JP2015075695A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リング状部材の径方向への位置ずれを防止することが可能な定着装置を提供する。【解決手段】回転する無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱する加熱源２５と、定着ベルト２１の外周面に当接する対向部材２２と、定着ベルト２１の内周側に配設され、定着ベルト２１を介して対向部材２２に当接してニップ部を形成するニップ形成部材２６と、定着ベルト２１の端部を回転可能に保持するベルト保持部材３３と、ベルト保持部材３３と定着ベルト２１の端面との間に配設されるリング状部材と３４を備えた定着装置において、リング状部材３４が定着ベルト２１の端部回転軌跡上から外れないようにリング状部材２１の径方向の変位を規制する規制部材３６を設けた。【選択図】図３

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び定着装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着装置において、省エネ性の向上やファーストプリントタイムの短縮化のため、無端状の定着ベルトを用いたものが多く開発されている。

例えば、特許文献１や特許文献２では、定着ベルトを回転可能に保持する構成として、定着ベルトの両端部に筒状のベルト保持部材を挿入して保持する定着装置が提案されている。ベルト保持部材は、定着ベルトの端部に挿入される保持部と、保持部よりも大径のフランジ部とを有しており、定着ベルトに軸方向の寄りが生じた際、ベルト端面がフランジ部に当接することで定着ベルトの寄りを規制している。また、これらの定着装置では、ベルト端部とフランジ部との摺接による摩耗を防止するため、スリップリングと称されるリング状部材をベルト端部とフランジ部との間に介在させている。

しかしながら、上記のようなリング状部材を設けた定着装置において、定着ベルトが回転した際、リング状部材が、回転する定着ベルトからの力を受けて径方向に位置ずれし、定着ベルトの端部回転軌跡上から部分的に外れてしまうことがあった。その結果、定着ベルトの端部がリング状部材の内径エッジに摺接することにより異音が発生したり、場合によっては、ベルト端部にクラック等の破損が生じたりすることがあった。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、リング状部材の径方向への位置ずれを防止することが可能な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明は、回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記定着ベルトの外周面に当接する対向部材と、前記定着ベルトの内周側に配設され、定着ベルトを介して前記対向部材に当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの端部を回転可能に保持するベルト保持部材と、前記ベルト保持部材と前記定着ベルトの端面との間に配設されるリング状部材とを備えた定着装置において、前記リング状部材が前記定着ベルトの端部回転軌跡上から外れないようにリング状部材の径方向の変位を規制する規制部材を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、規制部材によって、リング状部材が定着ベルトの端部回転軌跡上から外れないようにリング状部材の径方向の変位を規制することが可能である。これにより、定着ベルトの端部がリング状部材の内径エッジに摺接することによる異音の発生や、ベルト端部にクラック等の破損が生じるのを防止することができるようになる。

本発明を適用する画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 本発明を適用する定着装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の一端部側の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るベルト保持部材の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る規制部材の斜視図、端面図及び断面図である。 本発明の第１実施形態に係る規制部材及びその周辺構成の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る規制部材の配置を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るニップ形成部材の一端部側の斜視図、端面図及び断面図である。 規制部材の変形例を示す斜視図、端面図及び断面図である。 本発明の第３実施形態に係るベルト保持部材の斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る規制部材の配置を示す図である。 規制部材の他の配置を示す図である。 本発明を適用可能な他の定着装置の概略構成図である。 本発明を適用可能なさらに別の定着装置の概略構成図である。 図１４に示す定着装置の斜視図である。 比較例としての定着装置の一端部側の概略構成図である。 比較例に係るベルト保持部材及びスリップリングの断面図である。 比較例に係るベルト保持部材の斜視図である。 比較例に係る定着装置の概略構成図である。 比較例においてスリップリングが径方向に変位した状態を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明を適用する画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。
以下、図１を参照して、本実施形態の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。

図１に示す画像形成装置は、カラープリンタであり、その装置本体（画像形成装置本体）１００に対して着脱可能な作像ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、ブラック画像用のプロセスユニット１Ｋを例に説明すると、プロセスユニット１Ｋは、像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電装置３と、感光体２上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置５などで構成されている。なお、図１では、ブラック画像用のプロセスユニット１Ｋが備える感光体２、帯電装置３、現像装置４、クリーニング装置５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにおいては符号を省略している。装置本体１００の上部には、互いに異なる色のトナーを収容する４つのトナーボトル３１が着脱可能に装着されており、各トナーボトル３１から図示しない補給路を介して対応する現像装置４へトナーが補給されるようになっている。

また、プリンタは、各感光体２の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置６と、記録媒体としての用紙に画像を転写する転写装置７と、用紙を供給する給紙装置８と、用紙に転写された画像を定着させる定着装置９と、用紙を装置外へ排出する排紙装置１０とを備える。

露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。また、露光装置６として、ＬＥＤヘッドアレイ等を用いてもよい。

転写装置７は、中間転写体としての中間転写ベルト１１と、一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、二次転写部材としての二次転写ローラ１３、ベルトクリーニング装置１７等で構成されている。中間転写ベルト１１は、無端状のベルト部材から成り、二次転写バックアップローラ１４、クリーニングバックアップローラ１５及びテンションローラ１６によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ１４が回転駆動することによって、中間転写ベルト１１は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ１２は、それぞれ、各感光体２との間で中間転写ベルト１１を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ１２には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ１２に印加されるようになっている。

また、二次転写ローラ１３は、二次転写バックアップローラ１４との間で中間転写ベルト１１を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ１２と同様に、二次転写ローラ１３にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１３に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置１７は、中間転写ベルト１１に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置１７から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

給紙装置８は、用紙Ｐを収容した給紙カセット１８や、給紙カセット１８に収容されている用紙Ｐを給送する給紙ローラ１９を備える。また、給紙ローラ１９に対して用紙搬送方向下流側には、搬送タイミングを計って用紙を二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ２０が設けてある。なお、用紙Ｐには、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。また、用紙以外の記録媒体として、ＯＨＰシートやＯＨＰフィルム等を用いることも可能である。

定着装置９は、定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に当接する対向部材としての加圧ローラ２２等を備える。定着ベルト２１と加圧ローラ２２が当接する箇所ではニップ部（定着ニップ）が形成されている。

排紙装置１０は、一対の排紙ローラ２３を備える。また、装置本体１００の上部には、装置外に排出された用紙を積載する排紙トレイ２４が設けてある。

続けて、図１を参照しつつ、本実施形態に係る画像形成装置の作像動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの感光体２が図の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。そして、図示しない読取装置又はコンピュータ等からの画像情報に基づいて、露光装置６からの露光により、各感光体２の帯電面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、中間転写ベルト１１を張架する二次転写バックアップローラ１４が回転駆動することにより、中間転写ベルト１１の回転が開始される。そして、各一次転写ローラ１２に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された転写バイアスが印加されることによって、各感光体２と中間転写ベルト１１とが接触する一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体２の回転に伴い、感光体２上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された上記転写電界によって、各感光体２上のトナー画像が中間転写ベルト１１上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト１１の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト１１に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニング装置５によって除去される。

また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１９が回転駆動を開始し、給紙カセット１８から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２０によって搬送を一旦停止される。その後、所定のタイミングでレジストローラ２０の回転駆動を開始し、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１とが接触する二次転写ニップへ搬送する。

このとき、二次転写ローラ１３には、中間転写ベルト１１上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加されており、これにより、二次転写ニップにおいて転写電界が形成されている。あるいは、二次転写バックアップローラ１４にトナーの帯電極性と同極性の転写バイアスを印加して、同様の転写電界を形成してもよい。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト１１上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト１１上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置１７によって除去され、図示しない廃トナー収容器に回収される。

その後、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間のニップ部を通過することにより加熱及び加圧されて、用紙Ｐ上のトナー画像が定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ２３によって装置外に排出され、排紙トレイ２４上にストックされる。

以上の説明は、用紙にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。なお、本発明は、図１に示すプリンタに限らず、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等に適用することも可能である。

次に、図２に基づき、上記定着装置９の構成について詳しく説明する。
図２に示すように、定着装置９は、定着部材としての定着ベルト２１と、対向部材としての加圧ローラ２２に加え、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２５と、定着ベルト２１の内側に配設されるニップ形成部材２６と、ニップ形成部材２６を支持する支持部材としてのステー２７と、ハロゲンヒータ２５から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２８と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２９と、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材３０と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

本実施形態では、省エネ性を高めるため、定着ベルト２１を薄くかつ小径化し、低熱容量化を図っている。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、５〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。また、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にし、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２６に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。また、加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着ベルトと対向部材は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

また、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも大きくなるため、ニップ部Ｎから排出される用紙が定着ベルト２１から分離されやすくなる。

上記ハロゲンヒータ２５は、それぞれの両端部が定着装置９の側板に固定されている。ハロゲンヒータ２５は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、上記温度センサ２９による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。

また、本実施形態では、ハロゲンヒータ２５の図の左側では、ハロゲンヒータ２５と定着ベルト２１とが直接対向するように配置されている。このハロゲンヒータ２５と定着ベルト２１とが直接対向する箇所では、ハロゲンヒータ２５からの光が定着ベルト２１に直接照射される（直接加熱方式）。これにより、省エネ性の向上とファーストプリントタイムの短縮化を図っている。なお、加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設され、ステー２７によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２６に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。

また、ニップ形成部材２６は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２６の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材２６には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

また、ニップ形成部材２６は、その表面に図示しない低摩擦シートを有している。定着ベルト２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト２１が摺動することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。なお、ニップ形成部材２６自体が低摩擦性の部材で形成されている場合は、低摩擦シートを介さずに、ニップ形成部材２６を定着ベルト２１に直接接触させてもよい。

ステー２７は、ニップ形成部材２６の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。さらに、ステー２７を、加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するように形成することで、断面係数が大きくなり、ステー２７の機械的強度を向上させることが可能である。本実施形態では、ステー２７が、ニップ形成部材２６と接触し用紙搬送方向（図２の上下方向）に延在するベース部２７ａと、そのベース部２７ａの用紙搬送方向上流側と下流側の各端部から加圧ローラ２２の当接方向（図２の左側）に向かって延びる一対の立ち上がり部２７ｂとを有するように構成している。すなわち、ステー２７に立ち上がり部２７ｂを設けることで、ステー２７が加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するようになり、ステー２７の機械的強度を向上させている。また、一対の立ち上り部２７ｂの間にハロゲンヒータ２５を配置することで、本実施形態のように、定着ベルト２１を小径化した結果、定着ベルト２１の内側のスペースが小さくなった構成においても、ステー２７の強度を確保しつつ、ステー２７やハロゲンヒータ２５等を定着ベルト２１内に配置できるようにしている。

上記反射部材２８は、ステー２７とハロゲンヒータ２５との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２８をステー２７に固定している。このように反射部材２８を配設していることにより、ハロゲンヒータ２５からステー２７側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、反射部材２８を設けることで、ハロゲンヒータ２５からの輻射熱がステー２７等に伝達されるのを抑制することもできる。

以下、図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。
プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２５に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材３０の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

なお、本発明に係る定着装置は、図２に示す実施形態に限定されるものではない。例えば、図１３に示すように、ハロゲンヒータ２５を複数本備えた定着装置に本発明を適用することも可能である。この場合、ハロゲンヒータ２５ごとに発熱領域を異ならせることで、種々の幅の用紙幅に対応した範囲で定着ベルト２１を加熱することができる。

また、図１４に示すように、定着ベルト２１の内周側に、ハロゲンヒータ２５からの熱を遮蔽する遮蔽部材３２を設けたものであってもよい。遮蔽部材３２は、定着ベルト２１の周方向に移動可能となっており、図１５に示すように、その長手方向の両端部において、ハロゲンヒータ２５の両端部を覆う遮蔽部３２ａを有する。ハロゲンヒータ２５の発光長よりも短い幅の用紙を連続通紙する際、定着ベルト２１の両端部の非通紙領域において過昇温する虞があるため、遮蔽部３２ａをハロゲンヒータ２５と定着ベルト２１との間（加熱箇所）に介在させることにより、両端部の過昇温を防止することができる。

また、図１３や図１４及び図１５に示すように、ニップ形成部材２６、ステー２７、反射部材２８等の形状も適宜変更可能である。

ここで、本発明に係る定着装置とは異なる構成の比較例について説明する。
図１６に示す比較例の定着装置は、本発明の実施形態に係る定着装置と同様に、定着ベルト２１、加圧ローラ２２、ハロゲンヒータ２５、ニップ形成部材２６、ステー２７等を備える。図１６では、定着ベルト２１を軸方向に沿って切断した状態を示している。

定着ベルト２１の端部には、筒状のベルト保持部材３３が挿入されている。また、図１６には示されていない反対側の端部にも同様にベルト保持部材３３が挿入されており、両ベルト保持部材３３によって、定着ベルト２１が回転可能に保持されている。ベルト保持部材３３は、定着ベルト２１の端部に挿入される保持部３３ａと、定着装置の側板３５に固定されるフランジ部３３ｂとを有している。フランジ部３３ｂは、保持部３３ａの軸方向の一端に一体的に設けられており、保持部２２ａよりも大径に形成されている。また、保持部３３ａの外周には、リング状部材であるスリップリング３４が装着されており、スリップリング３４は、フランジ部３３ｂと定着ベルト２１の端面との間に配設されている。なお、スリップリング３４は、無端Ｏ型形状以外に、周方向の一部にスリットを有するＣ型形状であってもよい。

図１７に示すように、保持部３３ａの外周面のフランジ部３３ｂ側には、周方向に渡って、スリップリング３４を装着するための溝３３ｃが形成されている。この場合、スリップリング３４は、保持部３３ａの先端から挿入されて溝３３ｃへ装着される。スリップリング３４の内径Ｄ１は、保持部３３ａの外径Ｄ２よりも小さく設定されているが、スリップリング３４を保持部３３ａに挿入する際、スリップリング３４がある程度弾性変形することにより、スリップリング３４を溝３３ｃに装着することが可能である。スリップリング３４の材料としては、耐熱性に優れたいわゆるスーパーエンプラ、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を適用することが好ましい。また、ベルト保持部材３３は、定着ベルト２１の基材の材質や、通紙負荷による耐熱温度も考慮されるが、一般的には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）といった耐熱樹脂が用いられる。

また、図１７に示すように、スリップリング３４の内径Ｄ１は、溝３３ｃの底部の径Ｄ３よりも大きく形成され、溝３３ｃの幅Ｗ２は、スリップリング３４の厚さｔよりも大きく形成されている。これにより、スリップリング３４は溝３３ｃ内に回転可能に装着されている。

図１８に示すように、保持部３３ａには、その周方向の一部で開口部３３ｄが形成されている。ここでは、図１９に示すように、定着ベルト２１に対する用紙の分離性を向上させる目的で、ニップ部Ｎの出口近傍（符号Ｂで示す箇所）において、定着ベルト２１の曲率が大きくなるように、ニップ形成部材２６を保持部３３ａの断面円Ｃに重なる位置まで外径側に突出させている。従って、保持部３３ａを無端状の円筒又は筒に形成すると、保持部３３ａとニップ形成部材２６とが干渉するため、この干渉を避けるために、保持部３３ａの周方向のニップ部Ｎに対応する箇所に開口部３３ｄを形成している。

上記のように構成された比較例において、定着ベルト２１を回転させた際、定着ベルト２１がその軸方向の力を受けて片側へ寄ると、定着ベルト２１の一端部がスリップリング３４に当接する。スリップリング３４は、保持部３３ａの溝３３ｃに対し余裕を持って嵌められているため、定着ベルト２１の端部がスリップリング３４に当接することによって、スリップリング３４は定着ベルト２１と連れ回りする。なお、スリップリング３４は、定着ベルト２１と連れ回りする場合に限らず、静止する場合であってもよい。このように、定着ベルト２１の端部がスリップリング３４に当接することによって、フランジ部３３ｂとの接触による摩耗や破損を防止することができる。また、スリップリング３４を、フランジ部３３ｂよりも耐摩耗性の低い部材で構成することで、スリップリング３４を優先的に磨耗させ、フランジ部３３ｂの磨耗を防止することができる。

ところで、比較例において定着ベルト２１が回転すると、スリップリング３４が、ニップ部出口近傍で、ベルト回転方向下流側の力、あるいは、ベルト回転軌跡上のニップ部側の反対側へ作用する力を受け、図２０に示すように、スリップリング３４がニップ部反対側Ｅへ変位する。その結果、ニップ部反対側Ｅにおいて、スリップリング３４の内周面と保持部３３ａの外周面との間の隙間Ｓが大きくなり、この隙間Ｓに定着ベルト２１の端部がもぐり込むことがある。そして、一旦隙間Ｓにもぐり込んだ定着ベルト２１が回転に伴って再びスリップリング３４上に乗り上がる際に、定着ベルト２１の基材がスリップリング３４の内径エッジに引っ掛かり、その引っ掛かりが外れるときに大きな擦れ音が生じる。また、定着ベルト２１の軸方向の寄り力が大きい場合は、定着ベルト２１の変形量も大きくなり、ベルト端部にクラック等の破損が生じることもある。

そこで、本発明では、上記のような問題を解決するため、以下のような対策を施している。
以下、本発明の特徴部分について説明する。

図３及び図４は、本発明の第１実施形態を示す図であって、図３は、定着装置の一端部側の概略構成図、図４は、ベルト保持部材の斜視図である。
図３及び図４に示すように、本発明の第１実施形態では、ベルト保持部材３３の開口部３３ｄの位置で、スリップリング３４の内周側に、スリップリング３４の径方向の変位を規制する規制部材３６を設けている。それ以外は、上記比較例と同様に構成されている。なお、規制部材３６は、図３には示されていない反対側の端部にも同様に配置されている。

図３に示すように、この実施形態では、端部側とニップ部側との間での定着ベルト２１の局所的な歪（変形）が大きくなるのを回避するため、保持部３３ａの先端と加圧ローラ２２の弾性層端部との間には１０〜２０ｍｍ程度の間隔Ｆを設けている。このため、ベルト保持部材３３の開口部３３ｄにおいては、ニップ形成部材２６や加圧ローラ２２の弾性層は配置されておらずスペース的に余裕がある。また、開口部３３ｄでは、ニップ部も形成されていないため、定着ベルト２１の外径方向の変位にも余裕がある。そこで、このスペース的に余裕のある開口部３３ｄに規制部材３６を設けている。

規制部材３６は、フランジ部３３ｂから軸方向へ突出するように設けられ、ベルト保持部材３３と一体的に構成されている。定着ベルトの軸方向における規制部材３６の長さ、すなわち、フランジ部３３ｂからの突出量Ｌ１は、保持部３３ａの軸方向長さＬ２以下となるように設定されている。

図５に、規制部材の斜視図、及び端面図、断面図を示す。図５において（ａ）〜（ｅ）はそれぞれａ〜ｅの各位置における端面又は断面図である。
規制部材３６は、保持部３３ａの外径方向へ膨らむ凸曲面状の規制面３６ａを有する。一方、規制面３６ａと反対側の内径面３６ｂは、平面状に形成されている。この内径面３５ｂに対する規制面３６ａの最大高さ、すなわち、規制面３６ａの外径方向への膨出量Ｇ１〜Ｇ５は、規制部材３６の、スリップリング側の端部３６ｃからニップ部側の端部３６ｄに向かって漸減している。

詳しくは、図５の（ａ）〜（ｄ）に示す端面及び断面では、規制面３６ａが円弧状となっているが、ニップ部側へ向かうにつれて、規制面３６ａの円弧の半径が大きくなることで、膨出量Ｇ１〜Ｇ４が次第に小さくなっている。そして、図５（ｅ）に示すニップ部側の端部３６ｄでは、規制面３６ａが直線状に形成されており、その膨出量Ｇ５はほぼ０となっている。

上記のように、規制面３６ａの膨出量をニップ部側へ向かって漸減させることで、図６のように、規制面３６ａを、ニップ部側へ向かって、ニップ形成部材２６の定着ベルト２１に接触するニップ形成面２６ａに近づけるようにしている。特に、本実施形態では、規制面３６ａのニップ部側の端部３６ｄを、定着ベルト２１の径方向において、ニップ形成面２６ａと同じ位置に配置している。

反対に、規制面３６ａのスリップリング側では膨出量を大きくし、図６に示すように、規制面３６ａをスリップリング３４の内径面３４ａに近づくようにしている。また、本実施形態では、規制面３６ａのスリップリング側の端部３６ｃを、スリップリング３４を装着する溝３３ｃと同径の円弧状に形成している。

