JP2007256439A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトを用いてニップ幅を長くする構成とした画像加熱装置において、ベルト張架ローラに逆または正クラウン形状のローラを用いた場合でも、長期に渡りベルトの磨耗を防ぎ、画像不良や光沢ムラ等が発生しない装置を提供する。
【解決手段】記録材Ｓをニップ部Ｎにて挟持搬送して記録材上の画像ｔを加熱する加熱回転体２３と、加熱回転体を駆動する駆動手段Ｍ１と、少なくとも２本以上のローラ２８・２９により張架され、加熱回転体との間でニップ部を形成して回転するエンドレスベルト２７と、を有する画像加熱装置において、前記ローラのうちの少なくとも１つのローラ２８は、軸線方向中央部と端部の径の差が１％以上あって、周方向に関する表面粗さＲｚが０．８μｍ以下の逆または正クラウン形状のローラである。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上の画像をニップ部にて加熱するためのエンドレスベルトと、このベルトを懸架する複数のローラと、を有する画像加熱装置に関する。

この画像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着する定着装置、記録材上の未定着画像を仮定着する装置、記録材上に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度付与装置が挙げられる。

電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、記録材（シート）上に未定着トナー画像を形成し、これを定着装置により加熱・加圧して定着させることにより画像を形成している。

このような定着装置としては、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、その定着ニップに、未定着トナー画像を形成した記録材を導入して挟持搬送させることで定着を行うローラ定着方式が従来より採用されている。

ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、記録材の定着ニップ通過時間を長くし、トナーを充分に溶融するのが好ましい。ローラ定着方式の場合、これを達成するためには、ローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化してしまう。

そこで、ローラ定着方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分な定着ニップ幅（記録材搬送方向の長さ）を得ることができるベルト定着方式が提案されている（特許文献１〜４）。

特許文献１〜３のベルト定着装置には、定着ローラに圧接するように加圧ベルトがもうけられており、加圧ベルト内面から定着ローラに向けて加圧パッドを押し当てる構成とされている。その結果、加圧パッドから、ベルト懸架ローラに至る十分に長い定着ニップを形成することが可能となっている。

特許文献４のベルト定着装置においては、互いに対向する定着ベルトと加圧ベルトを設け、これら両ベルト間でシートを挟持搬送しながら定着を行う構成とされている。

ベルト定着装置においては、ベルト走行時におけるベルト幅方向端部のばたつきに起因するベルト端部の座屈破損を防止するために、ベルトを張架させている複数のローラの少なくとも１つを逆または正クラウン形状のローラにするとよい。これにより、ベルト端部の走行が安定する。

ここで、正クラウン形状のローラとは、ローラの外径をローラ軸線方向中央部から端部に向につれて小さくした形状のローラである。逆クラウン形状のローラとは、ローラの外径をローラ軸線方向中央部から端部に向につれて大きくした形状のローラである。

また、ベルト定着装置においては、記録材上の未定着トナー画像のパターンや記録材の種類、使用環境などの条件によっては、加圧ベルトによる記録材搬送速度が不安定になってしまうことがある。そのため、定着ニップにおいて、定着ローラあるいは定着ベルトと記録材間で速度差が生じて画像ズレを発生させることがある。特に、カラー画像など記録材上の未定着トナー量が多い条件においては、加圧ベルトによる記録材搬送速度が不安定になってしまい画像ズレが発生しやすい。その防止策として、加圧ベルト内面と加圧ベルト駆動ローラとの間の摩擦力を小さくして加圧ベルトと駆動ローラとの間で滑りを生じるようにして、加圧ベルト内面と駆動ローラに周速差を付与する構成にするとよい。これにより、加圧ベルトの記録材搬送力の低下に起因する画像ズレを防止することができる。
特開平８−１６６７３４号公報 特開平１０−３１９７７２号公報 特開平２−２２２９８０号公報 特開２００４−３４１３４６号公報

しかし、逆または正クラウン形状のローラは、軸線方向中央部と端部に外径差があるために、ベルト内面と周速差を発生する。そして、装置耐久において、その周速差によりベルト内面を削り、ベルト内面の削り傷によりスジ上の画像不良が発生が発生しやすい。

また、加圧ベルト内面と駆動ローラに周速差を付与する構成の場合も同様である。すなわち、駆動ローラと加圧ベルトに周速差を設けているため、駆動ローラにより加圧ベルト内面を削り、そのベルトの内面の傷によりスジ状の画像不良が発生してしまう。

本発明の目的は、ベルトを用いてニップ幅を長くする構成とした画像加熱装置において、ベルト張架ローラに逆または正クラウン形状のローラを用いた場合でも、長期に渡りベルトの磨耗を防ぎ、画像不良や光沢ムラ等が発生しない装置を提供することである。

