JP5552939B2 - ベルト走行装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のローラに架け回した無端状ベルトからなるベルト走行装置、該ベルト走行装置を備える定着装置、該定着装置を備えるレーザープリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

トナーを用いて可視像形成を行う画像形成装置においては、トナー画像を転写紙等の記録媒体に永久画像として定着する機能を有する定着装置が備えられている。
この定着装置においては、加熱され回転している定着ローラや定着ベルトと、それに圧接・回転している加圧ローラや加圧ベルト等とにより形成された圧接部（ニップ）に、所定の記録媒体が通過することによって、当該記録媒体上に担持されたトナーが溶融し、トナー画像が定着される。

ところで、近年において上述した定着装置の低熱容量化を図ったり、稼働時の立ち上がり時間の短縮化を図ったりすることを目的として、無端状の定着ベルトを適用した定着装置が汎用されている。
無端状の定着ベルトを具備している定着装置においては、走行面でベルトが片寄る「ベルト寄り」という問題がある。特に、低熱容量化を実現するために、スポンジ状の発泡シリコーンゴムを、ローラ材料として適用した場合や、高速化対応するべく大径のローラを適用した定着装置においては、ベルト寄りの発生が顕著となる傾向が高い。

ベルト寄りが発生すると、定着ベルトが巻き掛けられたローラの周面に乗り上げてしまい、正規の走行位置からずれて良好な画像定着作業を行うことができなくなり、作像不良を生じたり、あるいはベルトの破損を招来したりするおそれがある。

ベルト寄りを防止する手段として、従来においても、種々の技術提案がなされている。
例えば、特許文献１では、ベルト内周面の両端部にリブ状突起（ブロック体）を設け、片寄り走行しようとするベルトの幅方向への移動をリブ状突起と張架ローラのうちの一つのローラ部側面との接触によって規制することで、ベルトの片寄り走行を抑える発明が提案されている。しかしこの発明では、リブ状突起が張架ローラ側面を乗り上げかけた際には走行中のベルトやローラに負荷がかかりベルトの走行速度が不安定となり、結果微小の変動によってベルトが乗り上げてしまう問題があった。

そこで、特許文献２では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ローラ９２の軸部９２ａに回動自在に支持される摺動部材９３を該ローラ胴部の両端に設け、該摺動部材９３をベルト９１のリブ状突起９１ａに接触させることで上記問題を解決する発明が提案されている。しかしながら、この発明では、該摺動部材９３を取り付けるローラ径が大きくなった場合にはベルト寄り時にリブ状突起９１ａにより摺動部材９３の外周部の一部がローラ９２側に付勢されることにより摺動部材９３が傾き（図１（ｃ））、ジャーナル部との距離があるため摺動部材９３の内径部にてかじり回転性が低下し走行中のベルト９１やローラ９２に負荷がかかりベルト９１の走行速度が不安定となり、結果微小の変動によってベルト９１の端部がローラ９２の胴部上に乗り上げてしまう課題があった。

また、特許文献３では、ローラの両端部に該ローラに対してリング状の寄り止め部材を回転自在に配置し、該寄り止め部材とベルト内周面の両端部に設けられたリブ状突起にそれぞれテーパ面（傾斜面）を形成することにより、ベルトの乗り上げを防止する発明が提案されている。しかしながら、この発明によっても近年のベルト走行の高速化及びこの高速化に伴うローラの大径化に対してベルト乗り上げ防止効果は不十分であった。

本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、リング状の寄り止め部材の回転性を低下させることなく、確実にベルトの乗り上げを防止するベルト走行装置、該ベルト走行装置を備える定着装置、並びに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とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔１〕 複数のローラ（加熱ローラ２，定着ローラ５，テンションローラ７）と、該複数のローラに架け回され、回転走行する無端状のベルト（定着ベルト１）と、を備え、前記複数のローラのうち、少なくともいずれか１つのローラ（加熱ローラ２）の胴部（胴部２ｂ）の少なくとも一方の端面のローラ外周側が凹部となるように設けられた段差部分（段差部分２ｄ）に、回転自在に装着されるリング形状の寄り止め部材（寄り止め部材３）と、前記ベルトの内周面の前記寄り止め部材配置側の幅方向端部に固設され、前記寄り止め部材配置側の面を該ベルト内周面から内周中心に向かうにつれて前記寄り止め部材から離れる傾斜面（傾斜面１ａ１）とした寄り止め突起部（寄り止め突起部１ａ）と、を有し、前記寄り止め部材は、前記寄り止め突起部の傾斜面に対向するリングコーナー部に、前記ローラの回転軸に対する傾斜角度（傾斜角度Ｘ）を前記傾斜面の傾斜角度（傾斜角度ａ）よりも大とした傾斜部（面取り部３ｄ）を有し、且つそのリング内径側に前記ローラの回転軸方向外側に突起するリブ（前方リブ３ｒ）を有し、前記ローラの胴部（胴部２ｂ）端面（端面２ｃ）に固定される抜け止め板（抜け止め板４）と前記段差部分（段差部分２ｄ）をなす凹部との間に前記リブが挟まれて、前記寄り止め部材が前記ローラに回動自在に装着されることを特徴とするベルト走行装置（図２〜図６，図８）。
〔２〕 前記寄り止め部材の傾斜部の前記ローラ直径方向における長さ（長さＹ）は、前記寄り止め突起部の傾斜面の突起高さ（突起高さｂ）よりも大であることを特徴とする前記〔１〕に記載のベルト走行装置（図５，図７）。
〔３〕 前記寄り止め部材の傾斜部（面取り部３ｄ）は、該寄り止め部材が装着されるローラの胴部端面（端面２ｃ）よりも回転軸方向外側に飛び出していることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載のベルト走行装置（図８）。
〔４〕 前記寄り止め部材のリング外径ｒａ、リング内径ｒｂと、該寄り止め部材が装着されるローラのローラ外径Ｒａ、前記段差部分の径Ｒｂは、使用温度範囲において、式（１）〜（３）を満足することを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載のベルト走行装置（図８）。
Ｒａ＞ｒａ ・・・（１）
Ｒｂ＜ｒｂ ・・・（２）
Ｒａ−ｒａ＞ｒｂ−Ｒｂ ・・・（３）
〔５〕 前記寄り止め部材と前記寄り止め突起部との動摩擦係数（ＰＶ＝５００ｋｇｆ／ｃｍ^２・ｍ／ｍｉｎ）が０．１以下となるように、前記寄り止め部材と前記寄り止め突起部の材料選定及び／又は両者の接触部へのグリス塗布が行われてなることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載のベルト走行装置（図９）。
〔６〕 前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載のベルト走行装置を具備することを特徴とする定着装置（定着装置１００、図２）。
〔７〕 前記〔６〕に記載の定着装置（定着装置１００）を具備することを特徴とする画像形成装置（画像形成装置５００、図１０）。

