JP2007212896A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡易であり、熱効率に優れ、ベルトの蛇行を低減できる外部ベルト加熱定着方式の定着装置を提供する。
【解決手段】外部加熱ベルト１３を張架する加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離を固定し、外部加熱ベルト１３の周長を、外部加熱ベルト１３の定着ローラ１１に対する圧接が解除されている状態では外部加熱ベルト１３にテンションが付与されず、定着ローラ１１への圧接に伴って外部加熱ベルト１３にテンションが付与されるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる外部ベルト加熱方式の定着装置およびこの定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）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たハロゲンヒータ等からなる加熱手段によりローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで熱と圧力によりトナー画像の定着を行うようになっている。

ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して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することができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、用紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。

ところが、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段を設けた場合、熱伝達効率が低下し、ウォームアップ時間が長くなったり、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追従しなくなったりする問題がある。

このような問題を解決するために、定着ローラ表面に外部加熱手段を当接し、定着ローラを外部から加熱する技術（外部加熱定着方式）が知られている。例えば、特許文献１および２には、外部加熱手段として無端ベルトを用いる外部ベルト加熱定着方式が提案されている。

なお、従来の外部ベルト加熱定着方式の定着装置では、無端ベルトを懸架している複数のローラ（ベルト懸架ローラ）を無端ベルトに張力を付与するためのテンションローラとするか、あるいは無端ベルトの外側にテンションローラを設けて無端ベルトにテンションを付与するようになっている（特許文献１参照）。
特開２００４−１９８６５９号公報（公開日：２００４年７月１５日） 特開２００５−１８９４２７号公報（公開日：２００５年７月１４日）

しかしながら、ベルト懸架ローラの一つをテンションローラとした場合、無端ベルトにテンションを付与するための機構が複雑になるという問題があった。また、複数のベルト懸架ローラ間の平行度を確保することができず、無端ベルトの寄り力（無端ベルト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）が大きくなり、その結果、ベルトの蛇行制御が困難になるといった問題もあった。

また、無端ベルトの外側にテンションローラを別途設けた場合、部品点数が増え、構成が複雑になるという問題があった。さらに、テンションローラが熱負荷となるので熱効率が低下するといった問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱効率に優れ、ベルトの蛇行を低減した、簡易な構成の外部ベルト加熱定着方式の定着装置、およびこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、定着部材と、無端ベルトと、上記無端ベルトを懸架する複数の懸架ローラと、上記無端ベルトを加熱する加熱手段とを備え、上記無端ベルトを上記定着部材に圧接させることで上記定着部材を加熱する定着装置において、上記各懸架ローラは互いに平行かつ軸間距離を固定された状態で備えられ、上記無端ベルトは、上記定着部材に圧接されることでこの定着部材に従動回転するようになっており、上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材に圧接されていない状態ではこの無端ベルトに張力が作用せず、上記定着部材に圧接されることによってこの無端ベルトに張力が作用する長さであることを特徴としている。なお、無端ベルトに張力が付与されない内径周長とは、無端ベルトの自重の影響を無視したときに、理論上、無端ベルトに張力が作用しない長さのことである。

上記の構成によれば、各懸架ローラは互いに平行かつ軸間距離を固定された状態で備えられているので、無端ベルトが定着部材に従動回転するときでも、各ベルト懸架ローラ間の平行度を確保できる。このため、無端ベルトに作用する寄り力を低減でき、無端ベルトの蛇行を防止できる。

また、無端ベルトの内径周長が、定着部材に圧接されていない状態では、無端ベルトに張力が付与されない長さに設定されている。このため、定着部材への圧接が解除されている状態では、無端ベルトに張力が付与されないので、懸架ローラに無端ベルトを懸架する作業等の作業性を向上させることができる。

また、無端ベルトの内径周長が、定着部材への圧接に伴って無端ベルトに張力が付与されるように設定されているので、無端ベルトに張力を付与するための部材（テンションローラ等）を別途設ける必要がなく、定着装置の構成を簡略化できる。さらに、テンションローラ等を設ける場合に比べて、熱負荷を軽減し、熱効率を向上させることができる。

さらに、各懸架ローラの軸間距離が固定されているので、無端ベルトの熱膨張により、低温状態（常温状態）よりも高温状態（加熱状態）の方が無端ベルトに作用する張力が低くなる。このため、定着装置のウォームアップ時において無端ベルトと懸架ローラとの間でスリップが生じることを防止するとともに、加熱状態において無端ベルトの蛇行に起因する無端ベルトの消耗や破損を防止できる。

また、上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材を加熱するための接触面積で上記無端ベルトと定着部材とを圧接させたときに、上記定着部材に従動回転するための張力が上記無端ベルトに作用する長さに設定されている構成としてもよい。

上記の構成によれば、無端ベルトと定着部材とを、定着部材を加熱するため接触面積（伝熱面積）で接触させたときに、無端ベルトに、この無端ベルトを定着部材に従動回転させるための張力が作用する。したがって、無端ベルトと定着部材とを圧接させることで、定着部材を適切に加熱するとともに、無端ベルトを適切に従動回転させることができる。

また、上記複数の懸架ローラのうちの少なくとも２つが上記無端ベルトを介して上記定着部材に当接することで上記無端ベルトが上記定着部材に圧接するようになっており、上記無端ベルトの内径周長が、この無端ベルトを上記定着部材に圧接させたときに、上記少なくとも２つの懸架ローラと上記定着部材との当接部のうち上記無端ベルトの回転方向に対して最上流側および最下流側の当接部によって挟まれる上記定着部材上の領域の全域においてこの無端ベルトが上記定着部材に接触する長さに設定されていてもよい。

上記の構成によれば、無端ベルトを定着部材に圧接させる際、上記少なくとも２つの懸架ローラと上記定着部材との当接部によって挟まれる上記定着部材上の領域の全域において無端ベルトが定着部材に接触する。したがって、上記少なくとも２つの懸架ローラの軸間距離を、無端ベルトを圧接させたときに無端ベルトと定着部材との接触面積が定着部材を適切に加熱できる面積になるように設定しておくことで、定着部材を適切に加熱できる。

また、上記無端ベルトの内径周長をＬｂ、上記無端ベルトが上記定着部材に圧接されていないときに、この無端ベルトにたるみを生じさせないための理論内径周長をＬ１、上記定着部材を適切に加熱するための接触面積で上記無端ベルトと定着部材とを圧接させたときに、この無端ベルトにたるみを生じさせないための理論内径周長をＬ２とすると、Ｌ１≦Ｌｂ≦Ｌ２×１．０２４６の関係を満たす構成としてもよい。

上記の構成によれば、無端ベルトが定着部材に圧接されていない状態では無端ベルトに張力が作用されず、無端ベルトを定着部材に当接させることによって無端ベルトに確実に張力が付与されるようにできる。また、定着部材を適切に加熱するとともに、無端ベルトを定着部材に適切に従動回転させることができる。

また、上記無端ベルトの常温ｔ_０における内径周長をＬｂ_０、上記無端ベルトの線膨張係数をγ、上記無端ベルトの使用温度をｔとすると、Ｌ２−Ｌ１≧γ×（ｔ−ｔ_０）×Ｌｂ_０の関係を満たす構成としてもよい。

あるいは、上記無端ベルトの常温ｔ_０における内径周長をＬｂ_０、上記無端ベルトの線膨張係数をγ、上記無端ベルトの使用温度をｔとすると、Ｌ１≦（１＋γ×（ｔ−ｔ_０））×Ｌｂ_０≦Ｌ２×１．０２４６の関係を満たす構成としてもよい。

上記いずれかの構成によれば、無端ベルトが加熱により熱膨張したとしても、無端ベルトを定着部材に圧接させることにより、確実に無端ベルトに張力を付与することができる。また、定着部材を適切に加熱するとともに、無端ベルトを定着部材に適切に従動回転させることができる。

また、−０．０００５≦（（１＋γ×（ｔ-ｔ_０））×Ｌｂ_０−Ｌ２）／Ｌ２≦０．０２４６の関係を満たす構成としてもよい。

−０．０００５＞（（１＋γ×（ｔ-ｔ_０））×Ｌｂ_０−Ｌ２）／Ｌ２の場合、無端ベルトに作用する張力が強くなりすぎ、懸架ローラの回転負荷が増大するために、無端ベルトがスリップするなどして無端ベルトを定着部材に適切に従動させることができなくなる場合がある。また、無端ベルトと定着部材との接触面積が低減するために、定着部材を適切に加熱できず、熱効率が低下してしまう場合がある。

一方、（（１＋γ×（ｔ-ｔ_０））×Ｌｂ_０−Ｌ２）／Ｌ２＞０．０２４６の場合、無端ベルトと定着部材との密着性が不安定になるために、定着部材を適切に加熱できず、熱効率が低下してしまう場合がある。また、無端ベルトと定着部材との密着性が不安定になるために、定着部材と無端ベルトとの間の摩擦力が低下し、無端ベルトが定着部材に適切に従動回転できなくなる場合がある。また、懸架ローラが無端ベルトに従動回転する構成の場合、無端ベルトに作用する張力が不足するので、無端ベルトと懸架ローラとの間の摩擦力が低下して懸架ローラが無端ベルトに従動回転せずにスリップしてしまう場合がある。

これに対して、上記構成のように、−０．０００５≦（（１＋γ×（ｔ-ｔ_０））×Ｌｂ_０−Ｌ２）／Ｌ２≦０．０２４６の関係を満たすことにより、無端ベルトの張力が強すぎることによる無端ベルトの定着部材に対する従動性の低下や、加熱性能の低下を防止できる。また、無端ベルトの張力が弱すぎることによる無端ベルトの定着部材に対する従動性の低下や加熱性能の低下、あるいは懸架ローラの無端ベルトに対する従動性の低下を防止できる。

本発明の画像形成装置は、記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、上記したいずれかの定着装置とを備えている。したがって、本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置と同様の効果を奏する。

以上のように、本発明の定着装置は、上記各懸架ローラは互いに平行かつ軸間距離を固定された状態で備えられ、上記無端ベルトは、上記定着部材に圧接されることでこの定着部材に従動回転するようになっており、上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材に圧接されていない状態ではこの無端ベルトに張力が作用せず、上記定着部材に圧接されることによってこの無端ベルトに張力が作用する長さ設定されている。

それゆえ、無端ベルトに作用する寄り力を低減でき、無端ベルトの蛇行を防止できる。また、定着装置（特に、無端ベルトと懸架ローラとからなるベルトユニット）の構成を簡略化するとともに、定着装置を組み立てるときの作業性を向上させることができる。また、テンションローラ等を設ける場合に比べて、熱負荷を軽減し、熱効率を向上させることができる。さらに、ウォームアップ時に無端ベルトと懸架ローラとの間でスリップが生じることを防止するとともに、加熱状態において無端ベルトの蛇行に起因する無端ベルトの消耗や破損を防止できる。

本発明の一実施形態について説明する。図７は、本実施形態にかかるカラー画像形成装置（画像形成装置）の概略構成を示す断面図である。

この図に示すように、このカラー画像形成装置は、４色の可視像形成ユニット４０（４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ）を記録紙Ｐ（被加熱材）の搬送路に沿って配列した所謂タンデム式のプリンタである。具体的には、記録紙Ｐの供給トレイ５０と定着装置１と、供給トレイ５０と定着装置１とを繋ぐ搬送路に沿って記録紙Ｐを搬送する記録紙搬送手段６０と、上記搬送路に沿って配設された４組の可視像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂとを備えている。そして、記録紙搬送手段６０によって上記搬送路に沿って搬送される記録紙Ｐに、各可視像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂによって各色トナーを多重転写した後、定着装置１によってトナーを記録紙Ｐに定着させてフルカラー画像を形成するようになっている。

記録紙搬送手段６０は、駆動ローラ６１と、アイドリングローラ６２と、両ローラ６１，６２によって架張された無端状の搬送ベルト６３とを備えている。また、駆動ローラ６１を図示しない駆動手段によって回転駆動することで、搬送ベルト６３を所定の周速度（本実施形態では３５５ｍｍ／ｓ）で搬送路に沿って回転させ、搬送ベルト６３上に静電吸着させた記録紙Ｐを搬送するようになっている。

各可視像形成ユニット４０は、感光体ドラム４１の周囲に帯電ローラ４２，レーザ光照射手段４３，現像器４４，転写ローラ４５，クリーナー４６を備えている。なお、可視像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの現像器４４には、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂ）のトナーがそれぞれ収容されている。そして、各可視像形成ユニット４０は、以下の工程によりトナー画像を記録紙Ｐ上に形成する。すなわち、感光体ドラム４１表面を帯電ローラ４２で一様に帯電した後、画像情報に応じてレーザ光照射手段４３により感光体ドラム４１の表面をレーザ露光し、静電潜像を形成する。その後、現像器４４により感光体ドラム４１上の静電潜像を現像してトナー像を顕在化させ、この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４５により記録紙搬送手段６０によって搬送される記録紙Ｐに順次転写する。

その後、各色のトナー像を転写された記録紙Ｐは、駆動ローラ６１の曲率により搬送ベルト６３から剥離された後、定着装置１に搬送される。そして、定着装置１によって適度な温度と圧力が与えられる。これにより、トナーは溶解し記録紙Ｐに固定（定着）され堅牢な画像となる。

次に、定着装置１の構成について説明する。図１は、定着装置１の構成を示す断面図である。定着装置１は、記録紙（記録材）の表面に形成された未定着のトナー画像を、熱および圧力によって記録紙上に定着させるものである。なお、この未定着のトナー画像は、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（トナー）によって形成される。

図１に示すように、定着装置１は、定着ローラ（定着部材）１１と、加圧ローラ１２と、外部加熱部材としての無端状の外部加熱ベルト（無端ベルト）１３と、外部加熱ベルト１３を懸架し加熱するための加熱ローラ（懸架ローラ）１４ａおよび１４ｂと、加熱ローラ１４ａ，１４ｂをそれぞれ加熱するための熱源であるヒータランプ（加熱手段）１５ａ，１５ｂと、定着ローラ１１を加熱するための熱源であるヒータランプ１５ｃと、加圧ローラ１２を加熱するための熱源であるヒータランプ１５ｄと、定着ローラ１１，加圧ローラ１２，外部加熱ベルト１３の各々の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしてのサーミスタ１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、定着ローラ１１をクリーニングするためのウエブクリーニング装置１７とを備えている。なお、外部加熱ベルト１３、加熱ローラ１４ａ，１４ｂ、ヒータランプ１５ａ，１５ｂは、後述する外部加熱ベルトユニット３０に備えられる。

定着ローラ１１および加圧ローラ１２は、所定の荷重（例えば、本実施形態では６００Ｎ）で互いに圧接されて、両ローラ間に定着ニップ部１８（定着ローラ１１と加圧ローラ１２とが互いに当接する部分）を形成している。なお、本実施形態ではニップ幅（定着ニップ部１８の記録紙搬送方向の幅）を９ｍｍとしている。この定着ニップ部１８に未定着トナー画像を形成された記録紙を給紙し、定着ニップ部１８を通過させることで、記録紙にトナー画像が定着されるようになっている。記録紙が定着ニップ部１８を通過する時には、定着ローラ１１は記録紙のトナー画像形成面に当接する一方、加圧ローラ１２は記録紙におけるトナー画像形成面とは反対側の面に当接するようになっている。

定着ローラ１１は、所定の温度（本実施形態では１８０℃）に加熱されて、定着ニップ部１８を通過する未定着トナー画像が形成された記録紙を加熱するためのものである。定着ローラ１１は、その内側から順に、芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなる。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、離型層には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）等のフッ素樹脂が適している。

なお、定着ローラ１１の内部には、定着ローラ１１を加熱するヒータランプ１５ｃ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）からヒータランプ１５ｃに電力を供給（通電）させることにより、ヒータランプ１５ｃが発光し、ヒータランプ１５ｃから赤外線が放射される。これにより、定着ローラ１１の内周面が赤外線を吸収して加熱され、定着ローラ１１全体が加熱される。

加圧ローラ１２も定着ローラ１１と同様、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の外周表面にシリコンゴム等の弾性層を有し、さらにその上にＰＦＡ等の離型層が形成されている。また、加圧ローラ１２の内部には、加圧ローラ１２を加熱するヒータランプ１５ｄが配置されている。このヒータランプ１５ｄによって、定着ローラ１１と同様、加圧ローラ１２全体が加熱される。

外部加熱ベルト１３は、所定の温度（本実施形態では２２０℃）に加熱された状態で定着ローラ１１表面に当接して、定着ローラ１１表面を加熱するものである。外部加熱ベルト１３は、２本の加熱ローラ１４ａ，１４ｂによって懸架されている。また、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの内部には、加熱ローラ１４ａ，１４ｂを加熱するための加熱源としてのヒータランプ１５ａ，１５ｂ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）からヒータランプ１５ａ，１５ｂに電力を供給させることにより、ヒータランプ１５ａ，１５ｂが発光し赤外線が放射される。これにより、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの内周面が加熱され、加熱ローラ１４ａ，１４ｂを介して間接的に外部加熱ベルト１３が加熱されるようになっている。

外部加熱ベルト１３は、定着ローラ１１の回転方向に対し定着ニップ部１８の上流側に設けられ、所定の押圧力（本実施形態では４０Ｎ）で定着ローラ１１に圧接されるようになっている。なお、外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に圧接させるための機構（外部加熱ベルトユニット３０の構成）については後述する。そして、定着ローラ１１との間に加熱ニップ部１９（定着ローラ１１と外部加熱ベルト１３とが互いに当接する部分）が形成されている。外部加熱ベルト１３は、定着ローラ１１の回転時には、定着ローラ１１に従動して回転するようになっており、この外部加熱ベルト１３の回転に従動して加熱ローラ１４ａ，１４ｂも回転するようになっている。なお、加熱ニップ部１９の加熱ニップ幅（加熱ニップ部１９の定着ローラ１１回転方向の幅）は、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１を適切に加熱することができ、かつ外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に適切に従動回転させることができるように設定される。本実施形態では、加熱ニップ幅を２０ｍｍとしている。

外部加熱ベルト１３は、ポリイミド等の耐熱樹脂あるいはステンレスやニッケル等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（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）が形成された２層構成となっている。なお、外部加熱ベルト１３の寄り力（外部加熱ベルト１３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、ベルト基材の内面に、フッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。

加熱ローラ１４ａ，１４ｂは、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材からなる。なお、外部加熱ベルト１３の寄り力を低減するために、金属製芯材の表面に、フッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。

定着ローラ１１，加圧ローラ１２，外部加熱ベルト１３の各々の周面には、温度検知手段としてのサーミスタ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。そして、各サーミスタ１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより検出された温度データに基づいて、温度制御手段としての制御回路（図示せず）が、定着ローラ１１，加圧ローラ１２，外部加熱ベルト１３の温度を所定の温度にするように、ヒータランプ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄへの供給電力（通電）を制御する。

そして、定着ニップ部１８に所定の定着速度および複写速度で未定着トナー像が形成された記録紙が搬送され、熱と圧力によって定着が行われる。なお、定着速度とは所謂プロセス速度のことである。また、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。これらの速度は特に限定されるものではないが、本実施形態では、定着速度３５５ｍｍ／ｓｅｃ、複写速度７０枚/分としている。

なお、定着ローラ１１は、図示しない駆動モータ（駆動手段）によって回転駆動される。また、加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の回転に従動して回転する。したがって、定着ローラ１１および加圧ローラ１２は、図１に示すように、逆方向に回転される。これにより、記録紙Ｐが定着ニップ部１８を通過するようになっている。

次に、外部加熱ベルトユニット３０の構成について、図２および図３に基づいて詳細に説明する。図２は外部加熱ベルトユニット３０の構成を示す断面図であり、図３はその上面図である。

図２および図３に示すように、外部加熱ベルトユニット３０は、外部加熱ベルト１３、加熱ローラ１４ａおよび１４ｂ、ヒータランプ１５ａおよび１５ｂ、サイドフレーム２１、軸受２２ａおよび２２ｂ、アーム２３、支点２４および２５、コイルバネ２６、寄り規制部材２７ａおよび２７ｂなどを備えている。

外部加熱ベルト１３を懸架している加熱ローラ１４ａ，１４ｂはそれぞれ、サイドフレーム２１に取り付けられた軸受２２ａ，２２ｂによって、回転自在に支持されている。なお、図３には加熱ローラ１４ａ，１４ｂの一端側のみを示しているが、他端側も略同様の構成である。また、軸受２２ａ，２２ｂはサイドフレーム２１に対し、所定の軸間距離を隔てて固定されている。これにより、加熱ローラ１４ａ，１４ｂ間の平行度が確保されている。本実施形態においては、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの平行度公差は１００μｍ以下となっている。

また、サイドフレーム２１は、支点２４を中心に回転自在なようにアーム２３に軸支されている。また、アーム２３は、支点２５を中心に回転可能なように軸支されている。また、支点２５とは反対側のアーム２３端部にはコイルバネ２６が取り付けられており、このコイルバネ２６によってアーム２３端部に荷重が付与されることで、アーム２３に取り付けられたサイドフレーム２１が定着ローラ１１方向に付勢され、その結果、サイドフレーム２１に軸支された加熱ローラ１４ａ，１４ｂが、等しい荷重で外部加熱ベルト１３を介して定着ローラ１１に圧接するように構成されている。

さらに、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの両端側（軸受２２ａ，２２ｂの内側）には、外部加熱ベルト１３の蛇行を防止するための寄り規制部材２７ａ，２７ｂが配置されている。この寄り規制部材２７ａ，２７ｂは外部加熱ベルト１３の端部と従動して回転するようになっている。これにより、外部加熱ベルト１３が蛇行してきた際に外部加熱ベルト１３の寄りを規制すると同時に、外部加熱ベルト１３端部の摺動による磨耗や割れを防止できるようになっている。

次に、外部加熱ベルト１３の周長（内面周長）について詳細に説明する。図４（ａ）は、定着ローラ１１に圧接されていない状態での外部加熱ベルト１３の理想周長Ｌ１を示す説明図である。また、図４（ｂ）は、定着ローラ１１に圧接された状態での外部加熱ベルト１３の理想周長Ｌ２を示す説明図である。

なお、理想周長Ｌ１とは、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１に圧接されていない状態において、外部加熱ベルト１３にたるみが発生せず、かつ外部加熱ベルト１３にテンションがかからないようにするための内径周長（加熱ローラ１４ａ，１４ｂに当接する面の周長）である。

上記したように、外部加熱ベルト１３は、軸間距離を固定された２本の加熱ローラ１４ａ，１４ｂに掛け渡された構成となっている。したがって、理想周長Ｌ１は、図４（ａ）から明らかなように、
Ｌ１＝π×Ｄｈ＋２×Ｌｐ
と表される。ただし、Ｄｈは加熱ローラ１４ａ，１４ｂの外径であり、Ｌｐは加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離である。

したがって、外部加熱ベルト１３の内径周長（常温（例えば２０℃）時の周長）をＬｂとすると、
Ｌ１≦Ｌｂ ・・・（１）
の条件を満たすようにすることで、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１に圧接されていない状態では、外部加熱ベルト１３にはテンション（張力）が付与されず（ただし、外部加熱ベルト１３自身の自重に起因するテンションは無視できるものとする）、定着ローラ１１に圧接されると自動的にテンションが付与される構成とすることができる。

また、理想周長Ｌ２とは、外部加熱ベルト１３を、定着ローラ１１に対して、所定の荷重で圧接させたときに、外部加熱ベルト１３にたるみが生じないようにするための内径周長である。なお、上記所定の荷重とは、定着ローラ１１を適切に加熱することができる接触面積（加熱ニップ幅）で外部加熱ベルト１３と定着ローラ１１とを接触させるように、外部加熱ベルト１３の加熱温度、定着ローラ１１の加熱温度（目標温度）、外部加熱ベルト１３と定着ローラ１１との間の熱伝達率などを考慮して予め設定される荷重である。なお、本実施形態では、この所定の荷重で外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に圧接させたときに、外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に従動回転させるための適切な張力が外部加熱ベルト１３に作用するように、外部加熱ベルト１３の内径周長Ｌｂが設定される。

なお、理想周長Ｌ２は、図４（ｂ）に示したように加熱ローラ１４ａ，１４ｂが外部加熱ベルト１３を介して定着ローラ１１に圧接する構成の場合、
Ｌ２＝π×Ｄｈ＋Ｌｐ＋（Ｄｈ＋Ｄｆ）×θ/２
と表される。ただし、θ＝２×ａｒｃｓｉｎ（Ｌｐ／（Ｄｈ＋Ｄｆ））であり、Ｄｆは定着ローラ１１の外径である。

外部加熱ベルト１３の内径周長Ｌｂが理想周長Ｌ２よりも大きい場合、外部加熱ベルト１３を介して加熱ローラ１４ａ，１４ｂを定着ローラ１１に圧接させても、外部加熱ベルト１３にたるみが生じてしまう。このため、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１に適切に従動しなくなってしまう。また、加熱ニップ領域において外部加熱ベルト１３と定着ローラ１１との接触状態が不安定になるので、定着ローラ１１を十分に加熱できなくなってしまう。

このため、外部加熱ベルト１３の内径周長Ｌｂは、
Ｌｂ≦Ｌ２ ・・・（２）
の関係を満たすことが好ましい。

ただし、後述する実験結果から明らかなように、必ずしも厳密に上記（２）式を満たさなくても、
Ｌｂ≦Ｌ２×１．０２４６ ・・・（２）’
の範囲であれば、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１に適切に従動しなくなったり、定着ローラ１１を十分に加熱できなくなったりすることを防止できる。

したがって、外部加熱ベルト１３の内径周長Ｌｂは、
Ｌ１≦Ｌｂ≦Ｌ２×１．０２４６ ・・・（３）
の関係を満たすことが好ましい。

なお、外部加熱ベルト１３の熱膨張による影響を考慮する必要がある場合には、
Ｌ２−Ｌ１≧γ×（ｔ−２０）×Ｌｂ ・・・（４）
あるいは、
Ｌ１≦（１＋γ×（ｔ−２０））×Ｌｂ≦Ｌ２×１．０２４６ ・・・（４）’
の関係を満たすようにすればよい。ここで、γは外部加熱ベルト１３の線膨張係数であり、ｔは外部加熱ベルト１３の使用温度（℃）である。

Ｌｂ、Ｌ１、Ｌ２が上記（４）式あるいは（４）’式の関係にあれば、外部加熱ベルト１３が加熱により熱膨張したとしても、定着ローラ１１への圧接により、確実に外部加熱ベルト１３にテンションが付与することができる。また、外部加熱ベルト１３を適切に定着ローラ１１に従動回転させることができる。さらに、定着ローラ１１を適切に加熱できる。

次に、加熱状態での外部加熱ベルト１３の内径周長Ｌｂ’＝｛１＋γ×（ｔ−２０）｝×Ｌｂと、理想周長Ｌ２との関係についてより詳細に説明する。図５（ａ）はＬｂ’≪Ｌ２の場合、図５（ｂ）はＬｂ’≫Ｌ２の場合、図５（ｃ）はＬｂ’≒Ｌ２の場合の定着ローラ１１と外部加熱ベルト１３との接触状態を示す説明図である。
（ｉ）Ｌｂ’≪Ｌ２の場合
図５（ａ）に示すように、加熱ニップ領域（加熱ニップ部１９）の両端部において、外部加熱ベルト１３と定着ローラ１１とが接触しない状態になる。つまり、外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に圧接させるための所定の押圧力（本実施形態では４０Ｎ）では、加熱ニップ領域（所定の加熱ニップ幅（本実施形態では２０ｍｍ））の全域において外部加熱ベルト１３と定着ローラ１１とを接触させられない状態になる。このため、外部加熱ベルト１３の定着ローラ１１に対する加熱性能が低下する。また、外部加熱ベルト１３に加わるテンションが大きくなりすぎて、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの回転負荷が増大し、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１に対して従動回転せずにスリップしてしまう。
（ｉｉ）Ｌｂ’≫Ｌ２の場合
図５（ｂ）に示すように、外部加熱ベルト１３のたるみにより、加熱ニップ領域における外部加熱ベルト１３と定着ローラ１１との密着性が不安定となる。このため、外部加熱ベルト１３の定着ローラ１１に対する加熱性能が低下する。また、外部加熱ベルト１３にテンションが全く付与されず、外部加熱ベルト１３と加熱ローラ１４ａ，１４ｂとの間の摩擦力が低下するので、加熱ローラ１４ａ，１４ｂが外部加熱ベルト１３に対して従動回転せずにスリップしてしまう。
（ｉｉｉ）Ｌｂ’≒Ｌ２の場合
図５（ｃ）に示すように、外部加熱ベルト１３は加熱ニップ領域全域にわたって定着ローラ１１と接触するため、外部加熱ベルト１３の定着ローラ１１に対する加熱性能を適切に維持できる。また、外部加熱ベルト１３に付与されるテンションも適正であるため、外部加熱ベルト１３の定着ローラ１１に対する従動回転、および加熱ローラ１４ａ，１４ｂの外部加熱ベルト１３に対する従動回転を適切に行わせることができる。

次に、加熱状態での外部加熱ベルト１３の内径周長Ｌｂ’と定着ローラ１１に圧接された状態での外部加熱ベルト１３の理想周長Ｌ２との最適な関係を調べるために行った実験の結果について説明する。

（実験１）
厚さ９０μｍのポリイミド（宇部興産製、商品名：ユーピレックスＳ）の基材表面に、離型層としてＰＦＴＥとＰＦＡとがブレンドされたフッ素樹脂を厚さ２０μｍでコーティングした周長の異なる複数の外部加熱ベルト１３を試作し、各外部加熱ベルト１３を、図１に示したように軸間距離を固定した２本の加熱ローラ１４ａ，１４ｂで懸架して定着ローラ１１に荷重４０Ｎで圧接させた。

なお、加熱ローラ１４ａ，１４ｂとしては、厚さ０．７５ｍｍのアルミ製芯金表面にＰＴＦＥとＰＦＡとがブレンドされたフッ素樹脂を厚さ２０μｍでコーティングしたものを用いた。また、定着ローラ１１としては、アルミ製芯金上に厚さ２ｍｍのシリコンゴム層を被覆し、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものを使用した。また、ヒータランプ１５ａ，１５ｂとしては、いずれも定格電力が３００Ｗのヒータランプを用いた。

そして、外部加熱ベルト１３を２２０℃に加熱制御しながら、定着ローラ１１を周速度３５５ｍｍ/ｓの速度で回転させ、外部加熱ベルト１３および加熱ローラ１４ａ，１４ｂが従動回転するかどうかを判定した。また、それと同時に、外部加熱ベルト１３の加熱性能を、定着ローラ１１表面の昇温速度を測定することで判定した。表１および表２に実験結果を示す。

ここで、表１は、定着ローラ１１の外径φ５０ｍｍ、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの外径φ１６ｍｍ、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離２２．８ｍｍの条件で、９５．８８ｍｍ〜９８．８０ｍｍの範囲内で互いに異なる周長を有する７つの外部加熱ベルト１３について行った実験結果を示している。

また、表２は、定着ローラ１１の外径φ６０ｍｍ、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの外径φ１４．８ｍｍ、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの間の軸間距離３８．５５ｍｍの条件で、１２３．６２ｍｍ〜１２９．４３ｍｍの範囲内で互いに異なる周長を有する７つの外部加熱ベルト１３について行った実験結果を示している。

なお、表１および表２における加熱性能の評価としては、最も昇温速度が速かった条件およびその条件に対して９０％以上の昇温速度が得られた条件を○、８０〜９０％の昇温速度であってものを△、８０％以下の昇温速度であってものを×とした。

また、外部加熱ベルト１３の駆動性能（ベルト駆動）および加熱ローラ１４ａ，１４ｂの駆動性能（ローラ駆動）としては、適切に従動回転したものを○、スリップが発生し回転が不安定であったものを△、スリップにより全く回転しなかったものを×とした。

表１および表２に示した結果より、
−０．０００５≦（Ｌｂ’−Ｌ２）/Ｌ２≦０．０２４６、すなわち、
−０．０００５≦（（１＋γ×（ｔ-ｔ_０））×Ｌｂ_０−Ｌ２）／Ｌ２≦０．０２４６
であれば、外部加熱ベルト１３のテンションを好適にできることがわかる。すなわち、外部加熱ベルト１３のテンションが強すぎることによる外部加熱ベルト１３のスリップや加熱性能の低下および外部加熱ベルト１３のテンションが弱すぎることによる加熱ローラ１４ａ，１４ｂのスリップや加熱性能の低下を確実に防止できることがわかる。

（実験２）
次に、本実施形態にかかる定着装置１（本実施例）と、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの間の軸間距離を可変にした構成（比較例１）、および加熱ローラ１４ａおよび１４ｂとは別に、外部加熱ベルト１３にテンションを付与するためのテンションローラを設けた構成（比較例２）との、ベルト蛇行防止性能および加熱性能の比較実験の結果について説明する。
なお、説明の便宜上、比較例１および比較例２の構成に用いられる部材のうち、本実施例に備えられる各部材と同様の機能を有する部材については同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施例としては、上記実験１に用いた、周長９７．３９ｍｍの外部加熱ベルト１３を用いた構成と同じものを用いた。

図６（ａ）は、比較例１にかかる外部加熱ベルトユニット１０１ａの概略構成を示す断面図である。この図に示すように、外部加熱ベルトユニット１０１ａは、加熱ローラ１４ａが水平方向（加熱ローラ１４ｂとの対向方向）に移動可能に構成されており、加熱ローラ１４ａの軸受（ここでは図示せず）にテンション付加用コイルバネ１０１によって所定の荷重（ここでは４０Ｎ）を付加することで、外部加熱ベルト１３にテンションを付与するようになっている。

図６（ｂ）は、比較例２にかかる外部加熱ベルトユニット１０１ｂの概略構成を示す断面図である。この図に示すように、外部加熱ベルトユニット１０１ｂは、外部加熱ベルト１３にテンションを付与するためのテンションローラ１０２と、このテンションローラ１０２を外部加熱ベルト１３にテンションを付与する方向に付勢するためのテンション付加用コイルバネ１０３とを備えている。テンションローラ１０２は、直径１２ｍｍのステンレス材からなり、外部加熱ベルト１３の外側の面に当接するように備えられている。これにより、テンション付加用コイルバネ１０３の付勢力によってテンションローラ１０２を介して外部加熱ベルト１３に所定の荷重（ここでは４０Ｎ）が付加され、外部加熱ベルト１３にテンションが付与されるよう構成されている。なお、比較例２では、本実施例と同様、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離は固定されている。

上記各比較例におけるその他の構成については、本実施例と同様である。

次に、実験方法および評価方法について説明する。

まず、ベルト蛇行防止性能の実験方法としては、第１に、外部加熱ベルト１３が蛇行方向（回転方向に直交する方向）に移動する速度（寄り速度）を測定した。具体的には、所定時間（ここでは１分間）外部加熱ベルト１３を回転させ、初期の位置からの蛇行方向へのずれ量を測定し、そのずれ量を回転時間で除することによって寄り速度を求めた。なお、ベルトの寄り速度と寄り力とは相関関係にあり、寄り速度が速いほど、寄り力が大きいことが知られている。

第２に、エージングによる外部加熱ベルト１３の耐久試験を行った。試験方法としては、回転期間４３秒と停止期間３０秒を交互に繰り返す間欠動作モードで空転エージングを行い、寄り規制部材２７ａ，２７ｂによって寄りを規制された外部加熱ベルト１３の端部に割れが生じないかどうかを評価した。

また、熱効率の実験方法としては、第１に、外部加熱ベルト１３を常温から昇温させ、外部加熱ベルト１３のウォームアップが完了するまで（外部加熱ベルト１３の温度が２２０℃に到達するまで）の時間（ウォームアップ時間）を測定した。

