JP2019184661A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性とクイックスタート性を維持しつつ、画像品位の高い定着装置を提供する。【解決手段】無端状で回転可能なベルト部材と、ベルト部材の長手方向の一端側及び他端側を支持する第１及び第２の支持部材と、ベルト部材に対向し、ベルト部材との間でニップ部を形成する対向部材と、ベルト部材を挟んで対向部材と反対側に設けられ、ベルト部材を圧接する圧接部材と、ベルト部材の外周面に当接して摺擦可能な摺擦部材と、を有し、第１の支持部材は、ベルト部材の周方向の位置に関して、摺擦部材が当接するベルト部材の外周面に対応する位置に凹部を備え、凹部は摺擦部材がベルト部材の外周面に当接するときベルト部材の内周面と接触しない凹部であって、第１の支持部材は、摺擦部材がベルト部材の外周面に当接するとき、ベルト部材の周方向で凹部と異なる領域でベルト部材の内周面を支持する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば電子写真方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等、記録材上に画像形成可能な画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

省エネルギー性とクイックスタート性を維持する定着装置として、定着回転体に薄肉の定着ベルトを利用し、記録材を挟持搬送する定着ニップ部以外にはベルト内周面に接触する部材を設けないフリーベルト方式の定着装置が知られている（特許文献１）。

一方で、記録材の通紙枚数が嵩んでいくと、記録材の紙コバ（記録材の断裁時に生じる端部の切り口）により、定着回転体の表層には周方向の傷が発達し、やがてその傷がトナー画像にもスジとして転写され、画像品位が低下してしまう可能性がある。これを解決するため、近年、定着ローラの表層に粗し部材（摺擦部材）を当接させる構成が提案されている（特許文献２）。

特開２０１０−１４５５９２号公報 特開２００７−１９９５９６号公報

省エネルギー性やクイックスタート性を維持しつつ、画像品位を向上させるためには、上述したフリーベルト方式の定着装置にも、定着ベルト表面に接触する粗し部材を設け、定期的に定着ベルトの表面性を均一にすることが望ましい。この場合、定着ベルトに対し粗し部材を長手方向で極力均一な圧になるように接触させる必要がある。

しかしながら、特許文献１では、フランジ部材が定着ベルトの長手方向の端部でのみベルト内周面を保持（バックアップ）しているため、粗し部材の当接圧が定着ベルトの長手方向の端部においてのみ集中してしまう可能性がある。これにより、ベルトの長手方向で紙コバが通過する領域において粗し部材の十分な当接圧が得られなくなる可能性があり、紙コバによる傷を隠せる凹凸をベルト表面に形成することが出来なくなる。

一方、フランジ部材のベルト内周保持面をベルトの長手方向に拡大させると、ベルト走行に対する摺動抵抗も増加することになる為、紙コバが通過する領域までベルト内周保持面を拡大することも難しい。

本発明の目的は、省エネルギー性とクイックスタート性を維持しつつ、画像品位の高い定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、無端状で回転可能なベルト部材と、前記ベルト部材の長手方向の一端側で前記ベルト部材の前記一端側の端部を支持する第１の支持部材と、前記長手方向の他端側で前記ベルト部材の前記他端側の端部を支持する第２の支持部材と、前記ベルト部材に対向し、前記ベルト部材との間でトナー画像を担持した記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する対向部材と、前記ベルト部材を挟んで前記対向部材と反対側に設けられ、前記ベルト部材を圧接する圧接部材と、前記ベルト部材の外周面に当接して摺擦可能な摺擦部材と、を有し、前記第１の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の位置に関して、前記摺擦部材が当接する前記ベルト部材の外周面に対応する位置に凹部を備え、前記凹部は前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき前記ベルト部材の内周面と接触しない凹部であって、前記第１の支持部材は、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき、前記ベルト部材の周方向で前記凹部と異なる領域で前記ベルト部材の内周面を支持することを特徴とする。

また、本発明に係る別の定着装置は、無端状で回転可能なベルト部材と、前記ベルト部材の長手方向の一端側で前記ベルト部材の前記一端側の端部を支持する第１の支持部材と、前記長手方向の他端側で前記ベルト部材の前記他端側の端部を支持する第２の支持部材と、前記ベルト部材に対向し、前記ベルト部材との間でトナー画像を担持した記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する対向部材と、前記ベルト部材を挟んで前記対向部材と反対側に設けられ、前記ベルト部材を圧接する圧接部材と、前記ベルト部材の外周面に当接して摺擦可能な摺擦部材と、を有し、前記第１の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の位置に関して、前記摺擦部材が当接する前記ベルト部材の外周面に対応する位置に開口部を備え、前記開口部は前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき前記ベルト部材の内周面と接触しない開口部であって、前記第１の支持部材は、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき、前記ベルト部材の周方向で前記開口部と異なる領域で前記ベルト部材の内周面を支持することを特徴とする。

本発明によれば、省エネルギー性とクイックスタート性を維持しつつ、画像品位の高い定着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搭載した画像形成装置の概略構成断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成断面図である。 当接時の粗し部材１２０と、粗し部材に対応した凹部１０５ｂおよびベルト内周支持面１０５ａを備えるベルト支持部材１０５を示す断面図である。 離間時の粗し部材１２０と、粗し部材に対応した凹部１０５ｂおよびベルト内周支持面１０５ａを備えるベルト支持部材１０５を示す断面図である。 粗し部材の接離機構をを示す斜視図である。 粗し部材の接離機構を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）は、粗し部材の定着ベルトに対する当接圧分布を示す本発明の実施形態、比較例に係る模式図である。 ベルト支持部材１０５における粗し部材に対応した凹部１０５ｂの変形例を示す断面図である。 バックアップ部材１２０を用いた変形例の断面図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１において、本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置１０は、電子写真方式を採用するフルカラープリンタである。このような画像形成装置１０は、トナー画像（トナー像）を形成する画像形成部（画像形成器）１１と、画像形成部１１により形成されたトナー画像を転写する記録材を搬送する記録材搬送部１２とを備える。なお、記録材としては、例えば、転写シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙などのシート材などが挙げられる。

画像形成部１１は、複数の画像形成ステーション１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを中間転写ベルト１３の走行方向に並べた、所謂タンデム型の構成を有する。各画像形成ステーション１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像がそれぞれ形成される。本実施形態の場合、各画像形成ステーション１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、プロセスカートリッジ（感光ドラム、現像ローラを含むプロセス手段を一体化）により構成される。

各画像形成ステーションでは、次のようにトナー画像を形成する。まず、感光ドラム１４の表面を帯電ローラなどの帯電装置により帯電し、帯電した感光ドラム１４の表面を露光装置１５により、画像情報に応じてレーザなどにより露光することで静電潜像を形成する。次いで、現像装置によりこの静電潜像をトナーにより現像することで、感光ドラム１４の表面にトナー画像を形成する。

各画像形成ステーションの感光ドラム１４の表面に形成されたトナー画像は、順次、一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト１３に重ねて転写されることで、中間転写ベルト１３上にフルカラーのトナー画像が形成される。一次転写部Ｔ１には、感光ドラム１４と中間転写ベルト１３を挟んで対向配置される一次転写部としての一次転写ローラ１６が配置されている。そして、一次転写ローラ１６と感光ドラム１４との間に一次転写バイアスを印加することで、感光ドラム１４上のトナー画像が中間転写ベルト１３に転写される。

中間転写ベルト１３上のトナー画像は、記録材搬送部１２により搬送される記録材Ｐに二次転写部Ｔ２にて転写される。二次転写部Ｔ２には、中間転写ベルト１３を挟んで互いに対向配置される二次転写内ローラ１７ａ、二次転写外ローラ１７ｂが配置されている。そして、二次転写内ローラ１７ａと二次転写外ローラ１７ｂとの間に二次転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト１３上のトナー画像が記録材Ｐに転写される。

本実施形態では、これら中間転写ベルト１３、二次転写内ローラ１７ａ及び二次転写外ローラ１７ｂにより、転写装置４０を構成している。転写装置４０にてトナー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置（定着器）１００で加熱、加圧されることでトナー画像が定着処理される。即ち、定着装置１００は、記録材上のトナー像を定着する。定着装置１００の詳細については、後述する。トナー画像が定着された記録材Ｐは、排出ローラ１８により排出トレイ１９に排出される。

記録材搬送部１２は、複数の搬送ローラから構成され、カセット２０に収容された記録材Ｐをピックアップローラ２１によりピックアップして、分離ローラ２２で１枚ずつに分離して、搬送経路２３に搬送する。搬送経路２３に搬送された記録材Ｐは、レジストローラ対２４により画像形成部１１に形成されたトナー画像とタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２に搬送される。

また、定着装置１００から排出された記録材Ｐは、上述のように排出トレイ１９に排出される他、両面印刷を行うべく反転して反転搬送経路３０に搬送される。反転搬送経路３０を搬送された記録材Ｐは、搬送経路２３に合流して、上述と同様に二次転写部Ｔ２に搬送される。

また、本実施形態の場合、上述のような各種装置を配置した画像形成装置本体（以下、装置本体）２５に開閉扉２６を開閉自在に設けている。開閉扉２６は、搬送経路２３や定着装置１００が配置される側に、回動軸２７を中心に回動自在に設けられている。そして、開閉扉２６を開放することで、定着装置１００及び搬送経路２３が露出して、定着装置１００の着脱や、搬送経路２３でジャムした記録材の除去が可能となる。このために、定着装置１００は、装置本体２５に着脱自在に設けられている。

また、搬送経路２２に配置されたレジストローラ対２３などの搬送ローラ対の片側のローラ、及び、二次転写部Ｔ２を構成する二次転写外ローラ１７ｂは、開閉扉２６側に設けられている。そして、開閉扉２６を開放した際には、対向するローラや中間転写ベルト１３と離間するようになっている。

（定着装置）
次に、本実施形態の画像加熱装置としての定着装置１００の詳細について、図２を用いて説明する。図２は、定着動作を行う部分のみを抜粋した概略断面図である。以下の説明において、無端状で回転可能なベルト部材（フィルム）である定着ベルト１０１の長手方向とは、記録材の搬送方向および記録材の厚さ方向に直交する方向である。また、定着ベルト１０１に対向する対向部材としての加圧ローラ１０２等の定着部材の長手方向とは、上述した定着ベルト１０１の長手方向に平行な方向である。

図２において、定着装置１００は、一対の回転体として、定着ベルト１０１と、加圧ローラ１０２を有する。そして、これら定着ベルト１０１と加圧ローラ１０２との間で記録材を挟持搬送するニップ部Ｎを形成して、加熱源としてのヒータ１０４によりニップ部Ｎを通過する記録材に形成（担持）されたトナー画像を加熱、加圧することにより定着処理を行う。

定着ベルト１０１は、円筒状の薄肉金属の基層上に弾性層が形成された耐熱性を持つ部材である。そして、定着ベルト１０１は、定着ベルト１０１の長手方向の両端側(一端側及び他端側)で、ベルトを支持する第1及び第２の支持部材として配置されたそれぞれの軌道規制部材１０５にルーズに外嵌させてある。軌道規制部材１０５に備わるガイド面１０５ａと凹部１０５ｂについては、後に詳述する。

このような定着ベルト１０１は、肉厚を総厚３００μｍ以下としたＳＵＳ等の金属基層に重ねて、熱伝導率の高いゴム材料の弾性層を形成し、表面にフッ素樹脂の離型層を形成して内径φ２５ｍｍ程度の無端状に形成されている。これは、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるためである。

本実施形態では、定着ベルト１０１の基層は厚み３０μｍ程度のＳＵＳを用い、弾性層は厚み２５０μｍ程度で熱伝導率が約１．０Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴム、離型層は厚さ３０μｍ程度のＰＦＡチューブを用いた。ＰＦＡ層は離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、例えばフッ素樹脂層を用いることができる。また、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高いシート状部材を基層とし、その上に導電層、さらにその上に表面離型層を積層したものでもよい。

加圧ローラ１０２は、例えば鉄などの金属からなる芯金と、芯金周りに同心一体に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層とで構成されており、表層に離型層を設けてある。例えば、離型層はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。本実施形態では、加圧ローラ１０２の芯金径はφ１５ｍｍ、弾性層の肉厚は５ｍｍでアスカー硬度６４°のシリコーンゴム、離型層のＰＦＡチューブ厚みは５０μｍとし、外径約φ２５ｍｍの加圧ローラとした。

加圧ローラ１０２の芯金の長手方向の両端部にＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂よりなる加圧ローラギア１０８（図５）を装着し、加圧ローラギア１０８により加圧ローラ１０２は回動可能に支持されている。また、加圧ローラ１０２は、装置本体２５に設けられた駆動源としてのモータ（不図示）により駆動される。定着ベルト１０１は、加圧ローラ１０２を回転駆動させることで従動して回転し、ニップ部Ｎで挟持した記録材を搬送する。

上述のように、定着ベルト１０１の長手方向の両端部を外嵌する軌道規制部材１０５は、耐熱性の樹脂であるＰＥＴ、ＰＰＳ、ＬＣＰ等からなる部材で形成される。このような軌道規制部材１０５は、定着装置１００の側板に移動可能に支持されており、定着ベルト１０１を回動可能に支持すると共に定着装置１００のケース内に配設する。そして、軌道規制部材１０５は、定着ベルト１０１の回転を案内すると共に、定着ベルト１０１の長手方向（ニップ部Ｎでの記録材搬送方向と交差する方向）への寄りに対する突き当て部としての機能も備える。

定着ベルト１０１の内部には、長手方向に渡ってステー１０６が配置されており、ステー１０６の両端部は、軌道規制部材１０５に支持されている。このようなステー１０６は、主に鉄やＳＵＳ等の金属からなる部材である。

また、図２に示すように、ステー１０６の加圧ローラ１０２側には、定着ベルト１０１を圧接する圧接部材１０７を配置している。そして、ステー１０６を比較的柔軟な樹脂製の圧接部材１０７に押し当てることで、圧接部材１０７に長手方向の強度を持たせ、かつ圧接部材１０７を矯正させるようにしている。

圧接部材１０７は、長手方向に直交する横断面が略半円弧状の耐熱性・断熱性の部材である。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＬＣＰ樹脂等の絶縁性及び耐熱性の良い材料により形成されている。そして、圧接部材１０７は、定着ベルト１０１のバックアップや、定着ベルト１０１を介して加圧ローラ１０２に向けて圧接することで形成されるニップ部Ｎの加圧、定着ベルト１０１の回転時の搬送安定性を図る役目をする。

加熱源としてのセラミックヒータ（以下、ヒータ）１０４は、圧接部材１０７のニップ部Ｎ側の面に長手方向に沿って形成された溝内に嵌め込まれ支持されている。このヒータ１０４は、細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する低熱容量のヒータである。

セラミック基板を挟んで発熱抵抗体層と反対側の基板上には、チップ状のサーミスタ（不図示）が設けられている。サーミスタは、発熱抵抗体が存在する領域の反対側に、予め厚膜印刷で形成された電極パターン上に接着固定され、セラミック基板の温度をモニターする。更に、発熱抵抗体層の長手方向の端部近傍の位置にもサーミスタが設けられている。サーミスタは、接着剤の耐熱温度を超えるような温度も検知するために、不図示のバネ等の加圧手段により基板に所定の圧力で固定されている。

ヒータ１０４と定着ベルト１０１の間の潤滑剤（不図示）は、本実施形態においてはオイルが塗布されている。オイルとしては、高温環境下において使用可能なシリコーンオイル等が好ましい。

図２で、定着ベルト１０１は、ステー１０６と軌道規制部材１０５を介して、加圧レバー１１２に支持されており、回転中心軸１１１を回動中心にして揺動可能な状態で加圧バネ１１３により加圧ローラ１０２に加圧される。尚、本実施形態では加圧力を一端側が１２５Ｎ、総加圧力が２５０Ｎとした。

（定着ベルトの粗し機構）
次に、定着ベルト１０１の表面性回復を行うフィルム粗し機構について、図３、図４を用いて説明する。定着ベルトの外周面に当接して摺擦可能な摺擦部材として、粗し機構を構成する摺擦回転体としての粗し部材１２０は、定着ベルト１０１に近接した位置に、定着ベルト１０１に当接又は離間可能に設けられている。図３が当接状態、図４が離間状態を示している。また、図５に粗し部材１２０の当接離間構成及び駆動機構部を示した斜視図を示している。なお、図３乃至図５における水平方向は、装置本体を示す図１における上下方向（鉛直方向）である。

この粗し部材１２０は、その表面に凹凸を有し、表面を定着ベルト１０１の表面に摺擦させることで、表面粗さを変更する。より具体的には、粗し部材１２０は、外径１２ｍｍのＳＵＳの芯金上に、接着層を介して摺擦材としての砥粒を密に接着して形成した摺擦層を設けたローラである。本実施形態では摺擦材として、平均粒径が約１２μｍであるホワイトアランダム（ＷＡ）を用いた。

他にも摺擦材として、平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下で、次に記述する何れかの砥粒を接着層で接着処理したもの等が挙げられる。すなわち、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンド、及びこれらの混合物の何れかの砥粒である。

ここで、砥粒の粒径は、走査型電子顕微鏡Ｓ−４５００（日立製作所（株）製）を用いてランダムに１００個以上抽出した砥粒を、画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３（ニレコ（株）製）を用いて個数平均粒径を算出することにより得ることができる。

