JP2007248600A - 無端ベルト駆動装置、定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端ベルトのベルト寄りにともなうローラ部材への乗り上げが確実に抑止される、無端ベルト駆動装置、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】内側に向けて起立するガイド部材２２ａを内周面の幅方向端部に具備した無端ベルト２２と、無端ベルト２２の外周面に当接してニップを形成する加圧部材と、無端ベルト２２を張架する複数のローラ部材と、を備える。複数のローラ部材のうち少なくとも１つのローラ部材２３は、幅方向端部に嵌設されるとともにローラ部材２３と一体的に回転する嵌合部材２３ｂと、嵌合部材２３ｂに回動自在に保持されるとともにガイド部材２２ａに当接可能に配設された回動部材４２と、を具備する。
【選択図】図５

Description

この発明は、無端ベルトを周方向に駆動する無端ベルト駆動装置と、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、無端ベルトとしての定着ベルトを駆動する無端ベルト駆動装置を備えた定着装置を用いたものが広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等における定着装置は、電磁誘導加熱方式のものであって、支持ローラ（加熱ローラ）、定着補助ローラ（定着ローラ）、複数のローラ部材（支持ローラ及び定着補助ローラ）によって張架された無端ベルトとしての定着ベルト、支持ローラに定着ベルトを介して対向する磁束発生手段としての誘導加熱部（誘導加熱手段）、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接してニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ、等で構成される。誘導加熱部は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部（励磁コイル）や、コイル部に対向するコア部（励磁コイルコア）等で構成される。

そして、定着ベルトは、誘導加熱部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。支持ローラに渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラに巻装された定着ベルトが間接的に加熱される。
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱体が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式（ヒータランプ加熱方式）等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。

一方、特許文献２等には、定着ベルトを駆動する無端ベルト駆動装置であって、定着ベルトの幅方向の移動（ベルト寄り）を防止するために、定着ベルトの内周面の幅方向両端部にガイド部材（寄り止め防止部材）を設ける技術が開示されている。

また、特許文献３等には、感光体ベルトや中間転写ベルトを駆動する無端ベルト駆動装置であって、無端ベルトの内周面の幅方向両端部に設けたガイド用リブの磨耗を低減するために、ガイド用リブに当接する磨耗防止リングをローラ部材に（駆動用ローラ）に設置する技術が開示されている。

特開２００５−７０３７６号公報 特開２００４−１０９６５０号公報 特開２０００−２９３５３号公報

上述した特許文献１等の定着装置における無端ベルト駆動装置では、定着ベルト（無端ベルト）の幅方向の移動（ベルト寄り）が生じてしまっていた。
特に、定着装置に用いる無端ベルト駆動装置は、定着ベルトの外周面に当接してニップを形成する加圧ローラ（加圧部材）が設けられているために、加圧ローラと定着ベルト（定着補助ローラ）との平行度が高精度に設定されていないと大きなベルト寄りが生じやすくなっていた。そのために、特許文献２等に開示されているように、定着ベルトの内周面の幅方向両端部にガイド部材を設ける必要があった。

しかし、近年の画像形成装置の小型化にともない定着装置のローラ部材やガイド部材も小型化され、ガイド部材とローラ部材との当接面も狭小化されている。したがって、定着ベルトの寄り力（幅方向端部への移動速度に比例する力である。）が比較的小さくても、ガイド部材がローラ部材を乗り上げてしまう場合があった。このように定着ベルト（ガイド部材）の乗り上げが発生すると、定着ベルトが破損したり、良好な定着工程がおこなわれなくなったりすることになる。

一方、上述の特許文献３等の技術は、感光体ベルトや中間転写ベルトに設けたガイド用リブの磨耗を低減することを目的とするものであって、上述したような定着装置における定着ベルトの乗り上げを抑止するものではない。

なお、上述した無端ベルト駆動装置の問題は、定着装置に設置されるものに限定されることなく、無端ベルトの外周面に当接してニップを形成する加圧部材が設けられている無端ベルト駆動装置のすべてに共通するものである。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、無端ベルトのベルト寄りにともなうローラ部材への乗り上げが確実に抑止される、無端ベルト駆動装置、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる無端ベルト駆動装置は、内側に向けて起立するガイド部材を内周面の幅方向端部に具備した無端ベルトと、前記無端ベルトの外周面に当接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを張架する複数のローラ部材と、を備え、前記複数のローラ部材のうち少なくとも１つのローラ部材は、幅方向端部に嵌設されるとともに当該ローラ部材と一体的に回転する嵌合部材と、前記嵌合部材に回動自在に保持されるとともに前記ガイド部材に当接可能に配設された回動部材と、を具備したものである。

また、請求項２記載の発明にかかる無端ベルト駆動装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記回動部材は、その外径が前記少なくとも１つのローラ部材の外径と等しくなるように形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる無端ベルト駆動装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ガイド部材は、起立方向に対して傾斜する傾斜面を備え、前記回動部材は、前記ガイド部材の前記傾斜面に面接触するように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる無端ベルト駆動装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記回動部材及び前記嵌合部材は、互いの対向面の一部のみが接触面になるように形成されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる無端ベルト駆動装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記嵌合部材は、前記回動部材の幅方向端部側への離脱を規制する爪部材を備え、前記爪部材は、前記回動部材が弾性変形されて前記嵌合部材に装着されるように形成されたものである。

また、この発明の請求項６記載の発明にかかる定着装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の無端ベルト駆動装置を備えたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項６に記載の発明において、前記無端ベルトは、トナー像を加熱して記録媒体に定着させる定着ベルトであって、磁束を発生させて前記定着ベルトを直接的又は間接的に加熱する磁束発生手段を備えたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項７に記載の発明において、前記複数のローラ部材のうち１つのローラ部材は、前記磁束発生手段によって誘導加熱される発熱層を備えたものである。

また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項６〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の無端ベルト駆動装置を備えたものである。

本発明は、無端ベルトを張架するローラ部材の幅方向端部に嵌合部材を嵌設して、その嵌合部材に回動自在に保持されてガイド部材に当接する回動部材を設けているために、無端ベルトのベルト寄りにともなうローラ部材への乗り上げが確実に抑止される、無端ベルト駆動装置、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのレーザープリンタの装置本体、３は画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム１８上に照射する露光部、４は装置本体１に着脱自在に設置される作像部としてのプロセスカートリッジ、７は感光体ドラム１８上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０は出力画像が載置される排紙トレイ、１１、１２は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、１３は記録媒体Ｐを転写部７に搬送するレジストローラ、１５は手差し給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置を示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部３（書込部）から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、プロセスカートリッジ４の感光体ドラム１８上に向けて発せられる。感光体ドラム１８は図中の反時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム１８上に画像情報に対応したトナー像が形成される。その後、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラ１３により搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
なお、図示は省略するが、プロセスカートリッジ４には、感光体ドラム１８、感光体ドラム１８上を帯電する帯電部、トナー（現像剤）が収容されていて感光体ドラム１８上に形成された静電潜像を現像する現像部、感光体ドラム１８上に残存する未転写トナーを除去するクリーニング部、等が一体的に設けられている。

一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１１、１２のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１１が選択されたものとする。）。なお、複数の給紙部１１、１２には、それぞれ、異なるサイズの記録媒体Ｐや、搬送方向の異なる同一サイズの記録媒体Ｐが、収納されている。

そして、給紙部１１に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラ１３の位置に達する。そして、レジストローラ１３の位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップに送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、ニップから送出された後に、出力画像として画像形成装置本体１から排出されて、排紙トレイ１０上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、主として、無端ベルト駆動装置、磁束発生手段としての誘導加熱部２４、オイル塗布ローラ３４、ガイド板３５、分離板３６、等で構成される。定着装置２０の無端ベルト駆動装置は、定着補助ローラ２１（ローラ部材）、支持ローラ２３（ローラ部材）、定着ベルト２２（無端ベルト）、加圧ローラ３０（加圧部材）、駆動部（不図示である。）、等で構成される。

ここで、ローラ部材としての定着補助ローラ２１は、その表面にシリコーンゴム等の弾性層が形成されていて、不図示の駆動部によって図２の反時計方向に回転駆動される。
ローラ部材としての支持ローラ２３は、主として、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の非磁性金属材料からなる発熱層としての円筒部２３ａ（図３及び図５を参照できる。）で構成されていて、定着ベルト２２との摩擦抵抗によって図２の反時計方向に回転する。なお、支持ローラ２３は、非磁性金属材料に、銅、銀、アルミニウム等の体積抵抗率が低い金属材料をメッキを施したものを用いることもできる。

支持ローラ２３の内部には、フェライト等の強磁性材料からなる内部コア２８と、銅等からなる磁束遮蔽部材２９と、が設置されている。内部コア２８は、定着ベルト２２及び支持ローラ２３を介してコイル部２５に対向している。また、磁束遮蔽部材２９は、内部コア２８の幅方向両端部を遮蔽できるように構成されている。内部コア２８と磁束遮蔽部材２９とは一体的に回転するように構成されている。この内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転は、支持ローラ２３の回転とは別々におこなわれる。支持ローラ２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

無端ベルトとしての定着ベルト２２は、２つのローラ部材（支持ローラ２３と定着補助ローラ２１とである。）に張架・支持されている。定着ベルト２２は、ポリイミド樹脂等からなるベース層や、銀やニッケルや鉄等からなる発熱層や、フッ素化合物等からなる離型層（表面層）等からなる多層構造体である。定着ベルト２２の離型層によって、トナーＴに対する離型性が担保されている。

磁束発生手段としての誘導加熱部２４は、コイル部２５、センターコア２６ａ及びサイドコア２６ｂを有するコア部２６、コイルガイド２７、等で構成される。
ここで、コイル部２５は、支持ローラ２３に巻装された定着ベルト２２の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部２５及びコア部２６を保持する。コア部２６は、フェライト等の透磁性の高い材料からなる。コア部２６は、幅方向に延設されたコイル部２５に対向するように設置されている。サイドコア２６ｂは、コイル部２５の端部に設置されている。センターコア２６ａは、コイル部２５の中央に設置されている。
なお、本実施の形態においては、支持ローラ２３内に内部コア２８を設置している。これによって、コア部２６と内部コア２８との間に良好な磁界が形成されて、支持ローラ２３及び定着ベルト２２を効率よく加熱することができる。

また、加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金上にフッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性層が形成されたものであり、定着ベルト２２を介して定着補助ローラ２１に圧接している。加圧ローラ３０は定着ベルト２２の外周面に当接してニップを形成して、そのニップに記録媒体Ｐが搬送される。

定着ベルト２２と加圧ローラ３０とのニップの入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。
定着ベルト２２と加圧ローラ３０とのニップの出口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するとともに記録媒体Ｐが定着ベルト２２から分離するのを促進する分離板３６が配設されている。

定着ベルト２２の外周面の一部には、オイル塗布ローラ３４が当接している。オイル塗布ローラ３４は、定着ベルト２２上にシリコーンオイル等のオイルを供給する。これにより、定着ベルト２２上におけるトナー離型性がさらに担保される。なお、オイル塗布ローラ３４には、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ３３が当接されている。

図示は省略するが、支持ローラ２３の外周面の一部（幅方向中央部である。）には、サーモスタットが当接されている。サーモスタットで検知した支持ローラ２３の温度が所定の温度を超えた場合には、サーモスタットによって誘導加熱部２４への通電が切断される。
また、図示は省略するが、定着ベルト２２上の幅方向中央部にはサーミスタ（又は、サーモパイル）が設置されていて、定着ベルト２２上の表面温度（定着温度）を検知して定着温度の制御をおこなっている。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着補助ローラ２１の回転駆動によって、定着ベルト２２は図２中の矢印方向に周回するとともに、支持ローラ２３も定着ベルト２２との摩擦抵抗によって反時計方向に回転して、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、誘導加熱部２４との対向位置で加熱される。詳しくは、コイル部２５に高周波の交番電流を流すことで、コア部２６と内部コア２８との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、支持ローラ２３（発熱層）の表面に渦電流が生じて、支持ローラ２３自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラ２３に巻装された定着ベルト２２が加熱される。なお、本実施の形態では、定着ベルト２２自身も発熱層を有するために、定着ベルト２２は支持ローラ２３によって間接的に加熱される他に、定着ベルト２２自身でも誘導加熱部２４によって直接的に誘導加熱（電磁誘導加熱）されることになる。

その後、誘導加熱部２４によって発熱した定着ベルト２２表面は、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板３５に案内されながら定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙの搬送方向の移動である。）。そして、定着ベルト２２から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間から送出される。

図３及び図４にて、支持ローラ２３の構成・動作について、詳しく説明する。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図２の定着装置２０に設置された支持ローラ２３を誘導加熱部２４側から幅方向にみた図であって、内部に設置された内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の構成が理解容易になるように図示したものである。図３（Ｂ）は、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を図３（Ａ）の状態から所定角度回転させた状態を示した図である。

図３（Ａ）に示すように、支持ローラ２３の内部には、幅Ｌ１の円柱状の内部コア２８と、内部コア２８の幅方向両端部に貼着された磁束遮蔽部材２９と、が回転自在に設置されている。
磁束遮蔽部材２９は、厚さが１ｍｍ以上の銅等の良導体からなる。磁束遮蔽部材２９は、その厚さが表皮深さ（材料の体積固有抵抗及び比透磁率と、誘導加熱部２４の交番電流の周波数と、によって定まる。）よりも大きくなるように設定されていて、誘導加熱部２４から定着ベルト２２及び支持ローラ２３に達する磁束を必要に応じて低下させることができる。すなわち、磁束遮蔽部材２９は、定着ベルト２２上の記録媒体Ｐの幅を超えた範囲で温度上昇が生じないように幅方向の加熱範囲を調整する機能を有している。

具体的に、磁束遮蔽部材２９は、内部コア２８の周面を遮蔽する範囲を端面側から漸減（又は漸増）するように形成されている。これにより、内部コア２８を磁束遮蔽部材２９とともに回転させる角度を調整することによって、誘導加熱部２４のコイル部２５に対向する内部コア２８の幅方向の遮蔽範囲（主として、センターコア２６ａに対向する範囲である。）を可変することができる。
なお、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転駆動は、内部コア２８の支軸２８ａに連結されたステッピングモータ（不図示である。）によっておこなわれる。このステッピングモータは、定着補助ローラ２１、定着ベルト２２、支持ローラ２３等を駆動する駆動部（不図示である。）とは別の駆動系となる。

具体的に、図３（Ａ）の状態の内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を、周方向に９０°回転させると、図３（Ｂ）の状態になる。このとき、誘導加熱部２４に対向する内部コア２８の最大範囲が遮蔽されることになる。そして、磁束遮蔽部材２９によって遮蔽された遮蔽範囲では、誘導加熱部２４のコア部２６との間に形成されるべき磁力線が遮断される。したがって、遮蔽範囲に対応する定着ベルト２２上は加熱されずらく、その領域外（中央の幅Ｌ２の領域である。）のみが定着ベルト２２の加熱範囲となる。

この状態は、幅Ｌ２の記録媒体Ｐを連続的に定着する場合に適している。具体的に、画像形成装置で扱う最小幅（例えば、１４８ｍｍ）の記録媒体Ｐを定着する場合には、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転方向の姿勢を図３（Ｂ）の状態に固定して、図２で説明した定着工程をおこなう。

このとき、図４の実線Ｒ２に示すように、定着ベルト２２上の幅方向の定着温度分布は、幅Ｌ２の範囲で均一化されるため、幅Ｌ２の記録媒体Ｐに対して良好な定着性が確保される。また、定着ベルト２２上の幅Ｌ２を超えた範囲では、温度上昇が生じないために、定着ベルト２２の熱的破損を抑止できる。

なお、図４は、定着ベルト２２上の幅方向の温度分布を示すグラフである。図４において、横軸は定着ベルト２２における幅方向の位置を示し、縦軸は定着ベルト２２表面の温度（定着温度）を示す。ここで、横軸の幅方向位置の「０」は、定着ベルト２２の幅方向中央位置を示す。実線Ｒ１は磁束遮蔽部材２９の遮蔽範囲を最小として定着ベルト２２の加熱範囲を最大としたときの温度分布を示し、実線Ｒ２は磁束遮蔽部材２９の遮蔽範囲を最大として定着ベルト２２の加熱範囲を最小としたときの温度分布を示す。

図３（Ｂ）の状態の内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を、さらに周方向に１８０°回転させると、誘導加熱部２４に対向する内部コイル２３ａの最大範囲が磁束遮蔽部材２９の遮蔽から開放されることになる。そして、開放された内部コア２８と誘導加熱部２４のコア部２６との間に形成される磁力線によって、定着ベルト２２の最大範囲（幅Ｌ１の全範囲である。）が加熱範囲となる。

この状態は、幅Ｌ１の記録媒体Ｐを連続的に定着する場合に適している。具体的に、画像形成装置で扱う最大幅（例えば、２９７ｍｍ）の記録媒体Ｐを定着する場合には、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転方向の姿勢を図３（Ｂ）の状態から１８０°回転させた状態に固定して、図２で説明した定着工程をおこなう。
このとき、図４の実線Ｒ１に示すように、定着ベルト２２上の幅方向の定着温度分布は、幅Ｌ１の範囲で均一化される。このため、幅Ｌ１の記録媒体Ｐに対して良好な定着性が確保される。

また、幅がＬ１よりも小さくＬ２よりも大きな記録媒体Ｐを定着（画像形成）する場合には、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を記録媒体Ｐの幅に応じて所定角度回転させて、定着ベルト２２の加熱範囲がその幅になるように調整する。これにより、定着ベルト２２上の幅方向の定着温度分布は、記録媒体Ｐの幅の範囲で均一化されるため良好な定着性が確保される。また、定着ベルト２２上の記録媒体Ｐの幅を超えた範囲では、温度上昇が生じないために、定着ベルト２２の熱的破損を抑止できる。
なお、記録媒体Ｐの幅方向の大きさは、給紙部１１、１２、１５に設置されたサイズ検知センサ（フォトセンサ）の検知結果や、操作部に入力された操作情報に基いて、制御部で判断される。このようなサイズ検知センサ等によって検知された幅方向範囲に基いて、磁束遮蔽部材２９が駆動制御される。

図５にて、本実施の形態の定着装置２０（無端ベルト駆動装置）において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
図５は、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が内設されて定着ベルト２２が当接された支持ローラ２３の幅方向端部の構成を詳細に示す断面図である。図５中の上方がセンターコア２６ａの位置になる。なお、図示は省略するが、支持ローラ２３の他方の幅方向端部も、図５と同様に（線対称形に）構成されている。

図５に示すように、支持ローラ２３は、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料からなる円筒部２３ａ（電磁誘導加熱されるローラ部材の主部である。）、円筒部２３ａの両端部に嵌設された嵌合部材としてのフランジ２３ｂ、フランジ２３ｂに挿設されたベアリング３２、フランジ２３ｂ（嵌合部材）に回動自在に保持された回動部材４２、等で構成される。回動部材４２は、略ドーナッツ状に形成されていて、その内径がフランジ２３ｂの外径（保持される位置の外径である。）に対して少し大きくなるように形成されている。

