(57)【要約】【課題】ベルトの弛みを防止して画像ズレの発生を防止する。【解決手段】加熱部材により加熱される無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外側に配設された加圧ローラと、前記定着ベルトの内側に配設され、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラに押圧された駆動ローラと、前記定着ベルトの内側に配設され、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラに押圧されたニップ形成部材とを有し、前記駆動ローラにより前記加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量を前記ニップ形成部材により前記加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量より大きくした。【選択図】        図１
2012083656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材により加熱される無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外側に配設された加圧ローラと、
前記定着ベルトの内側に配設され、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラに押圧された駆動ローラと、
前記定着ベルトの内側に配設され、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラに押圧されたニップ形成部材とを有し、
前記駆動ローラにより前記加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量を前記ニップ形成部材により前記加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量より大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
前記駆動ローラの周速度を前記加圧ローラの周速度より大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、
前記定着ベルトは、前記駆動ローラの回転と共に移動し、
前記駆動ローラは、前記定着ベルトの移動方向における前記ニップ形成部材の下流に配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３の定着装置において、
前記駆動ローラと前記加圧ローラとのギア比により前記駆動ローラの周速度を前記加圧ローラの周速度より大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３の定着装置において、
前記駆動ローラにより前記加圧ローラに形成されたひずみ部のひずみ量および前記加圧ローラにより前記駆動ローラに形成されたひずみ部のひずみ量を変えて、前記駆動ローラのひずみ部における周速度を前記加圧ローラのひずみ部における周速度より大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１の定着装置において、
前記駆動ローラにより前記加圧ローラに形成されるひずみ部のひずみ量を、０．０４ｍｍ以下としたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１または請求項６の定着装置において、
前記駆動ローラの外径が、２６ｍｍ以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１、請求項７または請求項７のいずれか１項の定着装置において、
前記加圧ローラを回転駆動して前記駆動ローラおよび前記定着ベルトを回転させることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１、請求項６から請求項８のいずれか１項の定着装置において、
前記加圧ローラおよび前記駆動ローラを回転駆動して前記定着ベルトを回転させ、
前記駆動ローラにより前記加圧ローラに形成されるひずみ部のひずみ量を、０．０５ｍｍ以上としたことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトを用いた定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の白黒またはカラー画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において定着部材としてベルトを使用した定着装置は、ベルト内面に配置された駆動ローラおよび定着パッド等のニップ形成部材と、ベルトを挟んで駆動ローラおよびニップ形成部材に対向配置された加圧ローラとにより、搬送される記録媒体をベルトに接触させるニップ領域を形成するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４２１１１号公報（段落「００３２」〜段落「００３４」、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、駆動ローラと加圧ローラとにより形成されたニップ領域と、ニップ形成部材と加圧ローラとにより形成されたニップ領域との間の加圧ローラによる加圧力が弱くなった部分において繰り返して発生するベルトの弛みとベルトのスリップによって画像ズレが発生してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、ベルトの弛みを防止して画像ズレの発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明による定着装置は、加熱部材により加熱される無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外側に配設された加圧ローラと、前記定着ベルトの内側に配設され、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラに押圧された駆動ローラと、前記定着ベルトの内側に配設され、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラに押圧されたニップ形成部材とを有し、前記駆動ローラにより前記加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量を前記ニップ形成部材により前記加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量より大きくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、ベルトの弛みを防止して画像ズレの発生を防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施例における定着装置の構成を示す概略断面図
【図２】第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略断面図
【図３】第１の実施例における駆動ローラおよび加圧ローラの構成を示す断面図
【図４】第１の実施例における定着ベルトの構成を示す断面図
【図５】第１の実施例における面状発熱体の構成を示す分解斜視図
【図６】第１の実施例における面状発熱体の上面図
【図７】第１の実施例における面状発熱体および支持体の斜視図
【図８】第１の実施例におけるニップ形成部材の構成を示す概略側面図
【図９】第１の実施例におけるニップ形成部材の変形例の説明図
【図１０】第１の実施例における加圧ローラに生じた残留ひずみの説明図
【図１１】第１の実施例における定着装置の変形例の説明図
【図１２】第１の実施例における定着装置の変形例の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による定着装置および画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は第１の実施例における定着装置の構成を示す概略断面図、図３は第１の実施例における駆動ローラおよび加圧ローラの構成を示す断面図である。
図１において、１１は定着装置であり、駆動ローラ１と、定着ベルト２と、支持体３と、面状発熱体４と、加圧ローラ５と、ニップ形成部材６と、支持部材７とから構成され、記録媒体９上に転写されたトナー８を熱および圧力によってその記録媒体９に定着するものである。
【００１０】
定着ベルト２は、駆動ローラ１と、ニップ形成部材６と、および面状発熱体４を支持する支持体３とによって張架された無端状のベルトであり、駆動ローラ１の回転と共に図中矢印Ａが示す方向へ移動する。したがって、駆動ローラ１およびニップ形成部材６は、定着ベルト２の内側に配設されている。
加熱部材としての面状発熱体４は、支持体３とともに定着ベルト２の内面に押圧され、定着ベルト２を加熱する。この場合の定着ベルト２に対する支持体３の押圧加重は、支持体３と定着ベルト２との摺動性を悪化させないため、最大でも２ｋｇ・ｆ程度である。
【００１１】
加圧ローラ５は、定着ベルト２の外側に配設され、図示しない支持部材で回転軸が支持された駆動ローラ１および支持部材７で支持されたニップ形成部材６と定着ベルト２を介して所定の圧力で接触し、定着ベルト２を介して駆動ローラ１およびニップ形成部材６に接触する領域（以下。「ニップ部」という。）を形成している。なお、駆動ローラ１は定着ベルト２の移動方向におけるニップ形成部材６の下流に配置されている。
また加圧ローラ５は、駆動ローラ１およびニップ形成部材６が定着ベルト２を介して所定の押圧力で押圧され、また駆動ローラ１との間は、互いに押圧し合ってニップ部を形成している。なお、ニップ形成部材６の構成は後述する。
【００１２】
また、ニップ部の定着ベルト２の移動方向における出口付近には面状発熱体４で加熱された定着ベルト２の温度を検知するための図示しない温度センサ等の温度検知手段が設けられており、その温度検知手段は、定着ベルト２の外面または内面に当接もしくは微小な隙間を設けて非接触に配設されている。
【００１３】
駆動ローラ１および加圧ローラ５は、図３（ａ）に示すように弾性層１８および芯金１７で構成されている。また、加圧ローラ５は、図３（ｂ）に示すように離型層１９を弾性層１８の上に形成したものであってもよい。弾性層１８は、通常、シリコンゴムまたはスポンジ状シリコンゴム、フッ素ゴムなど耐熱性の高いゴム材料が用いられる。芯金１７は、一定の剛性を保つためにアルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属製パイプまたはシャフトが用いられる。
【００１４】
このように構成された定着装置１１は、図１中矢印Ａが示す方向に回転する駆動ローラ１および図１中矢印Ｂが示す方向に回転する加圧ローラ５により、図１中矢印Ａが示す方向に定着ベルト２が回転移動し、図１中矢印Ｃが示す方向に搬送される記録媒体９に転写されたトナー８をニップ部において熱と圧力によりその記録媒体９に定着させる。