第２に、動作中における外部加熱ベルト１３からの熱損失を測定した。具体的には、回転状態にて外部加熱ベルト１３および定着ローラ１１を２２０℃に温度制御し、その時のヒータランプ１５ａ，１５ｂの平均消費電力を測定した。

表３に実験結果を示す。

この表に示すように、ベルトの寄り速度は、本実施例が最も遅く、比較例１が最も速かった。したがって、外部加熱ベルト１３に作用する寄り力は、本実施例が最も小さいと推定される。

比較例１の寄り速度が最も早くなるのは、加熱ローラ１４ａを外側に付勢することによって外部加熱ベルト１３にテンションを付与する構成のため、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの平行度が確保できないためである。また、比較例２では、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの平行度は、本実施例と同等であるものの、加熱ローラ１４ａおよび１４ｂとテンションローラ１０２との平行度が確保できないため、本実施例よりも寄り速度が大きくなる。

耐久試験の結果は、比較例１で最も早くベルト端部割れが発生（３０時間後）し、比較例２では１６０時間後にベルト端部割れが発生し、本実施例では２００時間後でもベルト端部割れは発生しなかった。この結果は、ベルト寄り速度の実験結果とよく一致している。

熱効率の指標であるウォームアップ時間については、本実施例および比較例１は、同じウォームアップ時間（１５０秒）であったのに対し、比較例２ではウォームアップ時間が５０秒長く（２００秒）なった。また、熱損失については、本実施例および比較例１ではヒータランプ１５ａ，１５ｂの平均消費電力は３２Ｗであったのに対し、比較例２では１．５倍の４８Ｗであった。これらの結果は、比較例２では、テンションローラ１０２が熱負荷となるため、テンションローラへの熱損失が生じ、熱効率が低くなることを示している。

この実験の結果から明らかなように、本実施例によれば、従来のようにベルト懸架ローラ同士の軸間距離が可変の構成や、ベルト懸架ローラとは別に外部加熱ベルトにテンションを付与するためのテンションローラを設ける構成（比較例２）よりも、ベルトの寄り力を軽減してベルトの耐久性を向上させることができ、また、定着ローラ１１を加熱するための熱効率を向上させることができる。

以上のように、本実施形態にかかる定着装置は、外部加熱ベルト１３を張架する加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離が固定されており、外部加熱ベルト１３の周長が、外部加熱ベルト１３の定着ローラ１１に対する圧接が解除されている状態では外部加熱ベルト１３にテンションが付与されず、定着ローラ１１への圧接に伴って外部加熱ベルト１３にテンションが付与されるように設定されている。

このため、外部加熱ベルト１３を張架する加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離が固定されているので、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの平行度を高く保つことができ、外部加熱ベルト１３の蛇行（寄り力）を低減することができる。すなわち、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの平行度と外部加熱ベルト１３に作用する寄り力とは相関関係にあり、平行度公差が大きくなるほど（平行度が低いほど）寄り力は増加し、平行度が高くなるほど寄り力は低減する。本実施形態では、前述のように、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの平行度公差を１００μｍ以下に抑えることができ、従来に比べて外部加熱ベルト１３に作用する寄り力を低減できる。その結果、前述のような簡易な構成で外部加熱ベルト１３の蛇行（寄り）を確実に防止できる。また、蛇行を防止するために外部加熱ベルト１３の強度（厚さ）を必要以上に確保する必要がなくなるので（外部加熱ベルト１３を薄くできるので）、外部加熱ベルト１３の加熱性能（熱伝達性能）を向上させることができる。

また、定着ローラ１１への圧接が解除されている状態（例えば外部加熱ベルトユニット３０を定着装置１に組み込む前の状態や、外部加熱ベルトユニット３０を定着装置１から取り外した状態など）では、外部加熱ベルト１３にテンションが付与されないように外部加熱ベルト１３の周長が設定されているので、外部加熱ベルトユニット３０の構成を簡略化し、組み立て性を向上させることができる。つまり、外部加熱ベルトユニット３０単体の状態（外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に圧接させていない状態）で外部加熱ベルト１３にテンションがかかる構成であれば、加熱ローラ１４ａおよび１４ｂへの外部加熱ベルト１３の挿入（懸架）などの作業性が悪くなるが、外部加熱ベルト１３を定着ローラ１１に圧接していない状態では外部加熱ベルト１３にテンションがかからない構成とすることで、外部加熱ベルト１３の挿入等の作業性を向上させることができる。

また、定着ローラ１１への圧接に伴って外部加熱ベルト１３にテンションが付与されるように外部加熱ベルト１３の周長が設定されているので、テンションローラを別途設ける必要がなく、外部加熱ベルトユニット３０の構成を簡略化できる。さらに、テンションローラを設ける場合に比べて、熱負荷を軽減し、熱効率を向上させることができる。

さらに、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離が固定されているので、外部加熱ベルト１３の熱膨張により、低温状態（常温状態）よりも高温状態（加熱状態）の方が外部加熱ベルト１３のテンションが低くなる。このため、ウォームアップ時に外部加熱ベルト１３と加熱ローラ１４ａ，１４ｂとの間でスリップが生じることを防止するとともに、加熱状態において蛇行に起因する外部加熱ベルト１３の消耗や破損を防止できる。

この点について、より詳細に説明する。例えば、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの軸受２２ａ，２２ｂとして耐熱樹脂製のすべり軸受を用いる場合、定着装置１のウォームアップが完了する前の常温状態では、加熱ローラ１４ａ，１４ｂと軸受２２ａ，２２ｂとの間の摩擦係数は、ボールベアリング等を用いる場合よりも大きくなる。このため、外部加熱ベルト１３のテンションが低いと、外部加熱ベルト１３に対して従動回転するよう構成されている加熱ローラ１４ａ，１４ｂがスリップしやすくなる。したがって、常温状態では外部加熱ベルト１３のテンションが比較的高いことが好ましい。一方、加熱状態では、外部加熱ベルト１３の蛇行に起因する外部加熱ベルト１３端部の耐久性が問題になることから、外部加熱ベルト１３のテンションが低く、外部加熱ベルト１３に作用する寄り力が小さいことが好ましい。したがって、加熱ローラ１４ａと１４ｂとの軸間距離を固定することにより、常温状態よりも加熱状態（高温状態）の方が外部加熱ベルト１３のテンションが低くなるので、上記のような理想的なテンション状態を自動的に実現できる。