また、ベルト内面と駆動ローラに周速差を付与する構成の場合も、長期に渡りベルトの磨耗を防ぎ、画像不良や光沢ムラ等が発生しない装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上の画像をニップ部にて加熱するためのエンドレスベルトと、このベルトを懸架する複数のローラと、を有する画像加熱装置において、前記複数のローラのうち前記ベルトと接触し得る回転軸線方向端部と中央部との径の差が１％以上あるローラの周方向における表面粗さＲｚを０．８μｍ以下としたことを特徴とする。

本発明によれば、ベルト張架ローラに逆または正クラウン形状のローラを用いた場合でも、長期に渡りベルトの磨耗を防ぎ、画像不良や光沢ムラ等の発生を抑制できる。

また、ベルト内面と駆動ローラに周速差を付与する構成の場合も、長期に渡りベルトの磨耗を防ぎ、画像不良や光沢ムラ等の発生を抑制できる。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明は実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。

<第１の実施形態>
（１）画像形成部
図２は、本発明に従う画像加熱装置を定着装置Ａとして搭載した画像形成装置１の一例の概略構成を示す断面模式図である。

この画像形成装置１は電子写真レーザープリンタであり、潜像を担持する像担持体として感光体ドラム（以下、ドラムと記す）２を備えている。ドラム２は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動され、その外面が帯電器３によって所定の極性・電位に一様に帯電される。その一様帯電面に対してレーザースキャナ（露光装置）４により画像情報のレーザー走査露光５がなされる。これにより、ドラム２の面には走査露光した画像情報の静電潜像が形成される。その静電潜像が現像器６によってトナー画像として現像される。そのトナー画像が、ドラム２と転写ローラ７との当接部である転写部において、該転写部に導入された記録材（シート）Ｓに対して順次に静電転写される。

記録材Ｓは装置下部の給紙カセット９内に積載収納されている。所定の給紙タイミングで給紙ローラ１０が駆動されると、給紙カセット９内の記録材が１枚分離給紙されて、搬送路１０ａを通ってレジストローラ対１１に至る。レジストローラ対１１は記録材Ｓの先端部を受け止めて記録材の斜行修正をする。また、ドラム２上のトナー画像の先端部が転写部に到達したときに記録材の先端部も転写部に丁度到達するタイミングとなるように、ドラム２上のトナー画像と同期をとって、記録材Ｓを転写部に給送する。

転写部を通った記録材Ｓはドラム２の面から分離されて、定着装置Ａへと搬送される。この定着装置Ａにより記録材Ｓ上の未定着トナー画像が加熱・加圧により永久固着画像として記録材面に定着される。そして、その記録材が搬送路１０ｂを通って排出ローラ対１２によって装置上部の排出トレイ１３へ搬送排出される。

また、記録材分離後のドラム２の面はクリーニング装置８によって転写残トナー等の残留付着物が除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。

（２）定着装置Ａ
図１は本実施例に係わる定着装置Ａの要部の断面模式図である。この定着装置Ａは、上下に配設した、定着ベルトユニット２１と、加圧ベルトユニット２２と、を備えている。そして、この両ユニット２１・２２の定着ベルト２３と加圧ベルト２７とを圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させている。その定着ニップ部Ｎで、未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｓを挟持搬送して、加熱されている定着ベルト２３の熱と、定着ニップ部Ｎの圧力とで、未定着トナー画像ｔを記録材Ｓの面に永久固着画像として熱圧定着するものである。

定着ベルトユニット２１は、加熱回転体としての、可撓性を有するエンドレスの定着ベルト２３、この定着ベルト２３を張架させた加熱ローラ２４および定着ローラ２５、定着ベルト圧力部材（第1の固定部材）としての定着パッド２６等を有している。

加圧ベルトユニット２２は、加圧回転体としての、可撓性を有するエンドレスの加圧ベルト２７、この加圧ベルト２７を張架させたテンションローラ２８および加圧ローラ２９、加圧ベルト圧力部材（第２の固定部材）としての加圧パッド３０を有している。また、このユニット２２は、加圧ベルト２７の内面に対して潤滑剤としてのシリコーンオイルを塗布するオイル塗布部材３１等を有している。

１）定着ベルト２３
定着ベルト２３は、内径が４０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミド製のエンドレスベルトを基層とし、この基層の外周には弾性層が３００μｍの厚みで設けられている。弾性層の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本例では、シリコーンゴムを用いた。シリコーンゴムの硬度はＪＩＳ−Ａ２０度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。また、弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。

２）加熱ローラ２４
加熱ローラ２４は、定着ローラ２５との間に定着ベルト２３を張架支持するとともに、定着ベルト２３を加熱する加熱手段である。この加熱ローラ２４は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである、厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、ローラ内部には発熱源としてのハロゲンヒータ２４ａを配置している。加熱ローラ２４は、ローラ両端部を装置フレーム（不図示）の側板間に軸受部材を介して回転可能に支持させるとともに、定着ベルト２３のテンションローラとしても機能するように、定着ローラ２５から離間する方向に移動付勢して配設してある。

