JP2013182106A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトの寄りを防止して、定着ベルトの破損を防止できる定着装置を提供するものである。
【解決手段】可撓性を有する輪形帯状の定着ベルト３３と、前記定着ベルト３３の内周面と面接触しながら前記定着ベルト３３を回転自在に支持する概ね筒状の支持部材と、前記定着ベルト３３を挟んで前記支持部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルト３３のスラスト方向の端部３３ｂでその端面Ｅに対向して設けられ前記定着ベルト３３のスラスト方向への移動を規制するフランジ３８と、を備え、前記ニップ部で画像を担持した記録材に画像を定着する定着装置において、前記フランジ３８に前記定着ベルト３３のスラスト方向の端面を柔軟に保持する伸縮部材４３を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転可能で可撓性を有する定着ベルトを備えた定着装置、およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

近年、プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、省エネルギー化、高速化の要望が強くなりつつある。それに加えて、長期間の継続使用に耐えられる長寿命化、さらに印刷時の動作音が静かである静粛性も要望されている。これらの要望のうち、特に長寿命化を実現するため、現在の画像形成装置では、それを構成する個々の部品に対し、耐久性の向上が重視されている。さらにそれ以前に、各部品への機械的負荷を軽減させる技術も有効と考えられている。

しかし、高速化のために各動作部品を軽量化すると、強度が弱くなるので高速化と長寿命化を両立させることは困難である。したがって、従来の画像形成装置の動作を高速化し、かつ長寿命化することに限界があると考えられている。

ここで、従来の定着装置を図１３に沿って説明する。図１３は従来の定着装置の要部正面図である。図１３に示す定着装置３０’は、可撓性を有する輪形帯状の定着ベルト３３と、その定着ベルト３３を摺動自在、すなわち面接触して滑るように巻き掛けて支持する支持部材により主要部が構成されている。この支持部材は概ね筒状であり、定着ベルト３３の内周面と面接触しながら、それを支持する構成である。ただし、図１３において、支持部材の大半は、定着ベルト３３の内側に隠れている。

その支持部材の一部は、熱伝導パイプを兼用している。また、一対のフランジ３８´が、支持部材の両端に設けられ、定着ベルト３３のスラスト方向端部（以下、ベルト端部という）を両側から挟むように対向している。そのため、一対のフランジ３８´は、定着ベルト３３のスラスト方向ｆ（以下、単にスラスト方向ｆという）への移動を規制するように作用する。

ただし、一対のフランジ３８´の間に設定されたベルト掛け用のスペースにおいて、定着ベルト３３が円滑に高速回転するため、定着ベルト３３がスラスト方向ｆに、ある程度動ける余裕が必要である。したがって、定着ベルト３３のそれぞれの端部３３ａ，３３ｂとフランジ３８´の対向面との間には所定のすき間が設けてある。

そして、定着ベルト３３にスラスト方向ｆの寄り力（以下、寄り力、または単に寄りともいう）が発生する場合がある。しかし、この寄り力をコントロールすることは難しい。特に後述する加圧部材を構成するローラと定着ベルト３３に平行度のズレやニップ圧の左右差が大きくなると強い寄り力が発生する。

したがって、定着ベルト３３は、一対のフランジ３８´間のスペース、すなわちベルト幅よりわずかに広く設けられたベルト掛け用のスペースにおいて、寄り力を受けることにより、スラスト方向ｆに移動する。

定着ベルト３３が、寄り力に押されて一方向へ偏って移動すると寄り過ぎる。寄り過ぎると定着ベルト３３の端面（以下、単にベルト端面ともいう）に応力が集中して定着ベルト３３が変形するばかりでなく、破壊に至ることもある。このような障害を防止するため、図１３に示すように、干渉部材３９を、定着ベルト３３のそれぞれの端部３３ａ，３３ｂと、フランジ３８´の対向面との間に設けていた。この干渉部材３９は定着ベルト３３に寄りが生じても、寄り止めとして定着ベルト３３の移動を阻止するように干渉して効力を発揮していた。

なお、定着ベルトに相当する回転部材のスラスト方向の端部に応力が集中することを防止する技術として、フィルム加熱方式の加熱装置において、金属フィルムで定着装置を構成し、そのフィルム端部にクラックを発生させないようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置の高速化に伴って、高速回転する定着ベルトのベルト端部に過度の寄り力が作用し、定着ベルトが寄り止めを乗り越えた結果、ベルト端部がフランジに接触することによって損傷するという問題があった。

なお、特許文献１に開示されている技術は、定着ベルトに相当する回転部材として金属フィルムを用いて定着装置を構成し、そのフィルム端部にクラックを発生させないようにしたものであって、定着ベルトが、そのスラスト方向に偏って寄ることを規制するものではない。したがって、定着ベルトのベルト端部がフランジに接触して損傷するという問題を解決するための手段を示唆していない。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、定着ベルトがスラスト方向へ寄り付くことによって、劣化および破損することを防止できる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、可撓性を有する輪形帯状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面と面接触しながら前記定着ベルトを回転自在に支持する概ね筒状の支持部材と、前記定着ベルトを挟んで前記支持部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトのスラスト方向の端部でその端面に対向して設けられ前記定着ベルトのスラスト方向への移動を規制するフランジと、を備え、前記ニップ部で画像を担持した記録材に画像を定着する定着装置において、前記フランジに前記定着ベルトのスラスト方向の端面を柔軟に保持する伸縮部材を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトのスラスト方向への寄り付きによる定着ベルトの劣化および破損を防止できる定着装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を使用した画像形成装置の全体略図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の要部断面図である。 本発明の実施形態に係るフランジの外形図であって、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。 本発明の実施形態に係るフランジの正面図である。 本発明の実施形態に係る定着ベルトが通紙時に生ずる寄りの説明図である。 本発明の実施形態に係る定着ベルトが待機時に生ずる寄りの説明図である。 本発明の実施形態に係る定着装置において、予想される不具合の説明図である。 本発明の実施形態に係る補強部材の概略説明図であって、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は正断面図である。 本発明の第２実施形態に係る補強部材の概略説明図であって、図９（ａ）は側面図、図９（ｂ）は正断面図である。 本発明の第３実施形態に係る補強部材の正面図である。 本発明の第４実施形態に係る定着装置の要部側面図である。 本発明の第４実施形態に係る定着装置の要部正面図である。 従来の定着装置の要部正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１２を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る定着装置を使用したプリンタとしての画像形成装置の全体略図である。このプリンタは、画像形成装置本体１の下部に記録材としての用紙１１が収納される複数の給紙トレイ１２Ａ，１２Ｂ（以下、単に給紙トレイ１２ともいう）を備えた給紙部２が配設され、その上方に画像形成部３を配置した構成となっている。なお、本実施形態に係る用紙１１，１１Ａは、本発明に係る記録材に該当する。

画像形成部３には、像担持体として感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、単に感光体ドラム１０ともいう）を有する作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ（以下、単に作像ユニット８ともいう）と、複数のローラ４，５，６に巻き掛けられた可撓性を有する中間転写体としての中間転写ベルト７Ａを有する中間転写ユニット７と、各感光体ドラムに光書込みを行う書込ユニット１５と、用紙１１に未定着トナー画像Ｔを定着させる定着装置３０とが配設されている。給紙部２から定着装置３０までの間には、用紙１１を搬送する給紙ローラ１８Ａ，１８Ｂを備えた搬送路１６が形成されている。

各作像ユニット８は、各感光体ドラム１０と、その周囲に図１では不図示の帯電装置、現像装置、ベルトクリーニング装置がそれぞれ配置され、画像形成装置本体１から着脱可能である。各作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋが有する現像装置には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収納されている。なお、イエローはＹ、マゼンタＭは、シアンはＣ、ブラックはＫの文字がそれぞれ対応づけられており、それら各色を適宜Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと略す。

各現像装置は、トナーが減ると、不図示のトナーボトルから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。中間転写ベルト７Ａは、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと対向して配置され、不図示の駆動モータで何れかのローラが駆動されることにより、図１における反時計回りに回転移動する。

各感光体ドラム１０と対向する中間転写ベルト７Ａの内側には、一次転写手段としての転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋ（以下、単に転写ローラ１４ともいう）が、それぞれ配置され、一次転写用の転写バイアスが印加されるように構成されている。ローラ４と対向する部位には、ベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１７が配設されている。これら中間転写ベルト７Ａと、それを巻き掛けた複数のローラ４〜６と、転写ローラ１４およびベルトクリーニング装置１７は一体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体１に対して着脱可能である。

中間転写ベルト７Ａには、二次転写バイアスが印加される二次転写手段としての二次転写ローラ２０が、ローラ６と対向する部位で当接している。二次転写ローラ２０と中間転写ベルト７Ａの一部は搬送路２３に臨むように配設されている。

書込ユニット１５は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラム１０の表面に照射して、感光体表面にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の潜像を形成するものである。書込ユニット１５は、作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの下方に配置されていて、装置下方から装置上方に向かってレーザ照射が行われるように構成されている。

つぎに、プリンタの動作を図１に沿って簡単に説明する。画像形成動作が開始されると、各作像ユニット８の感光体ドラム１０が不図示の駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラム１０の表面が各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム１０の表面には、書込ユニット１５からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。