嵌合部材としてのフランジ２３ｂは、円筒部２３ａに圧入接着されていて、支持ローラ２３（円筒体２３ａ）と一体的に回転する。フランジ２３ｂの材料としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セラミック等を用いることができる。これによって、フランジ２３ｂの熱伝導性が低くなって、支持ローラ２３の熱が放熱されて昇温効率が低下するのを抑止することができる。

円筒部２３ａ及びフランジ２３ｂは、ベアリング３２を介して内部コア２８の支軸２８ａ（芯金）に回転自在に支持されている。支持ローラ２３は、当接する定着ベルト２２との摩擦抵抗によって、定着ベルト２２の走行に従動して所定方向に回転することになる。一方、内部コア２８（支軸２８ａに固定支持されている。）は、支持ローラ２３の回転とは独立して、不図示のステッピングモータに連結された支軸２８ａとともに所定のタイミング（記録媒体Ｐのサイズ変更時である。）で回転駆動される。
なお、支軸２８ａは、軸受３７を介して本体側板３８（定着装置本体を構成する板金である。）に支持されている。また、支軸２８ａには、ベアリング３２のスラスト方向の移動を規制する止輪５０が設置されている。

定着ベルト２２の内周面であって幅方向両端部には、内側に向けて起立するガイド部材２２ａ（寄り止め部）が設けられている。ガイド部材２２ａはゴム材料からなり、定着ベルト２２と一体的に形成することができる。
そして、定着ベルト２２が幅方向に移動（ベルト寄り）したときに、支持ローラ２３のフランジ２３ｂに保持された回動部材４２に、定着ベルト２のガイド部材２２ａが当接することになる。これにより、定着ベルト２２が一方の幅方向端部側に位置ずれ（図５の左側への移動である。）しそうになっても、他方の幅方向端部（図５に示す幅方向端部である。）に設けられたガイド部材２２ａが、ストッパとして機能する回動部材４２に当接することで、定着ベルトの幅方向の移動が抑止される。

ここで、回動部材４２は支持ローラ２３（フランジ２３ｂ）に回動自在に保持されているために、ガイド部材２２ａが支持ローラ２３の外周面に乗り上がろうとするときにその移動エネルギーが回動部材４２の回転エネルギーに変換される。すなわち、回動部材４２を設けることで、ガイド部材２２ａの支持ローラ２３への乗り上がりが抑止される。

本実施の形態では、回動部材４２は、その外径が支持ローラ２３の外径と等しくなるように形成されている。これにより、回動部材４２は、定着ベルト２２の内周面を傷つけることなく、ガイド部材２２ａの乗り上げを防止することになる。
また、ガイド部材２２ａは、起立方向に対して傾斜する傾斜面２２ａ１が形成されている。そして、回動部材４２は、ガイド部材２２ａの傾斜面２２ａ１に面接触するように形成されている。すなわち、回動部材４２は、ガイド部材２２ａの傾斜面２２ａ１の傾斜角度とほぼ等しい角度で傾斜する傾斜面が形成されている。これにより、ガイド部材２２ａと回動部材４２との接触面積が大きくなり、ガイド部材２２ａが支持ローラ２３の外周面に乗り上がろうとする移動エネルギーを回動部材４２の回転エネルギーに変換しやすくなって、ガイド部材２２ａの乗り上げが防止される。

また、回動部材４２及びフランジ２３ｂは、互いの対向面の一部のみが接触面になるように形成されている。すなわち、回動部材４２とフランジ２３ｂとは、互いの対向面のすべてが接触面となるのではなく、接触面の面積が極力小さくなるように設定されている。具体的には、回動部材４２の内径側に空隙（段差）が形成されている。これにより、フランジ２３ｂに対する回動部材４２の摩擦抵抗が低減されて、回動部材４２が回動しやすくなる。したがって、回動部材４２の回転エネルギーへの変換がスムーズにおこなわれ、ガイド部材２２ａの乗り上げが防止される。なお、回動部材４２の材料（特に、フランジ２３ｂとの接触面の材料である。）としては、摩擦抵抗が小さく耐熱性の高いポリイミド等が好適である。

また、嵌合部材としてのフランジ２３ｂの周面には、回動部材４２の幅方向端部側（図５の右側である。）への離脱を規制する爪部材２３ｂ１が複数設けられている。爪部材２３ｂ１は、回動部材４２が弾性変形されてフランジ２３ｂに装着されるように形成されている。すなわち、爪部材２３ｂ１は、ワン・ウェイ・タイプのスナップフィット構造体である。爪部材２３ｂ１を設けることで、フランジ２３ｂへの回動部材４２の組み付け性が向上するとともに、回動部材４２の離脱を確実に抑止することができる。

次に、定着ベルトのベルト寄りについて説明する。
図２を参照して、本実施の形態のように加圧ローラ３０を備えた無端ベルト駆動装置（定着装置２０）では、定着補助ローラ２１に対する加圧ローラ３０の平行度のズレがあると、大きなベルト寄りが生じてしまう。これは平行度がズレることによって定着ベルト２２に軸方向（幅方向）の力が加わるためである。

定着補助ローラ２１に対する加圧ローラ３０の平行度のズレは、関連する部品の寸法公差の積み上がりや駆動による双方のローラの微小な変位によって発生する。
さらに、ベルト寄りは、ニップの位置における加圧ローラ３０による押圧力や線速とも相関がある。すなわち、加圧ローラ３０による押圧力が大きく、ニップ位置での線速が速いほど、加圧ローラ３０の平行度のズレによるベルト寄りが顕著になる。

したがって、定着装置２０のウォームアップ時間（立ち上げ時間）を短縮するために定着補助ローラ２１や加圧ローラ３０が小径化されていたり、ニップ幅を稼ぐために低硬度の定着補助ローラ２１を設置して加圧ローラ３０による押圧力を増加していたり、生産性を高めるためにニップ位置における線速を高速化している場合には、ベルト寄りが発生しやすくなる。また、定着装置の小型化（省スペース化）やコストダウンを図るために、加熱ローラ３０を小径化している場合には、ガイド部材２２ａも小型化されて定着ベルト２２の乗り上げが生じやすくなる。

図６は、定着ベルトの駆動時間と移動量（ベルト寄り量）との関係の一例を示すグラフである。
図６に示すように、駆動が開始されて一定時間の間は、定着ベルト２２がほぼ一定速度で幅方向に移動する。そして、ガイド部材２２ａが支持ローラ２３に突き当たる位置で定着ベルトの移動が停止する。この駆動開始直後に定着ベルト２２が移動する速度（寄り速度）と定着ベルト２２の乗り上げとは相関があって、寄り速度が所定値を超えると定着ベルト２２の乗り上げが発生する。このときの乗り上げが発生しないギリギリの寄り速度を「乗上限界速度」と呼んでいる。

本願発明者が実験をおこなったところ、本実施の形態における定着装置２０に回動部材４２を設置しない場合の乗上限界速度は、１１６μｍ／秒であった。これに対して、本実施の形態における定着装置２０に、傾斜面２２ａ１に対応した傾斜面が形成されていない回動部材４２を設置した場合の乗上限界速度は、１５８μｍ／秒であった。さらに、本実施の形態における定着装置２０を用いた場合（図５に示す構成のものである。）の乗上限界速度は、１７０μｍ／秒であった。
したがって、本実施の形態における定着装置によれば、従来の定着装置に比べて、乗上限界速度を約１．５倍にまで向上することが可能となって、定着ベルト２２の乗り上げを確実に軽減することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、定着ベルト２２（無端ベルト）を張架する支持ローラ２３（ローラ部材）の幅方向両端部にフランジ２３ｂ（嵌合部材）を嵌設して、そのフランジ２３ｂに回動自在に保持されてガイド部材２２ａに当接する回動部材４２を設けているために、定着ベルト２２のベルト寄りにともなう支持ローラ２３への乗り上げを確実に抑止することができる。