次に、定着ベルト２の構成を図４の第１の実施例における定着ベルトの構成を示す断面図に基づいて説明する。
【００１５】
図４（ａ）において、定着ベルト２は、例えば薄い基体２０ａ（ニッケル、ポリイミド、ステンレスなどからなる基体の場合は、強度および可撓性を両立させるため厚さが好ましくは３０〜１５０μｍ程度が適当）上に、弾性層２０ｂとしてシリコンゴム（低硬度と高熱伝導性を両立させるため厚さが好ましくは５０〜３００μｍ）またはフッ素樹脂（磨耗による減肉と高熱伝導性を両立させるため厚さが好ましくは１０〜５０μｍ）を薄く形成し、離型層２０ｃを弾性層２０ｂの上に設けてもよく、また図４（ｂ）に示すように基体２０ａ上に離型層２０ｃを設けたものでもよく、駆動ローラ１および支持体３に対して離型層２０ｃを外側にして張架される。
【００１６】
離型層２０ｃは、駆動ローラ１および加圧ローラ５の離型層１９と同様に耐熱性が高く、また成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー）などの代表的なフッ素系樹脂（厚さが好ましくは１０〜５０μｍ）を用いることができる。
【００１７】
次に、面状発熱体４の構成を図５の第１の実施例における面状発熱体の構成を示す分解斜視図、図６の第１の実施例における面状発熱体の上面図に基づいて説明する。なお、図５は面状発熱体４が平板状の場合における斜視図、図６は面状発熱体４が平板状の場合における上面図を示している。
【００１８】
図５および図６において、面状発熱体４は、例えばＳＵＳ４３０（ステンレス）などの基板２１上に電気絶縁層２２として薄くガラス膜を形成し、その電気絶縁層２２の上にニッケル−クロム合金あるいは銀−パラジウム合金の粉末をスクリーン印刷によりペースト状に抵抗発熱体２３を形成し、その抵抗発熱体２３の端部に銀など化学的に安定で電気抵抗の低い金属や、タングステンなどの高融点金属により電極２４を形成し、その抵抗発熱体２３および電極２４の上にガラスあるいはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどの代表的なフッ素系樹脂による保護層２５で保護したものが用いられる。
この場合、定着ベルト２の内面に接触する面は、抵抗発熱体２３側または基板２１側のどちらの面であってもよい。
【００１９】
図７は第１の実施例における面状発熱体および支持体の斜視図であり、図７（ａ）は面状発熱体４と支持体３を一体化する前の分解斜視図であり、図７（ｂ）は面状発熱体４と支持体３を一体化した状態の斜視図である。なお、図７（ａ）において、斜線部は発熱領域であることを示している。
【００２０】
図７において、支持体３は、アルミニウム、銅などの熱伝導性、加工性の高い金属、またはこれらを主成分とする合金、あるいは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレスなどで構成されている。この支持体３と面状発熱体４は、定着ベルト２に対して押圧することで一体化し、回転駆動する定着ベルト２を固定部材として摺動可能に張架する。
面状発熱体４は、定着ベルト２の内面と接触する面は平面または円弧状であり、セラミックヒータ、ステンレスヒータなどが用いられる。
【００２１】
図８は第１の実施例におけるニップ形成部材の構成を示す概略側面図であり、図８（ａ）はニップ形成部材の分解側面図、図８（ｂ）はニップ形成部が支持部材に固定された状態の側面図である。
図８において、ニップ形成部材６は、支持用部材２６、支持用部材２７、および接触部材２８により構成されている。
【００２２】
接触部材２８は、図示しない定着ベルトを介して加圧ローラと接触する板ばね状の部材であり、その接触部材２８の両端部は、図８（ｂ）に示すように支持用部材２６と支持用部材２７とに嵌め合わされた状態で支持され、接触する定着ベルトの移動方向およびその反対方向に僅かに移動が可能になっている。また、支持用部材２６および支持用部材２７は、固定用部材３０と支持部材７とに一体化しており、ねじ留め、接着、溶接などにより支持および固定されている。
【００２３】
固定用部材３０は、支持用部材２６および支持用部材２７が、定着ベルトの回転方向（図中矢印Ｄが示す方向）の力を受けたときの変形を抑えるための部材である。
また、ベルトガイド２９は、図１に示すように定着ベルト２のニップ部への進入をスムーズに行うためのガイド部材である。
【００２４】
接触部材２８は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、あるいはそれらを含有する合金類で構成されており、定着ベルト２との摺動面にはフッ素系、シリコン系などの摩擦係数の低いコーティングを施しても良い。また、接触部材２８は、ばね性を利用するために厚さが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、必要な加重、変形量によって長さ、厚さが決定され、必要な圧力分布に応じて複数使用することもできる。
【００２５】
支持部材７および固定用部材３０は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの板金類、あるいはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐熱樹脂であっても良い。