なお、本実施形態では、２本の加熱ローラ（外部加熱ベルト懸架ローラ）１４ａ，１４ｂを備える構成について説明したが、本発明はこれに限らず、さらに多数の加熱ローラを備えた構成であってもよい（例えば、加熱ローラを３本備えていてもよく、４本備えていてもよい）。

また、本実施形態では、加熱ローラ１４ａ，１４ｂの外径が同じである構成について説明したが、本発明はこれに限らず、各加熱ローラの外径が異なっていてもよい。

また、本実施形態では、加熱ローラ１４ａおよび１４ｂが両方とも外部加熱ベルト１３を介して定着ローラ１１に圧接する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、各加熱ローラが定着ローラ１１に圧接せず、外部加熱ベルト１３のみが定着ローラ１１に当接する構成であってもよい。つまり、各加熱ローラと外部加熱ベルト１３との当接領域において、外部加熱ベルト１３が定着ローラ１１に圧接しない構成としてもよい。また、３つ以上の加熱ローラが外部加熱ベルト１３を介して定着ローラ１１に当接する構成としてもよい。

また、本実施形態では、本発明をカラー画像形成装置に適用する場合について説明したが、これに限らず、モノクロ画像（単色画像）を形成する画像形成装置にも適用できる。

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。

本発明は、外部ベルト加熱定着方式の定着装置に適用できる。

本発明の一実施形態にかかる定着装置の断面図である。 本発明の一実施形態にかかる定着装置における、外部加熱ベルトユニットの断面図である。 本発明の一実施形態にかかる定着装置における、外部加熱ベルトユニットの上面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態にかかる定着装置に備えられる外部加熱ベルトの定着ローラに圧接されていない状態での理想周長を示す説明図である。（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる定着装置に備えられる外部加熱ベルトの定着ローラに圧接された状態での理想周長を示す説明図である。 加熱状態における外部加熱ベルトの内径周長Ｌｂ’と、定着ローラに圧接された状態における外部加熱ベルトの理想周長Ｌ２との関係を示した説明図であり、（ａ）はＬｂ’≪Ｌ２の場合、（ｂ）はＬｂ’≫Ｌ２の場合、（ｃ）はＬｂ’≒Ｌ２の場合を示している。 （ａ）および（ｂ）は、比較例にかかる外部加熱ベルトユニットの構成を示す説明図である。 本発明の定着装置が適用されるカラー画像形成装置の構成例を示した図。

符号の説明

１ 定着装置
１１ 定着ローラ（定着部材）
１２ 加圧ローラ
１３ 外部加熱ベルト（無端ベルト）
１４ａ，１４ｂ 加熱ローラ（懸架ローラ）
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ ヒータランプ（加熱手段）
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ サーミスタ
１９ 加熱ニップ部
２１ サイドフレーム
２２ａ，２２ｂ 軸受
２３ アーム
２４，２５ 支点
２６ コイルバネ
２７ａ，２７ｂ 寄り規制部材
３０ 外部加熱ベルトユニット

Claims (8)

1. 定着部材と、無端ベルトと、上記無端ベルトを懸架する複数の懸架ローラと、上記無端ベルトを加熱する加熱手段とを備え、上記無端ベルトを上記定着部材に圧接させることで上記定着部材を加熱する定着装置において、
   上記各懸架ローラは互いに平行かつ軸間距離を固定された状態で備えられ、
   上記無端ベルトは、上記定着部材に圧接することでこの定着部材に従動回転するようになっており、
   上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材に圧接されていない状態ではこの無端ベルトに張力が作用せず、上記定着部材に圧接されることによってこの無端ベルトに張力が作用する長さであることを特徴とする定着装置。
2. 上記無端ベルトの内径周長が、上記定着部材を加熱するための接触面積で上記無端ベルトと定着部材とを圧接させたときに、上記定着部材に従動回転するための張力が上記無端ベルトに作用する長さに設定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. 上記複数の懸架ローラのうちの少なくとも２つが上記無端ベルトを介して上記定着部材に当接することで上記無端ベルトが上記定着部材に圧接するようになっており、
   上記無端ベルトの内径周長が、この無端ベルトを上記定着部材に圧接させたときに、上記少なくとも２つの懸架ローラと上記定着部材との当接部のうち上記無端ベルトの回転方向に対して最上流側および最下流側の当接部によって挟まれる上記定着部材上の領域の全域においてこの無端ベルトが上記定着部材に接触する長さに設定されてい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。
4. 上記無端ベルトの内径周長をＬｂ、
   上記無端ベルトが上記定着部材に圧接されていないときに、この無端ベルトにたるみを生じさせないための理論内径周長をＬ１、
   上記定着部材を適切に加熱するための接触面積で上記無端ベルトと定着部材とを圧接させたときに、この無端ベルトにたるみを生じさせないための理論内径周長をＬ２とすると、
   Ｌ１≦Ｌｂ≦Ｌ２×１．０２４６の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 上記無端ベルトの常温ｔ_０における内径周長をＬｂ_０、上記無端ベルトの線膨張係数をγ、上記無端ベルトの使用温度をｔとすると、
   Ｌ２−Ｌ１≧γ×（ｔ−ｔ_０）×Ｌｂ_０の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 上記無端ベルトの常温ｔ_０における内径周長をＬｂ_０、上記無端ベルトの線膨張係数をγ、上記無端ベルトの使用温度をｔとすると、
   Ｌ１≦（１＋γ×（ｔ−ｔ_０））×Ｌｂ_０≦Ｌ２×１．０２４６の関係を満たすことを特徴とする請求項４または５に記載の定着装置。
7. −０．０００５≦（（１＋γ×（ｔ-ｔ_０））×Ｌｂ_０−Ｌ２）／Ｌ２≦０．０２４６の関係を満たすことを特徴とする請求項５または６に記載の定着装置。
8. 記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置とを備えた画像形成装置。

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