次に、粗し部材１２０を定着ベルト１０１に当接または離間、および回転させる機構について説明する。本実施形態では、粗し部材１２０が回転可能な構成を用いて説明を行うが、それに限定するものではなく、粗し部材１２０を回転させずに固定させてもよい。また、粗し部材１２０は回転体でなくともよく、平面状の基層上に砥粒を接着させて摺擦層を形成した、パッド形状の粗し部材１２０を定着ベルト１０１に当接させてもよい。

図５に示すように、定着装置１００のフレーム１１５に支持された粗し部材カム軸（図５では不図示）の長手方向の両端には、偏心カムとしての粗し部材カム１２３と粗し部材カムギア１２４が固定されており、不図示の粗し部材カム用モータを動作させる。これにより、接続した駆動列によって、粗し部材カムギア１２４を介して粗し部材カム軸を回転させ、粗し部材カム１２３の位相を変更する。センサ１２５を用いて、粗し部材カム１２３を所望の位置に停止させて制御し、粗し部材１２０（粗し部材ギア１３２と同軸）の定着ベルト１０１に対する当接・離間の切替を行う。

次に、粗し部材１２０を加圧する動作の詳細について、図６を用いて説明を行う。粗し部材１２０は、フレーム１１５（図６では不図示）に設置された固定軸１２８に回転可能に支持された支持アーム１２９に対し、粗し部材１２０と同軸の粗し部材軸受１２６を介して回転可能に支持されている。また、固定軸１２８には加圧アーム１２７も回転可能に支持されており、支持アーム１２９と加圧アーム１２７の間には加圧バネ１３０が設けられている。

前述のように、粗し部材１２０を加圧状態にするために粗し部材カム１２３を回転させると、加圧アーム１２７が粗し部材カム１２３に押し下げられ、図６の矢印Ａの方向に回転する。加圧アーム１２７が押し下げられると、加圧バネ１３０によって支持アーム１２９が押し下げられ、同じく図中矢印Ａの方向に回転し始める。支持アーム１２９は、やがてフレーム１１５（図６では不図示）に設置されたストッパ１２１に突き当たり、支持アーム１２９に支持されている粗し部材１２０も、定着ベルト１０１に対し所定の侵入量で押し当てられた状態で停止する。

このようにして、粗し部材１２０は定着ベルト１０１に対して加圧された状態（当接状態）となる。

続いて、図６で、粗し部材１２０を定着ベルト１０１に対して離間する際の動作について説明する。なお、図６における水平方向は、装置本体を示す図１における上下方向（鉛直方向）である。加圧アーム１２７には、他端がフレーム１１５（図６では不図示）に保持された離間バネ１３１が設けられている。離間バネ１３１は、図６の矢印Ａとは逆回転方向へ向かって加圧アーム１２７を与圧しているねじりコイルバネである。加圧アーム１２７を上記のように与圧することで、加圧アーム１２７は粗し部材カム１２３側へと付勢される。

粗し部材１２０を離間するために、粗し部材カム１２３を回転させると、離間バネ１３１からの付勢力により、加圧アーム１２７が矢印Ａとは逆回転方向に回転を始める。次に、図６の矢印Ｂ部において加圧アーム１２７が支持アーム１２９を押すため、支持アーム１２９も加圧アーム１２７に連動して同一方向へ回転し、これにより粗し部材１２０が定着ベルト１０１から退避し、離間状態となる。

上述のようにして、粗し部材１２０は、粗し部材カム１２３の回転に従って昇降する（図６における水平方向は、図１における上下方向（鉛直方向））ことが可能となる。これにより、粗し部材１２０を図３に示す加圧位置（当接位置）と、図４に示す離間位置との間で移動させることができるようになっている。

次に、粗し部材１２０の回転機構について、図５を用いて説明する。粗し部材１２０の同軸上には粗し部材ギア１３２が接続されており、加圧ローラ１０２には加圧ローラギア１０８が接続されている。粗し部材１２０が定着ベルト１０１に当接すると、粗し部材ギア１３２も粗し部材１２０と共に移動して、加圧ローラギア１０８と連結したギア１３３と連結する。

これにより、不図示の定着装置用モータからの駆動が加圧ローラギア１０８を介して粗し部材ギア１３２まで伝わり、加圧ローラ１０２に従動する定着ベルト１０１に対して相対速度を持って粗し部材１２０を回転させることができる。

一方、粗し部材カム１２４を回転させて粗し部材１２０を定着ベルト１０１から離間させると、粗し部材ギア１３２と加圧ローラギア１０８との連結が解除される。これにより、定着装置用モータからの駆動が伝達されなくなり、粗し部材１２０の回転が停止する。