支持用部材２６および支持用部材２７は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、あるいはそれらを含有する合金類で構成されており、ばね性を利用するために厚さが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００２６】
ベルトガイド２９は、定着ベルト２の熱をなるべく奪わないように、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫなどの耐熱樹脂を用いたり、熱による変形を避けるために鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、あるいはそれらを含有する合金類などの金属を用いたりすることもできる。また、定着ベルト２との摺動面にはフッ素系、シリコン系などの摩擦係数の低いコーティングを施しても良い。
なお、ニップ形成部材６は、図９に示すようにシリコンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体で構成された接触部材２８を、例えば支持部材７に接着によって嵌め込んだ構成としても良い。
【００２７】
図１０は第１の実施例における加圧ローラに生じた残留ひずみの説明図であり、図１０（ａ）は、図１に示す定着装置１１における加圧ローラ５をニップ部に加圧した状態で、１００℃で１時間放置した後、室温まで徐冷した時の加圧ローラ５上に生じている残留ひずみを表している。なお、図１０（ａ）では図３（ｂ）に示す離型層１９は省略している。
【００２８】
図１０（ａ）において、１８ａは図１に示す駆動ローラ１が押圧されることにより加圧ローラ５に生じた駆動ローラ側のひずみ部としての残留ひずみ部であり、１８ｂは図１に示すニップ形成部材６が押圧されることにより加圧ローラ５に生じたニップ形成部材側のひずみ部としての残留ひずみ部である。
【００２９】
また、図１０（ｂ）において、Ｌａは加圧ローラ５に生じた駆動ローラ側の残留ひずみ部１８ａのひずみ量としての残留ひずみ量、Ｌｂは加圧ローラ５に生じたニップ形成部材側の残留ひずみ部１８ｂのひずみ量としての残留ひずみ量であり、それぞれの残留ひずみ量は、加圧ローラ５に形成された残留ひずみ部（凹部）の加圧ローラ５の外周面からの深さである。
このように加圧ローラ５に生じた駆動ローラ側の残留ひずみ部１８ａの残留ひずみ量Ｌａが、ニップ形成部材側の残留ひずみ部１８ｂの残留ひずみ量Ｌｂより大きいことが観察された。
【００３０】
なお、加圧ローラ５をニップ部に加圧した状態で、１００℃で１時間放置した後、室温まで徐冷した時の加圧ローラ５上に生じている残留ひずみ量を観察する方法を採用した理由は、図１に示すように加圧ローラ５が駆動ローラ１およびニップ形成部材６に押圧され、ニップ部に加圧された状態において加圧ローラ５の変形の大きさを直接測定することが困難であるため、間接的に加圧ローラ５の変形の大きさを確認するようにしたためである。
また、図示はしないが、駆動ローラ１も、図１に示す定着装置１１における加圧ローラ５をニップ部に加圧した状態で、１６０℃で１時間放置した後、室温まで徐冷した時に残留ひずみが発生したのでその残留ひずみ量も測定した。
【００３１】
ここで、トナー８に用いる結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用いることができ、これらを単独あるいは混合して用いることができる。
また、トナー８に対し、定着時の定着ベルトへの付着（オフセット）を防止する目的でワックスを含有させる場合があるが、この場合のワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックス、各種エステル系等のワックス類を用いることができる。
【００３２】
図２は第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略断面図であり、図２（ａ）は図１に示す定着装置を備えた画像形成装置全体の構成を示す概略断面図であり、図２（ｂ）は画像形成装置の現像装置を拡大した概略断面図である。
【００３３】
図２において、画像形成装置１００は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等であり、現像装置１０および定着装置１１を備えたものである。この画像形成装置１００は、図２（ｂ）に示すように現像装置１０の感光体ドラムや感光体ベルトなどの像担持体１２上を帯電部材１３により帯電させ、潜像形成手段１４により像担持体１２上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段１５により図示しないトナーを現像することでトナー像とし、このトナー像を被定着材としての普通紙や特殊紙からなる記録媒体９に転写部材１６により像担持体１２上から転写する。さらに、トナー像が転写された記録媒体９は定着装置１１に搬送され、そのトナー像が記録媒体９に定着される。
【００３４】
また、カラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリ等のカラー画像形成装置においては、２色以上のトナーを記録媒体に転写するため、図２（ａ）に示すように４対の現像装置１０および転写部材１６を備えている。
このように構成された画像形成装置１００は、制御プログラム（ソフトウェア）等を記憶するメモリ等の記憶部および演算手段および制御手段としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等からなる制御部を備え、その制御部が記憶部に記憶された制御プログラムに基づいて装置全体の動作を制御する。
【００３５】
