JP2020003642A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトおよび従動リングの損傷を防止することを目的とする。【解決手段】定着装置は、無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周側に配置されたヒータと、第１の中心軸を中心とする円弧状の接触面を有し、当該接触面で定着ベルトの内周面に接触するベルト支持部と、定着ベルトの幅方向において定着ベルトの少なくとも一方の側に配置された従動リングと、第２の中心軸を中心とする円弧状の接触面を有し、当該接触面で従動リングの内周面に接触するリング支持部とを備える。第１の中心軸と第２の中心軸とは、互いにずれている。【選択図】図９

Description

本発明は、画像を媒体に定着する定着装置、および定着装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置には、無端状の定着ベルトを用いたものがある。特許文献１には、定着ベルトの内周側に設けたフランジ状の保持部材によって、定着ベルトを回転可能に保持した定着装置が開示されている。また、定着ベルトの幅方向の変位を規制するため、定着ベルトの幅方向両側に、従動リングが配置されている。従動リングは、定着ベルトの幅方向端部に接触し、定着ベルトに追従して回転する。

特開２０１７−２０３８７３（図３）

しかしながら、定着ベルトと従動リングとの間には回転速度差が生じやすいため、摩擦によって従動リングの表面に溝が形成される場合がある。従動リングの溝が深くなると、定着ベルトの損傷につながる可能性がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、定着ベルトおよび従動リングの損傷を防止することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周側に配置されたヒータと、第１の中心軸を中心とする円弧状の接触面を有し、当該接触面で定着ベルトの内周面に接触するベルト支持部と、定着ベルトの幅方向において定着ベルトの少なくとも一方の側に配置された従動リングと、第２の中心軸を中心とする円弧状の接触面を有し、当該接触面で従動リングの内周面に接触するリング支持部とを備える。第１の中心軸と第２の中心軸とは、互いにずれている。

本発明に係る画像形成装置は、媒体に画像を形成する画像形成部と、画像形成部により形成された画像を媒体に定着させる上記の定着装置とを備える。

本発明によれば、第１の中心軸と第２の中心軸とが変位しているため、定着ベルトが従動リングの同じ径方向位置に接触し続けることが防止され、その結果、従動リングに溝が形成されにくくなる。また、従動リングに溝が形成されにくくなることにより、定着ベルトの損傷も防止される。

本発明の実施の形態の画像形成装置の基本構成を示す図である。 実施の形態の定着装置の構成を示す断面図である。 実施の形態の定着装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態の定着装置の構成を、定着ベルトを取り外して示す斜視図である。 実施の形態の定着装置の構成を、定着ベルトと上部カバーを取り外して示す斜視図である。 実施の形態のフランジ部材（支持体）を示す斜視図（Ａ）、正面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。 実施の形態のフランジ部材の溝部の深さを説明するための模式図である。 実施の形態の従動リングを示す斜視図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。 実施の形態のフランジ部材と従動リングを示す模式図（Ａ）および定着ベルトを支持している状態を示す模式図（Ｂ）である。 実施の形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 実施の形態の揺動レバーの動作を説明するための定着装置の斜視図であり、定着ベルトと上部カバーを取り外して示す図である。 実施の形態の揺動レバーの動作を説明するための定着装置の斜視図である。 比較例の定着ベルトと従動リングと突き当て面との位置関係を示す図（Ａ）、従動リングの表面状態を示す模式図（Ｂ）および表面粗さの分布の一例を示す模式図（Ｃ）である。 実施の形態の定着ベルトと従動リングと突き当て面との位置関係を示す図（Ａ）、従動リングの表面状態を示す模式図（Ｂ）および表面粗さの分布の一例を示す模式図（Ｃ）である。

＜画像形成装置の構成＞
まず、本発明の実施の形態における定着装置１０を備えた画像形成装置１について説明する。図１は、本実施の形態における画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、電子写真法を用いてカラー画像を形成するプリンタであり、印刷用紙等の媒体Ｐを供給する媒体供給部７と、供給された媒体Ｐにトナー像（現像剤像）を形成する画像形成部８と、媒体Ｐにトナー像を定着する定着装置１０と、トナー像が定着した媒体Ｐを画像形成装置１の外部に排出する媒体排出部９とを備えている。

媒体供給部７は、媒体Ｐを積載状態で収容する媒体収容部としての給紙トレイ７１と、給紙トレイ７１に積載された媒体Ｐを一枚ずつ引き出すピックアップローラ７２と、引き出された媒体Ｐを搬送路に送り出すフィードローラ７３およびリタードローラ７４と、搬送路に送り出された媒体を画像形成部８まで搬送する搬送ローラ対７５および搬送ローラ対７６を有する。

画像形成部８は、媒体Ｐの搬送路に沿って、後述するＸ方向（図１において右から左）に直列に配列された４つのプロセスユニット（現像剤像形成部）８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃを有する。プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃは、それぞれブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナー（現像剤）によりトナー像を形成する。プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃは、使用するトナーを除いて共通の構成を有するため、「プロセスユニット８０」として説明する。

プロセスユニット８０は、トナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム８１を有する。感光体ドラム８１は、導電性の基体の表面に感光層（電荷発生層および電荷輸送層）を設けたドラム状の部材であり、図中時計回りに回転する。

プロセスユニット８０は、感光体ドラム８１の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ８２と、一様に帯電した感光体ドラム８１の表面に光を照射して静電潜像を形成する例えばＬＥＤ（発光ダイオード）アレイを有する露光装置としての露光ヘッド８３と、静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体としての現像ローラ８４と、現像ローラ８４にトナーを供給する供給部材としての供給ローラ８５と、感光体ドラム８１の表面に残存したトナーを掻き取るクリーニング部材８６とを有する。

また、各プロセスユニット８０には、現像ローラ８４および供給ローラ８５にトナーを供給する現像剤供給部としてのトナーカートリッジ８７が着脱可能に備えられている。

プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃの各感光体ドラム８１に対向するように、４つの転写ローラ８８が配置されている。転写ローラ８８には、感光体ドラム８１に形成されたトナー像を媒体Ｐに転写するための転写電圧が印可される。

プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃの下方（後述する−Ｚ方向）には、媒体Ｐを静電気力により吸着保持して搬送する無端状の転写ベルト８９と、転写ベルト８９を駆動するためのベルト駆動ローラ９０と、転写ベルト８９に張力を付与するテンションローラ９１とが配置されている。

媒体Ｐの搬送路に沿って、画像形成部８の下流側には、定着装置１０が設けられている。定着装置１０は、媒体Ｐ上のトナー像に熱と圧力を加えて、トナー像を融解し、媒体Ｐに定着させるものである。定着装置１０の構成については、後述する。

媒体Ｐの搬送路に沿って定着装置１０の下流側には、媒体排出部９が配置されている。媒体排出部９は、トナー像が定着した媒体Ｐを排出する排出ローラ対９２，９３，９４を有する。画像形成装置１の本体上部には、排出された媒体Ｐを載置するためのスタッカ部９５が設けられている。

図１において、媒体Ｐが定着装置１０を通過するときの搬送方向（媒体Ｐの移動方向）を、Ｘ方向とする。また、Ｘ方向に搬送される媒体Ｐの幅方向を、Ｙ方向とする。Ｙ方向は、感光体ドラム８１の回転軸と平行である。また、Ｘ方向とＹ方向に直交する方向を、Ｚ方向とする。

Ｘ方向については、媒体Ｐが定着装置１０を通過するときの搬送方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。Ｙ方向については、＋Ｘ方向を向いて左手方向を＋Ｙ方向とし、右手方向を−Ｙ方向とする。Ｚ方向については、図１の上方向を＋Ｚ方向とし、下方向を−Ｚ方向とする。

＜定着装置の構成＞
次に、本実施の形態における定着装置１０の構成について説明する。図２は、定着装置１０を示す断面図である。定着装置１０は、無端状ベルトである定着ベルト１１と、定着ベルト１１の内周側に配置されたヒータ１５と、定着ベルト１１の外周側に配置された加圧部材としての加圧ローラ２とを有する。

定着ベルト１１は、金属（例えばステンレス鋼）の基層と、基層の表面に形成されたシリコーンゴム等の弾性層と、弾性層の表面に形成された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）等の被覆層とを有する。基層の厚さは例えば３０μｍであり、弾性層の厚さは例えば３００μｍであり、被覆層の厚さは例えば２０μｍである。定着ベルト１１の内径は、例えば３０ｍｍである。定着ベルト１１の幅方向は、Ｙ方向である。

加圧ローラ２は、ここでは定着ベルト１１の下方（−Ｚ方向）に配置されている。加圧ローラ２は、金属のシャフト２１と、シャフト２１の表面に形成されたシリコーンゴム等の弾性層２２と、弾性層２２の表面に形成されたＰＦＡ等の被覆層２３とを有する。加圧ローラ２の軸方向は、Ｙ方向である。加圧ローラ２は、定着ベルト１１との間でニップ部を形成し、後述する定着モータ２１４（図１０）からの回転伝達により回転する。

定着ベルト１１の内周側には、ステイ１２と、ヒータ支持部材１３と、熱伝導部材１４と、ヒータ１５と、熱拡散部材１６と、温度センサ１７とが配置されている。

ステイ１２は、Ｙ方向に長い部材であり、Ｙ方向に直交する面において略コの字状の断面を有する。より具体的には、ステイ１２は、Ｘ方向に相対する２つの側板部１２ｂと、側板部１２ｂの上端同士をつなぐ天板部１２ａとを有して構成される。ステイ１２は、ヒータ支持部材１３、熱伝導部材１４、ヒータ１５、熱拡散部材１６および温度センサ１７を支持する構造部品である。ステイ１２は、例えば電気亜鉛めっき鋼板等の金属で形成される。

ヒータ支持部材１３は、ステイ１２の下側（−Ｚ方向）に固定されている。ヒータ支持部材１３は、ステイ１２に対してヒータ１５を支持するものである。ヒータ支持部材１３は、ステイ１２の２つの側板部１２ｂの内側に固定される２つの側板部１３ｂと、側板部１３ｂの下端同士をつなぐ底板部１３ａとを有して構成される。

ヒータ支持部材１３の底板部１３ａの下面（−Ｚ方向の面）は、以下に説明する熱伝導部材１４に接する。底板部１３ａのＸ方向両端には、Ｙ方向に長い溝部１３ｄがそれぞれ形成されている。ヒータ支持部材１３は、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂で形成される。

熱伝導部材１４は、ヒータ支持部材１３と、次に説明するヒータ１５との間に配置される、例えば板状の部材である。熱伝導部材１４は、耐熱性が高く、熱伝導率の高い材料、例えばステンレス（ＳＵＳ）で形成されている。熱伝導部材１４の上面（＋Ｚ方向の面）は、ヒータ支持部材１３の底板部１３ａの下面に接触している。

ヒータ１５は、定着ベルト１１を加熱する板状の熱源（板状ヒータ）である。ヒータ１５は、発熱体としての抵抗線を有しており、抵抗線への電流供給によって発熱する。ヒータ１５の上面は、熱伝導部材１４の下面に接触している。

熱拡散部材１６は、ヒータ１５と定着ベルト１１との間に配置され、ヒータ１５の熱を定着ベルト１１に伝えるものである。熱拡散部材１６は、耐熱性が高く、熱伝導率の高い材料、例えばガラスコーティングされたステンレスで形成されている。熱拡散部材１６の上面は、ヒータ１５の下面に接触し、熱拡散部材１６の下面は、定着ベルト１１の内周面に接触している。

熱拡散部材１６は、Ｙ方向に長い板状部材のＸ方向の両端を上方（ヒータ１５側）に折り曲げて、一対の折り曲げ片１６ａを形成したものである。各折り曲げ片１６ａは、ヒータ支持部材１３の底板部１３ａの溝部１３ｄに挿入され、固定されている。熱伝導部材１４およびヒータ１５は、ヒータ支持部材１３の底板部１３ａと熱拡散部材１６とにＺ方向に挟まれた状態で保持される。

また、熱拡散部材１６の下面（すなわち定着ベルト１１との接触面）には、定着ベルト１１の内周面と摺動抵抗（摩擦力）を低減するための摺動グリスが付与されている。

また、熱伝導部材１４の上面に接するように、温度センサ１７が配置されている。温度センサ１７は、熱伝導部材１４を介してヒータ１５の温度を検知するものであり、ヒータ支持部材１３によって支持されている。温度センサ１７の出力信号は、後述するヒータ制御部２１１（図１０）に送られ、これに基づいてヒータ１５の温度制御が行われる。

図３は、定着装置１０を示す斜視図である。図４は、定着装置１０から定着ベルト１１を取り外して示す斜視図である。定着装置１０は、Ｙ方向に相対する一対のサイドフレーム５１と、サイドフレーム５１を下方（−Ｚ方向）から支持する基台部５０と、サイドフレーム５１の上方（＋Ｚ方向）に位置する上部カバー５２とを有する。

上述した定着ベルト１１、ステイ１２、ヒータ支持部材１３、熱伝導部材１４、ヒータ１５、熱拡散部材１６および温度センサ１７並びに加圧ローラ２は、Ｙ方向において一対のサイドフレーム５１の間に配置されている。また、加圧ローラ２は、これら一対のサイドフレーム５１によって回転可能に支持されている。

図４に示すように、一対のサイドフレーム５１のＹ方向の内側には、一対の揺動レバー５５が設けられている。各揺動レバー５５は、Ｙ方向の支軸５６により、サイドフレーム５１に揺動可能に取り付けられている。支軸５６は、揺動レバー５５の下端部（−Ｚ方向の端部）で且つ−Ｘ方向の端部に配置されている。

各揺動レバー５５には、略円筒状のフランジ部材３が取り付けられている。フランジ部材３は、定着ベルト１１（図３）の幅方向両側において、定着ベルト１１を内周側から支持する。また、定着ベルト１１（図３）の幅方向の各端部に対向するように、従動リング４が設けられている。なお、図３，４では、一方の従動リング４はサイドフレーム５１に隠れている。

各揺動レバー５５には、ステイ１２のＹ方向端部が、後述するようにフランジ部材３の内部を貫通して固定されている。すなわち、一対の揺動レバー５５は、一対のフランジ部材３を介して定着ベルト１１を支持し、且つ、ステイ１２とそれに支持される各構成要素（ヒータ支持部材１３、熱伝導部材１４、ヒータ１５、熱拡散部材１６および温度センサ１７）を支持する。

図５は、定着装置１０から定着ベルト１１と上部カバー５２を取り外した状態を示す斜視図である。揺動レバー５５の上端部（＋Ｚ方向の端部）で且つ＋Ｘ方向の端部には、当接板５７が設けられている。当接板５７は、例えば、Ｘ方向に直交する板面を有する。

各サイドフレーム５１には、揺動レバー５５の当接板５７に対して−Ｘ側に、付勢部材としてのコイルばね６２が取り付けられている。コイルばね６２の巻軸方向は、Ｘ方向である。コイルばね６２の−Ｘ方向の端部は、当接板５７に当接している。コイルばね６２の＋Ｘ方向の端部は、サイドフレーム５１の壁部５１ａに当接している。これにより、コイルばね６２は、図５に矢印Ｒで示す方向に揺動レバー５５の当接板５７を付勢する。

各サイドフレーム５１には、揺動レバー５５の当接板５７に対して＋Ｘ側に、駆動機構としてのカム６０が取り付けられている。図５では、一方のカム６０がサイドフレーム５１に隠れている。一対のカム６０は、Ｙ方向に延在する回転軸６１に取り付けられている。回転軸６１の両端は、サイドフレーム５１に形成された支持穴５１ｂに回転可能に支持されている。カム６０の外周面は、当接板５７の＋Ｘ側の面に当接している。すなわち、当接板５７は、コイルばね６２の付勢力によって、カム６０の外周面に押し当てられている。

カム６０は、後述するカムモータ２１６（図１０）からの回転伝達によって回転する。カム６０の回転によって、当接板５７の位置が変化し、揺動レバー５５が支軸５６を中心として揺動する。この揺動レバー５５の揺動により、定着ベルト１１（図３）が加圧ローラ２に対して接近および離間する方向に移動する。

一方のサイドフレーム５１には、定着ベルト１１の内周側のヒータ１５（図２）に電流を供給するための端子部５８が取り付けられている。端子部５８からは配線５９が引き出され、ヒータ制御部２１１（図１０）に接続されている。温度センサ１７（図２）の出力も、端子部５８からヒータ制御部２１１（図１０）に出力される。

図６は、フランジ部材３を示す斜視図（Ａ）、正面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。なお、図６には一方のフランジ部材３のみ示すが、他方のフランジ部材３は、Ｙ方向中心に対して、図６に示したフランジ部材３と対称な形状を有する。

フランジ部材３は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂で形成される。図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フランジ部材３は、定着ベルト１１を支持する略円筒状のベルト支持部３１と、ベルト支持部３１にＹ方向に隣接する接続部３２とを有する。

ベルト支持部３１は、Ｙ方向に延在する中心軸Ａ（第１の中心軸）を中心とする円弧状の接触面３１ａを有する。この接触面３１ａは、定着ベルト１１の内周面が摺動する面である。ベルト支持部３１の半径（すなわち中心軸Ａから接触面３１ａまでの距離）は、例えば１４．９ｍｍである。

ベルト支持部３１は、上述したステイ１２（図２）に嵌合する矩形状の内周部３１ｂを有する。図４に示したステイ１２のＹ方向端部は、ベルト支持部３１の内周部３１ｂを貫通して、揺動レバー５５に固定される。

ベルト支持部３１は、完全な円筒状ではなく、下端部（−Ｚ方向の端部）に開口部３１ｃを有する。この開口部３１ｃを介して、ステイ１２に取り付けられたヒータ支持部材１３（図２）が定着ベルト１１に対向する。

ベルト支持部３１は、Ｙ方向において接続部３２と反対の側に、テーパ面３１ｄを有している。このテーパ面３１ｄは、ベルト支持部３１の接触面３１ａへの定着ベルト１１の取り付けを容易にするために設けられている。

接続部３２は、ベルト支持部３１から径方向外側に張り出した略環状の部分である。接続部３２のベルト支持部３１側の面（−Ｙ方向の面）は、従動リング４に当接する突き当て面３２ａである。突き当て面３２ａは、ＸＺ面と平行な面である。接続部３２の下端部（−Ｚ方向の端部）には、ＸＺ面に対して傾斜するテーパ面３２ｂが形成されている。

接続部３２の上端部（＋Ｚ方向の端部）には、ネジを貫通する固定穴３２ｃが形成されている。固定穴３２ｃを貫通するネジにより、フランジ部材３が揺動レバー５５に固定される。

図６（Ｃ）に示すように、ベルト支持部３１の接続部３２側の端部には、従動リング４を支持するリング支持部としてのリング支持溝３３が形成されている。このリング支持溝３３は、従動リング４を回転可能に支持する部分である。リング支持溝３３の底部（接触面）３３ａは、Ｙ方向に延在する中心軸Ｂ（第２の中心軸）を中心とする円弧状に延在している。中心軸Ｂからリング支持溝３３の底面３３ａまでの距離は、例えば、１４．４ｍｍである。

図６（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、ベルト支持部３１の接触面３１ａを規定する円弧の中心軸Ａと、リング支持溝３３の底面３３ａを規定する円弧の中心軸Ｂとは、互いにずれた位置にある。

図７は、リング支持溝３３の溝形状を説明するための模式図である。リング支持溝３３の深さ（すなわちベルト支持部３１の接触面３１ａからリング支持溝３３の底面３３ａまでの距離）Ｄは、ベルト支持部３１の周方向（すなわちリング支持溝３３の延在方向）に変化する。このような構成により、中心軸Ａと中心軸Ｂとが互いにずれた位置関係を実現することができる。

定着ベルト１１の内径を３０ｍｍとし、従動リング４の内径を２９．２ｍｍとした場合、中心軸Ａと中心軸Ｂとの距離Ｓは、０．４ｍｍ以下であることが望ましい。後述するように、定着ベルト１１が従動リング４の内周縁から突出しないようにするためである。ここでは、中心軸Ａと中心軸Ｂとは、Ｘ方向とＺ方向の両方にずれているが、これに限定されるものではなく、Ｘ方向のみ、あるいはＺ方向のみにずれていてもよい。

また、図７に示すように、中心軸Ａから接触面３１ａまでの距離Ｌ１は、例えば１４．９ｍｍであり、中心軸Ｂからリング支持溝３３の底面３３ａまでの距離Ｌ２は、例えば１４．４ｍｍである。中心軸Ａと中心軸Ｂとの距離Ｓは、例えば０．２ｍｍである。

図８は、従動リング４の形状を示す斜視図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。従動リング４は、いずれも円形の内周４３および外周４４を有する。また、従動リング４は、定着ベルト１１の端面に接触する第１接触面４１と、フランジ部材３の突き当て面３２ａに当接する第２接触面４２とを有する。

従動リング４は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）あるいはＰＰＳ等の樹脂で形成されている。従動リング４の内径Ｒ１は、例えば２９．２ｍｍであり、外径Ｒ２は、例えば３５ｍｍである。従動リング４の幅Ｈは、例えば２．９ｍｍであり、周方向に亘って一定である。従動リング４の厚さＴは、例えば０．３ｍｍである。すなわち、従動リング４は、厚さ方向に撓むことが可能な厚さを有する。

図９（Ａ）は、フランジ部材３のリング支持溝３３に従動リング４を取り付けた状態を示す模式図である。リング支持溝３３の幅は、従動リング４の厚さよりも広く、従動リング４はリング支持溝３３内でＹ方向に移動することが可能である。従動リング４の第１接触面４１は、ベルト支持部３１側を向き、従動リング４の第２接触面４２は、突き当て面３２ａに対向している。

図９（Ｂ）は、フランジ部材３と、従動リング４と、定着ベルト１１と、加圧ローラ２との位置関係を示す模式図である。フランジ部材３のベルト支持部３１に定着ベルト１１を取り付けると、定着ベルト１１の幅方向（Ｙ方向）の端面が、従動リング４の第１接触面４１に対向する。