本発明のベルト走行装置によれば、所定のローラの胴部端面に設けられた段差部分に、リング形状の寄り止め部材を回転自在に装着するので、寄り止め部材のリングの内外径差を小さくして、軸に対して傾いた際の外周側における該寄り止め部材の軸方向の位置ずれ量を減らすことで内径部のかじりによる寄り止め部材の回転性の低下を防止し、確実にベルト寄りによるベルト破損を防止することができる。また、寄り止め部材の傾斜部の傾斜面と、ベルトの内周面の幅方向両端部に固設される寄り止め突起部の傾斜面との形状を適正化するので、より効果的にベルト寄りによるベルト破損を防止することができる。
また、本発明の定着装置によれば、確実にベルト寄りによるベルト破損を防止するベルト走行装置を有した定着装置を提供することができる。
また、本発明の画像形成装置によれば、安定したベルト走行機能を有する定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

従来のベルトの寄り止め機構の構成を示す概略図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。 寄り止め部材の加熱ローラへの装着状態を説明する分解斜視図である。 加熱ローラに寄り止め部材を装着した状態の断面図である。 加熱ローラに寄り止め部材を装着した状態の拡大断面図（１）である。 面取り部の傾斜角度Ｘとベルト破損の発生するベルト寄り速度の関係を示す図である。 面取り部の長さＹとベルト破損の発生するベルト寄り速度の関係を示す図である。 加熱ローラに寄り止め部材を装着した状態の拡大断面図（２）である。 寄り止め突起部と寄り止め部材との動摩擦係数とベルト破損の発生するベルト寄り速度との関係を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。

以下に、本発明に係るベルト走行装置、定着装置及び画像形成装置の構成について説明する。
まず、本発明に係るベルト走行装置について、ベルト走行装置の一実施形態である定着装置を例にとり説明する。
図２は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。
定着装置１００は、複数の回転体であるローラと、該複数のローラに架け回され、回転走行する無端状のベルトと、を備えるベルト走行装置であって、図２に示すように、定着ローラ５、加熱ローラ２及びテンションローラ７に架け渡された定着部材である定着ベルト１と、定着ベルト１に対して回転自在に圧接し定着ニップ部Ｎ１を形成する加圧部材である加圧ローラ６と、定着ニップ部Ｎ１のシート（記録媒体Ｐ）排出側であって先端が定着ベルト１に近接して配置され定着ベルト１への記録媒体Ｐの巻き付きを防止する分離部材１１ａと、定着ニップ部Ｎ１のシート（記録媒体Ｐ）排出側であって先端が加圧ローラ６に当接して配置され加圧ローラ６への記録媒体Ｐの巻き付きを防止する分離部材１１ｂと、を備える。

ここで、定着ベルト１は、無端ベルトであり、断面構造としては、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコーンゴム層などの弾性層を形成した２層構造となっている。また、定着ローラ５は、金属の芯金９にシリコーンゴムなどの弾性層１０を有したものである。ウォームアップ時間短縮のため、定着ベルト１の熱を吸収しにくいように、発泡のシリコーンゴムを用いることもある。また、加熱ローラ２は、アルミ又は鉄の中空ローラで内部にハロゲンヒータ（赤外線ヒータ）などのヒータ２ｈからなる熱源を有している。なお、ヒータ２ｈに用いる加熱源としては、ハロゲンヒータ以外に誘導加熱（ＩＨ）コイルを用いたＩＨヒータや面状発熱ヒータ等、ニップ部Ｎ１を加熱することができればいずれでもよい。後述のヒータ６ｈにおいても同様である。

定着装置１００の駆動の際には、例えば定着ローラ５の図中時計回り方向の回転駆動により定着ベルト１がテンションローラ７の押圧により適切なテンションが付与された状態で記録媒体Ｐを排出する方向（図２では時計回り方向）に回動し、加圧ローラ６が連れ回りする。駆動されるローラは定着ローラ５に限らず加圧ローラ６や加熱ローラ２であってもよい。また、定着の際には、定着ベルト１は、加熱ローラ２内部に配置されたヒータ２ｈの発熱によりサーミスタ８で検出される温度が所定の温度（例えばトナー定着に適する温度）まで加熱される。

加圧ローラ６は、通常はアルミ又は鉄等の芯金の上にシリコーンