JP2020086270A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着部材の長手方向における形状変化に起因した負荷を低減する。【解決手段】 定着装置は、回転可能な定着部材と、定着部材の外周面に接触する加圧部材と、定着部材を加熱する熱源と、定着部材を介して加圧部材に押し当てられ定着部材と加圧部材の間に定着ニップを形成するニップ形成面を有するニップ形成ユニットと、定着部材の長手方向における端部に配置され定着部材の内面を支持するガイド面を有するフランジとを備える。ニップ形成面は、第１領域と、長手方向においてニップ形成面の端部と第１領域との間に位置し記録材の搬送方向における幅が第１領域よりも小さい第２領域とを有する。長手方向において、加圧部材の端部は、定着部材の内側に挿入されたガイド面の端部と定着部材の端部との間に位置し、長手方向において、ガイド面の端部は、第１領域および第２領域の境界と加圧部材の端部との間に位置する。【選択図】 図１０

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、用紙等の記録材に転写されたトナー像は、定着装置により当該記録材に定着される。定着装置としては、定着ベルト等の定着部材と、定着部材の両端部をそれぞれ支持するガイド部を有した一対のフランジと、定着部材の外周面に接触する加圧ローラ等の加圧部材と、定着部材を加圧部材に押し当てることにより定着ニップを形成するニップ形成ユニットと、を備えるものが知られている。

定着装置においては、記録材への定着性能に加え、定着部材からの記録材の良好な剥離性能が求められる。例えば特許文献１には、定着ニップにおける記録材の搬送方向の上流側と下流側でニップ圧力を変えることで、剥離性能を向上させる構成が開示されている。また、特許文献２には、同じく剥離性能を向上させるべく、当該文献の図４に示されたように搬送方向の下流側のニップ形成面を突出させる構成が開示されている。

ニップ形成ユニットの長手方向端部において、ニップ形成ユニットの角部が定着部材と接触すると、定着部材に高い負荷が加わる。上記特許文献２には、このような負荷に起因した定着部材の破損を抑制すべく、当該文献の図９に示されたようにニップ形成面の長手方向端部において角部を除去する構成も開示されている。

特許文献３，４には、同じく定着部材の破損抑制に関する構成が開示されている。特許文献３においては、定着部材の端部に設けられた保護部材（従動リング）との接触に起因した定着部材の破損を抑制すべく、定着部材の端部が内周側に傾いて保護部材に接触するように保護部材の面を傾斜させている。特許文献４においては、定着部材に長手方向への寄りが発生した場合の定着部材の破損を抑制すべく、定着部材とフランジとの位置関係が規定されている。

一般的に、定着部材は、加圧部材よりも長手方向における幅が大きい。そのため、定着部材の端部は、加圧部材から突出している。この定着部材の端部は、フランジのガイド部により支持されるので、例えば長手方向と直交する断面で見たときに当該ガイド部に近い形状となる。一方で、ニップ形成ユニットおよび加圧部材を含む断面においては、定着部材がニップ形成面の形状に応じて変形する。この形状変化が短距離で生じると、定着部材に加わる負荷が大きくなり、定着部材が破損し得る。

そこで、本発明は、定着部材の長手方向における形状変化に起因した負荷を低減することが可能な定着装置および当該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的の一つとする。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様における定着装置は、回転可能な定着部材と、前記定着部材の外周面に接触する加圧部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材に押し当てられ、前記定着部材と前記加圧部材との間に定着ニップを形成するニップ形成面を有するニップ形成ユニットと、前記定着部材の長手方向における端部に配置され、前記定着部材の内面を支持するガイド面を有するフランジと、を備える。前記ニップ形成面は、第１領域と、前記長手方向において前記ニップ形成面の端部と前記第１領域との間に位置し、前記定着ニップを通過する記録材の搬送方向における幅が前記第１領域よりも小さい第２領域と、を有する。前記長手方向において、前記加圧部材の端部は、前記定着部材の内側に挿入された前記ガイド面の端部と前記定着部材の端部との間に位置する。さらに、前記長手方向において、前記ガイド面の端部は、前記第１領域および前記第２領域の境界と前記加圧部材の端部との間に位置する。

本発明によれば、定着部材の長手方向における形状変化に起因した負荷を低減することが可能な定着装置および当該定着装置を備える画像形成装置を提供することができる。

一実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成を示す図。 一実施形態に係る定着装置の概略的な平面図。 図２におけるＦ３−Ｆ３線に沿う定着装置の概略的な断面図。 一実施形態に係るニップ形成ユニットの概略的な分解斜視図。 一実施形態に係るフランジの構成の一例を示す斜視図。 一実施形態に係るフランジのガイド面を示す概略的な斜視図。 比較例に係る定着装置のフランジ近傍の概略的な断面図。 図７におけるＦ８ａ−Ｆ８ａ線、Ｆ８ｂ−Ｆ８ｂ線、Ｆ８ｃ−Ｆ８ｃ線に沿う定着装置の概略的な断面図。 一実施形態に係る定着装置が備える補助部材の概略的な斜視図、側面図および正面図。 一実施形態に係る定着装置のフランジ近傍の概略的な断面図。 図１０におけるＦ１１ａ−Ｆ１１ａ線、Ｆ１１ｂ−Ｆ１１ｂ線、Ｆ１１ｃ−Ｆ１１ｃ線に沿う定着装置の概略的な断面図。 一変形例に係る補助部材の概略的な斜視図、底面図および正面図。

本発明の一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、画像形成装置の一例として、タンデム方式のカラープリンタを開示する。また、定着装置の一例として、当該カラープリンタが備える定着装置を開示する。ただし、本実施形態において開示する構成は、例えば４サイクル方式のカラープリンタ、モノクロプリンタ、複写機、あるいはファクシミリ装置などの他種の画像形成装置や、これら画像形成装置が備える定着装置にも適用できる。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略的な構成を示す図である。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびブラック（Ｋ）の各色に対応した４つの作像装置２（２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ）と、各作像装置２に補給されるトナーを収容する４つのトナーボトル３（３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ）とを備えている。本実施形態の参照符号において、数字に付された添字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に関連する部材であることを示している。各色の部材を特に区別しないときには、これらの添字を省略することがある。

各作像装置２は、像担持体としての感光体４と、感光体４の表面を帯電させる帯電装置５と、感光体４にトナーを供給する現像装置６と、感光体４をクリーニングするクリーニング装置７とを備えている。図１においては、代表して作像装置２Ｋが備える各要素に符号を付し、他の作像装置２Ｙ，２Ｃ，２Ｍが備える要素の符号を省略している。

画像形成装置１は、書込装置８と、中間転写ベルト９と、各作像装置２に対して設けられた一次転写ローラ１０とをさらに備えている。書込装置８は、例えば光源としてのレーザ、各種レンズおよびミラー等を備え、感光体４上に静電潜像を書き込む。この静電潜像に現像装置６がトナーを供給し、トナー像が形成される。各一次転写ローラ１０は、各作像装置２の感光体４とともに一次転写ニップを形成し、各感光体４に形成されたトナー像をそれぞれ中間転写ベルト９に転写する。

用紙Ｓの搬送に関わる要素として、画像形成装置１は、搬送路１１と、給紙装置１２と、二次転写ローラ１３と、レジストローラ対１４と、排出ローラ１５と、排紙トレイ１６と、定着装置１００とを備えている。用紙Ｓは、本実施形態における記録材の一例である。

給紙装置１２は、給紙カセット１２ａと、給紙ローラ１２ｂとを備えている。給紙カセット１２ａは、積層された用紙Ｓを収容する。給紙ローラ１２ｂは、給紙カセット１２ａの用紙Ｓを搬送路１１に供給する。図１の例においては、給紙装置１２を１つのみ示している。しかしながら、画像形成装置１は、複数の給紙装置１２を備えてもよい。この場合において、各給紙装置１２は、異なるサイズの用紙Ｓを収容可能であってもよい。

二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト９との間に二次転写ニップを形成し、当該ニップを通過する用紙Ｓに対して中間転写ベルト９上のトナー像を転写する。レジストローラ対１４は、二次転写ローラ１３よりも搬送路１１における用紙Ｓの搬送方向上流側に設けられ、二次転写ニップに搬送される用紙Ｓを一旦待機させる。定着装置１００は、用紙Ｓに転写されたトナー像を用紙Ｓに定着させる。排出ローラ１５は、用紙Ｓの搬送路の終端に配置されている。

続いて、画像形成装置１による一連の動作について説明する。用紙Ｓに形成する画像を表す画像情報は、例えば外部の電子機器から画像形成装置１に送信される。この画像情報に基づく画像形成に際して、各作像装置２の感光体４が回転するとともに帯電装置５によって一様に帯電される。書込装置８が上記画像情報に基づいて感光体４に静電潜像を形成し、現像装置６がこの静電潜像を現像する。このような動作を各色（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）について実行することにより、可視像としてのトナー像が中間転写ベルト９に形成される。

給紙装置１２においては、給紙ローラ１２ｂが給紙カセット１２ａの用紙Ｓを搬送路１１に供給する。用紙Ｓは、レジストローラ対１４のニップに先端が当接した状態で待機する。そして、中間転写ベルト９上のトナー像に用紙Ｓを重ね合わせるタイミングでレジストローラ対１４が回転を開始することにより、用紙Ｓが二次転写ニップに送り出される。二次転写ニップでトナー像が転写された用紙Ｓは、定着装置１００に送られる。

定着装置１００は、用紙Ｓを加熱および加圧してトナー像を用紙Ｓに定着させる。定着装置１００を通過した用紙Ｓは、排出ローラ１５によって排紙トレイ１６に排紙される。各作像装置２において、一次転写ニップを通過した感光体４の表面に残留したトナーは、クリーニング装置７によって感光体４から除去および回収される。

図１に例示した画像形成装置１は、感光体４上のトナー像を、中間転写ベルト９を介して用紙Ｓに転写する中間転写方式の構成を備えている。画像形成装置１は、感光体４から用紙Ｓにトナー像を直接転写する直接方式など、他種の方式に対応する構成を備えてもよい。

次に、定着装置１００の詳細について説明する。図２は、本実施形態に係る定着装置１００の概略的な平面図である。定着装置１００は、第１フランジ２０Ａと、第２フランジ２０Ｂと、無端状の定着ベルト３０と、加圧ローラ４０とを備えている。定着ベルト３０は、加圧ローラ４０に押し当てられている。これにより、定着ベルト３０と加圧ローラ４０の間に、上述の用紙Ｓが通過する定着ニップＮが形成されている。本実施形態において、定着ベルト３０は定着部材の一例であり、加圧ローラ４０は加圧部材の一例である。

定着ベルト３０および加圧ローラ４０は、定着ニップＮを通過する用紙Ｓの幅方向に長尺な形状を有している。本実施形態においては、定着ベルト３０および加圧ローラ４０の長手方向を第１方向Ｘと定義する。さらに、定着ベルト３０と加圧ローラ４０が並ぶ方向を第２方向Ｙと定義し、定着ニップＮを通過する用紙Ｓの搬送方向を第３方向Ｚと定義する。本実施形態において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚは互いに垂直に交わるが、他の角度で交わってもよい。

定着ベルト３０の第１方向Ｘにおける両端部は、それぞれフランジ２０Ａ，２０Ｂによって摺動可能に支持されている。加圧ローラ４０は、中空の芯金４１によって回転可能に支持されている。以下、第１フランジ２０Ａによって支持される定着ベルト３０の端部を第１端部３０ａと呼び、第２フランジ２０Ｂによって支持される定着ベルト３０の端部を第２端部３０ｂと呼ぶ。また、第１フランジ２０Ａ側の加圧ローラ４０の端部を第１端部４０ａと呼び、第２フランジ２０Ｂ側の加圧ローラ４０の端部を第２端部４０ｂと呼ぶ。

図３は、図２におけるＦ３−Ｆ３線に沿う定着装置１００の概略的な断面図である。定着装置１００は、定着ベルト３０の内側において、ニップ形成ユニット５０と、第１反射部材６１と、第２反射部材６２と、第１ヒータ７１と、第２ヒータ７２とを備えている。

ニップ形成ユニット５０は、加圧パッド５１と、熱移動補助部材５２（以下、単に補助部材５２と呼ぶ）と、ステー５３とを備えている。加圧パッド５１は、定着ベルト３０を介して加圧ローラ４０と対向している。補助部材５２は、加圧パッド５１と定着ベルト３０の間に配置され、加圧パッド５１に取り付けられている。図３の例においては、加圧ローラ４０と対向する補助部材５２の面が平坦であるが、この面は後述する図９のように平坦でなくてもよい。

ステー５３は、図２に示したフランジ２０Ａ，２０Ｂにより支持されている。図３の例において、ステー５３は、第１部材５４と、第２部材５５とを含む。第１部材５４は、第２方向Ｙに延びる水平部分５４ａと、第３方向Ｚに延びる鉛直部分５４ｂとを有している。同様に、第２部材５５は、第２方向Ｙに延びる水平部分５５ａと、第３方向Ｚに延びる鉛直部分５５ｂとを有している。第１部材５４と第２部材５５は、水平部分５４ａ，５５ａを接触させた状態で互いに固定されている。加圧パッド５１および補助部材５２に対する加圧ローラ４０からの押圧力は、ステー５３によって受け止められる。

第１ヒータ７１は、ステー５３に対して図中上方（第３方向Ｚ）に配置されている。第２ヒータ７２は、ステー５３に対して図中下方（第３方向Ｚの反対方向）に配置されている。各ヒータ７１，７２は、定着ベルト３０を加熱するための輻射熱を発する発熱体の一例であり、例えばハロゲンヒータを用いることができる。各ヒータ７１，７２に代えて、あるいは各ヒータ７１，７２とともに、他種の発熱体を定着装置１００に配置してもよい。

第１反射部材６１は、第１部材５４と、第１ヒータ７１との間に配置されている。第２反射部材６２は、第２部材５５と、第２ヒータ７２との間に配置されている。第１反射部材６１は、第１ヒータ７１が発する輻射熱を定着ベルト３０の内周面に向けて反射する。同様に、第２反射部材６２は、第２ヒータ７２が発する輻射熱を定着ベルト３０の内周面に向けて反射する。各反射部材６１，６２を設けることで、各ヒータ７１，７２の輻射熱によるステー５３の加熱や、互いのヒータ７１，７２同士の加熱を抑制し、効率的に定着ベルト３０を加熱することをできる。各反射部材６１，６２を設ける代わりに、ステー５３の表面に断熱または鏡面処理を施してもよい。

図３の例においては、定着ベルト３０の外側に第１センサ８１および第２センサ８２が配置されている。各センサ８１，８２は、例えば非接触で定着ベルト３０の温度を検出する。各センサ８１，８２により検出される温度に基づいて各ヒータ７１，７２の点灯率を制御することにより、定着ベルト３０を所望の温度に制御することができる。

加圧ローラ４０は、上述の芯金４１の外周面に設けられた弾性層４２を備えている。加圧ローラ４０は、画像形成装置１が備えるモータ等の駆動源から伝達される駆動力により回転する。また、加圧ローラ４０は、スプリング等の付勢部材により、定着ベルト３０を介して補助部材５２に押し付けられている。これにより、定着ベルト３０に接触する弾性層４２が押し潰されるように変形し、定着ベルト３０と弾性層４２の間に所定幅の定着ニップＮが形成される。

加圧ローラ４０の回転力は、定着ニップＮにおいて定着ベルト３０に伝達される。これにより、定着ベルト３０は、加圧ローラ４０に従動回転する。用紙Ｓは、第３方向Ｚに搬送されて、定着ニップＮを通過する。用紙Ｓ上のトナー像は、定着ニップＮにおいて加熱および加圧され、用紙Ｓに定着される。

補助部材５２は、第１方向Ｘにおける定着ニップＮの温度分布を均一化する役割を担う。したがって、補助部材５２は、例えば銅、アルミニウムまたは銀等の熱伝導率に優れた材料で形成することが好ましい。

定着ベルト３０は、例えばニッケルやステンレス鋼等の金属材料や、ポリイミド等の樹脂材料で形成することができる。定着ベルト３０の外周面に、例えば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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等で形成された離型層が設けられてもよい。この場合において、定着ベルト３０の基材と離型層の間にシリコンゴム等で形成された弾性層が設けられてもよい。弾性層を設けない場合には、熱容量が小さくなり、定着性が向上するものの、トナー像の定着時に定着ベルト３０の表面の微細凹凸が画像に転写されて画像に光沢むらが生じ得る。一方、弾性層を設ける場合には、その弾性により微細凹凸が吸収されるので、光沢むらを抑制することができる。一例として、弾性層は、１００μｍ以上の厚さを有することが好ましい。

