となっている。

こうして、ケーシング１１に対して回転自在に支持された定着ベルト２は、その内周面が経路形成面３２に摺接しながら回転するため、全周に亘って経路形成面３２と略同様の形状の経路に沿って回転する。その結果、定着ベルト２の回転経路は、図７に示すように、経路形成面３２と同様に非円形であって、詳しくは、曲率半径が大きな大径部と曲率半径が小さな小径部とを有した鶏卵状となる。尚、前述の如く、定着ニップＮに相当する部分には経路形成面３２が存在しないため、定着ベルト２のうち定着ニップＮが形成される部分の経路は経路形成部３１によって規制されない。詳しくは後述するが、定着ベルト２のうち定着ニップＮが形成される部分の経路は、加圧ローラ４及び支持体５の形状、並びに、加圧ローラ４の加圧力等に起因して形成される。

このように定着ベルト２の回転経路が経路形成面３２によって形成された結果、定着ベルト２のうち、定着ニップＮの出口近傍の部分は、経路形成面３２の小径部３２ｂに沿って、曲率半径が小さくなっている。こうすることで、被記録材１９が定着ニップＮを通過して出て行くときに、被記録材１９はそれ自身の復元力（こしの強さ）によって定着ベルト２から分離する。被記録材１９が分離できるかどうかは、使用するトナーの種類や付着量、被記録材１９の厚みやこわさ、定着ベルト２の表層の付着力の大小など様々な条件で決まる。ここでは、実験の結果（実験条件としては、薄紙（６４ｇ／ｍ^２紙）を用いてカラー３色重ね全面べた画像を定着した場合の結果）、出口側の曲率半径が約１０ｍｍ以下であれば確実に分離できることがわかった。

一方、定着ベルト２のうち、支持体５を挟んで、定着ニップＮの出口部分の反対側の部分は、経路形成面３２の大径部３２ａに沿って曲率半径が大きくなっていて、該定着ニップＮの出口部分よりも膨らんだ形状となっている。こうすることで、定着ベルト２にできるだけ曲げのストレスを与えることなく、摺動負荷を低減することができる。また、詳しくは後述するが、定着ニップＮの入口近傍に大径部３２ａを設けることによって、定着ベルト２内において、支持体５を挟んで、定着ニップＮの出口部分と対向する部分にグラファイトヒータ６を配置するための広い空間を確保することができる。ここで、定着ニップＮの出口部分の反対側の部分が定着ニップＮの出口部分よりも膨らんだ形状とは、定着ニップＮの出口部分の曲率半径を有する円（即ち、定着ニップＮの出口部分によって円周の一部が構成される円）よりも、該定着ニップＮの出口部分の反対側の部分が外側に位置する形状を意味する。

また、経路形成部３１は、定着ベルト２に対して内周側から当接しているため、定着ベルト２は内側への変形が規制される。そのため、定着ベルト２は、グラファイトヒータ６との距離が確保され、グラファイトヒータ６に近接し過ぎて破損してしまうことが防止される。

また、定着ベルト２の軸方向両端部が経路形成部材３によって支持された状態において、定着ベルト２の各軸方向端面は、図６に示すように、該経路形成部材３の環状突出部３４と対向している。定着ベルト２の両端部に設けられた２つの片寄り規制部３５の間の軸方向の距離は、定着ベルト２の全長よりも長くなっている。詳しくは、定着ベルト２の端面は、片寄り規制部３５と所定の第１間隔を有して対向している。この第１間隔は、定着装置１の運転中において、定着ベルト２の熱膨張を考慮しつつ、定着ベルト２の軸方向への移動が許容される距離に設定されている。つまり、回転する定着ベルト２は、２つの片寄り規制部３５によって軸方向への移動が所定の許容範囲内に規制される。

このとき、定着ベルト２の端面は、ザグリ部３６とも対向しており、ザグリ部３６との間の間隔は所定の第２間隔となっている。第２間隔は、第１間隔に片寄り規制部３５とザグリ部３６との段差を加えた距離である。この第２間隔は、停電時などで定着ベルト２の回転が停止した際に、定着ベルト２がグラファイトヒータ６の余熱によって熱膨張したとしても、定着ベルト２の軸方向端面がザグリ部３６に当接しないだけの距離に設定されている。すなわち、第２間隔は、異常昇温時に熱膨張により定着ベルト２が伸びる余地を最低限確保できる距離に設定されている。こうして、定着ベルト２の端面の外方には、ザグリ部３６との間に逃げ空間３７が形成されている。

つまり、定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１に位置する部分はそもそも、グラファイトシート６３の輻射強度分布特性において、輻射強度が相対的に低い領域に対応することからグラファイトヒータ６からの熱線を受け難いので、停電などで定着ベルト２の回転が停止したときでも、グラファイトヒータ６の余熱による熱膨張もほとんど起こさない。逆に、定着ベルト２のうち第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置する部分は、グラファイトシート６３の輻射強度分布特性において、輻射強度が相対的に高い領域に相当するため、その余熱も高い領域に相当する。そのため、この第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置する部分は特に、停電時等に熱膨張しやすい。そこで、通常運転中の定着ベルト２の軸方向移動を規制する片寄り規制部３５を第１暗領域Ｄ１だけに設ける一方、停電時等に定着ベルト２が熱膨張する可能性がある第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２、並びに、その第１及び第２照射領域の間であってグラファイトヒータ６との間に何ら干渉物が存在しない領域である第２暗領域Ｄ２には片寄り規制部３５が設けられていない逃げ空間３７を形成している。

尚、経路形成面３２は、この形状に限定されるものではない。ただし、定着ニップＮの出口側の曲率半径を１０ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。さらには、その曲率部分を９０度以上確保した上で、その他の部分をできるだけ大きく膨らませた形状にすることが好ましい。このように、定着ニップＮの出口側の曲率半径を１０ｍｍ以下とし、さらには、その曲率部分を９０度以上確保することによって、被記録材１９の分離がより確実となる。また、定着ニップＮの出口側以外の部分を大きく膨らませることによって、グラファイトヒータ６を配置するための広い空間を確保することができる。

また、経路形成面３２は、必ずしも全面が連続した形状である必要はなく、経路形成面３２は部分的に切り欠かれた形状であってもよいことは言うまでもない。

さらに、片寄り規制部３５は、前述の如く第１暗領域Ｄ１内の全域に亘るように設けられていてもよいし、第１暗領域Ｄ１の一部だけに設けられていてもよい。また、片寄り規制部３５は、停電などで定着ベルト２の回転が停止したときに、定着ベルト２がグラファイトヒータ６の余熱により熱膨張をほとんど起こさない範囲であれば、第１暗領域Ｄ１から第１又は第２照射領域Ｂ１，Ｂ２にはみ出して設けられていてもよい。

尚、ここでは、環状突出部３４が、片寄り規制部３５とザグリ部３６との２段構成になっているが、ザグリ部３６がフランジ部３３と面一に形成される、即ち、フランジ部３３に片寄り規制部３５だけが設けられる構成であっても構わない。

経路形成部材３の表面には、熱放射率の低い金属膜が形成されている。この金属膜は、経路形成面３２とフランジ部３３の取付面３３ｂとを電気的に導通させる導電性被膜として機能すると共に、経路形成部３１の内周面（経路形成面３２と反対側の面）において、グラファイトヒータ６からの熱線を反射する機能を有する。

すなわち、経路形成部材３の表面に金属膜を形成することに加えて、定着ベルト２の基材２ａに導電性を持たせ且つケーシング１１を金属製とすることによって、定着ベルト２を経路形成部材３を介してケーシング１１と導通させることができるため、定着ベルト２が帯電することを防止することができる。こうすることで、定着ベルト２が経路形成面３２と摺擦したときに該定着ベルト２が帯電し、それが原因で定着ニップＮの入口側で被記録材１９上の潜像を乱すということを防止することができる。また、経路形成部３１の内周面に金属膜を形成することによって、グラファイトヒータ６の輻射によって経路形成部材３が経路形成部３１の内周面側から加熱されることを防止することができる。

ここでは経路形成部材３のほぼ全面にニッケルめっきを施した。こうすることで、めっきする際に手間のかかるマスキングなどの工程を省くことができる。尚、金属膜としては、無電解ニッケルめっき以外に、薄肉のアルミ箔で形成してもよい。

（加圧ローラ）
加圧ローラ４は、図１等に示すように、直径１８ｍｍのＳＵＳ製の芯金４ａと、該芯金４ａの外周面上に形成されたシリコーンゴム４ｂと、シリコーンゴム４ｂの外周面に形成された厚さ５０μｍのＰＦＡ層（図示省略）とを有している。加圧ローラ４全体としての外径は、２４ｍｍである。シリコーンゴム４ｂは、厚みを約３ｍｍ、硬度を１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率を０．４Ｗ/ｍ・Ｋとしている。加圧ローラ４の全長（即ち、外形２４ｍｍ部分の軸方向の長さ）は、定着ベルト２よりも若干短い３３２ｍｍとした。

この加圧ローラ４は、その軸心が定着ベルト２の軸方向と平行となった状態で、該定着ベルト２に対して外周側から当接し且つ押し付けられている。詳しくは、加圧ローラ４の両端には、図２、図６に示すように、芯金４ａを小径化した軸４ｃが伸び出ており、この軸４ｃはベアリング４１を介して保持レバー４２に回動自在に取り付けられている。この保持レバー４２は、図示を省略するが、定着ベルト２の方向へ移動可能な状態でケーシング１１に対して取り付けられ、保持レバー４２がバネ（図示省略）で定着ベルト２側へ付勢されている。こうして、加圧ローラ４は、ケーシング１１に対して回転自在に支持されると共に、定着ベルト２側に押し付けられる。定着ベルト２の内周側には、詳しくは後述する支持体５が設けられており、加圧ローラ４の押圧力（即ち、加圧力）は該支持体５によって受け止められる。その結果、定着ベルト２の一部は、加圧ローラ４と支持体５とに挟持された状態となり、定着ベルト２と加圧ローラ４の間に定着ニップＮが形成される。ここでは、加圧ローラ４全体の加圧力を２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）に設定した。このとき、定着ニップＮの幅は約８ｍｍとなった。加圧ローラ４は、図示を省略するが、軸に取り付けられたギアやプーリを介して駆動装置によって回転駆動される。すなわち、加圧ローラ４は、定着ベルト２との間に定着ニップＮを形成した状態で回転駆動される。

尚、加熱源の加熱幅よりも短い幅の被記録材を連続して通過させた場合、加圧ローラ４における、被記録材の幅よりも外側の領域では、被記録材に熱を吸収されないため、温度が上昇する。そこで、シリコーンゴム４ｂとして、熱伝導性の良い材料を用いることによって、この被記録材の外側の領域の温度上昇を効果的に防止できる。

尚、ここでは、定着ベルト２との間に定着ニップＮを形成する加圧体の１つとしての加圧ローラ４について説明したが、加圧体は加圧ローラ４に限定されず、例えばベルトによって加圧体を構成してもよいし、ローラとベルトとを組み合わせることによって、加圧体を構成してもよい。

（支持体）
図８は、支持体５の斜視図である。支持体５は、図１、図８に示すように、十分な定着ニップが形成できるよう、断面形状がＴ字形状をし、定着ベルト２の軸方向に延びる棒状の部材である。支持体５は、平板状の平板部５１ａと平板部５１ａの幅方向中央に立設されたリブ部５１ｂとで構成された断面Ｔ字形状の支持体本体５１と、該支持体本体５１の平板部５１ａの、リブ部５１ｂとは反対側に設けられた耐熱性樹脂製の断熱部材５２と、定着ニップＮを形成しやすくするために、断熱部材５２よりも弾性のある耐熱性ゴムからなるニップ形成部材５３とを有している。支持体本体５１は、定着ベルト２及び経路形成部材３の外側まで伸びており、経路形成部材３の外側でケーシング１１に固定されている（図示省略）。支持体本体５１の材料としては、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、またこれらの金属の合金等を用いることができる。断熱部材５２の材料としては、ＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ等を用いることができ、好ましくは熱伝導率が低く、支持体５と定着ベルト２の間を断熱するものがよい。ニップ形成部材５３の材料としては、シリコーンゴムや、フッ素ゴム等を用いることができる。ここでは、断熱部材５２としてＰＰＳを用い、ニップ形成部材５３として硬度５０度のシリコーンゴム、厚さ１．５ｍｍのものを使用している。

また、図１に示すように、ニップ形成部材５３の表面５３ａには、低摩擦係数の摺動シート５４が設けられている。こうして、ニップ形成部材５３は、摺動シート５４を介して定着ベルト２の内周面に当接している。尚、この摺動シート５４は必ずしも必要ではなく、ニップ形成部材５３の表面５３ａにフッ素樹脂等の低摩擦材をコーティングしたものを用いてもよい。この摺動シート５４としては、薄くて摩擦係数が小さく、耐摩耗性の高い材料を用いることが好ましい。

このように構成された支持体５は、定着ベルト２内において定着ベルト２に対して外周側から当接し且つ加圧された加圧ローラ４の加圧力を受け止めて、定着ベルト２と加圧ローラ４との間に定着ニップＮを形成させる。このとき、定着ベルト２が可撓性を有すると共に、加圧ローラ４及び支持体５のニップ形成部材５３はそれぞれ弾性を有しているため、これらの材質及び加圧力に応じて、適宜変形し、定着ベルト２と加圧ローラ４との間に所定の幅を有する定着ニップＮが形成される。

さらにここでは、断熱部材５２において、定着ベルト２の定着ニップＮの入口部と出口部とに相当する部分に、変形防止リブ８ａ、８ｂを軸方向に複数設けている。この変形防止リブ８ａ、８ｂは、通常時においては定着ベルト２に接触していない。しかし、定着ベルト２が何らかの原因で内方に変形した場合には、定着ベルト２の内周面に当接して、定着ベルト２が所定の回転経路を逸脱することがないよう、定着ベルト２の全長に亘ってその回転経路を一定の形状に規制する。

そして、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、またこれらの金属の合金等で形成された熱容量の大きい支持体５を、グラファイトシート６３の輻射強度が相対的に高い領域（例えば、第１又は第２照射領域Ｂ１，Ｂ２）内に配置した場合には、グラファイトシート６３の輻射エネルギーが支持体５の温度上昇のために使われ、定着ベルト２への輻射エネルギーがその分少なくなり、定着ベルト２のウォームアップ時間が長くなるといった弊害を引き起こす。そこで、この定着装置１では、図１に示すように、支持体５を、グラファイトシート６３の輻射強度が相対的に低い領域である、第１暗領域Ｄ１内に配置している。こうすることにより、支持体５を積極的に加熱することなく、連続通紙時に定着ベルト２が加熱され続けることによる支持体５の過昇温がない。また、支持体５に設けられた耐熱性樹脂からなる部分（例えば断熱部材５２や変形防止リブ８ａ、８ｂ）も、グラファイトシート６３によって積極的に加熱されないため、そうした耐熱性樹脂部分の強度が低下したり、又は、当該樹脂部分が溶融したりすることが回避される。

尚、支持体本体５１は加圧ローラ４からの強い加圧力を受け止めるため、支持体５の軸方向中央部は、加圧ローラ４から逃げる方向にたわみを生じる。たわみが大きいと、定着ニップＮの幅が軸方向の端部と中央で大きく異なり、定着の不均一や被記録材１９の走行不安定を引き起こす。そのため、支持体５は、軸の曲げ方向へのたわみに対する剛性が高いことが好ましい。そのため、支持体本体５１の材料としてはヤング率の大きなステンレスや鉄材を用いるのが好ましい。また、軸の曲げ方向へのたわみに対する剛性を高めるべく、許容できる範囲で加圧ローラ４の加圧力が作用する方向への寸法を大きくした形状であることが好ましい。さらには、支持体本体５１を予め、たわみ曲線に応じて加圧ローラ４側に凸状に湾曲させた形状として、加圧ローラ４からの加圧力を受けることによって、平坦に変形するように構成してもよい。例えば、支持体本体５１を鉄製とし、加圧ローラ４の加圧力を２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）とした場合、中央部で約０．７ｍｍのたわみを発生するので、そのたわみ曲線に沿って中央部を凸の形状とすればよい。こうすることで、軸方向の全域に亘って均一なニップ幅と加圧力を確保することができる。尚、必ずしも支持体本体５１を中央部凸形状に形成する必要はなく、断熱部材５２やニップ形成部材５３等を中央部凸形状としてもよい。すなわち、支持体５として中央部凸形状となっていれば、同様の効果を得られることは言うまでもない。

また、断熱部材５２とニップ形成部材５３とは、ここでは別々に構成しているが、図９に示すように、ニップ形成部材５３を耐熱性樹脂で形成することによって、両者を一体に構成してもよい。断熱部材５２及びニップ形成部材５３を耐熱性樹脂で一体に構成すれば、部品点数も少なくでき、コスト削減が容易となることは言うまでもない。さらには、支持体本体５１を耐熱性樹脂等の断熱部材で形成することで、支持体５を全体として一体に構成してもよい。

さらに、摺動シート５４は、図１０に示すように、それ自体の周方向における両端を、支持体本体５１及び断熱部材５２で確実に固定してもよい。これにより、被記録材１９が詰まって、その処理のために定着ベルト２を通常と逆回転させても、摺動シート５４が正常な位置からずれることがない。尚、定着ベルト２を逆回転しても摺動シート５４が正常な位置からずれなければ、必ずしも、かかる構成でなくてもよい。

さらにまた、図１１に示すように、断熱部材５２の一部を切り欠き、そこにサーミスタ１２を配設してもよい。こうすることによってサーミスタ１２を、定着ベルト２の近傍に配設することができる。サーミスタ１２は、定着ニップＮの入口側近傍に配置されて、定着前の定着ベルト２の内周面の温度を検出している。このサーミスタ１２の検出結果に基づいて、定着ベルト２の温度が一定に保たれるように、グラファイトヒータ６がＯＮ／ＯＦＦ制御される。尚、サーミスタ１２は、定着ベルト２の軸方向に複数配置することが好ましい。こうすることで、より細かな温度制御を行うことができる。

サーミスタ１２のリード線１３は、ここでは、断熱部材５２の上面において支持体５に沿うように配設されて定着装置１の外側へ導かれ、図示しない温度制御装置と接続される。こうしてサーミスタ１２及びそのリード線１３は、グラファイトシート６３の輻射強度が相対的に低い領域である第１暗領域Ｄ１内に配設されているため、グラファイトシート６３の熱線が直接照射されることがなく、また、グラファイトヒータ６から距離を離して設置されているため、過剰に加熱されて破損することがない。さらに、グラファイトヒータ６と支持体５と間に断熱部材５５を配設することによって、サーミスタ１２及びリード線１３の加熱による破損をより確実に防止することができる。断熱部材５５としては、例えばヒュームドシリカ（５〜３０ｎｍ）の形成体であるPorextherm ＷＤＳ（黒崎播磨株式会社製。２００℃における熱伝導率０．０２１Ｗ/ｍ・Ｋ）などが有効である。

また、定着ベルト２の温度を測定するためのサーミスタ１２を、断熱部材５２に配設しているが、これに限られるものではない。サーミスタ１２は、定着ベルト２の温度を測定できる限りにおいては、任意の場所に配置することができる。但し、図１１に示す構成では、断熱部材５２はグラファイトヒータ６の輻射強度が低い領域である第１暗領域Ｄ１内に配置されており、しかも、グラファイトヒータ６との距離も離れて配置されていることから、断熱部材５２にサーミスタ１２やリード線１３を配置する構成は、比較的熱に弱いサーミスタ１２等を配置する上で有利な構成である。

（グラファイトヒータ）
グラファイトヒータ６は、定着装置１の加熱源であり、図１２に示すように、円筒状の容器６４内に、長尺のグラファイトシート６３が、その容器６４と同軸となるように配置されることによって構成されている。このグラファイトヒータ６は、グラファイトシート６３への通電によってグラファイトシート６３自らが発熱することにより、グラファイトシート６３から定着ベルト２へ向かって放射状に熱線が照射される。こうして、グラファイトヒータ６は輻射によって定着ベルト２を非接触で加熱する。

このグラファイトヒータ６は、定着ベルト２内において、その軸心が定着ベルト２の軸方向と平行となるように配設され、その端部が定着ベルト２及び経路形成部材３の外側まで伸びており、経路形成部材３の外側でケーシング１１に固定されている（図示省略）。ここに例示するグラファイトヒータ６は、１００Ｖ用で約７００Ｗの出力が可能となっている。このグラファイトヒータ６の出力は、使用するトナーや被記録材１９、定着の速度、要求されるウォームアップ時間などによって適宜選択される。

グラファイトシート６３の横断面は、図１等に示すように、その厚みが、高さ（即ち、板幅）に対して極端に薄くなった薄板状となっていて、例えばその高さは６ｍｍ、その厚みは０．３ｍｍに設定されている。従って、このグラファイトシート６３は、軸方向に延びると共に、横断面薄板状であることから、全体形状として帯状を有している。さらに詳細に、このグラファイトシート６３は、厚み方向に相対する２つの主発熱面６３ａ（図１における概略左右方向に相対する２つの面、図１３も参照）の面積と、高さ方向に相対する２つの側面６３ｂ（図１における概略上下方向に相対する２つの面、図１３も参照）の面積とが互いに大きく異なっている。このことに起因して、グラファイトシート６３は、図１３に例示するように、その横断面において、グラファイトシート６３を中心とした周方向において輻射強度が均一ではなく、輻射強度が最も高い方向と、輻射強度が最も低い方向と、をそれぞれ２つ有するような、概略８の字状の輻射強度分布を有している。つまり、グラファイトシート６３の周方向の各方向についての輻射量は外表面の面積に比例することから、相対的に面積の広い２つの主発熱面６３ａに対応する周方向位置、より正確には２つの主発熱面６３ａそれぞれの法線方向に対応する周方向位置（図１３の例では０°及び１８０°）の輻射強度は、最も高くなる一方、相対的に面積の狭い２つの側面６３ｂに対応する周方向位置（図１３の例では、９０°及び２７０°）の輻射強度は、最も低くなってほとんど０（零）になる。また、グラファイトシート６３が、その横断面において互いに直交する２つの主発熱面６３ａ及び２つの側面６３ｂによって構成されることから、輻射強度が最も高くなる方向は２つ存在すると共に、それらは互いに逆向きになる。また、輻射強度が最も高くなる方向と最も低くなる方向とは互いに直交する。

その結果、グラファイトシート６３は、図７に示すように、輻射強度が２つの主発熱面６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３に強くなった指向性を有している。また、グラファイトシート６３の輻射強度分布においては、該法線方向Ｎ１，Ｎ３と直交する方向（以下、板幅方向という）Ｎ２，Ｎ４への輻射強度が落ち込んでいる。こうして、グラファイトシート６３は、概略８の字状の輻射強度分布を有することになる。これら法線方向Ｎ１が第１方向に、板幅方向Ｎ２が第２方向に、法線方向Ｎ３が第３方向に相当する。

このグラファイトシート６３を具備するグラファイトヒータ６は、前述したように、定着ベルト２の内部空間において、加圧ローラ４と定着ニップＮの中心を結んだＺ線よりも定着ニップＮの入口側の広い空間（図１参照）、即ち、図７に示すように、断面形状が大径部と小径部とを有する略鶏卵形状をした定着ベルト２の内部空間において、大径部に相当する位置に配置されている。この大径部は、定着ベルト２が大きく膨らんで、内周面が拡大された部分である。また、定着ベルト２の内周面のうち、支持体５よりもグラファイトヒータ６側の空間に位置する部分の方が、支持体５側の空間に位置する部分よりも広くなっている。こうすることによって、定着ベルト２の断面形状を円形に形成する場合と比較して、グラファイトヒータ６からの熱線を定着ベルト２の内周面における広い範囲で吸収している。また、グラファイトヒータ６が配置されない定着ニップ出口側を狭い空間にすることで、定着装置全体の小型化や定着ベルト２からの被記録材１９の分離が可能となる。

しかもこの定着装置１では、薄板状のグラファイトシート６３を、図１における上下方向に対し、反時計回り方向に若干傾くように縦置き配置にしており、これによってグラファイトシート６３の輻射強度分布は、図４に仮想的に示すように、８の字を横向きに倒伏させたようになる。このグラファイトシート６３の輻射強度分布特性に起因して、輻射強度が相対的に高く、そのことにより定着ベルト２が積極的に加熱される第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２と、輻射強度が相対的に低く、そのことにより定着ベルト２がほとんど加熱されない第１及び第２暗領域Ｄ１，Ｄ２と、が、定着ベルト２の回転経路方向（周方向）に区分されることになる。より具体的に、図１において概略左方向を向いた主発熱面６３ａに相対して大径部の左側部分に対応する領域は、第１照射領域Ｂ１となり、概略右方向を向いた主発熱面６３ａに相対して大径部の右側部分に対応する領域は、第２照射領域Ｂ２となる。また、概略下方向を向いた側面６３ｂに相対して大径部の下側部分及び小径部に対応する領域は、第１暗領域Ｄ１となり、概略上方向を向いた側面６３ｂに相対して大径部の上側部分に対応する領域は、第２暗領域Ｄ２となる。

こうして、グラファイトヒータ６（グラファイトシート６３）の輻射強度分布に起因して４つに区分される各領域の内、第１暗領域Ｄ１には、前述したように支持体５が配置される。換言すれば、支持体５は、グラファイトシート６３に対して、法線方向Ｎ１，Ｎ３の方向には配置されず（即ち、法線方向Ｎ１，Ｎ３に延びる直線上には配置されず）、板幅方向Ｎ２に配置されている（即ち、板幅方向Ｎ２に延びる直線上に配置されている）。

一方、第２暗領域Ｄ２並びに第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２には、そうした構造物は配設されず、第２暗領域Ｄ２並びに第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２においては、グラファイトシート６３からの熱線が直接的に定着ベルト２の内周面に照射される。第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２は輻射強度が相対的に高い領域であるため、この領域内において定着ベルト２は積極的に加熱されることになる。尚、２暗領域Ｄ２は、輻射強度が相対的に低い領域であるため、この領域内において定着ベルト２は、ほとんど加熱されない。

このように、グラファイトシート６３の輻射強度が最も高い方向である法線方向Ｎ１，Ｎ３においては、グラファイトシート６３と定着ベルト２との間に支持体５等の構造物が存在しない。そのため、グラファイトシート６３からの熱線を定着ベルト２に効率よく照射することができる。一方、グラファイトシート６３の輻射強度が最も低い方向である板幅方向Ｎ２に、支持体５が配置されている。そのため、支持体５には、グラファイトシート６３からの熱線があまり照射されない。その結果、グラファイトシート６３からの熱線は、定着ベルト２にほとんどが吸収され、支持体５にはあまり吸収されない。こうして、グラファイトシート６３から照射される熱線のほとんどを、定着ベルト２に吸収させることができるため、定着ベルト２を早期に所定の定着可能な温度まで上昇させることができ、定着装置１のウォームアップ時間を短縮することができる。また、グラファイトシート６３からの熱線のほとんどを、加熱したい定着ベルト２に吸収させることができるため、消費電力を抑制することができる。さらに、支持体５の過熱が抑制されるため、支持体５は高温とならず、支持体５の強度が低下することも防止することができる。その結果、ニップ部に作用する加圧ローラ４からの圧力を支持体５でしっかり受け止めることができ、定着性を確保することができる。

ここで、停電により定着装置１が停止した場合を考える。この場合には、加圧ローラ４の回転駆動が停止すると共に、グラファイトヒータ６への通電も停止する。グラファイトヒータ６は消灯しても、余熱を有している。すなわち、グラファイトヒータ６が消灯しても、定着ベルト２はグラファイトヒータ６の余熱によりしばらくの間、加熱され続ける。このとき、定着ベルト２が回転していれば、定着ベルト２は、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２において加熱されても、その後、定着ニップＮまで回転移動して該定着ニップＮにおいて被記録材１９又は加圧ローラ４に放熱することになる。しかし、停電時は加圧ローラ４の停止により定着ベルト２の回転が停止するため、定着ベルト２のうち、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置する部分はその第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置し続け、グラファイトヒータ６の余熱によりずっと加熱され続ける。こうして、定着ベルト２のうち、該第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置する部分は、通常運転時以上の温度となる場合がある。

それに対し、この定着装置１では、定着ベルト２のうち、支持体５を挟んで定着ニップＮの出口部分の反対側の部分が該定着ニップＮの出口部分よりも膨らんだ形状となるように、経路形成部材３により定着ベルト２の回転経路を形成すると共に、該膨らんだ部分にグラファイトヒータ６を配設している。こうすることによって、定着ベルト２の内周面のうち、定着ニップＮの出口部分の面積は拡大することなく、グラファイトヒータ６からの熱線が照射される部分の面積を拡大している。こうして、定着ベルト２のより広い部分で停電時のグラファイトヒータ６の余熱を吸収している。

したがって、この定着装置１では、定着ベルト２の回転経路を経路形成部材３で非円形に形成することによって、定着ベルト２の回転経路を円形以外の所望の自由な形状に形成することができ、定着ベルト２の内周面のうち、照射部分の面積が拡大されるような回転経路を容易に形成することができる。

具体的には、定着ベルト２のうち、支持体５を挟んで定着ニップＮの出口部分の反対側の部分が該定着ニップＮの出口部分よりも膨らんだ形状となるように、経路形成部材３により定着ベルト２の回転経路を形成すると共に、該膨らんだ部分にグラファイトヒータ６を配設することによって、定着ベルト２の内周面のうち照射部分の面積を拡大して、定着ベルト２の照射部分が受ける、単位面積あたりの熱量を低減することができる。その結果、停電時において、定着ベルト２の温度がその耐熱温度を超えることを防止して、定着ベルト２の破損を防止することができる。

そうして定着ベルト２の回転経路における膨らんだ部分、つまり大径部内にグラファイトヒータ６を配置する構成を前提として、この定着装置１ではさらに、グラファイトシート６３が有する輻射強度分布特性を利用して、停電時の定着ベルト２の破損を確実に防止しつつも、定着装置１を可及的に小型化するようにしている。つまり、この定着装置１では、グラファイトシート６３を上下方向に対して傾斜した縦置き配置にすることによって、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２を、グラファイトシート６３を挟んだ左右の両側に形成する一方、第２暗領域Ｄ２をグラファイトシート６３の上方に形成するようにしている。これによって、図７に示すように、グラファイトシート６３と定着ベルト２との距離に関し、グラファイトシート６３の側面６３ｂと、第２暗領域Ｄ２における定着ベルト２との間隔Ｌ１を、グラファイトシート６３の主発熱面６３ａと、第１照射領域Ｂ１における定着ベルト２との間隔Ｌ２よりも短くなるようにしている（つまり、Ｌ１＜Ｌ２）。尚、グラファイトシート６３の主発熱面６３ａと、第２照射領域Ｂ２における定着ベルト２との間隔Ｌ３も、間隔Ｌ１よりも長い（Ｌ１＜Ｌ３）。こうすることで、前述したように停電時に定着装置１が停止した場合、輻射強度が相対的に高い領域である第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２では、グラファイトヒータ６の余熱も相対的に大きいことから、グラファイトシート６３と定着ベルト２との間隔を広くする（間隔Ｌ２，Ｌ３）ことによって、定着ベルト２の熱膨張破損が確実に防止し得る。間隔Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、輻射強度が最も高くなる方向において、余熱による定着ベルト２の破損を確実に防止し得る最低間隔以上に設定される。

これに対し、輻射強度が相対的に低い領域である第２暗領域Ｄ２では、グラファイトヒータ６の余熱も相対的に小さいことから、グラファイトシート６３と定着ベルト２との間隔を狭くしても定着ベルト２の熱膨張破損は生じ得ない。そこで、第２暗領域Ｄ２では、グラファイトシート６３と定着ベルト２との間隔Ｌ１を、第１照射領域Ｂ１においては熱膨張破損を防止し得る上で必要である間隔Ｌ２よりも狭くすることによって、定着ベルト２の回転経路の径がその分、小さくなり、その結果、定着装置１の小型化が図られることになる。尚、ここでは、定着ベルト２とグラファイトシート６３との最短の間隔を４．０ｍｍに設定している。この最短の間隔は、使用する熱源の種類や、その熱源の配置に起因する定着ベルト２内での輻射強度分布、定着ベルトの材質や厚さなどの条件によって適宜選択する必要がある。

またグラファイトシート６３の軸方向の長さに関して、ここでは、グラファイトシート６３を３２０ｍｍとし、両端の経路形成部材３，３の間（詳しくは、経路形成部３１，３１の先端間）の距離（３３０ｍｍ）より短くなるように設定した。こうすることで、グラファイトヒータ６の端部は経路形成部材３の外側まで伸びているが、経路形成部材３と重なる部分ではグラファイトシート６３が発熱しないようにして、経路形成部材３を積極的に加熱することを防止している。

こうしたグラファイトシート６３は、前述した輻射強度分布特性を有するという特徴の他にも、熱容量が小さいという特徴を有しており、この点で定着装置１に適用する上で、以下のような利点がある。つまり、グラファイトシート６３の密度は０．５〜１．０ｇ／ｃｍ^３（厚みにより異なる）であるのに対し、例えばカーボンヒータの発熱体であるカーボンの密度は１．５ｇ／ｃｍ^３であり、ハロゲンランプの発熱体であるタングステンの密度は１９．３ｇ／ｃｍ^３である。このように、グラファイトシート６３の密度は、他のヒータ材料に比べて小さい。またグラファイトシート６３は、前述したように、薄板状であってその体積が小さいことからも、他のヒータに比べて熱容量が非常に小さくなる。

表１は、それぞれＡ４横サイズ（２１０ｍｍ）幅で７００Ｗ（１００Ｖ用）の、タングステンからなる発熱体とグラファイトからなる発熱体との熱容量を、サンプル比較した表である。この比較において、グラファイトからなる発熱体の熱容量は、熱容量の大きいもの（表中の、熱容量が０．３２１３０Ｊ／Ｋのもの）であっても、タングステンからなる発熱体よりも３０％以上小さい。このようにグラファイトからなる発熱体は、熱容量が非常に小さいことから、発熱の立ち上がりが相対的に早いことが理解できる。

図１４は、この定着装置１に用いたグラファイトヒータ６、及び、従来のヒータとしてのカーボンヒータとハロゲンランプとの立ち上がり特性を調べた結果を示す。図１４において、実線Ｘがグラファイトヒータ６の立ち上がり特性であり、破線Ｙが炭素系物質を主成分とした細長い板状の発熱体を用いたカーボンヒータの立ち上がり特性であり、一点鎖線Ｚがハロゲンランプの立ち上がり特性である。図１４に示す特性図は、１００Ｖ、７００Ｗの仕様の各ヒータを用いた、点灯から５秒後までの立ち上がり特性を示している。

図１４に示す各立ち上がり特性から分かるように、グラファイトヒータ６の立ち上がり特性（実線Ｘ）は、従来の熱源であるカーボンヒータ（破線Ｙ）の立ち上がり特性に比べて、立ち上がりが早い。本願発明者らの実験によれば、平衡点灯時の温度の９０％到達時間は、グラファイトヒータ６が０．６秒であったのに対して、カーボンヒータが２．７秒であった。また、ハロゲンランプの場合の９０％到達時間は１．１秒であった。定着装置１の発熱体の立ち上がり特性は、定着装置１の立ち上がり特性に大きな影響を与えるため、グラファイトヒータ６の立ち上がりが早いという特徴は、定着装置１の立ち上がりを早くする上で有利である。グラファイトヒータ６を備えた定着装置１は、カーボンヒータを備えた定着装置１と比較して約２．１秒、ハロゲンランプを備えた定着装置１と比較して約０．５秒も、立ち上がり時間が早くなる。

図１５は、グラファイトヒータ６、カーボンヒータ、及びハロゲンランプの各ヒータによって被加熱体としての銅板を加熱したときの銅板温度の測定結果を示している。図１５において、実線Ｘがグラファイトヒータ６の加熱による銅板の温度上昇曲線であり、破線Ｙがカーボンヒータの加熱による銅板の温度上昇曲線であり、一点鎖線Ｚがハロゲンランプの加熱による銅板の温度上昇曲線である。図１５に示す銅板温度測定実験において、被加熱体としての銅板片は、６５ｍｍ（Ｌ）×６５ｍｍ（Ｗ）×０．５ｍｍ（ｔ）のものを使用し、銅板片において加熱体であるヒータと対向する加熱面には、黒色塗装を施した。また、各ヒータは、その長さが３００ｍｍの長尺ヒータであって、それぞれ１００Ｖ、７００Ｗの仕様のものを使用した。銅板片とヒータとの対向距離は３００ｍｍであり、銅板温度は、銅板片の加熱面とは反対側の裏面に取り付けた熱電対によって測定した。

図１５に示すように、グラファイトヒータ６は、他のヒータと仕様が同じにもかかわらず、銅板片の温度を最も早く上昇させるとともに、その温度を最も高い温度にしている。ハロゲンランプは、その発熱体であるタングステン線が高温度となるが、タングステンの放射率（約０．４９）が低いため、銅板片の温度上昇も遅くなる。また、カーボンヒータによる銅板片の温度上昇は、ハロゲンランプによる銅板片の温度上昇よりも早いものの、グラファイトヒータ６による銅板片の温度上昇よりは遅くなっており、その平衡温度も、グラファイトヒータ６の場合よりも低くなっている。これは、カーボンの放射率０．８５に比べて、グラファイトヒータ６の発熱体であるグラファイトシート６３の放射率が０．９と高いためである。従って、グラファイトヒータ６は、効率が高くかつ被加熱体を早期に昇温することができ、定着装置１の熱源として適している。

このグラファイトシート６３についてさらに詳細に説明すると、このグラファイトシート６３は、炭素系物質を主成分とし厚み方向において複数のフィルムシート素材の各層が互いに空隙を介して積層され、優れた二次元的等方向性の熱伝導性を有しており、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有するフィルムシート状の材料で形成されている。したがって、帯状のグラファイトシート６３は温度ムラがなく均一に発熱する熱源となる。ここで、二次元的等方向性の熱伝導とは、直交するＸ軸とＹ軸で設定される面における、あらゆる方向の熱伝導率が略同じであることを示すものである。したがって、ここにおける二次元的等方向性とは、例えば炭素繊維が同じ方向に並設して形成された発熱体における炭素繊維方向である１方向（Ｘ軸方向）、又は炭素繊維をクロスに編んで形成された発熱体における炭素繊維方向である２方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）だけを指すものではなく、フィルムシート状のグラファイトシート６３における面方向において同じ性質を持つことを言う。グラファイトシート６３の材料であるフィルムシート素材は、高分子フィルム又はフィラーを添加した高分子フィルムを高温度、例えば２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートであり、面方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、特に、ここに開示するグラファイトシート６３の熱伝導率は６００〜９５０Ｗ／ｍ・Ｋの特性を示す。このグラファイトシート６３の材料であるフィルムシート素材は、積層構造を有し、面方向の層表面が平坦な面、凹凸面或いは波うつ面等の各種の面形状を有しており、対向する各層の間には空隙が形成されている。このフィルムシート素材の積層構造において、各層間に形成される空隙の形成状態のイメージは、複数回（例えば、何十回、何百回）と重ね合わせるように折り曲げてパイ生地を作り、そのパイ生地を焼いて得た、パイの断面形状と類似している。即ち、グラファイトシート６３は、炭素系物質を含む材料により形成された複数の膜体が積層されて、積層方向が一部固着された層間構造を有しており、厚み方向に柔軟性を有するフィルムシート素材である。したがって、グラファイトシート６３の材料であるフィルムシート素材は、前述のように、面方向の熱伝導率が略同じである優れた二次元的等方向性の熱伝導を有する材料である。前述のように製造されたフィルムシート素材として用いられる高分子フィルムとしては、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド（ピロメリットイミド）、ポリフェニレンイソフタルアミド（フェニレンイソフタルアミド）、ポリフェニレンベンゾイミタゾール（フェニレンベンゾイミタゾール）、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール（フェニレンベンゾビスイミタゾール）、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを挙げることができる。また、高分子フィルムに添加されるフィラーとしては、リン酸エステル系、リン酸カルシウム系、ポリエステル系、エポキシ系、ステアリン酸系、トリメリット酸系、酸化金属系、有機錫系、鉛系、アゾ系、ニトロソ系およびスルホニルヒドラジド系の各化合物を挙げることができる。より具体的には、リン酸エステル系化合物として、リン酸トリクレジル、リン酸（トリスイソプロピルフェニル）、トリブチルホスフェ−ト、トリエチルホスフェ−ト、トリスジクロロプロピルホスフェート、トリスブトキシエチルフォスフェート等を挙げることができる。リン酸カルシウム系化合物としては、リン酸二水素カルシウム、リン水素カルシウム、リン酸三カルシウム、等を挙げることができる。また、ポリエステル系化合物としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フタル酸などと、グリコール、グリセリン類との反応により得られるポリマー等を挙げることができる。また、ステアリン酸系化合物としては、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、クエン酸アセチルトリブチル等を挙げることができる。酸化金属系化合物としては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛等を挙げることができる。トリメリット酸系化合物としては、ジブチルフマレート、ジエチルフタレート等を挙げることができる。鉛系化合物としては、ステアリン酸鉛、ケイ酸鉛等を挙げることができる。アゾ系化合物としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができる。ニトロソ系化合物としては、ニトロソペンタメチレンテトラミン等を挙げることができる。スルホニルヒドラジド系化合物としては、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド等を挙げることができる。前記フィルムシート素材を積層し、不活性ガス中において２４００℃以上で処理し、グラファイト化の過程で発生するガス処理雰囲気の圧力を調整することにより制御してフィルムシート状の発熱体が製造される。更に、必要に応じて、前記のように製造されたフィルムシート状の発熱体を圧延処理することにより、さらに良質のフィルムシート状の発熱体を得ることができる。このように製造されたフィルムシート状の発熱体を、グラファイトヒータ６における発熱体として用いる。なお、前記フィラーの添加量は、０．２〜２０．０重量％の範囲が適当であり、より好ましくは１．０〜１０．０重量％の範囲である。その最適添加量は、高分子の厚さによって異なり、高分子の厚さが薄い場合には添加量が多い方がよく、厚い場合には添加量は少なくてよい。フィラーの役割は熱処理後のフィルムを均一発泡の状態にすることにある。即ち、添加されたフィラーは、加熱中にガスを発生し、このガスの発生した後の空洞が通り道となってフィルム内部からの分解ガスの穏やかな通過を助けるものである。フィラーはこのように均一発泡状態を作り出すのに役立つ。前記のように製造されたフィルムシート素材は、例えばトムソン型やピナクル型の抜き型、ロータリーダイカッタ等の鋭利な刃物、若しくはレーザー加工等により所望の形状に加工される。

グラファイトヒータ６の容器６４は、耐熱性、絶縁性及び熱透過性を有しかつ、その内部にグラファイトシート６３を密閉する容器であって、ここでは、透明な石英ガラス菅により形成されている。その詳細な図示は省略するが、石英ガラス菅の両端部分を平板状に溶着することによって、容器６４内を封止するようにしている。こうして、グラファイトヒータ６の両端部は発熱しない非発熱部６２（図６等参照）を構成する。横断面薄板状の帯状グラファイトシート６３を、容器６４内に収容することによって、そのグラファイトシート６３は外力等から保護される。この容器６４内には、不活性ガスとしてアルゴンガスが封入されている。容器６４内部に封入可能な不活性ガスとしては、アルゴンガスに限定されるものではなくアルゴンガスの他に、窒素ガス、又はアルゴンガスと窒素ガス、アルゴンガスとキセノンガス、アルゴンガスとクリプトンガス等の混合ガスを用いてもよく、目的に応じ適宜選択することが可能である。容器６４の内部に不活性ガスを封入するのは、高温度で使用した際において、容器６４内部の炭素系物質である発熱体（グラファイトシート６３）の酸化を防止するためである。なお、容器６４の材料としては、耐熱性、絶縁性及び熱透過性を有する材料であれば用いることができ、例えば石英ガラスの他に、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等のガラス材、及びセラミック材等から適宜選択される。グラファイトシート６３の材料自体が伸縮性を有し、且つグラファイトシート６３の形状パターンが伸縮性を有するため、グラファイトシート６３における膨張収縮による変化を吸収するための機構が不要である。特に、ここに開示するグラファイトシート６３は熱膨張率が小さいため、製造時に張力を加えた状態で配設（張設）されたグラファイトシート６３は、発熱時の膨張をグラファイトシート６３自体及びグラファイトシート６３の形状パターンによる伸縮性により吸収できるものである。

尚、容器６４としては、その全周に亘って熱透過性を有するものに限らず、例えばグラファイトシート６３の輻射強度分布に対応するように、相対的に輻射強度が高い方向、換言すれば２つの主発熱面６３ａそれぞれに相対する２箇所は、熱透過性を有する一方、相対的に輻射強度が低い方向、換言すれば２つの側面６３ｂに相対する２箇所は、熱透過性を有しないような構成としてもよい。

また、例えば図１６に示すように、容器の横断面形状を楕円にしてもよい。こうすることで容器６５の熱容量が、図１等に示す横断面が真円形状の容器６４よりも小さくなるため、定着装置１の応答性がよくなり、定着装置１を含む画像形成装置のウォームアップ時間が短縮し、しかも停電時対策の観点から定着装置１の小型化も図り得る。つまり、容器６４としてのガラス管の横断面形状が真円の場合の熱容量は、ガラス管の肉厚を１ｍｍ、外径を１０ｍｍ、軸方向長さを３２０ｍｍとし、石英ガラスの密度を２．２ｇ／ｃｍ^３、比熱を１．０２Ｊ／ｇ・Ｋで計算すると、２０．３Ｊ／Ｋとなる。これに対し、容器６５としてのガラス管の横断面形状が楕円の場合の熱容量は、ガラス管の肉厚を同じく１ｍｍ、楕円の長軸を１０ｍｍ、楕円の短軸を６ｍｍ、軸方向長さを３２０ｍｍとし、石英ガラスの密度を２．２ｇ／ｃｍ^３、比熱を１．０２Ｊ／ｇ・Ｋで計算すると、１５．８Ｊ／Ｋとなり、横断面楕円のガラス管（容器６５）は、その熱容量が横断面が真円のガラス管（容器６４）の約３／４になる。このように熱容量が小さくなる分、横断面楕円形状の容器６５を有するグラファイトヒータ６の立ち上がりは早くなる。尚、熱容量が小さいということは、前述した停電時において、容器６５の余熱による定着ベルト２への熱輻射も小さくなることを意味する。従って、停電時における定着ベルト２の破損を防止する上でも有利であり、例えばグラファイトヒータ６と定着ベルト２と間隔をより小さくして、定着装置１をより小型化し得る。尚、容器の横断面形状としては楕円に限定されず、横断面薄板状のグラファイトシート６３に対応する扁平な形状であれば、熱容量を小さくすることが可能である。

尚、グラファイトヒータ６における発熱体の形状は、図示した薄板状には限定されず、例えば図１７に示すように、湾曲した形状の発熱体６６にすることも可能である。こうした湾曲形状は、発熱体６６の外周面側の面積が相対的に広くなって、その外周面側（図１７における上側）の熱輻射量を、内周面側（図１７における下側）の熱輻射量よりも大きくすることが可能となるため、定着ベルト２の加熱効率をより一層向上し得る。

また、ここでは定着装置１の発熱体としてグラファイトシート６３を採用したが、発熱体としてはグラファイトシートに限定されるものではなく、輻射に関して指向性を有する発熱体であれば、任意の発熱体を採用することができ、その内でも、立ち上がりが早くかつ赤外線を効率よく発光する発熱体であることが好ましい。

また、定着装置１の発熱体が有する輻射強度分布は、図１３等に示すような概略８の字状の分布特性に限らず、適宜の分布特性を採用することが可能である。その場合において、定着ベルト２を効率よく加熱すべく、相対的に輻射強度の高い方向と、定着ベルト２をほとんど加熱しないような相対的に輻射強度の低い方向と、が少なくとも含まれることが望ましい。

また、前記のグラファイトヒータ６は、グラファイトシート６３が有する輻射強度分布特性を利用して、前述したように、支持体５への輻射熱を軽減するようにしているが、グラファイトヒータ６から支持体５への輻射熱は、必ずしも０（零）ではない。そこで、前記容器６４の周面において前記支持体５の方向を向いた箇所に、耐熱性に優れかつ熱伝達率の低い材料を塗布することによって、支持体５の加熱を、より一層確実に防止するようにしてもよい。また、前述した、グラファイトシート６３の輻射強度分布に対応して、相対的に輻射強度分布が高い方向に相対する箇所は熱透過性を有する一方、相対的に輻射強度分布が低い方向に相対する箇所は熱透過性を有しない容器は、支持体５の加熱を防止する上で有効である。

（定着装置の設置）
このように構成された定着装置１は、画像形成装置１０１内において、図１８に示すように配置されている。図１８は、定着装置１の設置例を示す。

詳しくは、この定着装置１は、画像形成装置１０１内において、定着ベルト２を上側に、加圧ローラ４を下側になるように、定着ベルト２と加圧ローラ４とが鉛直方向に並ぶように配置している。つまり、定着装置１の設置方向としては、図１等に示す方向と同じである。このとき、グラファイトシート６３は、その主発熱面６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３が、図７に示すように、略水平方向を向くように配置される。このように配置することで、グラファイトシート６３は、その軸に対する横断面における鉛直方向寸法Ｈが水平方向寸法Ｗよりも大きくなる。そのため、グラファイトシート６３の水平軸回りに断面２次モーメントが大きくなる。その結果、グラファイトシート６３の重力による撓みを抑制することができる。

つまり、グラファイトシート６３は、その横断面形状が薄板状であるため、例えばその主発熱面６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３が上下方向となるように定着装置１を配置したとき（換言すれば横置き配置したとき）には、グラファイトシート６３の、水平軸回り、即ち、重力の作用方向における断面２次モーメントが小さくなってしまい、長尺のグラファイトシート６３の軸方向の中央部が大きく撓んでしまうことになる。この状態で、画像形成装置１０１の動作時のようにグラファイトシート６３を発熱させたときには、熱膨張によって中央部の撓みがさらに増大してしまうことになる。その結果、軸方向において、定着ベルト２とグラファイトシート６３との距離が不均一となり、定着ベルト２の加熱が不均一になってしまう。さらに、この状態で画像形成装置１０１に振動等が加わることなどにより、グラファイトシート６３が振動してしまったときには、そのグラファイトシート６３が、容器６４の内周面と接触してしまい、それによって、グラファイトシート６３が欠けたり、容器６４が汚れてしまって熱透過率が悪化したりして、グラファイトヒータ６の加熱効率が低下するという問題が発生する虞がある。

これに対し、図１８（及び図１，７等）に示すように、主発熱面６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３が概ね水平方向となるように定着装置１を配置したときには、グラファイトシート６３の、水平軸回り、即ち、重力の作用方向における断面２次モーメントが大きくなって、グラファイトシート６３の重力による撓みが抑制される。その結果、定着ベルト２を軸方向においてできる限り均一に加熱することができる。また、グラファイトシート６３と容器６４との接触を防止することができる。

尚、図例では、グラファイトシート６３が、鉛直方向に対し３０度だけ傾けた状態で設置しているが、これに限らず、グラファイトシート６３を、その軸に対する横断面における鉛直方向寸法Ｈが水平方向寸法Ｗよりも大きくなるように配置する限りは、任意の状態で配置することができる。本実施形態のように、グラファイトシート６３が板状に形成されている場合は、グラファイトシート６３を、その板面、即ち、主発熱面６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３が水平方向を向いた状態からの傾斜角度を、例えば０°〜４５°の範囲において適宜、設定すればよい。

（動作説明）
以上のように構成された定着装置１の動作を詳しく説明する。前記加圧ローラ４が、支持体５に対応する位置において、定着ベルト２の外周面に所定の加圧力で押し付けられると、定着ベルト２が加圧ローラ４と支持体５とで挟み込まれた状態となり、定着ベルト２と加圧ローラ４との当接部に定着ニップＮが形成される。この状態で、駆動手段（図示省略）により加圧ローラ４が回転駆動されると、定着ベルト２は、加圧ローラ４との摩擦力により従動回転する。尚、定着ベルト２の内周面は摺動シート５４を介して支持体５と接触しているため、定着ベルト２と支持体５との間の摩擦力は小さく、定着ベルト２は摺動シート５４に対して滑りながら移動していく。このとき、定着ベルト２は、その両端部に経路形成部材３の経路形成部３１が嵌め込まれているため、経路形成面３２に沿った形状をほぼ保ったまま回転する。このとき、定着ベルト２は、その両端部の経路形成部３１のフランジ部３３に設けられた片寄り規制部３５によって、軸方向への移動が所定の範囲内に規制されている。

定着ベルト２が従動回転し始めると、ほぼ同時にグラファイトヒータ６が点灯されて、定着ベルト２の内面を照射する。このとき、定着ベルト２は回転しており、定着ベルト２の内周面のうち、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置する部分が、グラファイトヒータ６からの熱線を順次吸収していく。こうして、定着ベルト２は急速に昇温する。

定着ベルト２がやがて所定の温度に達すると、トナー像を担持した被記録材１９が定着ニップＮに搬送されてくる。被記録材１９上のトナー像は、定着ニップＮにおいて、高温となった定着ベルト２によって加熱溶融されると共に、加圧ローラ４によって加圧されて、被記録材１９上に順次定着される。尚、定着ベルト２の温度は、サーミスタで検知され、温度制御装置によりグラファイトヒータ６が適宜ＯＮ、ＯＦＦされることで、定着に必要な一定の温度に制御される。