なお、図１に示す定着装置１１は、熱源が面状発熱体でなく、図１１に示すように加熱ローラ３１内に加熱源３２を備える構成であっても良い。また、図１２に示すように定着ベルト２を挟んで加熱ローラ３１に対向する位置に電磁的加熱手段３３を備える構成であっても良い。
加熱ローラ３１は、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅などの中空パイプで構成されており、加熱源３２は、例えばハロゲンランプが用いられる。
【００３６】
定着装置１１が図１２に示すような構成の場合、定着ベルト２の基体には、ニッケル、ステンレス、あるいは銀、アルミニウム、銅などの導電性フィラーを混錬したポリイミドなどが用いられる。
上述した構成の作用を図１に基づき、図３、図４、および図１０を参照しながら説明する。
【００３７】
図１において、定着ベルト２は、支持体３、面状発熱体４、およびニップ形成部材６に対して摺動しながら駆動ローラ１および加圧ローラ５により図中矢印Ａが示す方向に回転駆動され、電力が供給された面状発熱体４が発熱することにより面状発熱体４と定着ベルト２との接触部が加熱される。
この定着ベルト２は、図示しない温度検知手段により表面温度が検知され、これをもとに図示しない制御部によって面状発熱体４への供給電力が制御され、表面が適正な温度に維持される。
【００３８】
加圧ローラ５は、定着ベルト２を挟んで駆動ローラ１およびニップ形成部材６に押圧され、ニップ部を形成し、トナー８が転写された記録媒体９は定着ベルト２と加圧ローラ５とのニップ部を通して搬送され、記録媒体９上のトナー８が定着ベルト２および加圧ローラ５による加熱および加圧で記録媒体９に定着される。
本実施例では、駆動ローラ１の周速度が加圧ローラ５の周速度よりも大きく設定されており、加圧ローラ５は定着ベルト２および記録媒体９との間で微小なスリップを繰り返しながら回転駆動されている。
【００３９】
図１０に示すように、加圧ローラ５は、定着装置１１が１００℃、１時間の放置によるクリープにより、動作時よりも大きく変形するが、徐冷により回復する。定着装置１１の動作時における駆動ローラ１と加圧ローラ５との軸間距離は、荷重をかけていない場合の軸間距離から残留ひずみ量を差し引いた値と略等しいため、両ローラの残留ひずみ量は動作時と略等しいと考えられる。また、駆動ローラ１も同様に１６０℃、１時間の放置による残留ひずみ量は動作時と略等しいと考えられる。
【００４０】
このように、加圧ローラ５の変形において、駆動ローラ１側の残留ひずみ部１８ａの残留ひずみ量Ｌａをニップ形成部材側の残留ひずみ部１８ｂの残留ひずみ量Ｌｂより大きくしている理由は以下のとおりである。
【００４１】
図１において、記録媒体９はニップ形成部材６側から進入するため、加圧ローラ５の変形がニップ形成部材６側で大きいと記録媒体９にしわが発生し易くなる。また、本発明による定着装置１１のように駆動ローラ１およびニップ形成部材６を用いてニップ部の媒体搬送方向の距離を長くした場合、ニップ部の形状が上に凸状となるため、原理的に記録媒体９はニップ部の出口の外側付近で加圧ローラ５に接近することにより加圧ローラ５に巻きつき易くなる。そこで、駆動ローラ１によって加圧ローラ５を大きく変形させることにより、ニップ部の出口の外側付近で記録媒体９を加圧ローラ５から離間させ、記録媒体９の加圧ローラ５への巻きつきを防止している。
【００４２】
しかし、このような構成にすると加圧ローラ５のみで回転した場合、記録媒体９に画像ずれが発生することが問題となる。この画像ずれが発生する原因として以下の理由を考え、対策実験により検証を行った。
【００４３】
加圧ローラ５において、駆動ローラ１側の変形がニップ形成部材６側の変形より大きいということは、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の周速度もそれだけ小さくなるというということであり、ニップ形成部材６と駆動ローラ１との間の圧力が抜けた部分（以下、「圧力抜け部」という。）で定着ベルト２に弛みが生じてしまう。記録媒体９を定着装置１１に通している途中で加圧ローラ５の回転駆動を瞬断し、記録媒体９の画像ずれを観察したところ、この圧力抜け部で画像のずれが発生していることが分かった。
【００４４】
この画像のずれは、定着ベルト２に弛みが生じ続けることなく、定着ベルト２が加圧ローラ５との間で微小なスリップを繰り返し、それが画像に現れていると考えられる。
この仮説が正しければ画像ずれを防ぐには、駆動ローラ１とニップ形成部材６との間の圧力抜け部で定着ベルト２に弛みが生じないようにしなければならない。
そこで、駆動ローラ１の周速度を加圧ローラ５の周速度よりも大きくし、定着ベルト２に弛みが生じないようにする実験を行った。実験条件は以下のとおりである。
【００４５】
〔実験１の条件〕
駆動ローラ１と加圧ローラ５とのギア比によって駆動ローラ１の周速度を加圧ローラ５の周速度より大きくし、
定着ベルト２は、内径：４５ｍｍ、基体２０ａ：ポリイミド（厚さ８０μｍ）、弾性層２０ｂ：シリコンゴム（厚さ１５０μｍ）、離型層２０ｃ：ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）、
駆動ローラ１は、φ２４．０ｍｍ、弾性層１８：シリコンスポンジ（厚さ１．０ｍｍ）  ＡＳＫＥＲＣ硬度７８度（高分子計器社製のＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用いた測定）、加圧力：１０ｋｇ・ｆ、ギア歯数：２４、１６０℃時外径：２４．２ｍｍ、加圧ローラ５とのニップ部における残留ひずみ量：０．２ｍｍ、
板ばね部（ニップ形成部材６の接触部２８）は、ＳＵＳ３０４、板厚０．５ｍｍ、加圧力：１０ｋｇ・ｆ、
加圧ローラ５は、φ３６ｍｍ、弾性層１８：シリコンゴム（厚さ１．５ｍｍ）  ＡＳＫＥＲＣ硬度７５度、離型層１９：ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）、ギア歯数：３７、１００℃時外径：３６．２ｍｍ、残留ひずみ量：駆動ローラ１側  ０．２ｍｍ、ニップ形成部材６側  ０．０ｍｍ（ニップ形成部材６側の残量ひずみ量は微小のため０．０ｍｍ）、
面状発熱体４は、ステンレスヒータ：幅（定着ベルト２の移動方向における長さ）１２ｍｍ  出力８５０Ｗ、定着ベルト２への押圧荷重：１．０ｋｇ・ｆ、
トナー８は、ポリスチレントナー（イエロー色、マゼンタ色およびシアン色）  ワックス含有量：１５重量部、
記録媒体９は、６４ｇ／ｍ２、サイズ：Ａ４判、送り向き：縦、
転写トナー量は、１．５ｇ±０．１ｇ／枚、
通紙速度は、２４０ｍｍ／ｓ、
総ニップ幅（定着ベルト２の移動方向におけるニップ部の入口から出口までの長さ）は、１８ｍｍとした。
【００４６】
定着ベルト２の表面温度は、図示しない温度検知手段によりニップ部の出口で測定され、その表面温度が１６０℃になるように図示しない制御部によって温度制御されている。また、各ローラを駆動するギアは、共通のアイドルギアを介して連結されている。
駆動ローラ１および加圧ローラ５の熱膨張量が、温度が異なるのにも関わらず略等しいのは、加圧ローラ５が駆動ローラ１より外径が大きいことと、駆動ローラ１の芯金が鉄製であり、加圧ローラ５の芯金がアルミニウム製であり、アルミニウムの熱膨張率が鉄の熱膨張率より大きいからである。
【００４７】
上記の実験条件では、駆動ローラ１の周速度が２４０ｍｍ／ｓである場合、加圧ローラ５の周速度がギアの歯数から、３６ｍｍ（加圧ローラ５のφ）／３７（ギア歯数）×２４０＝２３３．５１ｍｍ／ｓとなり、加圧ローラ５の周速度は駆動ローラ１の周速度より約６．５ｍｍ／ｓ遅くなる。
このような条件で駆動ローラ１および加圧ローラ５を共に駆動したときには画像ずれは発生しなかった。記録媒体９の搬送速度を測定したところ、約２３８ｍｍ／ｓであった。
【００４８】
この記録媒体９の搬送速度は、２４０ｍｍ／ｓ×（２４．２ｍｍ（駆動ローラ１の外径）−０．２ｍｍ（駆動ローラ１の残留ひずみ量））／２４．２ｍｍ（駆動ローラ１の外径）＝２３８．０１６６ｍｍ／ｓで算出される駆動ローラ１のニップ部における周速度に非常に近いため、駆動ローラ１の周速度と加圧ローラ５の周速度との差は、定着ベルト２と加圧ローラ５との間、および記録媒体９と加圧ローラ５との間で微小なスリップが発生することで吸収されているものと考えられる。
次に、実験２を行った。
【００４９】
〔実験２の条件〕
駆動ローラ１と加圧ローラ５との外径差により、すなわち駆動ローラ１により加圧ローラ５に形成されたひずみ部のひずみ量および加圧ローラ５により駆動ローラ１に形成されたひずみ部のひずみ量を変えて駆動ローラ１の周速度を加圧ローラ５の周速度より大きくし、
定着ベルト２は、内径：４５ｍｍ、基体２０ａ：ポリイミド（厚さ８０μｍ）、弾性層２０ｂ：シリコンゴム（厚さ１５０μｍ）、離型層２０ｃ：ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）、
駆動ローラ１は、φ２４．２ｍｍ、弾性層１８：シリコンスポンジ（厚さ１．０ｍｍ）  ＡＳＫＥＲＣ硬度７８度、加圧力：１０ｋｇ・ｆ、ギア歯数：２４、１６０℃時外径：２４．４ｍｍ、加圧ローラ５とのニップ部における残留ひずみ量：０．２ｍｍ、
板ばね部（ニップ形成部材６の接触部２８）は、ＳＵＳ３０４、板厚０．５ｍｍ、加圧力：１０ｋｇ・ｆ、
加圧ローラ５は、φ３６ｍｍ、弾性層１８：シリコンゴム（厚さ１．５ｍｍ）  ＡＳＫＥＲＣ硬度７５度、離型層１９：ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）、ギア歯数：３６、１００℃時外径：３６．２ｍｍ、残留ひずみ量：駆動ローラ１側  ０．２ｍｍ、ニップ形成部材６側  ０．０ｍｍ（ニップ形成部材６側の残量ひずみ量は微小のため０．０ｍｍ）、
面状発熱体４は、ステンレスヒータ：幅（定着ベルト２の移動方向における長さ）１２ｍｍ  出力８５０Ｗ、定着ベルト２への押圧荷重：１．０ｋｇ・ｆ、
トナー８は、ポリスチレントナー（イエロー色、マゼンタ色およびシアン色）  ワックス含有量：１５重量部、
記録媒体９は、６４ｇ／ｍ２、サイズ：Ａ４判、送り向き：縦、
転写トナー量は、１．５ｇ±０．１ｇ／枚、
通紙速度は、２４０ｍｍ／ｓ、
総ニップ幅（定着ベルト２の移動方向におけるニップ部の入口から出口までの長さ）は、１８ｍｍとした。
【００５０】
実験１と同様に、定着ベルト２の表面温度は、図示しない温度検知手段によりニップ部の出口で測定され、その表面温度が１６０℃になるように図示しない制御部によって温度制御されている。また、各ローラを駆動するギアは、共通のアイドルギアを介して連結されている。
【００５１】
駆動ローラ１および加圧ローラ５の熱膨張量が、温度が異なるのにも関わらず略等しいのは、加圧ローラ５が駆動ローラ１より外径が大きいことと、駆動ローラ１の芯金が鉄製であり、加圧ローラ５の芯金がアルミニウム製であり、アルミニウムの熱膨張率が鉄の熱膨張率より大きいからである。
また、通紙速度（駆動ローラ１のニップ部における周速度）が２４０ｍｍ／ｓになるように駆動ローラ１の回転を調整してある。
【００５２】