例えば、芯金４１の内部にハロゲンヒータ等の熱源を配置してもよい。また、弾性層４２の外周面に、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等で形成された離型層を設けてもよい。弾性層４２は、例えばソリッドゴムで形成することができるが、上記熱源を備えない場合にはスポンジゴムで形成してもよい。弾性層４２をスポンジゴムで形成する場合には、加圧ローラ４０の断熱性が高まり、定着ベルト３０の熱が奪われ難くなる。

図４は、本実施形態におけるニップ形成ユニット５０の概略的な分解斜視図である。ステー５３（第１部材５４，第２部材５５）、加圧パッド５１および補助部材５２は、いずれも第１方向Ｘに長尺な形状を有している。加圧パッド５１は、第１部材５４および第２部材５５の鉛直部分５４ｂ，５５ｂに取り付けられる。

補助部材５２は、加圧パッド５１の図中の上面、下面および右面を囲う形状に屈曲している。補助部材５２は、内側に加圧パッド５１を収容した状態で、加圧パッド５１に取り付けられる（図３参照）。本実施形態において、補助部材５２の外面は、ニップ形成面ＮＳを構成する。ニップ形成面ＮＳが定着ベルト３０を介して加圧ローラ４０に押し当てられることにより、上述の定着ニップＮが形成される。図４においては、定着ニップＮが形成される範囲に斜線を付して例示している。

ニップ形成面ＮＳは、第１方向Ｘにおいて、第１端部５２ａおよび第２端部５２ｂを有している。第１端部５２ａは第１フランジ２０Ａ側の端部であり、第２端部５２ｂは第２フランジ２０Ｂ側の端部である。例えば、定着ニップＮは、第１端部５２ａと第２端部５２ｂの間に亘って形成される。

ニップ形成面ＮＳは、定着ニップＮよりも搬送方向（第３方向Ｚ）の上流側の第１角部５２ｃと、定着ニップＮよりも搬送方向の下流側の第２角部５２ｄとを有している。第１角部５２ｃおよび第２角部５２ｄは、いずれも補助部材５２がステー５３側に折り曲げられることにより形成された角部である。図４の例においては、これら角部５２ｃ，５２ｄがいずれも第１端部５２ａから第２端部５２ｂまで直線状に延びている。本実施形態に適用し得る角部５２ｃ，５２ｄの形状については、図９の説明にて後述する。

図４の例においては、加圧パッド５１の第１方向Ｘにおける両端部にヒータ５６，５７が配置されている。ヒータ５６，５７としては、例えばセラミックヒータのような接触伝熱型ヒータを用いることができる。ヒータ５６，５７を設けることで、定着ニップＮの端部の温度を好適に制御することが可能となる。ヒータ５６，５７が発する熱は、補助部材５２によって第１方向Ｘに均一化される。なお、他の例として、加圧パッド５１にヒータ５６，５７が設けられていなくてもよい。

図５は、フランジ２０Ａ，２０Ｂに適用可能な構成の一例を示す斜視図である。ここでは代表して第１フランジ２０Ａを例示するが、第２フランジ２０Ｂについても同様の構成を適用できる。図５の例において、第１フランジ２０Ａは、取付部２１と、鍔部２２と、ガイド部２３とを有している。

取付部２１は、画像形成装置１内部の部材に第１フランジ２０Ａをボルトによって固定するための複数の貫通孔を有している。鍔部２２は、取付部２１とガイド部２３の間に配置され、ガイド部２３よりも大きい外径を有している。

ガイド部２３は、鍔部２２から第１方向Ｘに突出しており、定着ベルト３０の内面をガイドするためのガイド面２３ａを有している。ガイド面２３ａは、ガイド部２３の外周面に相当する。さらに、ガイド部２３は、ニップ形成ユニット５０を配置するための開口部２３ｂを有している。すなわち、第１方向Ｘと交差する断面（ＹＺ平面における断面）において、ガイド面２３ａは、ニップ形成ユニット５０が配置される部分が開口する略円弧形状である。ここで、略円弧形状とは、ガイド面２３ａの断面形状が全体的に正円の一部に相当する円弧である場合だけでなく、当該断面形状が曲率の異なる複数の部分や平坦部を有するが全体的に見て円弧に近い形状である場合を含むことを意味する。

図５に示すように、ガイド部２３の先端に傾斜部２４を設けてもよい。傾斜部２４の外面は、ガイド面２３ａから離れるに連れて、ガイド部２３の中心軸に近づく形状に傾斜している。このような傾斜部２４を設けることにより、定着ベルト３０の内側にガイド部２３を容易に挿入することができる。

図６は、フランジ２０Ａ，２０Ｂの各ガイド面２３ａを示す概略的な斜視図である。本実施形態においては、フランジ２０Ａ，２０Ｂの各ガイド面２３ａを含む仮想円柱面ＶＳを定義する。

仮想円柱面ＶＳは、ＹＺ平面における断面形状が第１方向Ｘのいずれの位置においても円形となる曲面である。例えばガイド面２３ａのＹＺ平面における断面形状が全体的に正円の一部に相当する円弧である場合、仮想円柱面ＶＳの断面形状は、当該正円と一致する。ただし、上述のようにガイド面２３ａの断面形状が曲率の異なる部分等を含む場合、仮想円柱面ＶＳの断面形状は、ガイド面２３ａの断面形状を正円または楕円に近似した形状であってもよい。

以上説明した構成の定着装置１００においては、定着ベルト３０の第１端部３０ａおよび第２端部３０ｂの近傍で、定着ベルト３０に形状変化が生じ得る。この形状変化につき、本実施形態との比較例を参照して、以下に説明する。

