JP2021113964A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヤング率の比較的大きい定着部材を用いた場合であっても、定着部材の摩耗による損傷を抑制する定着装置を提供する。【解決手段】定着装置２００は、回転可能な無端状の定着部材２１１と、定着部材２１１の外周面に当接してニップ部Ｎを形成する加圧部材（加圧ローラ２０３）と、定着部材２１１の両端部に配置され、定着部材２１１の内面に接触し、ニップ部Ｎから最も離れた第１の領域からニップ部Ｎ近傍の第２の領域に近づくにつれて定着部材２１１の内面から離れる方向により大きく傾斜するフランジ部２１０Ｂを有する規制部材２１０と、を備える定着装置。【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより画像が形成され、画像転写方式又は直接方式により未定着トナー画像が記録媒体に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、記録媒体に形成されたトナー像を、無端ベルト状の定着部材（定着ベルト）と加圧ローラとの間のニップ部において加熱及び加圧し、定着処理を実行するものが知られている。

定着部材は内部にハロゲンランプなどの加熱部材やニップ形成部材などの内蔵物が配置される。定着部材の外径が小さい場合や内蔵物が大きい場合、定着部材と内蔵物とが接触することがある。この接触を避けるために定着部材の幅方向両端部に定着部材の走行範囲を規制する規制部材が配置され、定着部材は規制部材によって吊り上げられることにより安定して走行することができる。

しかし、従来の規制部材は定着部材を吊り上げることにより定着部材と強く接触する部分があり、この部分との摩擦によって定着部材の内面が摩耗し、最終的には定着部材の端部が破断してしまうという問題があった。

この点に関し、規制部材の定着部材の内面に接触して径方向の軌道を規制するフランジ部を、定着部材の軸方向に対して傾斜させる技術が提案されている（例えば、特許文献１。）。

より具体的には、この技術は定着部材の長手方向の軸に対してニップ部位に対抗する部位である天面側の方を、天面側よりニップ部位に近い側面側よりも傾斜角度を大きくすることにより、走行する定着部材の軌跡にフランジ部の形状を合わせ、力が局部的にかかることを回避して摩耗を抑制する。

しかしながら、ＮｉやＳＵＳなどの、ポリイミド等の樹脂材料に比べて剛性の高い、つまりヤング率の大きい定着部材を用いると、従来の技術では定着部材の摩耗を効果的に抑制できない事を発明者は見出した。

ヤング率の大きい定着部材の走行軌跡は、この定着部材よりヤング率の小さい定着部材の走行軌跡は異なり、側面側においてフランジ部と強く接触する。

従って、従来の技術の規制部材を用いると、ヤング率の大きい定着部材は局所的に摩耗し、破断してしまうことが避けられなかった。

よって、ヤング率の比較的大きい定着部材を用いた場合であっても、定着部材の摩耗による損傷を抑制する定着装置が求められている。

上記課題を解決するために、本発明は、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着部材の外周面に当接してニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の両端部に配置され、前記定着部材の内面に接触し、前記ニップ部から最も離れた第１の領域から前記ニップ部近傍の第２の領域に近づくにつれて前記定着部材の内面から離れる方向により大きく傾斜するフランジ部を有する規制部材と、を備える定着装置を提供する。

本発明によれば、ヤング率の比較的大きい定着部材を用いた場合であっても、定着部材の摩耗による損傷を抑制する定着装置を提供することができる。

画像形成装置の概略構成を説明する図である。 従来技術に係る規制部材を示す図である。 従来技術に係る定着装置の規制部材付近の軸方向に沿った縦断面図である。 図３に示す定着装置のＡＡ線断面図に定着部材の走行軌跡を示した図である。 第１の実施形態に係る定着装置の規制部材を示す図である。 フランジ部の法線Ｍの傾斜角θ１の最大傾斜角θ１ＭＡＸと定着部材のフランジ部に接触する内面の摩耗量の関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係る定着装置の規制部材を示す図である。 フランジ部の法線Ｍ２の傾斜角θ２の最大傾斜角θ２ＭＡＸと定着部材のフランジ部に接触する内面の摩耗量の関係を示すグラフである。 第３の実施形態に係る定着装置の規制部材を示す図である。 フランジ部の曲率の最大曲率ｘＭＡＸと定着部材のフランジ部に接触する内面の摩耗量の関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

［画像形成装置］
図１は、本発明の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を説明する図である。

図１に示した画像形成装置１００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタある。なお、本発明はこの方式に限られず、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。

画像形成装置１００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。

画像形成装置１００では、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラムに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトである中間転写体（以下、転写ベルト１１という。）に対して１次転写される。この１次転写工程の実行によってそれぞれの色の画像が重畳転写され、その後、記録媒体（例えば、記録シート等）Ｓに対して２次転写工程を実行することで一括転写される。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを代表として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋおよびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込み光Ｌｂを用いた書き込みには、光書き込み装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写では、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。このために、転写は、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１をクリーニングするベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置８とを有している。

光書き込み装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書き込み装置８は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成するよう構成されている。書き込み光Ｌｂは、図１では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録媒体Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１が設けられている。また、シート給送装置６１から搬送されてきた記録媒体Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラムと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４が設けられている。また、記録媒体Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知するセンサが設けられている。

また、画像形成装置１００には、トナー像が転写された記録媒体Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置２００と、定着済みの記録媒体Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排出ローラ７が備えられている。また、画像形成装置１００の本体上部には、排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録媒体Ｓを積載する排紙トレイ１７が備えられている。また、排紙トレイ１７の下側には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。

従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、ベルトクリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の記録媒体Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有している。給送ローラ３が図中反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の記録媒体Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

転写装置７１に装備されているベルトクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、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とを有している。ベルトクリーニング装置１３は、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。

ベルトクリーニング装置１３はまた、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。

［定着装置］

図２は、一般的な規制部材２１０を示す図である。図３は、一般的な定着装置２００の規制部材２１０付近の軸方向に沿った縦断面図である。図４は、図３に示す定着装置２００のＡＡ線断面図に定着部材２１１の走行軌跡を示した図である。

図２から図４に示すように、定着装置２００は、回転可能な無端ベルト状の定着部材２１１と、定着部材２１１を加熱する熱源２２１と、定着部材２１１の内側に配置される非回転のニップ形成部材２２３と、定着部材２１１の熱移動を補助する熱移動補助部材２２２と、定着部材２１１の外周面に当接し、ニップ形成部材２２３と対向して配置され、この定着部材２１１との間にニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０３（以下、対抗回転体ともいう。）と、を備え、未定着画像を担持した記録媒体Ｓをニップ部Ｎに通して定着を行う。

定着部材２１１は、ハロゲンヒータなどの複数の熱源２２１により内周側から輻射熱で直接加熱される。この定着部材２１１との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２０３（以下、対抗回転体ともいう。）と、を備え、未定着画像を担持した記録媒体Ｓをニップ部Ｎに通して定着を行う。

定着部材２１１は内部に、加圧ローラ２０３に対向して配置されたニップ形成部材２２３と、ニップ形成部材２２３の定着部材２１１の内面に対向する面を覆う熱移動補助部材２２２と、ニップ形成部材２２３を加圧ローラ２０３からの加圧力に対抗して保持するステー部材２２４と、を有している。

ニップ形成部材２２３は、定着部材２１１を介して加圧ローラ２０３との間でニップ部Ｎを形成し、定着部材２１１の内面と熱移動補助部材２２２を介して間接的に摺動する。

定着装置２００は、ニップ部Ｎにトナー像が担持された記録媒体Ｓを通過させることにより記録媒体上のトナーを熱により溶融させ加圧により記録媒体に定着させる。

熱移動補助部材２２２の定着部材２１１との接触面には、摩擦係数の低い摺動コーティングが施されている。摺動コーティングとしては、例えば、フッ素コーティングや、耐摩耗性の高いＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等のガラスコーティング等が挙げられる。

また、熱移動補助部材２２２の定着部材２１１との接触面には潤滑剤が塗布される。潤滑剤としては、耐熱温度の高いフッ素グリスもしくはシリコーンオイルが適当である。フッ素グリスは基油となるフッ素オイルに増ちょう剤を分散させてゲル状にした潤滑剤であり、粘度がオイルより高いため摺動部からの流出対策として有効である。