加圧ローラ５における駆動ローラ１側のニップ部の回転半径は、残留ひずみによりニップ形成部材６側のニップ部より小さいので、駆動ローラ１側のニップ部における周速度は、ニップ形成部材６側のニップ部の周速度より、
（１−（３６．２ｍｍ（１００℃時外径）−０．３ｍｍ（残留ひずみ量））／３６．２ｍｍ（１００℃時外径））×１００％＝０．８２８％、
すなわち約０．８％小さくなっている。
【００５３】
また、駆動ローラ１のニップ部における周速度は、加圧ローラ５の駆動ローラ１側のニップ部における周速度に対して、
（（（２４．４ｍｍ（駆動ローラ１の１６０℃時外径）−０．２ｍｍ（残留ひずみ量））／（２４（駆動ローラ１のギア歯数））−１）＋（１−（３６．２（加圧ローラ５の１００℃時外径）−０．３（残留ひずみ量））／３６（加圧ローラ５のギア歯数）））×１００％＝１．１１１％、
すなわち約１．１％大きくなっている。
【００５４】
さらに、駆動ローラ１のニップ部における周速度は、加圧ローラ５のニップ形成部材６側のニップ部における周速度に対して、１．１１１％−０．８２８％＝０．２８３％、
すなわち、約０．３％大きくなっている。
したがって、加圧ローラ５の駆動ローラ１側のニップ部における周速度は、
２４０×（１００−１．１１１）／１００＝２３７．３３８ｍｍ／ｓ
となる。
【００５５】
このような条件で駆動ローラ１および加圧ローラ５共に駆動したときには画像ずれは発生しなかった。記録媒体９の搬送速度を測定したところ、約２４０ｍｍ／ｓであった。
この記録媒体９の搬送速度は、駆動ローラ１のニップ部の周速度に一致するため、駆動ローラ１の周速度と加圧ローラ５の周速度の違いは、定着ベルト２と加圧ローラ５との間、および記録媒体９と加圧ローラ５との間の微小なスリップが発生することで吸収されていると考えられる。
【００５６】
また、駆動ローラ１のみを駆動した場合も画像ずれは発生しなかった。なお、上記の構成では、駆動ローラ１はスポンジローラであり、スポンジローラは、駆動時のせん断応力に弱く、駆動ローラ１のみの駆動では装置の寿命が短くなってしまい、耐久性に問題があるため、駆動ローラ１のみを駆動するのは好ましくない。
【００５７】
実験２における加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量と画像ずれの関係をまとめたものが表１である。なお、表中の「○」は、画像ずれが発生しなかったことを表し、「×」は、画像ずれが発生したことを表している。
【００５８】
【表１】
2012083656.tif 000003
【００５９】
この結果によると加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量０．０２〜０．３ｍｍにおいて画像ずれは発生しなかった。一見すると加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量と画像ずれには連続した相関関係が有ると考えられるが、実験２（表１）において画像ずれは発生しなかったのは、駆動ローラ１とニップ形成部材６との間で発生する定着ベルト２の弛みがごく小さい場合などは、加圧ローラ５のみで駆動しても定着ベルト２のスリップしようとする復元力が弱く画像ずれが認識（観察）できない場合があるのではないかと考えられる。
【００６０】
そこで、加圧ローラ５のみを駆動して駆動ローラ１および定着ベルト２を回転させるようにした場合における加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量と画像ずれの関係を調べ、表２に示した。なお、表中の「○」は、画像ずれが発生しなかったことを表し、「×」は、画像ずれが発生したことを表している。
【００６１】
【表２】
2012083656.tif 000004
【００６２】
この結果によると、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量が０．０４ｍｍ以下のときに画像ずれが発生せず、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量が０．０５ｍｍ以上のときに画像ずれが発生している。
定着ベルト２の弛みが小さくなっても“０”にはならないため、原理的には画像ずれもなくならないはずであるが実験結果からすると残留ひずみ量０．０４ｍｍ以下では画像ずれは発生していないので、この場合、定着ベルト２は微小なスリップを繰り返すのではなく、連続的にスリップしており、実用上認識できないほどの微小な画像ずれが発生しているものと考えられる。
【００６３】
このように加圧ローラ５のみを駆動して駆動ローラ１および定着ベルト２を回転させるようにした場合、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量を０．０４ｍｍ以下にすることにより、画像ずれの発生を防止することができる。
【００６４】
以上のことから、駆動ローラ１により加圧ローラ５に形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量Ｌａをニップ形成部材６により加圧ローラ５に形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量Ｌｂより大きくするとともに、加圧ローラ５の周速度よりも駆動ローラ１の周速度を大きくし、ニップ形成部材６と駆動ローラ１との間の圧力抜け部において定着ベルト２に弛みが生じないようにすることにより、画像ずれの発生を防止することができる。
【００６５】