図７は、比較例に係る定着装置１００Ｃの第１フランジ２０Ａ近傍における概略的な断面図である。この断面図は、定着ニップＮを含む領域のＸＹ平面における断面に相当し、第１フランジ２０Ａの鍔部２２とガイド部２３、定着ベルト３０、加圧ローラ４０、芯金４１および補助部材５２以外の要素を省略している。

ここで、画像形成装置１により画像形成が可能な複数種類の用紙Ｓのうち、第１方向Ｘにおいて最大幅を有する用紙Ｓの端部が定着ニップＮを通過する位置を最大通紙位置Ａと定義する。一例として、上記最大幅は、Ａ３縦サイズ（２９７ｍｍ）に相当する。

また、第１方向Ｘにおいて、定着ベルト３０の内側に挿入されたガイド面の端部２３ｃ（ガイド部２３の端部）に相当する位置をＢ、加圧ローラ４０の第１端部４０ａに相当する位置をＣ、ニップ形成面ＮＳの第１端部５２ａに相当する位置をＤ、定着ベルト３０の第１端部３０ａに相当する位置をＥと定義する。

図７の比較例において、これら位置Ａ〜Ｅは、位置Ｅ，Ｂ，Ｄ，Ｃ，Ａの順で第１方向Ｘに並んでいる。この場合、位置Ｃは、定着ニップＮの端部にも相当する。すなわち、最大通紙位置Ａよりも定着ベルト３０の第１端部３０ａ側にまで定着ニップＮが形成されている。これにより、最大幅の用紙Ｓに画像を形成する場合であっても、当該用紙Ｓの端部に良好な搬送力が与えられるので、当該用紙Ｓのスリップを抑制できる。また、ニップ形成面ＮＳの第１端部５２ａにおいて加圧ローラ４０が定着ベルト３０を押圧しないので、定着ベルト３０が第１端部５２ａに押し付けられて破損することを抑制できる。

図８（ａ）（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図７におけるＦ８ａ−Ｆ８ａ線、Ｆ８ｂ−Ｆ８ｂ線およびＦ８ｃ−Ｆ８ｃ線に沿う定着装置１００Ｃの概略的な断面図である。図８（ａ）においては、定着ベルト３０と加圧ローラ４０の間に定着ニップＮが形成されている。定着ニップＮおよび定着ニップＮよりも用紙Ｓの搬送方向上流側において、補助部材５２のニップ形成面ＮＳは、第３方向Ｚと平行である。

一方、定着ニップＮよりも搬送方向下流側において、ニップ形成面ＮＳは、加圧ローラ４０側（第２方向Ｙ）に突出するように傾斜している。これにより、ニップ形成面ＮＳの第２角部５２ｄは、第１角部５２ｃや定着ニップＮよりも加圧ローラ４０側に突出している。定着ベルト３０は、このようなニップ形成面ＮＳの形状に応じて曲がっている。用紙Ｓは、定着ベルト３０の形状に応じて、第３方向Ｚに対し加圧ローラ４０側に傾いた角度で定着ニップＮから排出される。これにより、定着ベルト３０と用紙Ｓとの剥離性が向上し、定着装置１００Ｃにおけるジャムの発生を抑制できる。

図８（ａ）においては、定着ニップＮが仮想円柱面ＶＳの内側に位置し、角部５２ｃ，５２ｄが仮想円柱面ＶＳの外側に突出している。したがって、定着ベルト３０は、定着ニップＮ近傍において仮想円柱面ＶＳの内側に入り込み、角部５２ｃ，５２ｄ近傍において仮想円柱面ＶＳの外側に突出するように曲がっている。また、この断面においてはガイド部２３が存在せず、かつガイド部２３からある程度離れているので、定着ベルト３０がガイド面２３ａに拘束されない。したがって、第２方向Ｙにおいて定着ニップＮの反対側の領域では、定着ベルト３０が仮想円柱面ＶＳの内側に入り込んでいる。

図８（ｂ）の断面においては、加圧ローラ４０が定着ベルト３０と接触していない。補助部材５２の形状は、図８（ａ）と同様である。すなわち、この比較例においては、補助部材５２が第１方向Ｘにおいて一様な断面を有している。

図８（ｂ）の断面の位置は、ガイド部２３に近いため、図８（ａ）の断面の位置に比べて定着ベルト３０がガイド面２３ａの影響を受ける。そのため、第２方向Ｙにおいて定着ニップＮの反対側の領域では、定着ベルト３０が仮想円柱面ＶＳに近い形状となる。一方、ニップ形成面ＮＳ側においては、角部５２ｃ，５２ｄの影響により、定着ベルト３０が仮想円柱面ＶＳの外側に位置する。その結果、定着ベルト３０は、全体的に見て第２方向Ｙに横長の形状となる。

図８（ｃ）の断面においては、ガイド部２３が存在し、補助部材５２が存在しない。開口部２３ｂの領域を除き、定着ベルト３０が仮想円柱面ＶＳに一致している。開口部２３ｂの領域では、定着ベルト３０が仮想円柱面ＶＳのやや内側に入り込む。その結果、定着ベルト３０は、図８（ｂ）の断面に比べて、仮想円柱面ＶＳに近い形状となる。