トナー像が定着された被記録材１９は、定着ニップＮから排出される。定着ニップＮの出口側では、定着ベルト２の曲率半径が小さくなっているため、被記録材１９はそれ自身の復元力によって定着ベルト２から順次分離していく。被記録材１９の後端が定着ニップＮを通過することで、定着装置１の定着処理が終了する。

そうしてこの実施形態では、グラファイトシート６３を、輻射強度が相対的に高い法線方向Ｎ１，Ｎ３と輻射強度が相対的に低い板幅方向Ｎ２，Ｎ４とを有するような輻射強度分布特性を持たせ、支持体５をグラファイトシート６３から見て輻射強度が相対的に低い板幅方向Ｎ２に配置することによって、グラファイトシート６３からの熱線が支持体５にはほとんど照射されないようにして、グラファイトシート６３からの熱線のほとんどを定着ベルト２に向かわせることができる。その結果、定着ベルト２を効率よく加熱して、定着ベルト２の温度を定着可能な所定の温度に早期に上昇させることができる。こうして、定着装置１のウォームアップ時間を短縮することができると共に、運転時における消費電力を抑制することができる。また、支持体５を過度に高温とすることがないので、支持体５の強度を維持することができ、定着ニップＮに十分な圧力をかけることができる。その結果、定着性を確保することができる。

また、このように自己の形状によって輻射強度分布特性を有するようにグラファイトシート６３を形成した結果、グラファイトシート６３は、所定の方向に撓み易くなる。つまり、グラファイトシート６３を、特定の或る方向への輻射強度を高くする一方、別の方向への輻射強度を低くすべく、その横断面において扁平な形状（具体的には板状）に形成することによって、該グラファイトシート６３は、断面形状において薄くなった方向（即ち、板厚方向）に撓み易くなる。そこで、本実施形態では、グラファイトシート６３を、主発熱面６３ａ，６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３が概略水平方向を向くように配置して、グラファイトシート６３の横断面における鉛直方向寸法Ｈが水平方向寸法Ｗよりも大きくなるようにしている。こうすることで、グラファイトシート６３の水平軸回りの断面２次モーメントを、グラファイトシート６３を主発熱面６３ａ，６３ａの法線方向Ｎ１，Ｎ３が鉛直方向を向くように配置する構成と比べて、相対的に大きくすることができる。その結果、グラファイトシート６３の重力による撓みを抑制することができる。こうして、グラファイトシート６３の撓みが抑制されると、定着ベルト２の軸方向において、定着ベルト２とグラファイトシート６３との距離の変動が抑制されるため、定着ベルト２を軸方向においてできる限り均一に加熱することができる。

さらに、定着装置１の動作時に加圧ローラ４の駆動源やその他の周辺機器からの振動がグラファイトシート６３に伝わったとしても、グラファイトシート６３の重力による撓みが抑制されているため、グラファイトシート６３の振動の振幅を抑制することができる。その結果、グラファイトシート６３が容器６４の内周面と接触することによってグラファイトシート６３が欠けたり、容器６４が汚れてしまって熱透過率が悪化したりして、グラファイトヒータ６の加熱効率が低下することを防止することができる。

また、概略８の字状の輻射強度分布特性を有するグラファイトヒータ６を定着ベルト２内に配設する一方で、経路形成部材３によって定着ベルト２の回転経路を非円形にすることで、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２においては、グラファイトシート６３の主発熱面６３ａと定着ベルト２との間隔Ｌ２，Ｌ３を比較的広く確保する一方で、第２暗領域Ｄ２においては、グラファイトシート６３の側面６３ｂと定着ベルト２との間隔Ｌ１を比較的狭くしている。こうすることで、停電時に定着装置１が停止しグラファイトヒータ６の余熱によって、回転停止した定着ベルト２が加熱される状況においても、定着ベルト２の熱膨張破損が確実に防止しつつ、定着ベルト２の回転経路は縮小することになる。その結果、定着装置１の小型化が図られることになる。

さらに、この実施形態では、定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１内の軸方向端面に対向する位置にのみ、片寄り規制部３５を設けて、定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１以外の軸方向端面に対向する位置には片寄り規制部３５が設けられていない逃げ空間３７を形成することによって、通常運転時の定着ベルト２の軸方向移動を規制しつつ、停電時において定着ベルト２がフランジ部３３等と干渉して変形することを防止することができる。

すなわち、停電時には、定着ベルト２のうち、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２に位置する部分は、通常運転時以上の温度となり、通常運転時に想定していた以上に熱膨張することになる。その結果、定着ベルト２の端部と経路形成部材３との干渉が問題となる。特に、この定着装置１のように、定着ベルト２の一部を加圧ローラ４で加圧している構成においては、定着ベルト２の軸方向への移動が加圧ローラ４の加圧によって規制されるため、熱膨張を定着ベルト２の軸方向への移動で吸収することができない。つまり、定着ベルト２が回転中に軸方向の一方に移動してしまった場合には、定着ベルト２の他方の軸方向端部においては経路形成部材３との間に余裕がある。定着ベルト２が軸方向へ自由に移動できる構成であれば、定着ベルト２は、熱膨張する際に軸方向他方へ移動して、経路形成部材３との干渉による変形を回避することができる可能性もある。しかしながら、定着ベルト２の軸方向移動が加圧ローラ４で規制されている構成においては、定着ベルト２が回転中に軸方向の一方に移動した状態のまま熱膨張し、定着ベルト２の一方側の軸方向端部は経路形成部材３と干渉して変形する虞がある。

これに対し、この実施形態では、定着ベルト２の軸方向移動を規制する片寄り規制部３５を、定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１内の軸方向端面に対向する位置にのみ設けて、定着ベルト２のうち第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２並びに第２暗領域Ｄ２の軸方向端面に対向する位置には設けていない。そして、定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１以外の部分の軸方向端面とフランジ部３３との間に逃げ空間３７を形成している。定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１以外の部分の軸方向端面に対向する位置には、片寄り規制部３５を設けず、フランジ部３３との間に逃げ空間３７を形成することによって、停電時において、グラファイトヒータ６の余熱によって熱膨張したとしても、定着ベルト２の端部がフランジ部３３や環状突出部３４等と干渉することがなく、定着ベルト２の変形を防止することができる。一方、定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１の部分は、停電時にグラファイトヒータ６の余熱によって加熱されないため、ほとんど熱膨張を生じない。そこで、この定着ベルト２のうち第１暗領域Ｄ１の部分の軸方向端面に対向する位置に片寄り規制部３５を設けることによって、通常運転時における定着ベルト２の軸方向への移動を規制することができる。そして、この部分は停電時であってもほとんど熱膨張しないため、停電時に定着ベルト２の端部が片寄り規制部３５と干渉して変形することもない。

また、単に定着ベルト２の軸方向端面の全面に対向する位置に熱膨張用の空間を設けたのではなく、前述の如く、定着ベルト２の軸方向端面の一部には片寄り規制部３５を設けて通常運転時における定着ベルト２の軸方向への移動を規制することによって、通常運転時においては２つの片寄り規制部３５の間で定着ベルト２の軸方向への移動を所望の範囲に規制しつつ、定着ベルト２が一方の片寄り規制部３５に当接又は近接したとしても、定着ベルト２の両端に常に所定の逃げ空間３７を確保しておくことができる。その結果、停電しても、定着ベルト２の熱膨張を逃げ空間３７で吸収して、熱膨張による定着ベルト２の変形を確実に防止することができる。つまり、片寄り規制部３５は、通常運転時における定着ベルト２の軸方向移動を所望の範囲内に規制する機能だけでなく、通常運転時において一定の逃げ空間３７を確保する機能を有する。

また、片寄り規制部３５を定着ベルト２の両端部に設けることによって、定着ベルト２の軸方向移動を該軸方向の両側について確実に規制することができる。

以下、定着装置の変形例としての各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、前記の定着装置１と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。

（実施形態２）
次に、図１９を参照しながら、実施形態２に係る定着装置２０１について説明する。この定着装置２０１は、ニップ形成部材の構成が前記の定着装置１と異なる。

（定着ニップ形成部材）
図１９は、実施形態２に係る定着装置２０１の横断面図であり、この定着装置２０１は、支持体２０５のニップ形成部材２５３を、金属材料で形成している。このように、ニップ形成部材２５３を金属材料で形成することによって、定着ベルト２の温度を、その軸方向に平滑化することができる。具体的には、ニップ形成部材２５３は、熱伝導性の良い銅やアルミニウムなどで形成されている。

つまり、定着ベルト２は、熱容量が小さいため、グラファイトヒータ６に軸方向の発熱ムラがあると、定着ベルト２にも軸方向に同様の温度ムラが発生しやすい。また、定着ベルト２の温度ムラは、グラファイトヒータ６の発熱ムラ以外によっても発生する。詳しくは、定着ニップＮのうち、被記録材１９の通過領域よりも外側の領域、即ち、被記録材１９を狭持しない領域では、定着ベルト２から被記録材１９に熱が伝導しない。つまり、定着ベルト２のうち、被記録材１９の通過領域外の部分は、放熱せず、その温度が過剰に上昇する傾向がある。その結果、定着ベルト２は、被記録材１９の通過領域外の部分の温度が過剰に高く、そこから軸方向中央に向かって温度が徐々に低下していくような温度ムラを有することになる。この温度ムラは、想定している最大幅よりも小さな幅の被記録材１９を連続的に通過させる場合に、特に問題となる。

そこで、この定着装置２０１では、ニップ形成部材２５３を金属材料で形成することによって、定着ベルト２の、主に軸方向に対する温度分布の平滑化を図っている。すなわち、グラファイトヒータ６の熱は輻射によって定着ベルト２に伝わり、その熱は、定着ニップＮにおいて定着ベルト２から被記録材１９、ニップ形成部材２５３及び加圧ローラ４に伝導する。このとき、ニップ形成部材２５３は、定着ベルト２の内部に配設されているが、グラファイトヒータ６が具備しているグラファイトシート６３は、前述したように、支持体５の方向への輻射強度が相対的に低い指向性を有しているため、グラファイトヒータ６の輻射によって加熱されることは抑えられている。そのため、ニップ形成部材２５３は、定着ベルト２よりも低温となっており、定着ベルト２からニップ形成部材２５３へ熱が容易に伝導する。そして、定着ベルト２のうち高温部分からはより多くの熱がニップ形成部材２５３に伝導するため、定着ベルト２の温度分布と同様の分布でニップ形成部材２５３へ熱が伝導する。

ところが、ニップ形成部材２５３は金属材料で形成されているため、ニップ形成部材２５３に伝導した熱はニップ形成部材２５３内を軸方向に即座に伝導して、ニップ形成部材２５３の温度は迅速に平滑化される。つまり、定着ベルト２のうち被記録材１９の通過領域外の部分からニップ形成部材２５３に伝導した熱は、より低温となっている、ニップ形成部材２５３の軸方向中央に向かって熱が伝導していく。その結果、軸方向中央部などにおいては、被記録材１９の通過領域内において、ニップ形成部材２５３の方が定着ベルト２よりも温度が高くなることもある。この場合には、ニップ形成部材２５３から定着ベルト２へ熱が伝導する。すなわち、ニップ形成部材２５３は、定着ベルト２のうち被記録材１９の通過領域外の部分から吸熱するだけでなく、場合によっては、吸熱した熱を軸方向内方に伝導させて定着ベルト２へ再び伝導させる。こうして、ニップ形成部材２５３は、定着ベルト２の温度を平滑化する。