なお、本実施の形態では、支持ローラ２３を電磁誘導加熱される加熱部材として用いるとともに、定着ベルト２２に発熱層を形成して定着ベルト２２を定着部材及び加熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト２２に発熱層を形成しないで定着ベルト２２を定着部材としてのみ用いるとともに、支持ローラ２３のみを加熱部材として用いることもできる。さらには、定着ベルト２２のみを加熱部材として用いることもできる。それらの場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、支持ローラ２３の内部に内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が配設された定着装置２０に対して本発明を適用した。これに対して、支持ローラ２３の内部に内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９が配設されていない定着装置２０に対しても本発明を適用することができる。この場合、支持ローラ２３は、鉄、コバルト、ニッケル、又は、これらの合金、等の磁性金属材料によって形成することができる。そして、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、定着装置２０に設置される無端ベルト駆動装置に対して本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されることなく、無端ベルトの外周面に当接してニップを形成する加圧部材が設けられている無端ベルト駆動装置のすべてに対して本発明を適用することができる。すなわち、無端ベルトを張架するローラ部材の幅方向端部に嵌合部材を嵌設して、その嵌合部材に回動自在に保持されてガイド部材に当接する回動部材を設けることで、無端ベルトのベルト寄りにともなうローラ部材への乗り上げを確実に抑止することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す断面図である。 図２の定着装置に設置される支持ローラを示す図である。 定着ベルト上の幅方向の温度分布を示すグラフである。 支持ローラの幅方向端部を示す断面図である。 定着ベルトの駆動時間と移動量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、 ２１ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
２２ 定着ベルト（無端ベルト）、 ２２ａ ガイド部材、
２３ 支持ローラ（ローラ部材）、 ２３ａ 円筒部、
２３ｂ フランジ（嵌合部材）、 ２３ｂ１ 爪部材（抜け止め部材）、
２４ 誘導加熱部（磁束発生手段）、 ２５ コイル部、 ２６ コア部、
２６ａ センターコア、 ２６ｂ サイドコア、 ２７ コイルガイド、
２８ 内部コア、 ２８ａ 支軸、 ２９ 磁束遮蔽部材、
３０ 加圧ローラ（加圧部材）、 ３２ ベアリング、
３７ 軸受、 ３８ 本体側板（定着装置本体）、
４２ 回動部材、 ５０ 止輪。

Claims (10)

1. 内側に向けて起立するガイド部材を内周面の幅方向端部に具備した無端ベルトと、
   前記無端ベルトの外周面に当接してニップを形成する加圧部材と、
   前記無端ベルトを張架する複数のローラ部材と、を備え、
   前記複数のローラ部材のうち少なくとも１つのローラ部材は、幅方向端部に嵌設されるとともに当該ローラ部材と一体的に回転する嵌合部材と、前記嵌合部材に回動自在に保持されるとともに前記ガイド部材に当接可能に配設された回動部材と、を具備したことを特徴とする無端ベルト駆動装置。
2. 前記回動部材は、その外径が前記少なくとも１つのローラ部材の外径と等しくなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト駆動装置。
3. 前記ガイド部材は、起立方向に対して傾斜する傾斜面を備え、
   前記回動部材は、前記ガイド部材の前記傾斜面に面接触するように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無端ベルト駆動装置。
4. 前記回動部材及び前記嵌合部材は、互いの対向面の一部のみが接触面になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の無端ベルト駆動装置。
5. 前記嵌合部材は、前記回動部材の幅方向端部側への離脱を規制する爪部材を備え、
   前記爪部材は、前記回動部材が弾性変形されて前記嵌合部材に装着されるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の無端ベルト駆動装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の無端ベルト駆動装置を備えたことを特徴とする定着装置。
7. 前記無端ベルトは、トナー像を加熱して記録媒体に定着させる定着ベルトであって、
   磁束を発生させて前記定着ベルトを直接的又は間接的に加熱する磁束発生手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記複数のローラ部材のうち１つのローラ部材は、前記磁束発生手段によって誘導加熱される発熱層を備えたことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 請求項６〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の無端ベルト駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
    

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