この時、各感光体ドラムに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色別の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラム１０と現像装置との間を通る時に、各現像装置のトナーによって画像形成されたトナー画像として可視化される。

中間転写ベルト７Ａが、不図示の駆動手段によって反時計回り方向に移動することにより、中問転写ベルト７Ａの表面にフルカラーのトナー画像を担持する。詳しくは、ベルト移動方向の最上流から下流に向かって、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の順に転写ローラ１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋによって中問転写ベルト７Ａの表面に重ね転写される。

まず、イエローのトナー画像（以下、Ｙ画像という）が、Ｙ専用の現像装置を備えた作像ユニット８Ｙで形成される。そのＹ画像は、転写ローラ１４Ｙによって中問転写ベルト７Ａの表面に転写される。転写されたＹ画像の上に、作像ユニット８Ｍで形成されたマゼンタのＭ画像が、転写ローラ１４Ｍにより重ね転写される。その上に、作像ユニット８Ｃで形成されたシアンのＣ画像が、転写ローラ１４Ｃにより重ね転写される。その上さらに、作像ユニット８Ｋで形成されたブラックのＫ画像が、転写ローラ１４Ｋにより重ね転写される。このようにして中問転写ベルト７Ａは、その表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

各感光体ドラム１０の表面は、トナー画像が転写された後に残留トナーが付着している。この残留トナーは、ベルトクリーニング装置１７によって除去される。各感光体ドラム１０の表面は、このように、クリーニングされた後、不図示の除電装置によって除電処理されることにより、表面電位が初期化されて次の画像形成に備えて待機する。

一方、用紙１１は、給紙ローラ１８Ａまたは給紙ローラ１８Ｂの回転駆動により、給紙部２から給紙されて搬送路１６へと送られる。なお、用紙１１の大きさや厚みを検知するために、搬送路１６に不図示の用紙検知機構を設けることが好ましい。

搬送路１６へ送られた用紙１１は、二次転写ローラ２０よりも給紙側の搬送路１６上に設けられたレジストローラ対１９によって、給紙タイミングをコントロールされ、ローラ６と二次転写ローラ２０との対向部に送られる。

二次転写ローラ２０には、中間転写ベルト７Ａの表面に担持されたトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されている。この逆極性の転写電圧によって中間転写ベルト７Ａの表面のトナー画像が用紙１１上に一括して転写される。なお、レジストローラ対１９は二次転写ローラ２０よりも給紙側、すなわち上流側の搬送路１６上に設けられている。

トナー画像を転写された用紙１１は、定着装置３０へと搬送され、定着装置３０を通過する際に熱と圧着力が加えられ、トナー画像が溶融されて用紙１１上に定着される。トナー画像が定着された用紙１１Ａは、搬送路２３の終端に位置する排出部２１に向かって搬送される。

排出部２１へ搬送された用紙１１Ａは、画像形成装置本体１の上部に設けられた排紙トレイ２２へと排出される。なお、トナー画像を用紙１１に転写した後の中間転写ベルト７Ａは、このベルトに残留したトナーを、ベルトクリーニング装置１７によって除去される。

つぎに、図２に沿って定着装置に関する構成と動作を併せて説明する。図２は、本実施形態に係る定着装置の拡大断面図である。図２に示す定着装置３０は、定着ベルト３３と、加圧部材３１と、ニップ形成部材３２と、熱伝導パイプ３４と、赤外線ヒータ３６と、不図示のサーモスタット機能部および駆動源等を備えている。

定着ベルト３３は、可撓性を有する輪形帯状で回転可能である。加圧部材３１は、定着ベルト３３の径方向外側に設けられ、定着ベルト３３を径方向内側に押圧するローラであり、ニップ部２９を構成している。ニップ形成部材３２は、定着ベルト３３の径方向内側に設けられ、加圧部材３１との間に定着ベルト３３と記録材としての用紙１１を挟んで互いに押圧する。定着ベルト３３は、トナー画像を担持した用紙１１を加熱することにより、トナー画像を用紙１１に定着させる。

熱伝導パイプ３４は、概ね筒状であり、定着ベルト３３の内周側に設けられ、定着ベルト３３を回転可能に支持する。赤外線ヒータ３６は熱伝導パイプ３４の内部に設けられ、熱伝導パイプ３４を加熱する。熱伝導パイプ３４は、その外周に面接触して滑るように定着ベルト３３を支持している。赤外線ヒータ３６は熱伝導パイプ３４から、定着ベルト３３を介して用紙１１を加熱する。トナー画像を担持した用紙１１は、加熱されることにより、トナー画像を定着する。

なお、本実施形態に係るニップ部２９、加圧部材３１、定着ベルト３３は、本発明に係るニップ部、加圧部材、定着ベルトである。また、本実施形態に係る熱伝導パイプ３４およびニップ形成部材３２は、本発明に係る支持部材に該当する。