３）定着ローラ２５
定着ローラ２５は、加熱ローラ２４との間に定着ベルト２３を張架支持するとともに、定着ベルト２３を回転させる駆動ローラである。この定着ローラ２５は、径が１８ｍｍである鉄合金ローラを芯金２５ａとし、この芯金の周面に、弾性層２５ｂとして厚さ１ｍｍのシリコーンゴム層を設けた、外径２０ｍｍの弾性ローラである。シリコーンゴムの硬度はＪＩＳ−Ａ１５度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。定着ローラ２５は、加熱ローラ２４よりも記録材搬送方向下流側において加熱ローラ２４に並行に配列して、両端部を装置フレームの側板間に軸受部材を介して回転可能に支持させて配設してある。

４）定着パッド２６
定着パッド２６は、定着ベルト２３を加圧ベルト２７に向けて加圧する部材であり、加熱ローラ２４と定着ローラ２５との間に張架された定着ベルト２３の下行側ベルト部分の内面に接触させて配設してある。定着パッド２６は、定着ベルト幅方向を長手とする横長部材であり、厚さ３ｍｍ、幅１２ｍｍ（記録材搬送方向に関して）の弾性体としての耐熱性シリコーンゴムパッド部と、バックアップ部材としての支持板から構成されている。また、定着パッド２６の表面には、これに接して摺動する定着ベルト内面との摩擦力を減らすために、ガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたカバーが設けられている。定着パッド２６は、長手両端部を装置フレームの側板間に非回転に支持させて配設してある。

５）加圧ベルト２７
加圧ベルト２７は、内径が４０ｍｍで、厚みが５０μｍの、ニッケル製のエンドレスベルトを基層とし、その内面に、摺動性を上げるための滑性層として、厚み１５μｍのポリイミドコートが設けられている。表面には、離型層として、フッ素樹脂であるＰＦＡチューブを３０μｍの厚みで設けられている。

６）テンションローラ２８
テンションローラ２８は、加圧ローラ２９との間に懸回した加圧ベルト２７に張りを付与するローラであり、内径が１６ｍｍ、ローラ軸線方向中央部の外径ｄ２が２１ｍｍ、端部の外径ｄ１が２１．４ｍｍの逆クラウン形状の鉄合金製の剛性ローラである。この逆クラウン形状のローラのローラ軸線方向中央部の外径ｄ２と端部の外径ｄ１の定義については後述する。

テンションローラ２８は、ローラ両端部を装置フレームの側板間に軸受部材を介して回転可能に支持させるとともに、加圧ベルト２７のテンションローラとして加圧ローラ２９から離間する方向に移動付勢して配設してある。

７）加圧ローラ２９
加圧ローラ２９は、テンションローラ２８との間に加圧ベルト２７を張架支持するとともに、加圧ベルト２７を回転させる駆動ローラである。加圧ローラ２９は、外径が２３．５ｍｍで、内径が１９．５ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製の剛性ローラである。

加圧ローラ２６は、後述するように、加圧ベルト内面に塗布した潤滑剤としてのシリコーンオイルが加圧ベルト内面との間に介在してとの間の摩擦力が小さい。したがって、加圧ベルト２７と加圧ローラ２６との間で滑りを生じる。そして、加圧ローラ２６は、加圧ベルト２７と周速差を持って回転駆動される。そのために、加圧ローラ２６は充分な表面硬度が必要となるため金属表面が露出している。

８）加圧パッド３０
加圧パッド３０は、加圧ベルト２７を定着ベルト２３に向けて加圧する部材であり、テンションローラ２８と加圧ローラ２９との間に張架された加圧ベルト２７の上行側ベルト部分の内面に接触させて配設してある。この加圧パッド３０は、加圧ベルト幅方向を長手とする横長部材であり、前記の定着パッド２６と同様のものである。すなわち、厚さ３ｍｍ、幅１２ｍｍ（記録材搬送方向に関して）の弾性体としての耐熱性シリコーンゴムパッド部と、バックアップ部材としての支持板から構成されている。この加圧パッド３０は、長手両端部を装置フレームの側板間に非回転に支持させて配設してある。加圧パッド３０の表面には、これに接して摺動する加圧ベルト内面との摩擦力を減らすために、ガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたカバーが設けられている。

９）オイル塗布部材３１
オイル塗布部材３１は、加圧ベルト幅方向を長手とする横長部材であり、テンションローラ２８と加圧パッド３０との間位置において、上行側加圧ベルト部分の内面に接触させて配設してあり、加圧ベルト内面に対して潤滑剤としてのシリコーンオイルを塗布する。

本例においては、このオイル塗布部材３１はローラ形状であり、芯金に、オイルを含浸したアラミド繊維などからなるオイル保持層を設け、表層にはオイル供給するための多孔質フッ素樹脂層が被せられている。このオイル塗布ローラは、芯金両端部を装置フレームの側板間に軸受部材を介して回転可能に支持させて配設してあり、接触させている加圧ベルト２７の回転に従動回転して加圧ベルト内面にオイルを塗布する。

オイル塗布部材３１によるシリコーンオイルの加圧ベルト内面への供給量は、オイル保持層のオイル含浸量と、オイル供給層の孔径/孔密度、及びオイル塗布部材３１の加圧ベルト内面への当接圧/周速差などを調整すれば良い。

また、オイル塗布部材３１はローラ形状以外にパッド形状などでも良く、加圧ベルト内面のオイルが減量しにくい構成であれば初期に所定のオイル量を加圧ベルト内面に塗布することでオイル塗布部材を設ける必要は無い。

シリコーンオイルの粘度は、粘度が小さすぎると、加圧ベルト内面から漏れ出してしまい、粘度が高すぎると、定着ニップ部Ｎにおける加圧ベルト２７と加圧パッド３０間の粘性抵抗が大きくなりすぎてしまう。そのため、シリコーンオイルの粘度は、２５℃における動粘度が１００〜１００００ｍｍ^２／ｓ（１００ｃＳｔ〜１００００ｃＳｔ）が望ましい。本例においては、加圧ベルト２１へのオイル塗布量は０．０１５ｍｇ／ｍｍ^２としている。

加圧ローラ２９は、そのローラ両端側を押し上げる加圧機構（不図示）により定着ローラ２５に向けて３４３Ｎ（３５ｋｇｆ）の加圧力Ｆで加圧されている。これにより、定着ローラ２５と加圧ローラ２９との間に定着ベルト２３と加圧ベルト２７が挟み込まれて圧接し、両ベルト２３・２７間に定着ニップ部が形成される。また、加圧パッド３０は、支持板を押し上げる加圧機構（不図示）により定着パッド２６に向けて３４３Ｎ（３５ｋｇｆ）の加圧力Ｆで加圧されている。これにより、定着パッド２６と加圧パッド３０との間に定着ベルト２３と加圧ベルト２７が挟み込まれて圧接し、両ベルト２３・２７間に定着ニップ部が形成される。本例においては、上記の定着ローラ２５と加圧ローラ２９の加圧と、定着パッド２６と加圧パッド３０の加圧とにより、定着ベルト２３と加圧ベルト２７との間に、記録材搬送方向に関して幅約１８ｍｍの広いニップ幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。なお、定着ニップ部Ｎにおいて、定着ニップの圧が、定着ローラ２５と加圧ローラ２９との圧接部領域において最大となるように設定されている。

定着ローラ２５は、制御回路部１００でオン・オフ制御される第１の駆動モータＭ１（駆動源）から駆動ギア列（不図示）を介して入力される駆動力により矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。定着ベルト２３は、定着ローラ２５の外面により摩擦駆動されて定着ローラ２５の回転に従動して回転する。加熱ローラ２４は、定着ベルト２３の内面により摩擦駆動されて定着ベルト２３の回転に従動して回転する。

定着ベルト２３の周速度は、定着ローラ２５の表面にシリコーンゴム層２５ｂの面が露出していて定着ベルト２３の内面の滑りが抑えられることで、定着ローラ２５の周速度と略同一の速度となっている。すなわち、定着ローラ２３の外周面には弾性層２５ｂを設けることで、定着ローラ２５の回転駆動力を定着ベルト２３に良好に伝達することができる。

定着パッド２６には、前記のように、定着ベルト内面との摩擦力を減らすパッドカバーが設けらているので、定着ローラ２５の駆動トルクが抑えられる。これにより、駆動モータＭ１の大型化を伴うことなく安定して定着ベルト２３を回転させることができる。また、本例においては、定着ローラ２５の回転駆動による定着ベルト２３の周速は、画像形成部側から定着装置Ａに搬送される記録材Ｓに適度なループを形成するために、画像形成部側から搬送されてくる記録材Ｓの搬送速度に比して僅かに遅い周速とされている。

加圧ローラ２９は、制御回路部１００でオン・オフ制御される第２の駆動モータＭ２（駆動源）から駆動ギア列（不図示）を介して入力される駆動力により矢印の時計方向に、定着ローラ２５即ち定着ベルト２３よりも速い周速度で回転駆動される。

この場合、加圧ベルト２７の内面には、潤滑剤としてのシリコーンオイルが塗布されていて、加圧ローラ２９の表面と加圧ベルト２７の内面との間にはオイルが介在している。そのために、加圧ローラ２９の表面と加圧ベルト２７の内面との間の摩擦力が小さくて、加圧ローラ２９の表面と加圧ベルト２７の内面は滑り易い状態にある。これにより、加圧ローラ２９の表面による加圧ベルト２７の摩擦駆動力よりも、定着ベルト２３の表面による加圧ベルト２７の摩擦駆動力の方が大きい関係となり、加圧ベルト２７は、定着ベルト２３の周速度と略同一の周速度で回転する。すなわち、加圧ローラ２９と加圧ベルト２７は滑りを生じて、加圧ローラ２９は加圧ベルト２７と周速差を持って回転駆動され、加圧ローラ２５と加圧ベルト２７には周速差が付与される。