以上のように、本発明の第１実施形態では、規制部材３６を配置することで、図７に示すように、規制部材３６によって、スリップリング３４をベルト保持部材３３の開口部３３ｄの位置で内周側から支持することができる。これにより、スリップリング３４がニップ部反対側Ｅへ変位するのを規制することができ、ニップ部反対側Ｅで、スリップリング３４の内周面と保持部３３ａの外周面との間に上述の隙間が生じるのを防止することができる。その結果、定着ベルト２１の端部が前記隙間にもぐり込むことがなくなるので、異音の発生やベルト端部の破損等を防止することができるようになる。

また、本実施形態では、図６に示すように、規制面３６ａの膨出量をニップ部側へ向かって漸減させ、規制面３６ａをニップ形成面２６ａに近づけるようにしている。これにより、定着ベルト２１は、ベルト保持部材３３によって保持される端部（真円に近い状態の部分）から、ニップ部側（真円でない状態の部分）へ向かって、滑らかに径が変化する。このように、定着ベルト２１の径が滑らかに変化するように構成していることで、定着ベルト２１に不必要な負荷がかかるのを抑制することができ、定着ベルト２１を安定して回転させることが可能である。

次に、本発明の第２実施形態の構成について説明する。
図８に示すように、第２実施形態では、規制部材３６をニップ形成部材２６の端部に設けている。この場合、規制部材３６は、ニップ形成部材２６の端部表面からさらに盛り上がるように形成されているので、上記第１実施形態のようなベルト保持部材３３から軸方向に突出させた規制部材３６に比べて、厚みが増し強度が向上する。その他の構成は、第１実施形態の構成と基本的に同様である。

また、第２実施形態に係る規制部材３６は、図８の（ａ）〜（ｄ）に示すように、規制面３６ａの円弧半径がニップ部側へ向かうにつれて大きくなるように形成されている。これにより、上記第１実施形態と同様に、規制面３６ａの外径方向への膨出量Ｇ１〜Ｇ４がニップ部側へ向かって漸減し、規制面３６ａがニップ形成面２６ａに近づくようになっている。

上記の如く構成されたニップ形成部材２６を定着装置に設置すると、ニップ形成部材２６に設けられている規制部材３６は、上記第１実施形態と同様に、ベルト保持部材３３の開口部３３ｄの位置で、スリップリング３４の内周側に配置される（図７参照）。

従って、この場合も、規制部材３６によって、スリップリング３４を内周側から支持することができる。これにより、スリップリング３４がニップ部反対側Ｅへ変位するのを規制することができ、定着ベルト２１の端部が隙間にもぐり込むことによる異音の発生やベルト端部の破損等を防止することが可能となる。

また、この場合も、規制面３６ａをニップ形成面２６ａに近づけるようにしていることで、定着ベルト２１に不必要な負荷がかかるのを抑制することができ、定着ベルト２１を安定して支持することが可能である。

なお、図９に示すように、規制面３６ａの円弧長を、ニップ部側に向かうにつれて次第に短くなるように形成してもよい。上述の実施形態では、規制面３６ａの円弧の半径をニップ部側へ向かうにつれて大きくしているが、図９に示す規制部材３６では、ニップ部側へ向かうにつれて、規制面３６ａの円弧の半径は同じままで、円弧長を短くすることで膨出量Ｇ１〜Ｇ４を漸減させている。この場合も、上記規制部材３６と同様に、定着ベルト２１に不必要な負荷がかかるのを抑制することが可能である。

また、上記実施形態では、規制部材３６を、ベルト保持部材３３やニップ形成部材２６に設けているが、これら以外の部材、例えば、定着装置の側板等に規制部材を設けることも可能である。

さらに、本発明の第３実施形態の構成について説明する。
図１０に示すように、第３実施形態では、規制部材３６を、ベルト保持部材３３のフランジ部３３ｂに設けている。詳しくは、保持部３３ａの開口部３３ｄとは反対側（ニップ部反対側）で、スリップリング３４を装着する溝３３ｃと対向するように、円弧状の規制部材３６が設けられている。これ以外の構成は、第１実施形態の構成と基本的に同様であるので説明を省略する。