加圧部材３１は例えば金属の芯金とシリコーンゴムで構成されている。ニップ形成部材３２は、例えばフッ素ゴム等をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シート等で巻いて構成された部材である。定着ベルト３３は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）やＮｉ（ニッケル）等の基材とシリコーンゴムの弾性層とＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）の離型層で構成される部材である。

熱伝導パイプ３４は、例えばＳＵＳやＮｉ等の基材からなり，定着ベルト３３と接する外周面にはスベリ性と耐摩耗性を兼ね揃えた性質（以下、摺動性という）の塗装、例えば、フッ素系の塗装を施すことが望ましい。熱伝導パイプ３４は、その内部側を固定板３５ａにより固定されている。また、熱伝導パイプ３４は、その外部側で固定板３５ｂにより固定されている。そして、補強ステー３７により熱伝導パイプ３４の内部側の各部を連結して補強するように構成されている。

加圧部材３１は、不図示のスプリングや板バネ等の弾性部材の付勢手段によりニップ形成部材３２にニップ圧を加えている。なお、加熱手段は、熱伝導パイプ３４のニップ上流側、すなわち図２に示す熱伝導パイプ３４の下側を瞬時に加熱する作用効果のある構成であれば、赤外線ヒータ３６に限定する必要はない。すなわち、赤外線ヒータ３６に代わる加熱手段として、誘導加熱、抵抗発熱体等であっても構わない。さらに、熱伝導パイプ３４を用いずに定着ベルト３３を加熱させる方法があればそれでも良い。

赤外線ヒータ３６が発熱すると熱伝導パイプ３４が加熱され、熱伝導パイプ３４に面接触している定着ベルト３３に熱が伝わる。熱伝導パイプ３４から定着ベルト３３への、熱伝導率の向上するために、熱伝導パイプ３４と定着ベルト３３を均一かつ緊密に接触させる良好な接触性が必要である。

特に、熱伝導パイプ３４と定着ベルト３３が局部的に非接触になることで空気層を生じる。この空気層による断熱部が熱伝導率を悪化させ、定着ベルト３３への熱供給を不足させる。これに対して規定の温度を維持するため、より多く加熱する必要があり、当然に省エネ性に反する結果となる。また、熱伝導パイプ３４を規定温度以上に過熱するため、表面の塗膜の耐久性、すなわち寿命にも悪影響を及ぼす。

一方、熱伝導パイプ３４と定着ベルト３３の接触性を高めるような設定のため、摩擦が過度に増加すると定着ベルト３３の回転負荷が大きくなり、定着ベルト３３の回転に支障をきたす。つまり、定着ベルト３３が不図示の駆動源により回転駆動される加圧部材３１の外周面に対してスリップするという問題が生じる。

定着ベルト３３がスリップすると回転による熱の拡散がなくなり、局所的な過熱によって部品が劣化し、耐久性の低下に繋がる。また、転写材の搬送性も低下し、熱の供給量に偏差が生じて定着不良や光沢偏差等の画質異常を生じる。したがって、熱伝導パイプ３４の外周面の摺動性、すなわちスベリ性と耐摩耗性を兼ね揃えた性質が、省エネ性、耐久性および画質を決める重要な要素となる。

熱伝導パイプ３４は、開口面積により外周長が定められ、その開口部は、内部の固定板３５ａとの固定板３５ｂに挟持された構造である。そして、寸法に制約のある熱伝導パイプ３４の内部に、赤外線ヒータ３６などを、スペースの無駄なく収納するように構成されている。

これらの固定板３５ａ，３５ｂは、それぞれの断面がコの字形（Ｕ字形）であり、固定板３５ｂの凹部にニップ形成部材３２が保持されている。定着ベルト３３は加圧部材３１とニップ形成部材３２からニップ圧を受けて挟まれている。加圧部材３１が不図示の駆動源により回転駆動されると、摩擦力の反作用を受けた定着ベルト３３も従動的に回転するように構成されている。

熱伝導パイプ３４の過熱と、定着ベルト３３のスリップを防止するため、定着ベルト３３の内周長Ｌ２と熱伝導パイプ３４の外周長Ｌ１の関係を下式のように設定している。
０．５ｍｍ≦Ｌ２−Ｌ１≦０．９ｍｍ

また、スリップ防止のため、定着ベルト３３の内周面にグリースを塗布し、定着ベルト３３の内周面と熱伝導パイプ３４の外周面に低摺動塗膜、すなわちスベリ性と耐摩耗性を兼ね揃えた性質の被膜をコーティングすることにより、摩擦抵抗を低減している。定着ベルト３３を接線方向に引っ張り、回転する際の荷重は２０００ｇ以下であることが望ましい。

図２に示すトナーＴによって画像が形成された転写紙Ｐは、ニップ部２９で加圧部材３１による圧力と定着ベルト３３の熱により定着される。定着動作により温度が下がった定着ベルト３３は、再び赤外線ヒータ３６で加熱される。なお、不図示のサーモスタット機能部により、目標温度で安定するように、赤外線ヒータ３６のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。なお、本実施形態に係るニップ部２９は、本発明に係るニップ部である。

（第１実施形態）
以下、本実施形態に係る伸縮部材を設けたフランジについて説明する。図３は、本発明の実施形態に係るフランジの外形図であって、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。

図３に示すフランジ３８は、定着ベルト３３を保持する定着ベルト巻掛部４１と、フランジ３８自身を保持する基部４２との間に蛇腹状の伸縮部材４３を設けた構成である。この伸縮部材４３が、蛇腹を収縮する方向に押圧力を受けると、蛇腹を収縮することによって押圧力を吸収する。吸収した力は、蛇腹を伸長するように反発動作する。なお、本実施形態に係るフランジ３８と、伸縮部材４３は、それぞれ本発明に係るフランジと、伸縮部材である。

図４は、本発明の実施形態に係るフランジの正面図である。伸縮部材４３を設けたフランジ３８は、耐熱性樹脂や金属部材で構成されている。これらの材料の有する剛性により、伸縮部材４３の過度の変形を防止できる。フランジ３８は、直径の大きい基部４２を定着装置の構成部材、例えば不図示の筐体等に固定され、直径の小さい定着ベルト巻掛部４１に、定着ベルト３３を回転自在に巻き掛ける構成である。

図５は、本実施形態に係る定着ベルト３３が、通紙時に生ずる寄りの説明図である。フランジ３８の外周面において、干渉部材３９が、定着ベルト３３のスラスト方向の端部３３ｂでその端面Ｅに対向して端部に対面して干渉する位置に、寄り止めとして設けられている。伸縮部材４３は、干渉部材３９と基部４２の間に介在するように設けられている。そして、フランジ３８自身を保持する基部４２が定着装置３０および画像形成装置本体１の筐体等に固定されている。

なお、本実施形態に係る「フランジ３８の外周面において、干渉部材３９が、定着ベルト３３のスラスト方向の端部３３ｂでその端面Ｅに対向して端部に対面して干渉する位置に、寄り止めとして設けられている」とは、本発明に係る「定着ベルトのスラスト方向の端部でその端面に対向して設けられ前記定着ベルトのスラスト方向への移動を規制するフランジ」に該当する。

定着ベルト３３の端面Ｅは、干渉部材３９を介した伸縮部材４３によって保持される。したがって、定着ベルト３３のスラスト方向の寄りに対し、ベルト端面Ｅの一部に応力が集中することなく、ベルト端面Ｅの全体、すなわち、より広い面積で応力を受容することができる構成となっている。なお、図４〜図７では、フランジ３８や定着ベルト３３の片側の構成を示しているが、不図示の反対側も左右対称に構成されている。

つぎに、定着ベルト３３に発生する寄りに関し、各図を用いて説明する。定着装置３０において、定着ベルト３３の回転に応じて用紙１１を通紙する際、定着ベルト３３と加圧部材３１との接触摩擦等が必ずしも用紙１１に均等でない。それに加えて、回転機械の精度の問題等により、図５に示すように、定着ベルト３３は、ｈ方向の寄りが生じてしまう。なお、寄りの方向は、部品の寸法精度誤差をはじめ、スラスト方向の温度偏差等、影響する要因が多いため、ｈ方向に限らず予測が困難である。

つぎに、蛇腹状の伸縮部材４３の作用を説明する。干渉部材３９は、定着ベルト３３の端面Ｅを広い面積で柔軟に保持するため、伸縮部材４３と一体構成、または別部品による合体構成である。したがって、干渉部材３９の受け面Ｄは、伸縮部材４３の受け面Ｄとみなせる。ここで、伸縮部材４３の受け面Ｄが定着ベルト３３の端面Ｅからｈ方向の寄り力を受けると、図５に示すように、蛇腹状の伸縮部材４３により柔軟に動作する受け面Ｄが、ばねのように圧縮されてｈ方向の寄り力を吸収する。また、ｈ方向の逆方向でも同様に、寄り力を吸収する。したがって、伸縮部材４３を設けたフランジ３８を用いることで、スラスト方向のどちらに定着ベルト３３の寄り力が発生しても、定着ベルト３３の端部にかかる有害な負荷を減らすことができる。