加圧ローラ２６と加圧ベルト２７に周速差を持たせる方法としては、本例のように、定着ローラ２５と加圧ローラ２９に各々のローラを駆動する駆動モータＭ１とＭ２を設ける方法に限られない。その他、例えば、１つのモータでも、各ローラに駆動力を伝えるギア列のギア比を異ならせたり、各々のローラ径を異ならせたりすることで実現できる。

テンションローラ２８は、加圧ベルト２７の内面により摩擦駆動されて加圧ベルト２７の回転に従動して回転する。

加熱ローラ２４は、定着ベルト２３が回転されている状態において、ハロゲンヒータ２４ａの発熱により加熱される。ハロゲンヒータ２４ａは、制御回路部１００で制御される給電回路１０１から電力が供給されて発熱する。この加熱された加熱ローラ２４により、回転状態の定着ベルト２３が加熱される。定着ベルト２３の表面温度が温度センサＴＨにより検出されて、定着ベルト表面温度に関する電気的情報が制御回路部１００に入力する。制御回路部１００はこの入力温度データを基に、給電回路１０１からハロゲンヒータ２４ａへの供給電力を加減して、温度センサＴＨで検出される定着ベルト表面温度が所定の定着温度（本例では１９０℃）に維持されるように温調制御する。

制御回路部１００は、少なくとも画像形成実行時には、第１と第２の駆動モータＭ１とＭ２をオンにして、定着ローラ２５と加圧ローラ２９をそれぞれ所定の周速度で回転駆動状態にする。これにより、定着ベルト２３および加圧ローラ２７が上記のように回転状態になる。また、制御回路部１００は、ハロゲンヒータ２４ａへ電力供給して加熱ローラ２４を加熱し、定着ベルト２３の表面温度を所定の定着温度に立ち上げて温調する。

この定着装置状態において、画像形成部から定着装置Ａに、未定着トナー画像ｔを有する記録材Ｓが搬送導入され、ガイド部材３２に案内されて、定着ベルト２３と加圧ベルト２７間の定着ニップ部Ｎに進入する。記録材Ｓの未定着トナー画像担持面側が定着ベルト２３の面に対面する。記録材Ｓは未定着トナー画像担持面が定着ベルト２０の外周面に密着して定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト２３から熱が付与され、また加圧力を受けて、未定着トナー画像ｔが記録材Ｓの表面に熱圧定着される。

定着ニップ部Ｎを挟持搬送された記録材Ｓは、定着ベルト２３の外周面から自己分離して定着装置外に搬送される。すなわち、定着ベルト２３の内側の定着ローラ２５がゴム層２５ｂを有する弾性ローラであり、加圧ベルト２７の内側の加圧ローラ２９は鉄合金製の剛性ローラである。そのため、定着ベルト２３と加圧ベルト２７との定着ニップ部出口では定着ローラ２５の変形が大きくなっている。その結果、定着ベルト２５も定着ニップ部出口では大きく変形し、トナー画像を担持した記録材Ｓは定着ベルト２３の面から自らのこしにより曲率分離される。このように、定着ローラ２５に弾性層２５ｂを設けることで、定着ベルト２３からの記録材Ｓの分離性を確保するための定着ニップを形成できる。また、定着ベルト２３にも弾性層を設けることで、その弾性層の弾性変形によって、定着ベルト２３への記録材Ｓの巻きつきを防止し、定着ベルト２３からの記録材Ｓの良好な分離性能を得ることができる。

本例の定着装置では、定着ベルト２３と加圧ベルト２７との定着ニップ部Ｎの記録材搬送方向の幅は前記のように約１８ｍｍとされている。このように定着ニップ部幅が広いので、画像形成の高速化を図ったとしても充分に定着を行うことが可能になる。また、定着に関係する部材として定着側、加圧側共にエンドレスベルトを採用したことで、低熱容量化を図ることが可能となった。その結果、ウォームアップ時間（画像形成装置の電源オン時から定着可能な状態となるまでに要する時間）の短縮化に貢献している。

定着ローラ２５は、外周面のシリコーンゴム層２５ｂによってローラ内部への熱伝導も少なくなるため、ウォームミングアップタイムの短縮にも効果がある。

加圧ベルト２７を張架させているテンションローラ２８を逆クラウン形状のローラにしていることで、ベルト端部の走行が安定し、ベルト走行時におけるベルト幅方向端部のばたつきに起因するベルト端部の座屈破損を防止することができる。

また、加圧ベルト２７の内面と加圧ベルト駆動ローラである加圧ローラ２９との間の摩擦力を小さくして加圧ベルト２７と加圧ローラ２９との間で滑りを生じるようにして、加圧ベルト内面と駆動ローラに周速差を付与する構成にしている。これにより、加圧ベルトの記録材搬送力の低下に起因する画像ズレを、記録材上の未定着トナー画像のパターンや記録材の種類、使用環境などにかかわらず、防止することができる。

（３）画像ズレ、耐久後画像スジの検証
以下に、本発明のポイントである、駆動ローラとしての加圧ローラ２９、およびテンションローラ２８の表面性と、画像ズレ、耐久後画像スジ（耐久性）の関係について詳細に説明する。

加圧ローラ２９、テンションローラ２８の表面性としての表面粗さＲｚの測定は、周方向、軸方向ともに、測定装置としては小坂研究所のＳＥ−３３００を用いた。そして、送りスピード：０．１ｍｍ／ｓ、カットオフ：０．８ｍｍ、測定長：２．５ｍｍ、縦倍率：２０００倍で測定を行った。

本定着装置Ａにおいて画像ズレの検証を行った結果を以下に示す。すなわち、画像ズレに厳しい条件である高温高湿環境（温度３０℃、湿度８０％）で、定着ローラ２５の周速を８０ｍｍ/ｓに設定し、定着ベルト２３の表面温度を１９０℃に設定した。この条件で、初期の画像ズレの発生有無と、１０万枚通紙後に６４ｇ／ｍ^２の普通紙を通紙したときの画像スジの発生の有無を、さまざまな周速差αと加圧ローラ２９の周方向表面粗さＲｚを確認した結果を表１に示す。

ここで、周速差αは、加圧ベルト２７と加圧ローラ２９の周速差である。周速差αは
α＝（加圧ローラ２９の周速−加圧ベルト２７の周速）/加圧ローラ２９の周速
で表される。

１）実施例１〜３
加圧ベルト２７と加圧ローラ２９の周速差αを１．０％以上、加圧ローラ２９の表面の周方向表面粗さＲｚを０．１以上０．８μｍ以下としたものであり、画像ズレ、耐久後の画像スジが良好である。定着ニップ内での圧力不足による画像ムラ・光沢不足を防止できる。

２）比較例１、２
加圧ローラ２９の表面の周方向表面粗さＲｚは０．８μｍ以下であるが、加圧ベルトと加圧ローラの周速差αが１．０％よりも小さい場合である。この場合は、加圧ローラ２９の表面粗さＲｚが小さいため、耐久後の画像スジが良好であるものの、加圧ローラ２９の周速が加圧ベルト２７の周速よりも速く設定されていないため画像ズレが発生する。

３）比較例３
加圧ベルト２７と加圧ローラ２９の周速差αは１．０％以上であるが、加圧ローラ２９の表面の周方向表面粗さＲｚを１．０μｍとしたものである。画像ズレは良好であるが、加圧ローラ表面粗さが１．０μｍと大きいため、耐久後に加圧ベルト内面が摩耗により削れ、画像にスジが発生する。

４）比較例４
加圧ベルト２７と加圧ローラ２９の周速差αは１．０％以上であるが、加圧ローラ２９の表面の周方向表面粗さＲｚを０．０５μｍと小さくしたものである。加圧ローラ表面の周方向Ｒｚが０．８μｍ以下であり、耐久後の画像スジが良好であるものの、加圧ローラ表面粗さが小さすぎるため、加圧ベルトを充分に駆動することができずに画像ズレが発生してしまう。

以上のように、表１の結果から、加圧ローラ周速を加圧ベルト内面の周速よりも１．０％以上速くすることで、画像ズレを防止できることが確認できた。加圧ローラ周速は定着ローラ周速より速ければ、周速差の大小に関わらず画像ズレを防止することができる。

一方で、加圧ローラ２９と加圧ベルト２７に周速差があると、加圧ベルト２７と加圧ローラ２９間の摺擦により加圧ベルト２７が磨耗し、１０万枚通紙後の画像にスジ状の画像不良が発生してしまった。しかし、加圧ローラ表面の周方向Ｒｚを０．８μｍ以下とすることで、加圧ベルト内面削れによる画像スジの発生を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施例においては、周方向の表面粗さＲｚを規定した加圧ローラ２９を用い、加圧ローラ周速を定着ローラ周速より速回わしするように構成した。その結果、画像パターンやシートの種類、使用環境に依らず画像ズレの発生を防ぎ、かつ長期にわたりベルトの磨耗を防ぎ、画像不良を発生させないようにすることができる。

次に、テンションローラ２８は加圧ベルト２７の回転に従動しているため、加圧ベルト２７と周速差を持って駆動されている加圧ローラ２９ほど、加圧ベルト２７を磨耗させることはない。

しかしながら、ベルト端部の走行の安定性のために、テンションローラ２８は逆クラウン形状で構成されている。そのため、テンションローラ２８の軸線方向中央と端部に外径差があるため、加圧ベルト２７の内面との周速差が発生してしまう。

装置耐久後に普通紙通紙では問題が発生しなかったが、坪量８０ｇ／ｍ^２の両面コート紙(ニューエイジ)を通紙したところ、加圧ベルト内面削れにより光沢スジが発生してしまった。

本定着装置Ａにおいて画像ズレの検証を行った結果を以下に示す。すなわち、画像ズレに厳しい条件である高温高湿環境（温度３０℃、湿度８０％）で、定着ローラ２５の周速を８０ｍｍ/ｓに設定し、定着ベルト２３の温調表面温度を１９０℃に設定した。この条件で、加圧ベルト端部のばたつきによるベルト寿命と、１０万枚通紙後の両面コート紙の光沢スジの発生の有無を、さまざまなテンションローラ外径差βとテンションローラの周方向表面粗さＲｚにおいて確認した結果を表２に示す。

ここで、上記の外径差βについて、図３の模式図を参照して説明する。（ａ）はテンションローラ２８が逆クラウン形状で構成されている場合、（ｂ）は正クラウン形状で構成されている場合である。Ｗ２８は加圧ローラ２８の幅、Ｗ２７は加圧ベルト２７の幅、ＷＳは画像形成に供される記録材Ｓの最大通紙幅（中央基準搬送、または片側基準搬送）、Ｗ２７Ａは加圧ベルト２７の寄り移動制御幅である。Ｗ２８＞Ｗ２７Ａ＞Ｗ２７＞ＷＳの関係になっている。

加圧ベルト２７の走行時に生じるベルト張架ローラ長手（軸線方向）に沿う寄り移動運動は不図示の制御機構により許容範囲幅内の移動に制御される。加圧ベルト２７の寄り移動制御幅Ｗ２７は、その許容範囲幅である。そして、寄り移動制御幅Ｗ２７の一方側の端部ａまたは他方側の端部ｂに略対応するローラ部分の外径Ｄ１を、ローラ２８の軸線方向（ローラ長手方向）の端部外径とする。また、寄り移動制御幅Ｗ２７の中央部に略対応するローラ部分の外径Ｄ２を、ローラ２８の軸線方向（ローラ長手方向）の中央部外径とする。

上記のテンションローラ外径差βは、
β＝｜（Ｄ１−Ｄ２）｜/Ｄ２
で表される。

なお、加圧ベルト内面と加圧ローラの周速差αは１．０％、加圧ローラ表面の周方向表面粗さＲｚは０．８μｍに固定してある。また、比較例５として、実施例１の結果も記載してある。

５）実施例４・５
テンションローラ２８の外径差βが１．０％以上、周方向表面粗さＲｚが０．８μｍ以下であり、ベルト端部ばたつきによるベルト座屈、耐久後のコートにおける光沢スジは良好である。

２）比較例５（実施例１）
テンションローラ外径差βが１．０％以上ではあるが、テンションローラ周方向表面粗さＲｚが０．８μｍより大きい。ベルト端部ばたつきによるベルト座屈は問題ないが、耐久により加圧ベルト内面が摩耗に削れ、普通紙では問題ないレベルとであったが、コートにおける光沢スジが発生する。

３）比較例６
テンションローラ外径差βが１．０％より小さい０．５％であり、テンションローラ周方向表面粗さＲｚが０．８μｍ以下である。テンションローラ周方向粗さが小さいため、耐久後のコートにおける光沢スジは良好であるが、テンションローラの逆クラウン量が充分ではないため、ベルト端部ばたつきによりベルトが端部で座屈してしまった。

以上のように、表２の結果から、テンションローラ２８の中央部と端部の外径差を１．０％以上とすることでベルト端部での破損を防止できることが確認できた。すなわち、テンションローラ２８の回転軸線方向端部とベルト２７との周速差が１％以上である。

一方で、テンションローラ２８の中央部と端部の外径差があると、加圧ベルト２７とテンションローラ２８間の摺擦により加圧ベルト２７が磨耗し、１０万枚通紙後にコート紙を通紙すると画像にスジ状の光沢スジが発生してしまった。しかし、テンションローラ表面の周方向表面粗さＲｚを０．８μｍ以下とすることで、加圧ベルト内面削れによる光沢スジの発生を防ぐことができる。

以上説明したように、周方向表面粗さＲｚを規定したテンションローラを用い、テンションローラ外径差を設けて構成した。その結果、画像パターンやシートの種類、使用環境に依らず画像ズレの発生を防ぎ、かつ長期にわたりベルトの磨耗を防ぎ、光沢ムラなどの画像不良を発生させないようにすることができる。

<その他の実施形態>
１）テンションローラ２８は、図３の（ｂ）のように、外径差βが１．０％以上の正クラウン形状のローラにしてもよい。正クラウン形状のローラでもベルト端部の走行安定性を確保することができる。

２）逆または正クラウン形状のローラは、図３の（ａ）や（ｂ）ように、ローラ軸線方向に沿って滑らかに連続したローラ曲面を有するものに限られない。例えば、図４の（ａ）や（ｂ）ように、ローラ軸線方向に沿っていくつかの円錐ローラ面が連なってローラ曲面が構成されているようなものも含まれる。