熱移動補助部材２２２は、熱が局所的に留まることを防止し、積極的に長手方向に熱を移動させて長手方向の温度不均一性を低減するために設けられている。

このため、熱移動補助部材２２２の材料としては、短時間で熱移動が可能な材料が好ましく、例えば、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、銀等が挙げられる。これらのうち、コスト面、入手性、熱伝導率特性、加工性を総合的に考慮すると、銅が最も好ましい。

本実施形態では、熱移動補助部材２２２の定着部材２１１に直接接触する面がニップ形成面となる。

定着部材２１１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いて、無端状のベルトまたはフィルムに形成される。定着部材２１１の表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。定着部材２１１の基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰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ユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じ得る。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

定着部材２１１の熱移動補助部材２２２と摺動する面には、上述のように摺動コーティングを施すことができるが、この場合耐熱性や耐摩耗性を考慮し、ポリイミドやポリアミドイミドなどの材料を選択することができる。

定着部材２１１は熱源２２１によりニップ部Ｎ以外の領域で内面側から輻射熱で直接加熱される。

加圧ローラ２０３は芯金に弾性ゴム層があり、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。加圧ローラ２０３は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ２０３は、スプリングなどにより定着部材２１１側に付勢されており、弾性ゴム層が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。

加圧ローラ２０３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ２０３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ２０３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着部材２１１は加圧ローラ２０３により連れ回り回転する。図３の場合は加圧ローラ２０３が駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより定着部材２１１が回転する。定着部材２１１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部で規制部材２１０によってガイドされ、走行する。

規制部材２１０は、スリーブ状に形成される定着部材２１１の軸方向両端部に一つずつ配置され、定着部材２１１の走行軌跡を規制する。

図２（Ａ）は、規制部材２１０の正面図、図２（Ｂ）は規制部材２１０のＸ１矢視図、図２（Ｃ）は規制部材２１０のＸ２矢視図である。

図２に示すように、規制部材２１０は、正面視においてニップ面Ｎに沿って円盤を切り欠いた形状を為す軸方向規制部２１０Ａと、軸方向規制部２１０Ａの平坦面に設けられ、円筒形状をニップ面Ｎにそって切り欠いた形状を為すフランジ部２１０Ｂと、を備える。

図３に示すように、規制部材２１０は定着部材２１１の軸方向端部に配置され、フランジ部２１０Ｂに定着部材２１１の内面が接触し、軸方向規制部２１０Ａに定着部材２１１の軸方向端部が接触するように定着部材２１１に嵌め込まれる。

図４に示す走行軌跡Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃは、図３に示すニップ部位Ｌｎより内側の部位Ｌａ、ニップ部位Ｌｎとフランジ部２１０Ｂの中間の部位Ｌｂ、フランジ部２１０Ｂ上の部位Ｌｃのそれぞれの部位における走行軌跡を示す。

これらの走行軌跡は、従来の一般的な樹脂製定着部材、例えばポリイミド製定着部材よりヤング率が大きい定着部材２１１を用いた場合の走行軌跡を示す。

従来の一般的な樹脂製定着部材のヤング率はおおよそ３〜１０Ｇｐａ程度である。この樹脂製定着部材は、部位Ｌａ〜Ｌｃに至る変形の割合は、天面方向の変化σ１の方が側面方向の変化σ２よりも大きい。

この一般的な樹脂製定着部材よりもヤング率の大きい定着部材２１１には、例えばＮｉ製、ＳＵＳ（Stainless Used Steel）製などがあり、これらの定着部材２１１のヤング率は２００Ｇｐａ程度である。

このようにヤング率の大きな定着部材２１１の走行軌跡は、図４に示すように、定着部材２１１の外側に行くにしたがって大きく変形するが、その変形の度合いは天面方向の変化σ１より側面方向の変化σ２の方が大きくなる。この点について、以下説明する。

定着部材２１１はハロゲンヒータなどの熱源２２１により加熱され、加圧ローラ２０３と不図示の側板に固定されたステー部材２２４に保持された熱移動補助部材２２２とによって加圧され、加圧ローラ２０３の駆動力を受けて従動回転する。

定着部材２１１の長手端部の内面が、フランジ部２１０Ｂの内面規制面、つまり定着部材２１１に接触する面により吊り上げられるため、定着部材２１１と内蔵物である熱源２２１やステー部材２２４などが接触することなく、定着部材２１１の走行は安定化する。

定着部材２１１の基層としてＳＵＳやＮｉなどの剛性の高い材料を用いた場合、樹脂材料を用いた場合に比べて同じ荷重を与えた時の撓みが小さい。尚、本実施例ではヤング率２０４ＧｐａのＮｉを基層として用いた。よって、フランジ部２１０Ｂによって定着部材２１１を吊った場合であっても、天面付近における長手方向の定着部材２１１の軌跡は、フランジ部２１０Ｂの内面規制面と接触する軌跡Ｃｃと、内面規制面と接触していない、より長手内側の軌跡Ｃａ、Ｃｂとの軌跡の差である変位量δ１は小さい。

一方、定着部材２１１の上下流付近では、長手方向のニップ境界の内側の軌跡Ｃａから、ニップ境界の外側の軌跡Ｃｂ、Ｃｃの順に、上下流方向の曲率半径が次第に小さくなりながら外側に軌跡が膨らむ。なぜなら、ニップ面近傍のスリーブ軌跡が、ニップ境界よりも内側の軌跡であるＣａの場合はニップに拘束され歪んでいるが、ニップ境界の外側にあるＣｂ、Ｃｃの軌跡の場合は、Ｃｂ、Ｃｃの順にニップ面の拘束が次第に弱くなる為、歪みが小さくなり、より歪みエネルギーの低い真円形状に復元しようとするからである。その結果、上下流付近の変位量δ２は変位量δ１に対して大きくなる。

よって、定着部材２１１は、上下流付近において、フランジ部２１０Ｂの内面規制面と平行にならず、フランジ部２１０Ｂの内面規制面の長手中央側において強く摺擦してしまい、定着部材２１１の内面の摩耗が促進されることにより、最終的に定着部材２１１の端部が裂けて使用不可能になってしまう場合があった。

なお、ヤング率の測定方法は特に問わないが、例えばＪＩＳ規格の板状試験片の引張試験によって測定、ないし比較することができる。

以下に述べる各実施形態の規制部材２１０を含む定着装置２００は、定着部材２１１が内側から内面コート層、基層、弾性層、離型層の順に構成されるとき、基層がＮＩ、ＳＵＳなどのヤング率が比較的高い材料に好適である。

より具体的には、各規制部材２１０はヤング率が７０〜３００Ｇｐａ、厚みが３０〜５０μｍの定着部材２１１に対して好適である。

[第１の実施形態]
図５は、本実施形態に係る定着装置２００の規制部材２１０を示す図である。図５（Ａ）は規制部材２１０の正面図、図５（Ｂ）は規制部材２１０の平面図、つまりＸ１矢視図、図５（Ｃ）は規制部材２１０の下流方向側面図、つまりＸ２矢視図、図５（Ｄ）はフランジ部２１０Ｂの下流側の法線Ｍの軸Ｇ方向への傾斜角θ１を示すグラフである。

図５に示すように、規制部材２１０は、正面視におけるフランジ部２１０Ｂの円弧中心を通る軸Ｇに向けて傾斜するフランジ部２１０Ｂの法線Ｍの傾斜角θ１が、第１の領域である天面部から第２の領域である下流側側面部下端に向かうに従って大きくなる。

より具体的には、規制部材２１０は、ニップ部から最も離れた第１の領域からニップ部近傍の第２の領域に近づくにつれて定着部材２１１の内面から離れる方向により大きな角度により傾斜するフランジ部２１０Ｂを備える。

より好ましくは、正面視において、フランジ部２１０Ｂの下流側下端部と軸Ｇを通る直線を直線Ｊ、直線Ｊを軸Ｇを中心として反時計回りに１２０°回転させた直線を直線Ｋとするとき、法線Ｍは直線Ｋとフランジ部２１０Ｂとの交点（この交点を０°とする。）付近から軸Ｇに向けて傾斜し始め、最も下流方向に位置する部位（この部位は、反時計回りを正とすると、−φ１＝３０°となる。）付近において傾斜角θ１が最大傾斜角θ１ＭＡＸとなり、フランジ部２１０Ｂの下端方向に向かって最大傾斜角θ１ＭＡＸが維持される。