そして、この実施形態では、ニップ形成部材２５３を金属材料の中でも熱伝導率の高い銅やアルミニウムで形成することによって、定着ベルト２の温度をより迅速に平滑化することができる。したがって、この実施形態によれば、ニップ形成部材２５３を金属材料で形成することによって、定着ベルト２の温度分布を軸方向へ平滑にすることができる。その結果、定着ベルト２の端部が局所的に高温となって破損してしまうことを防止することができる。

ただし、ニップ形成部材２５３を金属材料で形成したとしても、ニップ形成部材２５３は、断熱部材５２を介して熱容量の大きな支持体本体５１と断熱されている。つまり、ニップ形成部材２５３を金属材料で構成すると、定着ベルト２の熱がニップ形成部材２５３へ伝導し易くなるが、ニップ形成部材２５３から支持体本体５１への熱の流れは断たれているため、ウォームアップ時間が長期化することを防止することができる。つまり、ニップ形成部材２５３を金属材料で形成すると共に、ニップ形成部材２５３と支持体本体５１との間に断熱部材５２を介在させることによって、ウォームアップ時間をほとんど遅くすることなく、定着ベルト２の温度を平滑化することができる。

この実施形態では、ニップ形成部材２５３に、熱伝導率の良い銅板を厚さ１．５ｍｍにして用いている。

また、図２０に示すように、ニップ形成部材２５３は、想定される最大幅の被記録材が通過する領域（以下、最大通過領域ともいう）よりも外側に位置する部分２５３ｃの肉厚を薄く形成している。こうすることによって、定着ベルト２からニップ形成部材２５３に伝導した熱が、最大通過領域よりも外側へ伝導していくことを防止することができる。この定着ベルト２のうち、最大通過領域外の部分２５３ｃは、トナー像の定着に寄与しないため、加熱する必要がない。つまり、ニップ形成部材２５３のうち、最大通過領域外の部分２５３ｃの断面積を小さくすることによって、熱抵抗を大きくすることができる。それに加えて、このように、最大通過領域外の部分２５３ｃ全体の断面積を小さくすることによって、該最大通過領域外の部分２５３ｃの体積を減少させて熱容量を小さくすることができる。これらによって、該最大通過領域外の部分２５３ｃへ熱が伝導し難くすることができるため、ウォームアップ時間が長期化してしまうことを防止することができる。

ここで、ニップ形成部材２５３を最大通過領域だけでなく、定着ベルト２の全長に亘って設けると共に、ニップ形成部材２５３の最大通過領域外の部分２５３ｃの断面積を小さくするべく、ニップ形成部材２５３のうち断熱部材５２側の部分を切削することによって、加圧ローラ４と対向する対向面（即ち、定着ベルト２の内周面と直接又は摺動シート５４を介して間接的に摺接する面）を、定着ベルト２の全長に亘って一様にすることができる。すなわち、ニップ形成部材２５３の最大通過領域外の部分２５３ｃを設けない構成も考えられるが、ニップ形成部材２５３を最大通過領域だけに設けると、定着ベルト２は最大通過領域よりも長く形成されているため、ニップ形成部材２５３の軸方向端縁が定着ベルト２の内周面と摺接することになり、該定着ベルト２の内周面を傷つけてしまう虞がある。同様に、最大通過領域外の部分２５３ｃの断面積を小さくするべく、ニップ形成部材２５３の対向面側を切削すると、該切削によってニップ形成部材２５３の対向面に端縁が形成され、この端縁で定着ベルト２の内周面を傷つけてしまう虞がある。それに対し、この例では、定着ベルト２の内周面と摺接する、ニップ形成部材２５３の対向面を、定着ベルト２の全長に亘って一様に形成することができるため、ニップ形成部材２５３で定着ベルト２の内周面を傷つけることを防止することができる。つまり、ニップ形成部材２５３のうち、定着ベルト２と摺接する面を軸方向において一様にしたままで、最大通過領域外の部分２５３ｃの断面積を小さくすることによって、定着ベルト２を傷つけることを防止しつつ、ウォームアップ時間の長期化を防止することができる。

尚、ニップ形成部材２５３のうち最大通過領域外の部分２５３ｃに、熱が伝導し難い構成であれば、任意の構成を採用することができる。例えば、図２１に示すように、ニップ形成部材２５３のうち、最大通過領域外の部分２５３ｃの断面積を徐々に小さくする構成であってもよい。また、図２２に示すように、ニップ形成部材２５３のうち、最大通過領域内の部分２５３ｂと最大通過領域外の部分２５３ｃとの間に切欠部２５３ｄを構成してもよい。このような構成であっても、定着ベルト２と摺接する、ニップ形成部材２５３の対向面は、軸方向において一様に形成することが好ましい。

（実施形態３）
次に、図２３を参照しながら、実施形態３に係る定着装置３０１について説明する。この定着装置３０１では、定着ベルト２の外部に安全装置としてもサーモスタットが追加されている。図２３は、実施形態３に係る定着装置３０１の横断面図である。

（サーモスタット）
サーモスタットは、定着ベルト２の温度が過剰に上昇したことを検知して、グラファイトヒータ６の通電を停止するように作動する安全装置である。つまり、サーモスタットは、定着ベルト２の温度を測定し、その測定温度が所定の温度になったときに作動して、グラファイトヒータ６の通電を停止させる。これによって、定着ベルト２の過剰な温度上昇を防止する。サーモスタットは、定着ベルト２の温度を検知する温度検知体９を具備しており、この温度検知体９は、図２３に示すように、グラファイトヒータ６の輻射強度の大きい周方向（回転方向）位置において、定着ベルト２の外周面に対して径方向に対向して配設されている。具体的に、グラファイトシート６３が有する輻射強度分布によって、前述したように、定着ベルト２の回転経路を、第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２及び第１及び第２暗領域Ｄ１，Ｄ２に区分したときに、温度検知体９は輻射強度が相対的に高い領域である第１照射領域Ｂ１内に配置されている。この第１照射領域Ｂ１の定着ベルト２は、輻射強度が相対的に高いことにより温度上昇し易く、この第１照射領域Ｂ１に相当する箇所において定着ベルト２の温度を検知することは、定着ベルト２の温度が過剰に上昇したか否かを判断する上で有利である。つまり、グラファイトシート６３の輻射強度分布特性を利用することによって、定着ベルト２の周方向の各位置の内で、最も温度が上昇し易い位置が特定されるため、この位置、つまり第１照射領域Ｂ１内に温度検知体９を配置することによって、定着ベルト２が過剰に加熱されて、グラファイトヒータ６を停止すべき状況を早期にかつ確実に検知することが実現する。

ここで、グラファイトシート６３において、２つの主発熱面６３ａの向く方向はそれぞれ、輻射強度が同じであることから、温度検知体９としては、第２照射領域Ｂ２内に配置するようにしてもよい。但し、第１照射領域Ｂ１における定着ベルト２との間隔Ｌ２は、第２照射領域Ｂ２における定着ベルト２との間隔Ｌ３よりも狭いことから、定着ベルト２の温度がより上昇し易い第１照射領域Ｂ１の方に、温度検知体９を配置することが好ましい。また、定着ベルト２の回転経路を、定着ニップＮを挟んだ入口側と出口側とに二分したときに、第１照射領域Ｂ１はその入口側に対応し、第２照射領域Ｂ２はその出口側に対応する。ここで前述したように、被記録材１９が定着ニップＮを通過するときに定着ベルト２の熱を奪うので、定着ニップＮの出口側は、定着ニップＮの入口側よりも相対的に温度は低下する。従って、第１照射領域Ｂ１は、第２照射領域Ｂ２よりも、定着ベルト２の温度が高温となりやすい観点からも、温度検知体９は、第１照射領域Ｂ１内に配置することが好ましい。

また、定着ニップＮの出口側である第２照射領域Ｂ２においては、定着ニップＮ付近において被記録材１９の詰まり等が発生したときに、その被記録材１９が定着ベルト２の第２照射領域Ｂ２付近の外周面にまで到達する場合がある。その場合に、温度検知体９が第２照射領域Ｂ２内に配置されていたのでは、定着ベルト２と温度検知体９との間に被記録材１９が介在したりすることで、温度検知体９による定着ベルト２の温度検知精度が悪化してしまう虞がある。その点においても、温度検知体９は、第１照射領域Ｂ１内に配置することが好ましい。

また、温度検知体９は、図２４に示すように、軸方向に対しては、定着ベルト２の略中央位置に配設されている。すなわち、定着ベルト２の軸方向中央部（略中央位置）は、被記録材１９に対するトナーの定着を行う定着領域であり、この定着領域内では、幅の異なる被記録材１９が、その幅方向の中央が定着ベルト２の軸方向中央位置を通るように通過する。温度検知体９は、最小の幅の被記録材１９が通過する最小紙幅領域内において、定着ベルト２の外周面に対し、径方向外方に、定着温度程度では定着ベルト２が熱膨張してもそのような定着ベルト２と接触することなく且つ極度に接近することもないような所定の間隔を空けた位置に配設されている。つまり、定着ベルト２は、経路形成部材３によってその内周面側には変位せずかつ、その外周面も定着温度程度ではその位置・形状が経路形成面３２にほぼ沿って定まっており、温度検知体９は、そのように径方向に対する形状が安定している定着ベルト２の外周面側に所定の位置関係をとって配設されている。また、温度検知体９を配設した最小紙幅領域は、定着ベルト２が最も加熱される箇所であるので、定着ベルト２から温度検知体９に伝熱しやすい。そのため、温度検知体９と定着ベルト２との間隔を比較的広くすることができる。具体的に温度検知体９は、定着ベルト２を加熱してない状態において、定着ベルト２の外周面と略１．５ｍｍ離して配設されている。温度検知体９と定着ベルト２とをこの程度離して配設すれば、定着ベルト２が定着温度程度に加熱されて膨張しても、定着ベルト２と温度検知体９とは接触しない。そのため、温度検知体９に、定着ベルト２の外周面に残留しているオフセットトナーが付着することはない。さらに、定着ベルト２から温度検知体９に伝熱しやすいことから低感度の温度検知体９を使用することができる。

さらに、最小紙幅領域は、被記録材１９の幅にかかわらず、何れの被記録材１９も通過する領域なので、被記録材１９を定着した際の温度がこの領域では被記録材１９の幅にかかわらず略同じである。そのため、この領域に温度検知体９を配置することは、温度検知体９の作動温度を、幅の異なる種々の被記録材１９が定着装置に通紙されることを考慮した温度にする必要がない点でも有利である。

温度検知体９の作動温度は、定着温度と略同じ温度に設定している。具体的には、温度検知体９の作動温度は、約１７０℃に設定している。ここで、温度検知体９の作動温度を定着温度と略同じ温度に設定した理由は、温度検知体９と定着ベルト２とが非接触であるため、温度検知体９が検知する温度が、実際の定着ベルトの温度よりもやや低い温度となるためであり、作動温度を比較的低く設定しても通常時は誤作動しないためである。

尚、本実施形態においては、温度検知体９を定着ベルト２の最小紙幅領域に配設したが、この位置に限られず、例えば、定着領域の外側（つまり非定着領域、図２４参照）、さらには非発熱部６２に対応する位置に配設してもよい。こうすることで、定着ベルト２に残留しているオフセットトナーが温度検知体９に付着することを確実に防止することができる。また、仮に、温度検知体９が定着ベルト２に接触することによって定着ベルト２が傷ついたとしても、その傷ついた箇所は非定着領域に相当するので、その傷が被記録材１９上のトナー画像に現れることを回避することができる。

また、ここではサーモスタットの温度検知体９を１つ設置しているが、安全性を向上させるために、温度検知体９を複数設置してもよい。さらに、安全装置としてはサーモスタットに限定されず、温度ヒューズ等を用いても良い。

（実施形態４）
次に、図２５を参照しながら、実施形態４に係る定着装置４０１について説明する。この定着装置４０１は、定着ベルト２の内部に遮蔽体７が追加されている。

前記と同様にこの定着装置４０１は、グラファイトヒータ６を具備しており、そのグラファイトシート６３が輻射強度分布特性を有していることと、支持体５及びニップ形成部材５３を、その輻射強度が相対的に低い方向に配置していることとによって、支持体５がグラファイトヒータ６によって直接的に加熱されることは抑制されている。しかしながら、グラファイトヒータ６から支持体５の方向への熱線の放射は必ずしも０（零）ではない。また、グラファイトヒータ６においてグラファイトシート６３を収容する容器６４が加熱されること等を通じて、支持体５が加熱されることも起こり得る。さらには、定着ベルト２へ照射された熱線の一部が、定着ベルト２で反射して、支持体５へ向かう可能性もある。そこで、支持体５の加熱をより確実に防止して定着装置４０１の効率性能をより高めるために、この定着装置４０１では、遮蔽体（遮蔽板）７を定着ベルト内に配置している。

（遮蔽板）
遮蔽板７は、定着ベルト２内において、グラファイトヒータ６と支持体５との間に介在することで支持体５をグラファイトヒータ６に対して遮蔽して、支持体５が加熱されることを、より一層確実に防止するためのものである。この遮蔽板７が遮蔽体を構成する。遮蔽板７は、図２５に示すように、定着ベルト２の内部においてグラファイトヒータ６と支持体５との間で、定着ベルト２の軸方向に延びて設けられている。こうすることで、定着ベルト２の内周面は、その周方向において、グラファイトヒータ６からの熱線が照射され得る領域と、遮蔽板７の陰となってグラファイトヒータ６からの熱線が直接には照射されない陰領域とほぼ完全に分割される。ここにおいて遮蔽板７は、グラファイトヒータ６からの熱線が照射され得る領域が、前記第１及び第２照射領域Ｂ１，Ｂ２並びに第２暗領域Ｄ２に相当するようにする一方、前記陰領域が、概ね第１暗領域Ｄ１に相当するように構成されている。つまり、遮蔽板７は、グラファイトシート６３から見て板幅方向Ｎ２に配置されており、法線方向Ｎ１，Ｎ３には配置されていない。

遮蔽板７は、断面山型の板状の部材であって、定着ベルト２の軸方向に直交する断面形状がグラファイトヒータ６側に凸状に形成されている。遮蔽板７の材料としては、ＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ等を用いることができ、好ましくは熱伝導率が低く、グラファイトヒータ６と支持体５の間を断熱するものがよい。また、グラファイトヒータ６と支持体５の間を断熱する方法として、遮蔽板７の材料に熱放射率が０．１以下のもの、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等の表面光沢のある金属材料を用い、遮蔽板７は、グラファイトヒータ６からの直接及び間接の熱線をできる限り吸収しないように、少なくともグラファイトヒータ６側の表面が光を反射する構成を用いることができる。このような遮蔽板７によって、支持体５は、グラファイトヒータ６等からの熱線から遮蔽され、その加熱がよりいっそう抑制される。

前述したように、この定着装置４０１のグラファイトシート６３は、輻射強度分布特性を有しており、グラファイトシート６３から支持体５の方向への輻射熱の強度は、そうした輻射強度分布特性を有しない、つまり輻射強度に関して指向性を有しない発熱体の場合と比較して、かなり低下している。従って、遮蔽板７を簡素な構成としても所望の効果が十分に得られることから、遮蔽板７を追加してもコストの大幅な増大を招くことはない。

なお、遮蔽板７は、グラファイトヒータ６の熱線を支持体５へ放射されるのを妨げることが出来れば、どのような形状であっても構わない。

この遮蔽板７は、その一部に接続部（図示省略）を設けて、該接続部を介して断熱部材５２に固定している。そして、遮蔽板７と支持体５との間には断熱空間が形成されている。こうして、遮蔽板７は、支持体５との間が断熱されており、遮蔽板７が熱線を吸収して加熱されたとしても、その熱が支持体５に伝導しないように構成されている。

尚、遮蔽板７は、その一部に接続部を設け、該接続部を介して断熱部材５２に固定しているが、より完全に断熱するには他の断熱材を介して固定してもよいことはいうまでも無い。

さらに、遮蔽体としては遮蔽板７に限定されるものではない。例えば、図２６に示すように、耐熱性樹脂製の部材の表面にメッキ加工をしたブロック状の遮蔽体７１であったり、アルミなどの金属を引抜き加工で形成したものであってもよい。また、図２７の例では、遮蔽板７と支持体５との間に一定の空間を設け、遮蔽板７と支持体５とを断熱したが、この空間に積極的に断熱部材を配置して遮蔽板７の熱を伝えないようにすることも有効である（図２７参照）。例えば、定着装置１が、図２７と上下逆になるように配設された場合には、遮蔽板７と支持体５との間に断熱材を配置して空気の対流を抑えることが特に効果的である。断熱部材としては、前記と同様に、例えばヒュームドシリカ（５〜３０ｎｍ）の形成体であるPorextherm ＷＤＳ（黒崎播磨株式会社製。２００℃における熱伝導率０．０２１Ｗ/ｍ・Ｋ）などが有効である。さらには、断熱部材は図２７に示すような配置に限られず、断熱部材が遮蔽板７と支持体５との間に充填される構成であってもよい。

さらに、グラファイトヒータ６と遮蔽板７の位置関係は図示したものに限定されるものではない。グラファイトヒータ６と遮蔽板７の位置関係や形状、グラファイトヒータの指向性の向きにより、遮蔽体によって陰となる陰領域の位置や範囲は変わる。そうした陰領域の位置及び範囲に応じて、前記経路形成部材３の片寄り規制部３５の位置や寸法を変えるようにしてもよい。

尚、前述した各実施形態は、可能な範囲において組み合わせることができる。

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、デジタル複合機などに用いられる電子写真方式の画像形成装置において被記録材上のトナー像を定着する定着装置について有用である。

実施形態１に係る定着装置の横断面図である。 定着装置の分解斜視図である。 定着ベルトの断面構造を示す拡大図である。 経路形成部材の正面図である。 経路形成部材の斜視図である。 図１のVI−VI線における、定着装置の縦断面図である。 定着ベルトの回転経路の形状を模式的に示す横断面図である。 支持体の斜視図である。 ニップ形成部材の変形例を示す、定着装置の横断面図である。 摺動シートの変形例を示す、定着装置の横断面図である。 支持体の変形例を示す、定着装置の横断面図である。 グラファイトヒータの斜視図である。 グラファイトシートの輻射強度分布の一例を示す図である。 グラファイトシート、カーボンヒータ及びハロゲンランプの立ち上がり特性を比較する図である。 グラファイトシート、カーボンヒータ及びハロゲンランプのそれぞれにより銅板片を加熱したときのその銅板温度の測定結果を比較する図である。 グラファイトヒータの変形例を示す横断面図である。 グラファイトヒータの別の変形例を示す横断面図である。 画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施形態２に係る定着装置の横断面図である。 ニップ形成部材の端部を示す斜視図である。 変形例に係るニップ形成部材の端部を示す斜視図である。 別の変形例に係るニップ形成部材の端部を示す斜視図である。 実施形態３に係る定着装置の横断面図である。 図２１のXXIII−XXIII線における、定着装置の縦断面図である。 実施形態４に係る定着装置の横断面図である。 遮蔽板の変形例を示す、定着装置の横断面図である。 実施形態４に係り、支持体の変形例を示す、定着装置の横断面図である。

１、２０１、３０１，４０１ 定着装置
１９ 被記録材
２ 定着ベルト
３ 経路形成部材
４ 加圧ローラ
５ 支持体
６ グラファイトヒータ
６３ 発熱体（グラファイトシート）
６３ａ 主発熱面
６４ 容器（筒体）
７ 遮蔽板（遮蔽体）
７１ 遮蔽体
Ｎ 定着ニップ
Ｎ１ 法線方向（第１方向）
Ｎ２ 板幅方向（第２方向）
Ｎ３ 法線方向（第３方向）
Ｈ 鉛直方向寸法
Ｗ 水平方向寸法

Claims (6)

1. 被記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、
   所定の軸方向に延びる筒状に形成され、回転可能に支持された定着ベルトと、
   前記定着ベルトに対して外周側から当接し且つ加圧して、該定着ベルトとの間に定着ニップを形成すると共に、その状態で回転する加圧体と、
   前記定着ベルト内に設けられ、前記加圧体の加圧力を前記定着ベルトの内周側から受け止めて該定着ベルトを支持する支持体と、
   前記定着ベルト内で前記軸方向に延びて設けられ、自ら輻射熱を発することによって該定着ベルトを内周側から加熱する発熱体とを備え、
   前記発熱体は、前記軸に対して直交する横断面において該発熱体を中心とした周方向に輻射強度が不均一となった輻射強度分布特性を有する形状に形成されており、該横断面における鉛直方向寸法が水平方向寸法よりも大きくなるように配置されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記発熱体は、一対の主発熱面が所定の微小間隔を空けて相対した板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記発熱体は、前記主発熱面の法線方向への輻射強度が高い指向性を有しており、
   前記支持体は、前記定着ベルト内において、前記発熱体の前記法線方向に位置しないように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記定着ベルトの内周面の少なくとも一部と摺接して該定着ベルトの回転経路を形成する経路形成面を有する経路形成部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記経路形成部材は、前記定着ベルトの回転経路を、前記定着ニップの出口部分と反対側の部分が該出口部分よりも膨らんだ鶏卵状となるように形成することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記発熱体は、前記定着ベルト内において、前記回転経路が膨らんだ部分に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。

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