ここで、図７に示すように、位置Ｂと位置Ｃの間の距離をＬと定義する。この距離Ｌが小さい場合や、距離Ｌが無い場合（位置Ｂ，Ｃが入れ替わる場合を含む）には、第１方向Ｘにおいて定着ベルト３０が図８（ｂ）の断面形状から図８（ｃ）の断面形状へと急激に変化する。このような急激な形状変化をもたらす力が定着ベルト３０に作用すると、図８（ｂ）におけるニップ形成面ＮＳと定着ベルト３０との接触部分での摺動摩擦、図８（ｃ）におけるガイド面２３ａと定着ベルト３０の接触部分での摺動摩擦、さらには定着ベルト３０に作用するねじり応力等に起因して、定着ベルト３０が破損し得る。

一方、距離Ｌを大きくすれば、第１方向Ｘにおける定着ベルト３０の形状変化が緩やかになるため、定着ベルト３０の破損を抑制できる。しかしながら、この場合には定着装置１００Ｃの第１方向Ｘにおけるサイズが大きくなってしまう。

続いて、本実施形態に係る定着装置１００の構成を説明する。図９（ａ）（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ定着装置１００が備える補助部材５２の概略的な斜視図、側面図および正面図である。ここでは第１端部５２ａの近傍を示すが、第２端部５２ｂの近傍にも同様の形状を適用できる。

図９の例においては、上述の比較例と異なり、補助部材５２が第１方向Ｘにおいて一様な形状を有していない。すなわち、ニップ形成面ＮＳは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とを有している。図中の破線は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界ＢＬを表している。第２領域Ｒ２は、第１方向Ｘにおいて第１端部５２ａと第１領域Ｒ１の間に位置している。第１領域Ｒ１における補助部材５２およびニップ形成面ＮＳの形状は、図８（ａ）（ｂ）と同様であり、第１方向Ｘにおいて一様である。

図９（ａ）（ｂ）に示すように、第２領域Ｒ２においては、第１角部５２ｃおよび第２角部５２ｄが第１領域Ｒ１におけるこれら角部５２ｃ，５２ｄよりも小さい曲率を有するように丸められている。

図９（ｃ）に示すように、第３方向Ｚにおけるニップ形成面ＮＳの幅は、第１領域Ｒ１においてＷ１であり、第２領域Ｒ２においてＷ１よりも小さいＷ２である（Ｗ１＞Ｗ２）。図９（ｃ）の例においては、ニップ形成面ＮＳの第３方向Ｚにおける両縁部が第１方向Ｘに対して傾斜することにより、幅Ｗ２が境界ＢＬから第１端部５２ａに向かうに連れて漸次減少している。

ニップ形成面ＮＳがこのような形状を有しているため、図９（ｂ）において矢印Ｑ１で示すように、第１角部５２ｃの位置が境界ＢＬから第１端部５２ａに向かうに連れて第２方向Ｙの反対方向かつ第３方向Ｚに変位している。さらに、矢印Ｑ２で示すように、第２角部５２ｄの位置が境界ＢＬから第１端部５２ａに向かうに連れて第２方向Ｙの反対方向かつ第３方向Ｚの反対方向に変位している。ここで、第２方向Ｙの反対方向は、上述の加圧ローラ４０から離れる方向に相当する。

図１０は、本実施形態に係る定着装置１００の第１フランジ２０Ａ近傍における概略的な断面図である。この断面図は、図７と同じく定着ニップＮを含む領域のＸＹ平面における断面に相当し、第１フランジ２０Ａの鍔部２２とガイド部２３、定着ベルト３０、加圧ローラ４０、芯金４１および補助部材５２以外の要素を省略している。図中の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、図７と同じく最大通紙位置、ガイド面の端部２３ｃ、加圧ローラ４０の第１端部４０ａ、ニップ形成面ＮＳの第１端部５２ａ、および定着ベルト３０の第１端部３０ａを表している。

図１０の例において、位置Ａ〜Ｅは、位置Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順で第１方向Ｘに並んでいる。すなわち、加圧ローラ４０の第１端部４０ａは、第１方向Ｘにおいて、ガイド面２３ａの端部２３ｃと定着ベルト３０の第１端部３０ａとの間に位置している。さらに、ガイド面２３ａの端部２３ｃは、第１方向Ｘにおいて、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の境界ＢＬと加圧ローラ４０の第１端部４０ａとの間に位置している。

このような構成においては、定着ニップＮとガイド面２３ａとが第２方向Ｙにおいて重なる。これにより、定着ニップＮの第１方向Ｘにおける幅を例えば図７の場合と同程度に確保しつつも、定着ベルト３０全体の第１方向Ｘにおける幅を小さくすることができる。結果として、定着装置１００を小型化することができる。

ただし、図１０の構成においては図７に示した距離Ｌが存在しないため、補助部材５２の形状が図７と同様であれば、第１方向Ｘにおける形状変化に起因した大きな負荷が定着ベルト３０に加わる。本実施形態においては、図９に示したように補助部材５２に第２領域Ｒ２を設け、さらに境界ＢＬの位置を位置Ａ，Ｂの間に定めることにより、定着ベルト３０に加わる負荷を抑制する。以下、このような構成による作用について説明する。

図１１（ａ）（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１０におけるＦ１１ａ−Ｆ１１ａ線、Ｆ１１ｂ−Ｆ１１ｂ線およびＦ１１ｃ−Ｆ１１ｃ線に沿う定着装置１００の概略的な断面図である。図１１（ａ）は、ニップ形成面ＮＳの第１領域Ｒ１を含む断面に相当し、定着ベルト３０および補助部材５２の形状は図８（ａ）と同様である。また、図１１（ｃ）は、ガイド部２３を含み、かつ定着ニップＮを含まない断面に相当し、定着ベルト３０の形状は図８（ｃ）と同様である。