定着ベルト１１の回転に伴い、定着ベルト１１が矢印で示すようにＹ方向に寄ると、定着ベルト１１のＹ方向の端面が、従動リング４の第１接触面４１に接触する。これにより、従動リング４は突き当て面３２ａ側に移動し、第２接触面４２が突き当て面３２ａに当接する。これにより、定着ベルト１１のＹ方向の位置が規制される。

また、ベルト支持部３１の下部（図６に示した開口部３１ｃが形成された部分）では、定着ベルト１１が接触面３１ａに接触していないため、この部分を通過した定着ベルト１１が再び接触面３１ａに接触する際に、Ｙ方向に変位する可能性がある。その場合には、従動リング４が撓み、この従動リング４の撓みをテーパ面３２ｂで逃がすことができるようになっている。

＜画像形成装置の制御系＞
次に、画像形成装置１の制御系について説明する。図１０は、画像形成装置１の制御系を示すブロック図である。画像形成装置１は、制御部２００と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）制御部２０１と、受信メモリ２０２と、画像データ編集メモリ２０３と、操作部２０４と、センサ群２０５と、帯電ローラ用電源２０６と、現像ローラ用電源２０７と、供給ローラ用電源２０８と、転写ローラ用電源２０９と、ヘッド制御部２１０と、ヒータ制御部２１１と、定着駆動制御部２１３と、カム駆動制御部２１５と、搬送制御部２１７と、駆動制御部２１９と、ベルト駆動制御部２２１とを備える。

制御部２００は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力ポート、タイマ等を有して構成されている。制御部２００は、上位装置からＩ／Ｆ制御部２０１を介して印刷データおよび制御コマンドを受信し、画像形成装置１の印刷動作を行う。

受信メモリ２０２は、上位装置からＩ／Ｆ制御部２０１を介して入力された印刷データを一時的に記憶する。画像データ編集メモリ２０３は、受信メモリ２０２に記憶した印刷データを受け取ると共に、その印刷データを編集処理することによって形成された画像データ、すなわちイメージデータを記録する。

操作部２０４は、画像形成装置１の状態を表示するための表示部（例えばＬＥＤ）および操作者が指示を入力するための操作部（例えばスイッチ）を備える。センサ群２０５は、画像形成装置１の動作状態を監視するための各種センサ、例えば媒体位置センサ、温湿度センサ、および濃度センサ等を含む。

帯電ローラ用電源２０６は、制御部２００の制御により、帯電ローラ８２に、感光体ドラム８１の表面を一様に帯電させるための帯電電圧を印加する。現像ローラ用電源２０７は、制御部２００の制御により、現像ローラ８４に、感光体ドラム８１の表面の静電潜像を現像するための現像電圧を印加する。

供給ローラ用電源２０８は、制御部２００の制御により、供給ローラ８５に、トナーを現像ローラ８４に供給するための供給電圧を印加する。転写ローラ用電源２０９は、制御部２００の制御により、転写ローラ８８に、感光体ドラム８１のトナー像を媒体Ｐに転写するための転写電圧を印加する。

ヘッド制御部２１０は、画像データ編集メモリ２０３に記録されたイメージデータを露光ヘッド８３に送り、露光ヘッド８３を発光制御する。ヒータ制御部（定着制御部）２１１は、温度調節回路であり、定着装置１０の温度センサ１７（図２）の出力信号に基づき、ヒータ用電源２１２からヒータ１５（図２）に所定の電流を供給する。

定着駆動制御部２１３は、定着装置１０の加圧ローラ２（図２）を回転させるため、定着モータ２１４を回転させる。カム駆動制御部２１５は、カム６０（図３〜５）を回転させるため、カムモータ２１６を回転させる。これによりカム６０が揺動レバー５５を揺動させ、定着ベルト１１が加圧ローラ２に対して接近または離間する方向に移動する。

搬送制御部２１７は、媒体Ｐを搬送するため、搬送モータ２１８の回転を制御し、図１に示したピックアップローラ７２、フィードローラ７３、搬送ローラ対７５，７６を回転させる。駆動制御部２１９は、各プロセスユニット８０の感光体ドラム８１、現像ローラ８４、供給ローラ８５等を回転させるための駆動モータ２２０を回転させる。

ベルト駆動制御部２２１は、転写ベルト８９を駆動するため、ベルトモータ２２２の回転を制御して、ベルト駆動ローラ９０を回転させる。なお、排出ローラ対９２，９３，９４は、定着モータ２１４からの回転伝達によって回転する。

＜画像形成装置の動作＞
次に、画像形成装置１の動作について、図１および図１０を参照して説明する。画像形成装置１の制御部２００は、上位装置からＩ／Ｆ制御部２０１を介して印刷コマンドと印刷データを受信すると、画像形成（印刷）動作を開始する。制御部２００は、受信メモリ２０２に印刷データを一時的に記録し、記録した印刷データを編集処理してイメージデータを生成し、画像データ編集メモリ２０３に記録する。

制御部２００は、また、搬送制御部２１７により搬送モータ２１８を駆動させる。これにより、ピックアップローラ７２およびフィードローラ７３が回転し、給紙トレイ７１に収納された媒体Ｐを一枚ずつ搬送路に送り出す。さらに搬送ローラ対７５，７６が、媒体Ｐを、搬送路に沿って画像形成部８まで搬送する。

画像形成部８では、ベルト駆動ローラ９０により回転する転写ベルト８９が、媒体Ｐを吸着保持して搬送する。媒体Ｐは、プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃの順に通過する。

制御部２００は、各プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃにおいて、各色のトナー像の形成を行う。すなわち、制御部２００は、各プロセスユニット８０の帯電ローラ８２、現像ローラ８４および供給ローラ８５に対し、帯電ローラ用電源２０６、現像ローラ用電源２０７および供給ローラ用電源２０８から、帯電電圧、現像電圧および供給電圧をそれぞれ印加する。

制御部２００は、また、駆動制御部２１９により駆動モータ２２０を回転させ、感光体ドラム８１を回転させる。感光体ドラム８１の回転に伴って、帯電ローラ８２、現像ローラ８４および供給ローラ８５も回転する。帯電ローラ８２は、その帯電電圧により、感光体ドラム８１の表面を一様に帯電させる。

制御部２００は、さらに、画像データ編集メモリ２０３に記録されているイメージデータに基づき、ヘッド制御部２１０を発光制御する。ヘッド制御部２１０は、露光ヘッド８３により、一様に帯電された感光体ドラム８１の表面を露光し、静電潜像を形成する。

感光体ドラム８１の表面に形成された静電潜像は、現像ローラ８４に付着したトナーによって現像され、感光体ドラム８１の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム８１の回転によりトナー像が転写ベルト８９の表面に接近すると、制御部２００は、転写ローラ用電源２０９から転写ローラ８８に転写電圧を印加する。これにより、感光体ドラム８１に形成されたトナー像が、転写ベルト８９上の媒体Ｐに転写される。媒体Ｐに転写されなかったトナーは、クリーニング部材８６によって掻き取られる。

このように、各プロセスユニット８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃで形成された各色のトナー像が媒体Ｐに順次転写され、互いに重ね合される。各色のトナー像が転写された媒体Ｐは、転写ベルト８９によってさらに搬送され、定着装置１０に到達する。

定着装置１０では、定着ベルト１１が回転し、ヒータ制御部２１１によってヒータ１５が加熱され、所定の定着温度に達している。定着装置１０に搬送された媒体Ｐは、定着ベルト１１と加圧ローラ２との間で加熱および加圧され、トナー像が媒体Ｐに定着される。

トナー像が定着した媒体Ｐは、排出ローラ対９２，９３，９４により、画像形成装置１の外部に排出され、スタッカ部９５上に積載される。これにより、媒体Ｐへのカラー画像の形成が完了する。

＜定着装置の動作＞
ここで、定着装置１０の動作について説明する。まず、定着ベルト１１と加圧ローラ２の離接動作について説明する。定着装置１０は、定着動作の終了時に、定着ベルト１１を加圧ローラ２から離間させる離間動作を行う。具体的には、制御部２００が、カムモータ２１６を駆動してカム６０を回転させる。

図１１および図１２は、離間動作時の定着装置１０を示す図である。図１１は、定着ベルト１１および上部カバー５２を取り外した状態を示し、図１２は、定着ベルト１１および上部カバー５２を取り付けた状態を示す。

図１１に示すように、離間動作時には、制御部２００は、カムモータ２１６（図１０）を駆動し、カム６０を所定の方向に回転させる。カム６０は、揺動レバー５５の当接板５７を、矢印Ｆで示すように−Ｘ方向に押圧する。これにより、揺動レバー５５は、コイルばね６２の付勢力に抗して、支軸５６を中心として矢印Ｃ１で示す方向に揺動する。これにより、図１２に示すように、定着ベルト１１が加圧ローラ２から上方に離間する。

一方、定着動作の開始時には、定着ベルト１１を加圧ローラ２に接触させる接触動作が行われる。この場合、制御部２００は、カムモータ２１６を駆動し、カム６０を離間動作時とは逆方向に回転させる。これによりカム６０による当接板５７の押圧が弱まるため、揺動レバー５５は、コイルばね６２の付勢力により、支軸５６を中心として矢印Ｃ１とは反対の方向に揺動する。これにより、図３に示したように、定着ベルト１１が加圧ローラ２に接触し、ニップ部が形成される。

定着動作の開始には、制御部２００は、定着モータ２１４（図１０）を駆動して加圧ローラ２を回転させる。加圧ローラ２が回転すると、加圧ローラ２に接触している定着ベルト１１が、加圧ローラ２に従動して回転する。

また、加圧ローラ２の回転開始と略同時に、ヒータ用電源２１２（図１０）からヒータ１５に電流が供給される。ヒータ１５は電流供給によって発熱し、ヒータ１５の熱は、熱拡散部材１６を介して定着ベルト１１に伝わる。温度センサ１７は、熱伝導部材１４を介してヒータ１５の温度を検出し、ヒータ制御部２１１（図１０）に出力する。ヒータ制御部２１１は、定着ベルト１１の温度が目標温度に保たれるよう、ヒータ１５に供給する電流を制御する。

画像形成部８（図１）でトナー像が転写された媒体Ｐは、定着ベルト１１と加圧ローラ２との間のニップ部に侵入する。そして、定着ベルト１１により加えられる熱と、定着ベルト１１と加圧ローラ２とで挟み込まれる圧力とにより、トナーが溶融して媒体Ｐに定着する。

＜実施の形態の作用＞
上述した定着動作では、定着ベルト１１の回転に伴い、定着ベルト１１が＋Ｙ方向または−Ｙ方向に寄る。その際、図９（Ｂ）を参照して説明したように、定着ベルト１１の端部が従動リング４に当接し、従動リング４が突き当て面３２ａに当接することにより、定着ベルト１１の幅方向の位置が規制される。

この従動リング４は、定着ベルト１１の端面との接触により、定着ベルト１１に追従して回転する。このとき、定着ベルト１１の回転速度と従動リング４の回転速度とに速度差が生じやすいため、定着ベルト１１の端面との摩擦によって、従動リング４の表面がすり減る。以下では、この点について説明する。

図１３（Ａ）は、比較例における定着ベルト１１と従動リング４と突き当て面３２ａとの接触状態を示す模式図である。この比較例では、ベルト支持部３１の接触面３１ａのなす円弧の中心軸Ａと、リング支持溝３３の底面３３ａのなす円弧の中心軸とが一致している。

この場合、定着ベルト１１は中心軸Ａを中心として回転し、従動リング４も中心軸Ａを中心として回転する。そのため、従動リング４の表面（すなわち図８に示した第１接触面４１）における定着ベルト１１との接触領域は、中心軸Ａを中心とする環状で幅の狭い領域となる。そのため、従動リング４の表面が削られて、溝が形成される可能性がある。

図１３（Ｂ）は、比較例における従動リング４の溝４ａの発生状態を示す模式図である。図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）に符号Ｅで示した部分の表面粗さの分布の一例を示す模式図である。図１３（Ｃ）において、縦軸は径方向位置（Ｒ）を示し、横軸は表面粗さを示す。上記の通り、従動リング４の表面における定着ベルト１１との接触領域は、幅の狭い環状領域であるため、従動リング４の表面が削り取られて深い溝４ａが形成される。従動リング４の表面の溝４ａが深くなると、従動リング４に接触する定着ベルト１１にも損傷が発生する可能性がある。

図１４（Ａ）は、本実施の形態における定着ベルト１１と従動リング４と突き当て面３２ａとの接触状態を示す模式図である。本実施の形態では、上記の通り、ベルト支持部３１の接触面３１ａのなす円弧の中心軸Ａと、リング支持溝３３の底面３３ａのなす円弧の中心軸Ｂとがずれている。

定着ベルト１１は、中心軸Ａを中心として回転する。一方、定着ベルト１１の回転速度と従動リング４の回転速度とに速度差があると、従動リング４は、中心軸Ｂを中心として回転する。すなわち、定着ベルト１１の回転中心と従動リング４の回転中心とが異なる。そのため、定着ベルト１１が従動リング４の表面に同じ径方向位置で接触し続けることがなくなる。すなわち、従動リング４の表面（すなわち図８に示した第１接触面４１）における定着ベルト１１との接触領域は、従動リング４の内周近傍から外周近傍に亘る広い領域となる。

図１４（Ｂ）は、本実施の形態における従動リング４の溝４ｂの発生状態を示す模式図である。図１４（Ｃ）は、図１４（Ｂ）に符号Ｅで示した部分の表面粗さの分布の一例を示す模式図である。図１４（Ｃ）において、縦軸は径方向位置（Ｒ）を示し、横軸は表面粗さを示す。上記の通り、従動リング４の表面における定着ベルト１１との接触領域は、従動リング４の内周近傍から外周近傍に亘る広い領域となるため、従動リング４の表面の削り取られる範囲が広くなる。従動リング４の表面に溝４ｂが形成されても、その深さは浅くなる。そのため、従動リング４の損傷を抑制し、この従動リング４に接触する定着ベルト１１の損傷も抑制することができる。

また、上記の通り、定着ベルト１１の内径を３０ｍｍとし、従動リング４の内径を２９．２ｍｍとした場合、中心軸Ａと中心軸Ｂとの距離Ｓは、０．４ｍｍ以下であることが望ましい。中心軸Ａと中心軸Ｂとの距離Ｓが、定着ベルト１１の内径から従動リング４の内径を差し引いた値（ここでは０．８ｍｍ）の１／２以下であれば、定着ベルト１１が従動リング４の内周側から外れることがないためである。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本実施の形態では、ベルト支持部３１が中心軸Ａ（第１の中心軸）を中心とする円弧状の接触面３１ａで定着ベルト１１に接触し、リング支持溝３３が中心軸Ｂ（第２の中心軸）を中心とする円弧状の底面３３ａで従動リング４に接触し、これらの中心軸Ａ，Ｂが互いにずれている。そのため、定着ベルト１１の回転中心と従動リング４の回転中心とを異ならせることができる。その結果、従動リング４の表面における定着ベルト１１との接触領域が広がり、従動リング４の表面に深い溝が形成されることを防止することができる。これにより、従動リング４の損傷を防止することができ、また、従動リング４に接触する定着ベルト１１の損傷も防止することができる。

また、従動リング４の径方向の幅Ｈが、中心軸Ａと中心軸Ｂとの距離Ｓよりも大きいため、定着ベルト１１が中心軸Ａを中心として回転し、従動リング４が中心軸Ｂを中心として回転しても、定着ベルト１１と従動リング４との当接状態を確保することができる。

また、ベルト支持部３１とリング支持溝３３とが、共通のフランジ部材３（支持体）に形成されているため、簡単な構成で、定着ベルト１１と従動リング４とを接触面３１ａおよび底面３３ａで支持することができる。

また、リング支持溝３３は、定着ベルト１１の幅方向（Ｙ方向）にベルト支持部３１に隣接して形成されているため、従動リング４を定着ベルト１１の端面に当接できるように支持することができる。

また、リング支持溝３３の深さＤが周方向に変化するため、簡単な構成で、中心軸Ａと中心軸Ｂとがずれている構成を実現することができる。

また、フランジ部材３（支持体）が、リング支持溝３３に対してベルト支持部３１と反対の側に、従動リング４に当接可能な突き当て面３２ａを有するため、定着ベルト１１に当接して変位した従動リング４に当接し、定着ベルト１１を幅方向に位置規制することができる。