次に、本実施形態の軌道規制部材１０５の詳細について、図３、図４、図７、図８を用いて説明する。軌道規制部材１０５は、定着ベルト１０１の内周面に対向し、定着ベルト１０１の回転を案内するガイド面１０５ａを有している。ガイド面１０５ａは、定着ベルト１０１の内周面に略対向する半円弧状に形成されている。但し、粗し部材１２０が定着ベルト１０１外周面に対し接触する箇所の、定着ベルト１０１を介した内周面側には、ガイド面１０５ａの代わりに凹部１０５ｂが形成されている。

具体的には、本実施形態では、図３、図４に示すように、定着ベルト１０１の長手方向から見て、凹部１０５ｂはガイド面１０５ａの半円弧形状の弦（直線部）となる平面として形成されている。本実施形態では、この弦の円周部（１０５ａが存在していると仮定）からの最大凹み量は約３ｍｍとしており、粗し部材１２０の定着ベルト１０１に対する侵入量は約１．５ｍｍとしている。

この凹部１０５ｂを設けたことによる効果として、粗し部材１２０が定着ベルト１０１の外周面に加圧されて定着ベルト１０１が内側に撓んでも、定着ベルト１０１の内周面側が軌道規制部材１０５に接触しないようにすることができる。これにより、本実施形態によって得られる、粗し部材１２０の定着ベルト１０１に対する当接圧の長手方向分布の概略を図７（ａ）に示す。一方、比較例として、従来のように凹部１０５ｂを形成せずにガイド面１０５ａを連続的に形成した場合に得られる、粗し部材１２０の定着ベルト１０１に対する当接圧の長手方向分布の概略を図７（ｂ）に示す。

ここで、Ｐ１は粗し部材１２０によって定着ベルト１０１の外周面に十分な深さの凹凸を形成する為に必要な当接圧の目安を表している。また、Ｗ１は定着装置によって搬送される記録材の長手方向の最大寸法であり、Ｗ２は粗し部材１２０と定着ベルト１０１との接触箇所におけるガイド面１０５ａの長手方向の寸法である。

図７（ｂ）に示すように、凹部１０５ｂを形成せず、替りにガイド面１０５ａを連続的（地続き）に形成した場合は、定着ベルト１０１の長手方向の両端部のみが粗し部材１２０とガイド面１０５ａによって挟持される。このため、両端の幅Ｗ２の領域に当接圧が集中し、それ以外（中央部の幅Ｗ１の領域）の当接圧が低下してしまう。すなわち、記録材の通過する中央の幅Ｗ１内部の領域において十分な深さの凹凸が得られなくなり、紙コバによる傷が定着ベルト１０１上のスジとして発達してしまう（当接圧はＰ１より低い）。

それに対し、図７（ａ）に示すように、本実施形態では、定着ベルト１０１を内周面側から接触支持する面が無いので、定着ベルト１０１に対する粗し部材１２０の当接圧を長手方向全域で良好に得ることが出来る（当接圧は長手方向全域でＰ１より高い）。

《第２の実施形態》
第１の実施形態では、定着ベルト１０１の長手方向から見て、凹部１０５ｂの切り口は直線部であったが、曲線部を備える切り口としても良い。すなわち、本発明の第２の実施形態として、図８に示すように、定着ベルトの長手方向から見て、凹部１０５ｂを定着ベルト１０１の中心軸に向かって凸となるような半円弧形状（曲線部）として形成することも出来る。第１の実施形態と同様に、粗し部材１２０が定着ベルト１０１の外周面に接触した際に、定着ベルト１０１が内側に若干撓んでも、定着ベルト１０１の内周面側が軌道規制部材１０５に触れることが無いようにこの凹部１０５ｂを形成する。

これによって、定着ベルト１０１の長手方向の両端部のみが粗し部材１２０と軌道形成部材１０５によって挟持されることが無くなり、粗し部材１２０の当接圧が長手方向全域について均一に近づき、粗し性能も略均一化することが出来る。

《第３の実施形態》
上述した実施形態では、定着ベルトの長手方向の両端部で定着ベルトを支持する軌道規制部材１０５は、粗し部材１２０が当接する定着ベルトの外周面に対向した内周面と接触しない凹部１０５ｂを備える。そして、この軌道規制部材１０５は、定着ベルトの周方向で凹部１０５ｂと異なる領域（１０５ａ）で定着ベルトの内周面を支持するものであった。しかし、図９に示す本実施形態のように、定着ベルト１０１の長手方向の両端部を除く長手方向の領域にバックアップ部材１２１を追加しても良い。

より具体的には、定着ベルト１０１の長手方向の両端部が軌道規制部材１０５のガイド面１０５ａによってそれぞれ支持される領域を除く長手方向の領域にバックアップ部材１２１を追加しても良い。

そして、バックアップ部材１２１が定着ベルト１０１の内周面と当接する当接面は、定着ベルト１０１の長手方向において、ベルトを支持する第1及び第２の支持部材として配置されたそれぞれの軌道規制部材１０５の間に位置する。

このバックアップ部材１２１としては、液晶ポリマーなどの耐熱樹脂、もしくは、スポンジやシリコーンゴムなど柔軟なゴム材料からなることが好ましい。

更に、バックアップ部材１２１は、定着ベルト１０１の径方向において固定配置されるものに限られない。すなわち、定着ベルト１０１の長手方向から見て、例えばバックアップ部材１２１を粗し部材１２０の接離機構と連動して、定着ベルト１０１の内面から離間した第１の位置と、定着ベルト１０１の内面に当接する第２の位置と、の間で変位可能に構成しても良い。すなわち、第１の位置と第２の位置を定着ベルト１０１の径方向において異なる位置としても良い。

（各実施形態の効果）
以上、上述した第１乃至第３の実施形態によれば、フリーベルト方式の定着装置であっても、定着ベルトの長手全域に対して粗し部材が均一に当接できるため、定着ベルト１０１の表面性状の均一性を回復することが可能となる。したがって、省エネルギー性とクイックスタート性を維持しつつ、画像品位の高い定着装置あるいは画像形成装置を提供することができる。

（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、定着ベルトの長手方向から見て軌道規制部材１０５における凹部１０５ｂの形状は、粗し部材１２０の当接のために近づく方向に関し略対称的な形状として具体的形状を示した。略対称的な形状としては、それ以外の形状として例えばＶ字形状であっても良い。また、凹部１０５ｂの形状は、略対称的な形状でなく非対称な形状であっても良い。

そして、上述した実施形態において、軌道規制部材１０５は、定着ベルトの周方向の形状を規制する第１の面と、定着ベルトの長手方向の移動（寄り）を規制する第２の面を備え、定着ベルトの周方向で凹部１０５ｂが第２の面と隣接して設けられる。

ここで、軌道規制部材１０５において凹部１０５ｂを形成するとして、定着ベルトの長手方向から見て定着ベルトの寄り移動を規制する規制面（第２の面）にも凹部１０５ｂと同様の凹部を形成することもできる。しかしながら、寄り移動を規制する規制面（第２の面）については、寄り移動を規制する機能を維持するために凹部を設けず、従来通りの凹部の無い寄り移動規制面とすることがより好ましい。

（変形例２）
上述した実施形態では、ベルト支持部材１０５は、定着ベルトの周方向の位置に関して、摺擦部材が当接するベルト外周面に対応する位置に凹部（一端側で第１の凹部、他端側で第２の凹部）を備えたが、凹部の替りに開口部を備える場合であっても良い。すなわち、ベルト支持部材１０５は、定着ベルトの周方向の位置に関して、摺擦部材が当接するベルト外周面に対応する位置に開口部（一端側で第１の開口部、他端側で第２の開口部）を備える場合であっても良い。

この場合、ベルト支持部材１０５は、断面形状として開口部位置が途切れた形状（円形形状から略矩形が切り取られた形状、あるいは蹄鉄形状など）となる。

（変形例３）
上述した実施形態では、定着ベルトの長手方向から見て、粗し部材１２０が定着ベルトの表面に当接する位置は、定着ニップ部Ｎの中心位置に対し９０度変位した位置としたが、本発明はこれに限られない。すなわち、定着ベルトの長手方向から見て、粗し部材１２０が定着ベルトの表面に当接する位置は、定着ニップ部Ｎの中心位置に対し所定角度変位した位置であれば良い。

（変形例４）
上述した実施形態では、定着ニップ部を形成する第１の回転体および第２の回転体のうち、無端ベルトが第１の回転体に設けられたが、無端ベルトが第２の回転体に設けられても良い。また、無端ベルトが第１の回転体、第２の回転体の双方に設けられても良い。

（変形例５）
上述した実施形態では、トナー像が形成される記録材としてのシートＰとして、転写シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙を述べた。すなわち、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。より具体的には、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材（シート）Ｐの扱いを紙コバの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。

（変形例６）
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する装置を例に説明したが、本発明は、これに限られない。画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置（この場合も定着装置と呼ぶものとする）にも、同様に適用可能である。

１０１・・定着ベルト、１０２・・加圧ローラ、１０５・・軌道規制部材、１０５ａ・・ガイド面、１０５ｂ・・凹部、１０７・・圧接部材、１２０・・粗し部材

Claims (13)

1. 無端状で回転可能なベルト部材と、
   前記ベルト部材の長手方向の一端側で前記ベルト部材の前記一端側の端部を支持する第１の支持部材と、
   前記長手方向の他端側で前記ベルト部材の前記他端側の端部を支持する第２の支持部材と、
   前記ベルト部材に対向し、前記ベルト部材との間でトナー画像を担持した記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する対向部材と、
   前記ベルト部材を挟んで前記対向部材と反対側に設けられ、前記ベルト部材を圧接する圧接部材と、
   前記ベルト部材の外周面に当接して摺擦可能な摺擦部材と、
   を有し、
   前記第１の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の位置に関して、前記摺擦部材が当接する前記ベルト部材の外周面に対応する位置に凹部を備え、前記凹部は前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき前記ベルト部材の内周面と接触しない凹部であって、
   前記第１の支持部材は、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき、前記ベルト部材の周方向で前記凹部と異なる領域で前記ベルト部材の内周面を支持することを特徴とする定着装置。
2. 無端状で回転可能なベルト部材と、
   前記ベルト部材の長手方向の一端側で前記ベルト部材の前記一端側の端部を支持する第１の支持部材と、
   前記長手方向の他端側で前記ベルト部材の前記他端側の端部を支持する第２の支持部材と、
   前記ベルト部材に対向し、前記ベルト部材との間でトナー画像を担持した記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する対向部材と、
   前記ベルト部材を挟んで前記対向部材と反対側に設けられ、前記ベルト部材を圧接する圧接部材と、
   前記ベルト部材の外周面に当接して摺擦可能な摺擦部材と、
   を有し、
   前記第１の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の位置に関して、前記摺擦部材が当接する前記ベルト部材の外周面に対応する位置に開口部を備え、前記開口部は前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき前記ベルト部材の内周面と接触しない開口部であって、
   前記第１の支持部材は、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき、前記ベルト部材の周方向で前記開口部と異なる領域で前記ベルト部材の内周面を支持することを特徴とする定着装置。
3. 前記摺擦部材を前記ベルト部材に対して当接・離間するための接離機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記ベルト部材の内部に設けられ、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面を摺擦する際に前記摺擦部材と共に前記ベルト部材を挟むバックアップ部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の定着装置。
5. 前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面を摺擦する際に前記バックアップ部材が前記ベルト部材の内周面と当接する当接面は、前記長手方向において、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材の間に位置する請求項４に記載の定着装置。
6. 前記第２の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の位置に関して、前記摺擦部材が当接する前記ベルト部材の外周面に対応する位置に第２の凹部を備え、前記第２の凹部は前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき前記ベルト部材の内周面と接触しない凹部であって、
   前記第２の支持部材は、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき、前記ベルト部材の周方向で前記第２の凹部と異なる領域で前記ベルト部材の内周面を支持することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
7. 前記第１の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の形状を規制する第１の面と、前記ベルト部材の長手方向の移動を規制する第２の面を備え、前記ベルト部材の周方向で前記凹部が前記第２の面と隣接して設けられることを特徴とする請求項１または６に記載の定着装置。
8. 前記ベルト部材の長手方向から見て、前記凹部の切り口は直線部もしくは曲線部を備えることを特徴とする請求項１、６、７のいずれか1項に記載の定着装置。
9. 前記第２の支持部材は、前記ベルト部材の周方向の位置に関して、前記摺擦部材が当接する前記ベルト部材の外周面に対応する位置に第２の開口部を備え、前記第２の開口部は前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき前記ベルト部材の内周面と接触しない開口部であって、
   前記第２の支持部材は、前記摺擦部材が前記ベルト部材の外周面に当接するとき、前記ベルト部材の周方向で前記第２の開口部と異なる領域で前記ベルト部材の内周面を支持することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
10. 前記ベルト部材は、フィルムで形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記対向部材は、加圧ローラであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 前記接離機構は、前記摺擦部材を前記ベルト部材に対して当接する方向に付勢する加圧バネと、前記加圧バネの付勢力に抗して回転により前記摺擦部材を前記ベルト部材に対して離間した位置に変位可能とする偏心カムと、を有することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
13. 前記摺擦部材は、摺擦回転体であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の定着装置。