図６は、フランジ部２１０Ｂの法線Ｍの傾斜角θ１の最大傾斜角θ１ＭＡＸと定着部材２１１のフランジ部２１０Ｂに接触する内面の摩耗量の関係を示すグラフである。

図６において、縦軸は製品寿命を想定して、３００，０００枚記録媒体をプリントさせた後の定着部材２１１の削れ量（μｍ）及び定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触幅（ｍｍ）を、横軸は最大傾斜角θ１ＭＡＸの値（角度）を示す。

定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触幅は、フランジ部２１０Ｂの表面にグリスを塗り、このグリスの剥離形状から計測した。

図６に示すように、最大傾斜角θ１ＭＡＸを大きくするほど図５（Ｃ）のＡ付近に対応する定着部材２１１の内面の位置の削れ量は小さくなる傾向にある。また、最大傾斜角θ１ＭＡＸを大きくするほど図５（Ｃ）のＡ付近を起点とした接触幅が広くなる。

このことは、最大傾斜角θ１ＭＡＸを大きくするほど、接触幅が広がることから面圧の最大値を下げることが可能となり、定着部材２１１の摩耗量を低減させることが可能となることを意味する。

一方、最大傾斜角θ１ＭＡＸが２．５°を超えると、定着部材２１１の内面の削れ量が上昇に転じる。これは、定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触の起点が図５（Ｃ）のＢ付近となり、この部分に対応する定着部材２１１の部分の摩耗が大きくなるためである。

従って、最大傾斜角θ１ＭＡＸは１°〜３°が好適であり、より好ましくいは２．５°である。

以上述べたように、本実施形態の定着装置２００は、少なくとも下流側においてフランジ部２１０Ｂの法線Ｍの傾斜角θ１が第１の領域よりも第２の領域の方が大きい。

従って、ヤング率の比較的大きな定着部材２１１を用いたときであっても、定着部材２１１の摩耗を抑制することができるという効果がある。

[第２の実施形態]
図７は、本実施形態に係る定着装置２００の規制部材２１０を示す図である。図７（Ａ）は規制部材２１０の正面図、図７（Ｂ）は規制部材２１０の平面図、つまりＸ１矢視図、図７（Ｃ）は規制部材２１０の上流方向側面図、つまりＸ３矢視図、図７（Ｄ）はフランジ部２１０Ｂの上流側の法線Ｍ２の軸Ｇ方向への傾斜角θ２を示すグラフである。

本実施形態においては、フランジ部２１０Ｂの下流側の法線Ｍ１は、第１の実施形態のフランジ部２１０Ｂの法線Ｍと同様である。

図７に示すように、規制部材２１０は、正面視におけるフランジ部２１０Ｂの円弧中心を通る軸Ｇに向けて傾斜するフランジ部２１０Ｂの法線Ｍ２の傾斜角θ２が、第１の領域である天面部から第２の領域である上流側側面部下端に向かうに従って大きくなる。

より具体的には、規制部材２１０は、ニップ部から最も離れた第１の領域からニップ部近傍の第２の領域に近づくにつれて定着部材２１１の内面から離れる方向により大きな角度により傾斜するフランジ部２１０Ｂを備える。

より好ましくは、正面視において、フランジ部２１０Ｂの下流側下端部と軸Ｇを通る直線を直線Ｊ、直線Ｊを軸Ｇを中心として反時計回りに１２０°回転させた直線を直線Ｋとするとき、法線Ｍ２は直線Ｊとフランジ部２１０Ｂとの交点（この交点を０°とする。）付近から軸Ｇに向けて傾斜し始め、最も上流方向に位置する部位（この部位は、反時計回りを正とすると、φ２＝３０°となる。）付近において傾斜角θ２が最大傾斜角θ２ＭＡＸとなり、フランジ部２１０Ｂの下端方向に向かって最大傾斜角θ２ＭＡＸが維持される。

図８は、フランジ部２１０Ｂの法線Ｍ２の傾斜角θ２の最大傾斜角θ２ＭＡＸと定着部材２１１のフランジ部２１０Ｂに接触する内面の摩耗量の関係を示すグラフである。

図８において、縦軸は製品寿命を想定して、３００，０００枚記録媒体をプリントさせた後の定着部材２１１の削れ量（μｍ）及び定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触幅（ｍｍ）を、横軸は最大傾斜角θ２ＭＡＸの値（角度）を示す。