また、ヒータ１５と定着ベルト１１との間に熱拡散部材１６を有し、ヒータ支持部材１３と熱拡散部材１６とでヒータ１５を挟持しているため、ヒータ１５の熱を効率よく定着ベルト１１に伝えることができる。

また、突き当て面３２ａの下方に隣接してテーパ面３２ｂが形成されているため、定着ベルト１１が、ベルト支持部３１の下方（開口部３１ｃが形成された部分）を通過して接触面３１ａに接触する際にＹ方向に変位した場合には、従動リング４を撓ませ、テーパ面３２ｂで従動リング４の撓みを逃がすことができる。

なお、上記の実施の形態では、ベルト支持部３１とリング支持溝３３と接続部３２とが共通のフランジ部材３（支持体）に形成されていたが、これらを別体として形成することも可能である。

また、上記の実施の形態では、定着ベルト１１の外周側に、加圧部材として加圧ローラ２を設けたが、加圧ローラ２の代わりに、例えば加圧パッドを設けてもよい。

上記の実施の形態では、定着ベルト１１の内周側に、ステイ１２、ヒータ支持部材１３、熱伝導部材１４、ヒータ１５、熱拡散部材１６および温度センサ１７を設けたが、このような構成に限らず、定着ベルト１１をヒータ１５によって内周側から加熱できる構成であればよい。

上記の実施の形態では、カラー画像を形成する画像形成装置について説明したが、本発明は単色（モノクロ）画像を形成する画像形成装置に適用することもできる。また、本発明は、例えば、電子写真方式を利用して媒体に画像を形成する画像形成装置（例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ、複合機等）およびその定着装置に利用することができる。

１ 画像形成装置、 ２ 加圧ローラ（加圧部材）、 ３ フランジ部材（支持体）、 ４ 従動リング、 ７ 媒体供給部、 ８ 画像形成部、 ９ 媒体排出部、 １０ 定着装置、 １１ 定着ベルト、 １２ ステイ、 １３ ヒータ支持部材、 １４ 熱伝導部材、 １５ ヒータ、 １６ 熱拡散部材、 １７ 温度センサ、 ３１ ベルト支持部、 ３１ａ 接触面、 ３１ｂ 内周部、 ３１ｃ 開口部、 ３２ 接続部３２ａ 突き当て面、 ３２ｂ テーパ面、 ３２ｃ 固定穴、 ３３ リング支持溝（リング支持部）、 ３３ａ 底部（接触面）、 ４１ 第１接触面、 ４２ 第２接触面、 ５１ サイドフレーム、 ５２ 上部カバー、 ５５ 揺動レバー、 ５６ 支軸、 ５７ 当接板、 ６０ カム（駆動機構）、 ６２ コイルばね（付勢部材）。

Claims (15)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内周側に配置されたヒータと、
   第１の中心軸を中心とする円弧状の接触面を有し、当該接触面で前記定着ベルトの内周面に接触するベルト支持部と、
   前記定着ベルトの幅方向において前記定着ベルトの少なくとも一方の側に配置された従動リングと、
   第２の中心軸を中心とする円弧状の接触面を有し、当該接触面で前記従動リングの内周面に接触するリング支持部と
   を備え、
   前記第１の中心軸と前記第２の中心軸とは、互いにずれている
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記従動リングは、径方向に幅を有し、
   前記従動リングの前記幅は、前記第１の中心軸と前記第２の中心軸との距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト支持部と前記リング支持部とは、共通の支持体に形成されてい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. 前記リング支持部は、前記定着ベルトの幅方向に前記ベルト支持部に隣接して形成された溝部であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記溝部の深さは、周方向に変化することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記ベルト支持部および前記従動リングは、前記定着ベルトの幅方向の両側に配置されていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の定着装置。
7. 前記リング支持部に対して前記ベルト支持部と反対の側に、前記従動リングに当接可能な突き当て面を有することを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の定着装置。
8. 前記ベルト支持部の内周側に配置されたステイと、
   前記ステイに取り付けられ、前記ベルト支持部に形成された開口部を介して前記定着ベルトの内周面に対向するヒータ支持部材と
   をさらに有し、
   前記ヒータ支持部材は、前記定着ベルトの内周面に対向するように前記ヒータを支持している
   請求項１から７までの何れか１項に記載の定着装置。
9. 前記ヒータと前記定着ベルトとの間に配置された熱拡散部材をさらに有し、
   前記ヒータは、前記ヒータ支持部材と前記熱拡散部材とで挟まれて保持されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記リング支持部に対して前記ベルト支持部の前記開口部と反対の側に、前記従動リングに当接可能で、且つ前記第１の中心軸に対して傾斜したテーパ面を有することを特徴とする請求項８または９に記載の定着装置。
11. 前記第１の中心軸と前記第２の中心軸との距離は、前記定着ベルトの内径から前記従動リングの内径を差し引いた値の１／２以下であることを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の定着装置。
12. 前記従動リングは、厚さ方向に撓むことが可能であることを特徴とする請求項１から１１までの何れか１項に記載の定着装置。
13. 前記定着ベルトは、金属で形成された基層を有し、前記従動リングは、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から１２までの何れか１項に記載の定着装置。
14. 前記定着ベルトの外周側に、前記定着ベルトとの間でニップ部を形成する加圧部材が配置されていることを特徴とする請求項１から１３までの何れか１項に記載の定着装置。
15. 媒体に画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された画像を前記媒体に定着させる、請求項１から１４までの何れか１項に記載の定着装置と
    を備えた画像形成装置。

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