３）加圧ローラ２９について、これを外径差βが１．０％以上の逆または正クラウン形状のローラにして、ベルト端部の走行安定性を確保する装置構成にすることもできる。

４）第１の実施形態では、加熱回転体（定着部材）を、定着ローラ２５で駆動される定着ベルト２３により構成したが、図５の例のように、加熱回転体をヒートローラ３３により構成してもよい。この構成においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図５において、加熱回転体としてのヒートローラ３３は、鉄製の中空ローラ３３ａの外周面に、弾性層３３ｂとしてシリコーンゴム層を設けたもので、ローラ内部には加熱手段としてのハロゲンヒータ３３ｃを配置している。ヒートローラ３３は、ローラ両端部を装置フレーム（不図示）の側板間に軸受部材を介して回転可能に支持させてある。そして、ヒートローラ３３は、制御回路部１００でオン・オフ制御される第１の駆動モータＭ１（駆動源）から駆動ギア列（不図示）を介して入力される駆動力により矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。

ヒートローラ３３は、ハロゲンヒータ３３ｃの発熱により加熱される。ハロゲンヒータ３３ｃは、制御回路部１００で制御される給電回路１０１から電力が供給されて発熱する。ヒートローラ３３の表面温度が温度センサＴＨにより検出される。この温度センサＴＨにより検出されるヒートローラ表面温度に関する電気的情報が制御回路部１００に入力する。制御回路部１００はこの入力温度データを基に、給電回路１０１からハロゲンヒータ３３ｃへの供給電力を加減して、温度センサＴＨで検出されるヒートローラ表面温度が所定の定着温度に維持されるように温調制御する。

加圧ベルトユニット２２の構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態の装置と同様の効果が得られる。

５）また、第１の実施形態では、加圧ベルト２７を加圧ローラ２９とテンションローラ２８の２本のローラで張架しているが、図６の例のように、３本以上のローラで張架する構成においても、第１の実施形態の装置と同様の効果を得ることができる。

図６の例においては、加圧ベルト２７を、加圧ローラ２９、インレットローラ３４、ステアリングローラ３５の３本のローラで張架している。そして、インレットローラ３４またはステアリングローラ３５をテンションローラとして機能させている。

６）加圧ベルト２７も加熱する装置構成にすることもできる。図６の装置においては、インレットローラ３４内に加熱手段としてハロゲンヒータ３４ａを配設してインレットローラ３４を加熱し、その熱で加圧ベルト２７を加熱する。そして、加圧ベルト２７の表面温度が所定の温度に維持されるように、ハロゲンヒータ３４ａへの電力供給を加減して温調するようにしている。

７）定着ベルト２３、ヒートローラ３３、加圧ベルト２７の加熱手段または発熱源は、ハロゲンヒータ３４に限られない。電磁誘導加熱手段、高周波加熱手段、赤外線照射手段，セラミックヒータ接触加熱手段などにすることもできる。

８）実施形態では画像加熱装置として定着装置を説明したが、トナー画像を仮定着する装置や、記録材に既に定着されているトナー画像を再度加熱することにより画像の光沢度を向上（調整）する光沢度付与装置等にも本発明を適用することが可能である。

第１の実施形態における定着装置の要部の横断面模型図 第１の実施形態における画像形成装置例の概略図 テンションローラの外径差βの説明図 テンションローラの他の形態の模式図 他の実施形態の定着装置の要部の横断面模型図 更に他の実施形態の定着装置の要部の横断面模型図

符号の説明

Ａ・・定着装置（画像加熱装置）、Ｓ・・記録材（シート）、１・・画像形成装置、２・・感光体ドラム、３・・帯電器、４・・光学装置、５・・光、６・・現像器、７・・転写ローラ、８・・クリーニング装置、９・・給送カセット、１０・・給送ローラ、１１・・レジストローラ対、１２・・排出ローラ対、１３・・排出トレイ、２１・・定着ベルトユニット、２２・・加圧ベルトユニット、２３・・定着ベルト、２４・・加熱ローラ、２４ａ・・ハロゲンヒータ、２５・・定着ローラ、２６・・定着パッド、２７・・加圧ベルト、２８・・テンションローラ、２９・・加圧ローラ、３０・・加圧パッド、３１・・オイル塗布部材

Claims (3)

1. 記録材上の画像をニップ部にて加熱するためのエンドレスベルトと、このベルトを懸架する複数のローラと、を有する画像加熱装置において、
   前記複数のローラのうち前記ベルトと接触し得る回転軸線方向端部と中央部との径の差が１％以上あるローラの周方向における表面粗さＲｚを０．８μｍ以下としたことを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記ローラは正又は逆クラウン形状であることを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
3. 前記ローラの回転軸線方向端部もしくは中央部と前記ベルトとの周速差が１％以上であることを特徴とする請求項１又は２の画像加熱装置。