図１１（ｂ）は、図１０に示す位置Ｐを含む断面に相当する。位置Ｐは、第２領域Ｒ２に含まれる。第２領域Ｒ２においては、ニップ形成面ＮＳの幅Ｗ２が第１領域における幅Ｗ１よりも小さい。さらに、角部５２ｃ，５２ｄが加圧ローラ４０から離れる方向に変位している。位置Ｐにおいては、図１１（ｂ）に示すように、角部５２ｃ，５２ｄの双方が仮想円柱面ＶＳと一致している。

図１１（ｂ）においては、加圧ローラ４０により定着ベルト３０がニップ形成面ＮＳに押し付けられている。そのため、定着ニップＮの搬送方向上流側および下流側において、定着ベルト３０は、仮想円柱面ＶＳの外側に膨らんだ形状となる。しかも、角部５２ｃ，５２ｄがいずれも仮想円柱面ＶＳと一致しているので、角部５２ｃ，５２ｄと定着ベルト３０とが接触しない。これにより、定着ベルト３０は、比較例における図８（ｂ）のように仮想円柱面ＶＳから大きくずれることはなく、図１１（ｃ）と近い形状になる。

図１０における位置Ｐと境界ＢＬの間においては、角部５２ｃ，５２ｄが仮想円柱面ＶＳから突出するが、その突出量は第１領域Ｒ１よりも小さい。したがって、この範囲においては、定着ベルト３０が角部５２ｃ，５２ｄに接触しないか、あるいは接触したとしても図１１（ａ）ほど加圧ローラ４０側に突出しない。

また、位置Ｐと第１端部５２ａの間においては、角部５２ｃ，５２ｄを含めニップ形成面ＮＳが仮想円柱面ＶＳの内側に位置する。したがって、この範囲においては定着ベルト３０が角部５２ｃ，５２ｄに接触せず、第１端部５２ａに近づくほど定着ベルト３０が図１１（ｃ）に示す形状に近づいていく。一例として、位置Ｐと第１端部５２ａの間において、加圧ローラ４０により定着ベルト３０がニップ形成面ＮＳに押し当てられる部分を除き、定着ベルト３０とニップ形成面ＮＳとが接触しないことが好ましい。

このように、本実施形態においては、第１端部３０ａの近傍において、定着ベルト３０の第１方向Ｘにおける形状変化が低減される。図２に示した第２端部３０ｂの近傍においても、図９ないし図１１と同様の構成を適用することにより、同様の効果を得ることができる。

なお、図１１（ｂ）における定着ニップＮの幅は、少なくとも図１１（ａ）における定着ニップＮの幅と同等であることが好ましい。これにより、最大幅の用紙Ｓが定着ニップＮに搬送される場合であっても、当該用紙Ｓの端部に対して搬送に必要な摩擦力を良好に与えることができる。

以上の本実施形態においては、定着ニップＮが第１フランジ２０Ａと第２方向Ｙに重なるために、定着ベルト３０、定着装置１００ないしは画像形成装置１を小型化することができる。さらに、ニップ形成面ＮＳに第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２を設け、これらの境界ＢＬと加圧ローラ４０の第１端部４０ａ（定着ニップＮの端部）との間にガイド面２３ａの端部２３ｃを位置させている。これにより、ガイド面２３ａの近傍で図１１（ｂ）のような定着ベルト３０の形状を実現し、定着ベルト３０の形状変化を緩和して、定着ベルト３０に加わる負荷を抑制できる。

また、本実施形態においては、少なくともニップ形成面ＮＳの第１端部５２ａにおいて、角部５２ｃ，５２ｄが定着ベルト３０と離間する。仮に第１端部５２ａにおいて角部５２ｃ，５２ｄと定着ベルト３０が接触していれば、定着ベルト３０に大きな負荷が加わる可能性があるが、本実施形態においてはこのような負荷を抑制できる。

さらに、位置Ｐから第１端部５２ａまでの範囲においてニップ形成面ＮＳが仮想円柱面ＶＳの内側に位置するので、少なくとも当該範囲においては定着ニップＮの部分を除き、定着ベルト３０とニップ形成面ＮＳとが接触しない。これにより、第１端部５２ａにおける角部５２ｃ，５２ｄだけでなく、当該範囲においても定着ベルト３０に加わる負荷を抑制できる。

また、第１領域Ｒ１においては第２角部５２ｄが定着ニップＮよりも加圧ローラ４０側に突出している。これにより、第１領域Ｒ１において定着ニップＮに搬送される用紙Ｓと定着ベルト３０との剥離性が向上し、ジャムの発生を抑制できる。

さらに、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界ＢＬは、最大通紙位置Ａとガイド面２３ａの端部２３ｃの間に位置している。これにより、画像形成装置１により画像形成が可能な最大幅の用紙Ｓに形成されたトナー像を定着する際にも、当該用紙Ｓは全体にわたって剥離性に優れた第１領域Ｒ１を通過する。

以上の他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。また、本実施形態は、本発明の範囲を当該実施形態にて開示した構成に限定するものではない。本発明は、本実施形態に開示した構成を種々の態様に変形して実施することができる。

例えば、本実施形態においては、位置Ｐと第１端部５２ａの間において、角部５２ｃ，５２ｄの双方が定着ベルト３０と離間する例を示した（図１１（ｂ）参照）。しかしながら、位置Ｐと第１端部５２ａの間において、角部５２ｃ，５２ｄの一方が定着ベルト３０と離間し、他方が定着ベルト３０と接触してもよい。この場合、図９（ｃ）に示したように、第２領域Ｒ２においてニップ形成面ＮＳの第３方向Ｚにおける両縁部を第１方向Ｘに対して傾斜させるのではなく、一方の縁部のみを傾斜させてもよい。