また、フランジ部２１０Ｂの法線Ｍ１については、最大傾斜角θ１ＭＡＸは２．５°である。

定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触幅は、フランジ部２１０Ｂの表面にグリスを塗り、このグリスの剥離形状から計測した。

図８に示すように、最大傾斜角θ２ＭＡＸを大きくするほど図７（Ｃ）のＡ付近に対応する定着部材２１１の内面の位置の削れ量は小さくなる傾向にある。また、最大傾斜角θ２ＭＡＸを大きくするほど図７（Ｃ）のＡ付近を起点とした接触幅が広くなる。

このことは、最大傾斜角θ２ＭＡＸを大きくするほど、接触幅が広がることから面圧の最大値を下げることが可能となり、定着部材２１１の摩耗量を低減させることが可能となることを意味する。

一方、最大傾斜角θ２ＭＡＸが２．５°を超えると、定着部材２１１の内面の削れ量が上昇に転じる。これは、定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触の起点が図７（Ｃ）のＢ付近となり、この部分に対応する定着部材２１１の部分の摩耗が大きくなるためである。

従って、最大傾斜角θ２ＭＡＸは１°〜３°が好適であり、より好ましくいは２．５°である。

以上述べたように、本実施形態の定着装置２００は、上流側及び下流側においてフランジ部２１０Ｂの下流側の法線Ｍ１の傾斜角θ１及び上流側の法線Ｍ２の傾斜角θ２が第１の領域よりも上流側の第２の領域及び下流側の第２の領域の方が大きい。

従って、ヤング率の比較的大きな定着部材２１１を用いたときであっても、より効率よく定着部材２１１の摩耗を抑制することができるという効果がある。

[第３の実施形態]
図９は、本実施形態に係る定着装置２００の規制部材２１０を示す図である。図９（Ａ）は規制部材２１０の正面図、図９（Ｂ）は規制部材２１０の平面図、つまりＸ１矢視図、図９（Ｃ）はフランジ部２１０Ｂの下流側の法線Ｍ１の曲率１／Ｒ１を示すグラフ、図９（Ｄ）はフランジ部２１０Ｂの上流側の法線Ｍ２の曲率１／Ｒ２を示すグラフ、図９（Ｅ）は規制部材２１０の上流方向側面図である。

図９に示すように、規制部材２１０は、フランジ部２１０Ｂの法線Ｍ１の曲率１／Ｒ１及び法線Ｍ１の曲率１／Ｒ１が、第１の領域である天面部から第２の領域である下流側側面下端及び上流側側面部下端に向かうに従って大きくなる。

より具体的には、規制部材２１０は、ニップ部から最も離れた第１の領域からニップ部近傍の第２の領域に近づくにつれて定着部材２１１の内面から離れる方向により大きな曲率により傾斜するフランジ部２１０Ｂを備える。

より好ましくは、正面視において、フランジ部２１０Ｂの下流側下端部と軸Ｇを通る直線を直線Ｊ、直線Ｊを軸Ｇを中心として反時計回りに１２０°回転させた直線を直線Ｋとするとき、法線Ｍ１は直線Ｋとフランジ部２１０Ｂとの交点（この交点を０°とする。）付近から曲率１／Ｒ１が増加し始め、最も下流方向に位置する部位（この部位は、反時計回りを正とすると、−φ１＝３０°となる。）付近において曲率１／Ｒ１が最大曲率１／Ｒ１ＭＡＸとなり、フランジ部２１０Ｂの下端方向に向かって最大曲率１／Ｒ１ＭＡＸが維持される。

また、法線Ｍ２は直線Ｊとフランジ部２１０Ｂとの交点（この交点を０°とする。）付近から曲率１／Ｒ２が増加し始め、最も上流方向に位置する部位（この部位は、反時計回りを正とすると、φ２＝３０°となる。）付近において曲率１／Ｒ２が最大曲率１／Ｒ２ＭＡＸとなり、フランジ部２１０Ｂの下端方向に向かって最大曲率１／Ｒ２ＭＡＸが維持される。