上記の如く構成されたベルト保持部材３３に対しスリップリング３４を装着すると、図１１に示すように、スリップリング３４の外周側に規制部材３６が配置される。これにより、規制部材３６によってスリップリング３４をニップ部反対側Ｅで外周側から押えることができ、スリップリング３４がニップ部反対側Ｅへ変位するのを規制することができる。従って、上記実施形態と同様に、ニップ部反対側Ｅで上述の隙間が生じるのを防止することができ、その結果、定着ベルト２１の端部が前記隙間にもぐり込むことがなくなるので、異音の発生やベルト端部の破損等を防止することができるようになる。

また、図１２に示す例のように、規制部材３６を、保持部３３ａの開口部３３ｄ下流側近傍（ニップ部出口近傍）に配置してもよい。この場合、定着ベルト２１の回転によって、スリップリング３４がニップ部出口近傍でベルト回転方向下流側の力を受けた際に、その力に対抗して規制部材３６がスリップリング３４を外周側から抑えることができ、スリップリング３４の径方向の変位を規制することができる。これにより、スリップリング３４の内周面と保持部３３ａの外周面との間で隙間が大きくなるのを防止できる。

なお、規制部材３６を、ベルト回転方向におけるニップ部下流側近傍からニップ部反対側までの範囲内の任意の位置に配置してもよい。規制部材３６の配置は、図１１や図１２に示す位置に限らず、スリップリング３４が定着ベルト２１の回転によって変位する方向に応じて適宜変更可能である。

以上のように、本発明によれば、規制部材を設けることで、スリップリングの径方向への変位を規制することができ、スリップリングとベルト保持部材との間にベルト端部がもぐり込むような隙間が生じるのを防止することができる。言い換えれば、規制部材によって、スリップリングが定着ベルトの端部回転軌跡上から外れないようにスリップリングの径方向の変位を規制することが可能である。これにより、定着ベルトの端部がスリップリングの内径エッジに摺接することによる異音の発生や、ベルト端部にクラック等の破損が生じるのを防止することができ、高品質で高寿命の定着装置及び画像形成装置を提供することができるようになる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

９ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２５ ハロゲンヒータ（加熱源）
２６ ニップ形成部材
２６ａ ニップ形成面
３３ ベルト保持部材
３３ａ 保持部
３３ｄ 開口部
３４ スリップリング（リング状部材）
３６ 規制部材
３６ａ 規制面
Ｅ ニップ部反対側

特開２０１３−４１１２９号公報 特開２０１３−１３４３０６号公報

Claims (10)

1. 回転する無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
   前記定着ベルトの外周面に当接する対向部材と、
   前記定着ベルトの内周側に配設され、定着ベルトを介して前記対向部材に当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの端部を回転可能に保持するベルト保持部材と、
   前記ベルト保持部材と前記定着ベルトの端面との間に配設されるリング状部材とを備えた定着装置において、
   前記リング状部材が前記定着ベルトの端部回転軌跡上から外れないようにリング状部材の径方向の変位を規制する規制部材を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記規制部材を、前記リング状部材の内周側に配置した請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト保持部材は、前記定着ベルトの端部と前記リング状部材のそれぞれの内周側に挿入され、周方向のニップ部に対応する箇所で開口部が形成された筒状の保持部を有するものであって、
   前記規制部材を、前記保持部の開口部の位置で、前記リング状部材の内周側に配置した請求項２に記載の定着装置。
4. 前記規制部材は、前記保持部の外径方向へ膨らむ凸曲面状の規制面を有し、当該規制面の前記外径方向への膨出量をリング状部材側からニップ部側に向かって漸減させ、規制面をニップ形成部材の定着ベルトに接触するニップ形成面に近づけるように構成した請求項２又は３に記載の定着装置。
5. 前記規制部材を、前記ベルト保持部材に設けた請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記規制部材を、前記ニップ形成部材に設けた請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記規制部材を、前記リング状部材の外周側に配置した請求項１に記載の定着装置。
8. 前記ベルト保持部材は、前記定着ベルトの端部と前記リング状部材のそれぞれの内周側に挿入され、周方向のニップ部に対応する箇所で開口部が形成された筒状の保持部を有するものであって、
   前記規制部材を、ベルト回転方向におけるニップ部下流側近傍からニップ部反対側までの範囲内において、前記リング状部材の外周側に配置した請求項７に記載の定着装置。
9. 前記定着ベルトの回転軌跡が真円でない請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項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。

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