また、加圧ローラ５のみを駆動して駆動ローラ１および定着ベルト２を回転させるようにした場合、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量を０．０４ｍｍ以下にすることにより、画像ずれの発生を防止することができる。
なお、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量を０．０５ｍｍ以上にする場合、加圧ローラ５および駆動ローラ１を駆動して定着ベルト２を回転させることにより、画像ずれの発生を防止することができる。
【００６６】
以上説明したように、第１の実施例では、駆動ローラにより加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量をニップ形成部材により加圧ローラに形成されるひずみ部の深さとしてのひずみ量より大きくするとともに、加圧ローラよりも駆動ローラの周速度を大きくし、定着ベルトに弛みが生じないようにすることにより、画像ずれの発生を防止することができるという効果が得られる。
また、加圧ローラのみを駆動して駆動ローラおよび定着ベルトを回転させるようにした場合、加圧ローラの駆動ローラ側の残留ひずみ量を０．０４ｍｍ以下にすることにより、画像ずれの発生を防止することができるという効果が得られる。
【実施例２】
【００６７】
第２の実施例の定着装置および画像形成装置の構成は、第１の実施例の定着装置および画像形成装置の構成と同様なので、同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施例では、加圧ローラのみで駆動した場合の、駆動ローラの外径と画像ずれの関係を調べるため、図１に示す駆動ローラ１の外径φを１８ｍｍ〜３０ｍｍまでの範囲で２ｍｍ毎に変えたものとした。
【００６８】
上述した構成の作用について図１に基づいて説明する。
なお、定着装置の動作は第１の実施例と同様であるのでその説明を省略する。
本実施例では、加圧ローラ５のみを駆動して駆動ローラ１および定着ベルト２を回転させるようにした場合において、加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量および駆動ローラ１の外径に対する画像ずれの関係を調べる目的の実験３を行った。
【００６９】
なお、実験３の条件は、実験２の条件における駆動ローラ１の外径φを１８ｍｍ〜３０ｍｍまでの範囲で２ｍｍ毎に変え、また加圧ローラ５の駆動ローラ１側の残留ひずみ量を０．０２ｍｍ〜０．２６ｍｍまでの範囲で変えている。その他の条件は、実験２の条件と同じである。
その実験結果を表３に示した。なお、表中の「○」は、画像ずれが発生しなかったことを表し、「×」は、画像ずれが発生したことを表している。
【００７０】
【表３】
2012083656.tif 000005
【００７１】
これによると加圧ローラ５の残留ひずみ量を０．０４ｍｍ以下、かつ駆動ローラ１の外径を２６ｍｍ以下にすることにより、画像ずれの発生を防ぐことができる。したがって、第１の実施例の実験２において、駆動ローラ１の外径を２４．２ｍｍとしたが、それに限られることなく、２６ｍｍ以下であればよい。
一方、加圧ローラ５の残留ひずみ量が０．０４ｍｍ以下であっても駆動ローラ１の外径が２６ｍｍ以下でなければ画像ずれが発生する。また、加圧ローラ５の残留ひずみ量が０．５ｍｍ以上では駆動ローラ１の外径に関係なく画像ずれが発生する。
【００７２】
したがって、加圧ローラ５のみを駆動して駆動ローラ１および定着ベルト２を回転させるようにした場合であっても、加圧ローラ５の残留ひずみ量を０．０４ｍｍ以下、かつ駆動ローラ１の外径を２６ｍｍ以下にすることにより、画像ずれの発生を防ぐことができる。
なお、記録媒体９の加圧ローラ５への巻きつきを防止するため、駆動ローラ１により加圧ローラ５をある程度変形させなければならない。
【００７３】
以上説明したように、第２の実施例では、加圧ローラのみを駆動して駆動ローラ１および定着ベルト２を回転させるようにした場合であっても、加圧ローラの残留ひずみ量を０．０４ｍｍ以下、かつ駆動ローラの外径を２６ｍｍ以下にすることにより、画像ずれの発生を防ぐことができるという効果が得られる。
なお、本発明は、白黒画像または少なくとも２色以上のカラー画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１    駆動ローラ
２    定着ベルト
３    支持体
４    面状発熱体
５    加圧ローラ
６    ニップ形成部材
７    支持部材
８    トナー
９    記録媒体
１０  現像装置
１１  定着装置
１２  像担持体
１３  帯電部材
１４  潜像形成手段
１５  現像手段
１６  転写部材
２６，２７  支持用部材
２８  接触部材
２９  ベルトガイド
３０  固定用部材
１００  画像形成装置
【図１】
2012083656.tif 000006
【図２】
2012083656.tif 000007
【図３】
2012083656.tif 000008
【図４】
2012083656.tif 000009
【図５】
2012083656.tif 000010
【図６】
2012083656.tif 000011
【図７】
2012083656.tif 000012
【図８】
2012083656.tif 000013
【図９】
2012083656.tif 000014
【図１０】
2012083656.tif 000015
【図１１】
2012083656.tif 000016
【図１２】
2012083656.tif 000017