図１０は、フランジ部２１０Ｂの法線Ｍ１及び法線Ｍ２の曲率ｘ＝１／Ｒ１＝１／Ｒ２の最大曲率ｘＭＡＸと定着部材２１１のフランジ部２１０Ｂに接触する内面の摩耗量の関係を示すグラフである。

図１０において、縦軸は製品寿命を想定して、３００，０００枚記録媒体をプリントさせた後の定着部材２１１の削れ量（μｍ）を、横軸は最大曲率ｘＭＡＸの値を示す。

図１０に示すように、最大曲率ｘＭＡＸを大きくするほど図９（Ｅ）のＡ付近に対応する定着部材２１１の内面の位置の削れ量は小さくなる傾向にある。

一方、最大曲率ｘＭＡＸが０．０１を超えると、定着部材２１１の内面の削れ量が上昇に転じる。これは、定着部材２１１とフランジ部２１０Ｂとの接触面積がｘ＝０．０１付近において最も大きく、さらにｘを大きくすると逆に接触面積が狭くなり、摩耗が促進されるためである。

従って、最大曲率ｘＭＡＸは、第１の領域において０であり、下流及び上流の第２の領域において０．００５〜０．０２が好適であり、より好ましくはｘＭＡＸ＝０．０１である。

なお、本実施形態においては第２の領域のうち、下流側側面、上流側側面の両方に曲率を持たせたが、いずれか一方のみに曲率を持たせてもよい。

以上述べたように、本実施形態の定着装置２００は、上流側及び下流側においてフランジ部２１０Ｂの下流側の法線Ｍ１の曲率１／Ｒ１及び上流側の法線Ｍ２の曲率１／Ｒ２が第１の領域よりも上流側の第２の領域及び下流側の第２の領域の方が大きい。

従って、ヤング率の比較的大きな定着部材２１１を用いたときであっても、より効率よく定着部材２１１の摩耗を抑制することができるという効果がある。

なお、上記各実施形態中の直線Ｋ、直線Jの設定方法は、各実施形態中の条件に限定されない。

３ 給送ローラ
４ レジストローラ対
７ 排出ローラ
８ 装置
９Ｂｋ トナーボトル
９Ｃ トナーボトル
９Ｍ トナーボトル
９Ｙ トナーボトル
１０ 転写ベルトユニット
１１ 転写ベルト
１３ ベルトクリーニング装置
１７ 排紙トレイ
２０Ｂｋ 感光体ドラム
２０Ｃ 感光体ドラム
２０Ｍ 感光体ドラム
２０Ｙ 感光体ドラム
３０Ｂｋ 帯電装置
４０Ｂｋ 現像装置
５０Ｂｋ クリーニング装置
６１ シート給送装置
７１ 転写装置
７２ 駆動ローラ
７３ 従動ローラ
１００ 画像形成装置
２００ 定着装置
２０３ 加圧ローラ
２１０ 規制部材
２１０Ａ 軸方向規制部
２１０Ｂ フランジ部
２１１ 定着部材
２２１ 熱源
２２２ 熱移動補助部材
２２３ ニップ形成部材
２２４ ステー部材

特開２０１８−１１６２６８号公報

Claims (7)

1. 回転可能な無端状の定着部材と、
   前記定着部材の外周面に当接してニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材の両端部に配置され、前記定着部材の内面に接触し、前記ニップ部から最も離れた第１の領域から前記ニップ部の近傍の第２の領域に近づくにつれて前記定着部材の内面から離れる方向により大きく傾斜するフランジ部を有する規制部材と、
   を備える定着装置。
2. 前記フランジ部は、
   法線の傾斜角が、前記第１の領域から前記第２の領域に近づくにつれて大きくなる請求項１に記載の定着装置。
3. 前記傾斜角は、
   前記第１の領域において０°であり、前記第２の領域の最大傾斜角が１°〜３°である請求項２に記載の定着装置。
4. 前記フランジ部は、
   曲率が、前記第１の領域から前記第２の領域に近づくにつれて大きくなる請求項１に記載の定着装置。
5. 前記曲率は、
   前記第１の領域において０であり、前記第２の領域の最大曲率が０．００５〜０．０２である請求項４に記載の定着装置。
6. 前記定着部材は、
   ヤング率が７０〜３００Ｇｐａである請求項１に記載の定着装置。
7. 前記請求項１の定着装置を備える画像形成装置。

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