伸縮部材４３を蛇腹状にしていることの作用を続けて説明する。下記（１）（２）の理由によって、定着ベルト３３の端面Ｅと干渉部材３９との間には局部的接触が発生する危険性があった。
（１）定着ベルト３３と加圧部材３１とは強い力で押圧されている。
（２）定着ベルト３３の端面Ｅに対面する、フランジ３８側の受け面Ｄが完全に平行ではない。しかし、定着ベルト３３の端面Ｅが、それと平行でない受け面Ｄによって対面し、接触する場合であっても、ように蛇腹を屈曲させながら受け面Ｄが傾斜することで、両者が平行になる。つまり、伸縮部材４３を蛇腹状にしていることにより、端面Ｅと受け面Ｄが、より広い接触面積によって柔軟に保持される。

つぎに、定着ベルト３３が寄り切ってしまった場合の作用について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態に係る定着ベルトが待機時に生ずる寄りの説明図である。伸縮部材４３を設けたフランジ３８を使用していても、定着ベルト３３が寄り切ってしまった場合、負荷を低減させることはできない。そのため、定着ベルト３３が寄り切る前に、寄りと逆方向に定着ベルト３３を戻す必要がある。

プリンタが画像形成動作を待機している時には、定着ベルト３３から加圧部材３１が離間するように動作する。この時、定着ベルト３３にかかるストレスはほぼ無くなる。そのため、伸縮部材４３を設けたフランジ３８を用いれば、図６に示すように、伸縮部材４３の復元力により定着ベルト３３を寄り力とは逆方向ｊに押し戻す力が作用するので、定着ベルト３３の寄り過ぎを防止することができる。つまり、定着ベルト３３の端部が破損される原因は、寄り過ぎたままで連続使用されることが要因の１つであるため、この機能により耐久性が向上する。

つぎに、プリンタを酷使することによる寄りを防止する特殊制御を行う制御部について説明する。プリンタで断続的に数枚の印刷を行う場合は、定着ベルト３３が寄り過ぎる影響は少ない。しかし、プリンタで連続して数百枚単位の印刷する場合は、定着ベルト３３が寄り過ぎる危険性が高くなる。なお、本実施形態に係る制御部は本発明に係る制御部である。

不図示の制御部は、プリンタを酷使することによる寄りを防止する特殊制御を行う。すなわち、制御部は、プリンタにおける連続印刷の枚数が、例えば２００枚を超えた場合、印刷を一時的停止させるとともに、定着ベルト３３から加圧部材３１を離間させる離間操作制御を行う。この離間操作制御を含む特殊制御を行うことにより、定着ベルト３３は、伸縮部材４３からの反力ｊによって押し戻され、寄りが生じにくい定位置まで戻される。その結果、定着ベルト３３にかかる負荷を減らすことができる。

なお、本実施形態に係る「プリンタにおける連続印刷の枚数が、例えば２００枚を超えた場合、印刷を一時的停止させるとともに、定着ベルト３３から加圧部材３１を離間させる離間操作制御」は、本発明に係る「記録材への連続印刷の枚数が所定量を超えた場合に、前記連続印刷を一時停止させるとともに前記定着ベルトから前記加圧部材を離間させるように制御」に該当する。

上述したように、記録材の連続搬送量が所定量を超えた場合の特殊制御を行うことで、定着ベルトの破損を防止することができる。すなわち、寄りによるベルト端部への応力集中を緩和できる。さらに、離間時には、定着ベルトに寄りと逆方向の力を伸縮部材から付与することで、寄りを防止できる。それらの結果、定着ベルトにかかる負荷を減らし、定着ベルトの破損を防止することが可能になる。

つぎに、予想される不具合への対応策について主に図２と図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施形態に係る定着装置において、予想される不具合の説明図である。一方、図２に示すように、定着ベルト３３の内周側には、熱伝導パイプ３４と、さらにその内部に配設された補強ステー３７がある。これら熱伝導パイプ３４および補強ステー３７が、定着ベルト３３を内周側から外周側の方向へ支えているため、伸縮部材４３が過剰に伸縮・屈曲して定着ベルト３３を外周側から内周側の方向へ凹ませることは制限される。したがって、伸縮部材４３そのものが、定着ベルト３３を損傷するような過剰伸縮・屈曲の動作は制限される。

一方、プリンタを長時間連続使用する等の酷使することにより、フランジ３８の伸縮部材４３が、図７に示すような、偏った変形が復元できないことがある。その場合、定着ベルト３３の端部から少し奥まった箇所で、図７の符号Ｓで示すように、内周側から定着ベルト３３を損傷する危険性がある。

図８は、本発明の実施形態に係る補強部材の概略説明図であって、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は正断面図である。図８に示す補強部材４４は、定着ベルト３３の端部３３ａ，３３ｂに嵌め込むことにより、定着ベルト３３における外周と、端部３３ａ，３３ｂの近傍の内周のみを補強している。

そして、図８に示す補強部材４４は、定着ベルト３３の端部において、ベルトストッパｔが示すように嵌め込み位置を設定され、着脱可能に嵌め込まれている。この補強部材４４により、干渉部材３９とベルト端部３３ａ，３３ｂが面接触する際に、両者の接触面積が増えるので、ベルト端部３３ａ，３３ｂの変形を防ぐことができる。なお、本実施形態に係る補強部材４４は、本発明に係る嵌め込み式で着脱可能な補強部材に該当する。

補強部材４４が大き過ぎると、定着ベルト３３と、それを位置規制するフランジ３８との摩擦抵抗が増えるため、必要な駆動トルクも増加することになる。したがって、補強部材４４は最低限の大きさで良い。基本的には定着ベルト３３の外周面の補強のみに限定することが好ましい。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る補強部材の概略説明図であって、図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）は側断面図である。

図９に示す補強部材４５は、二重筒状の構造であり、筒底の端面４５ａで外筒４５ｂと内筒４５ｃを結合して一体構造となっている。この補強部材４５は、定着ベルト３３のベルト端部３３ａ，３３ｂ近傍の内外周を補強するために、ベルト端面Ｅから奥向きに嵌め込んで使用される。特に図７で説明した予想される不具合への対応策を考慮し、補強部材４５も、定着ベルト３３の内周側を、より確実に補強するようにしたものである。なお、本実施形態に係る補強部材４５は、本発明に係る嵌め込み式で着脱可能な補強部材に該当する。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係る補強部材の正面図である。図１０に示す定着ベルト３３の両方の端部３３ａ，３３ｂから所定の領域Ｇに、フッ素等のコーティング補強を施すことにより、面接触による摩擦や摩耗を少なくした構成である。なお、本実施形態に係る「所定の領域Ｇに、フッ素等のコーティング補強を施す」とは、本発明に係る「所定領域に補強を施した」に該当する。

定着ベルト３３の端部近傍において、面接触による摩擦や摩耗を低減することが可能な、フッ素樹脂等のコーティングによる補強（以下、単にコーティング補強、またはコーティングという）を施す。このコーティング補強で、ベルト端部の変形やキンクの低減に成功している。なお、コーティングの範囲は、画像に影響を与えない範囲、すなわち用紙１１の通紙範囲ｘの範囲外に限定している。

コーティング補強は、原則として、定着ベルト３３の端面Ｅおよびベルト端面Ｅ近傍の外周側を補強するものとする。なお、例外として、定着ベルト３３の内周側を補強する場合、特に加熱手段を定着ベルト３３の内部に配置された構成であれば、以下の点に注意を要する。
（１）コーティング自体の熱変形・劣化。
（２）スラスト方向のベルト温度差によるキンク。
（３）定着ベルトとフランジとの摩擦抵抗および回転負荷の増加に伴うスリップ。

原則通りに、定着ベルト３３の両端部３３ａ、３３ｂ近傍における外周側の領域Ｇを、コーティング補強する場合であっても、相当の注意を要する。すなわち、コーティング厚が厚過ぎると、加圧部材３１を接触させた時に、以下の副作用が予想される。

（１）定着ベルト３３のベルト端部の厚みが増加すると、相対的にベルト中央部の押込量が不足する。
（２）コーティング領域Ｇと加圧部材３１の摩擦低減によるスリップ。
（３）コーティング補強されたベルト端部のエッジ部で加圧部材３１を傷付ける。

上述した予想される副作用への対策とその結果は以下のとおりである。
（１）ベルト中央部の押込量が不足して、通紙範囲でニップ圧着される用紙１１へのトナーの定着性が悪化する対策として、加圧部材３１をより強く圧縮させると、加圧部材３１の耐久性が低下する。
（２）スリップによる用紙１１の搬送不全への対策として、搬送力を上げるためにグリップ部を設けていても同様の問題が残る。
（３）加圧部材３１の材質にもよるが、一般的なＰＦＡの離型層の場合、１か所が傷付くとその傷が周囲へ進展していく可能性が高い。

上述した（１）〜（３）の副作用に配慮した上で、定着ベルト３３に対するコーティングに関する実験を重ねたところ、以下の場合に、最も効果的であることが分かった。
（１）コーティング厚は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとする。
（２）コーティング範囲は、スラスト方向に対し、用紙１１の通紙範囲ｘの外側で、かつベルト端部３３ａ，３３ｂから１０ｍｍ以内の領域とする。