定着ニップＮの搬送方向上流側においては、加圧ローラ４０の摩擦力により定着ベルト３０が定着ニップＮに引き込まれるので、定着ベルト３０が第１角部５２ｃから強い負荷を受ける。一方、定着ニップＮの搬送方向下流側においては、図１１（ａ）に示したように加圧ローラ４０側へ突出した第２角部５２ｄの影響により、定着ベルト３０の端部近傍でも定着ベルト３０が第２角部５２ｄから強い負荷を受ける。角部５２ｃ，５２ｄの一方のみが定着ベルト３０と離間している場合でも、これら負荷の一方を低減できるので、定着ベルト３０の破損抑制に寄与する。

また、位置Ｐと第１端部５２ａの間において、角部５２ｃ，５２ｄの少なくとも一方が定着ベルト３０と接触する場合であっても、図９に示すニップ形成面ＮＳの形状であれば、第１端部５２ａに向かうに連れて定着ベルト３０の形状変化を小さくできる。したがって、ニップ形成面ＮＳが第１方向Ｘにおいて一様な断面形状を有する場合に比べ、定着ベルト３０の負荷を抑制できる。

補助部材５２の形状は、図９に示したものに限定されない。図１２は、一変形例に係る補助部材１５２の概略的な構成を示す図である。ここで、図１２（ａ）は補助部材１５２の概略的な斜視図であり、図１２（ｂ）は補助部材１５２の概略的な底面図であり、図１２（ｃ）は補助部材１５２の概略的な正面図である。図９に示した補助部材５２と同様の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

補助部材１５２は、図１２（ａ）に示すように、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とを有している。図１２（ｃ）に示すように、補助部材１５２は、第１領域Ｒ１において厚さＴ１を有している。第２領域Ｒ２においては、ニップ形成面ＮＳが円弧状に丸められている。これにより、第２領域Ｒ２における補助部材１５２の厚さＴ２は、厚さＴ１よりも小さく（Ｔ１＞Ｔ２）、かつ第１端部５２ａに向かうに連れて小さくなる。

図１２（ｃ）に示すように、ニップ形成面ＮＳの第１領域Ｒ１における幅Ｗ１と第２領域Ｒ２における幅Ｗ２の関係は、図９の例と同様である。ただし、第２領域Ｒ２においては、ニップ形成面ＮＳの第３方向Ｚにおける両縁部が円弧状に丸められている。

このような形状の補助部材１５２であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２領域Ｒ２においてはニップ形成面ＮＳが全体的に丸められているので、定着ベルト３０と接触したとしても定着ベルト３０を傷つけにくい。

なお、図９および図１２においては、それぞれ補助部材５２，１５２の外面がニップ形成面ＮＳを構成する場合を例示したが、この例に限定されない。例えば、ニップ形成ユニット５０が補助部材５２，１５２を備えず、加圧パッド５１が定着ベルト３０の内面と摺動する場合には、加圧パッド５１の外面がニップ形成面ＮＳとなる。その他、ニップ形成面ＮＳは、種々の態様にて実現し得る。

１…画像形成装置、２０Ａ，２０Ｂ…第１，第２フランジ、２３ａ…ガイド面、３０…定着ベルト、４０…加圧ローラ、５０…ニップ形成ユニット、５２，１５２…補助部材、５２ｃ…第１角部、５２ｄ…第２角部、７１，７２…第１，第２ヒータ、１００…定着装置、Ｎ…定着ニップ、ＮＳ…ニップ形成面、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、ＶＳ…仮想円柱面、Ｓ…用紙。

特許第４７７０４５３号公報 特開２０１７−１１６９２１号公報 特開２０１７−２０３８７３号公報 特開２０１２−２５２１８６号公報

Claims (6)

1. 回転可能な定着部材と、
   前記定着部材の外周面に接触する加圧部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記定着部材を介して前記加圧部材に押し当てられ、前記定着部材と前記加圧部材との間に定着ニップを形成するニップ形成面を有するニップ形成ユニットと、
   前記定着部材の長手方向における端部に配置され、前記定着部材の内面を支持するガイド面を有するフランジと、を備え、
   前記ニップ形成面は、第１領域と、前記長手方向において前記ニップ形成面の端部と前記第１領域との間に位置し、前記定着ニップを通過する記録材の搬送方向における幅が前記第１領域よりも小さい第２領域と、を有し、
   前記長手方向において、前記加圧部材の端部は、前記定着部材の内側に挿入された前記ガイド面の端部と前記定着部材の端部との間に位置し、
   前記長手方向において、前記ガイド面の端部は、前記第１領域および前記第２領域の境界と前記加圧部材の端部との間に位置する、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記ニップ形成面は、前記定着ニップよりも前記搬送方向の上流側に位置する第１角部と、前記定着ニップよりも前記搬送方向の下流側に位置する第２角部と、を有し、
   前記ニップ形成面の前記長手方向における端部において、前記第１角部および前記第２角部の少なくとも一方が、前記定着部材と離間していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１領域において、前記第２角部は、前記定着ニップよりも前記加圧部材側に突出していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記ガイド面は、前記長手方向と交差する断面において、前記ニップ形成ユニットが配置された部分が開口する略円弧形状であり、
   前記第１領域において、前記ニップ形成面は、少なくとも一部が前記ガイド面を含む仮想円柱面の外側に突出し、
   前記第２領域における所定位置から前記ニップ形成面の端部までの範囲において、前記ニップ形成面は、前記仮想円柱面の内側に位置することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記第１領域と前記第２領域の境界は、前記長手方向において、当該画像形成装置により画像形成が可能な最大幅の記録材の端部が前記定着ニップを通過する位置と、前記ガイド面の端部との間に位置することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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