なお、本実施形態に係る「コーティング範囲は、スラスト方向に対し、用紙１１の通紙範囲ｘの外側で、かつベルト端部３３ａ，３３ｂから１０ｍｍ以内の領域とする」とは、本発明に係る「定着ベルトのスラスト方向の両端部から所定領域に補強を施した」に該当する。

（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態に係る定着装置の側面図である。図１２は、本発明の第４実施形態に係る定着装置の要部正面図である。

図１１および図１２に示す長方形の定着分離板５０は、定着ベルト３３の上を覆う位置に設けられ、その略中央部を、スラスト方向ｆに平行な直線、すなわち折り曲げによって約１２０°に折り曲げられ、その折り曲げられた端部が定着ベルト３３の外周面に接触する構造である。この定着分離板５０は、長方形の４つの角のうち定着ベルト３３から離れた２か所の角位置を固定部材５２によって、プリンタまたは定着装置３０の筐体等の構造部材に固定されている。

また、定着分離板５０は、折り曲げ線を基準として、固定部材５２に対して略対称な２か所の角位置に突当部材５１を備えている。この突当部材５１は、定着ベルト３３における端部３３ａ，３３ｂ近傍の外周面Ｑに対して、適切な摺接状態を保持するように設定されている。すなわち、定着分離板５０は、定着ベルト３３との相対位置を維持するように突当部材５１を定着ベルト３３の端部３３ａ，３３ｂ近傍の外周面Ｑに接触させている。

なお、上述の摺接状態が不適切である場合、定着ベルト３３を破損する虞がある。すなわち、摺接する押圧力が強過ぎる場合は、定着ベルト３３の外周面のＰＦＡおよび弾性層であるシリコーンゴムを変形させる程に、定着ベルト３３の外周面の離型層を削ってしまう。

そこで、図１０に沿って説明したように、定着ベルト３３における端部３３ａ，３３ｂ近傍の外周面Ｑに対して、コーティング補強を施すことにより、上述したような定着ベルト３３の外周面の離型層が削れてしまうことを防止することができる。

なお、定着分離板５０は、ニップ部２９より排出される記録材すなわち、画像が転写された転写紙Ｐを定着ベルト３３から分離させる機能を有する。そして、本実施形態に係る定着分離板は、本発明に係る定着分離板に該当する。

以上のように、本実施形態に係る定着装置３０および画像形成装置は、定着ベルト３３に寄りが発生した時、定着ベルト３３の端面Ｅを、フランジ３８側の伸縮部材４３が、直接または間接的に、より広い面積の受け面Ｄで柔軟に保持しながら、定着ベルト３３のスラスト方向ｆへの移動を規制する。すなわち、定着ベルト３３に寄りが発生した時、定着ベルト３３の端面Ｅに対して、フランジ３８の定着ベルトに対する受け面Ｄが自動的に倣う作用により、定着ベルト３３がフランジ３８に寄り付くことによるベルト端部３３ａ，３３ｂへの応力集中を緩和できる。その結果、定着ベルト３３の破損を防止することができる。逆に定着ベルト３３がフランジ３８から離間している時には、寄りとは逆方向の力を伸縮部材４３から定着ベルト３３に付与し続けることにより、寄りを常時防止することが可能である。したがって、定着ベルト３３のスラスト方向ｆへの寄り付きによる定着ベルト３３の劣化および破損を防止できる。

２９ ニップ部
３０，３０’ 定着装置
３１ 加圧部材
３２ ニップ形成部材
３３ 定着ベルト
３４ 熱伝導パイプ（支持部材）
３８，３８´ フランジ
４３ 伸縮部材
４４，４５ 補強部材
Ｅ ベルト端面
ｆ スラスト方向

特開２００６−２９３２２５号公報

Claims (7)

1. 可撓性を有する輪形帯状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面と面接触しながら前記定着ベルトを回転自在に支持する概ね筒状の支持部材と、前記定着ベルトを挟んで前記支持部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトのスラスト方向の端部でその端面に対向して設けられ前記定着ベルトのスラスト方向への移動を規制するフランジと、を備え、前記ニップ部で画像を担持した記録材に画像を定着する定着装置において、
   前記フランジに前記定着ベルトのスラスト方向の端面を柔軟に保持する伸縮部材を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ベルトのスラスト方向の両端部近傍の所定領域に補強を施したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記補強としてコーティングを施したことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記補強を施す所定領域に、嵌め込み式で着脱可能な補強部材を備えたことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. 前記補強部材は、前記ニップ部より排出される前記記録材を前記定着ベルトから分離させるための定着分離板が、前記定着ベルトに接触する箇所に設けたことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記記録材への連続印刷の枚数が所定量を超えた場合に、前記連続印刷を一時停止させるとともに前記定着ベルトから前記加圧部材を離間させるように制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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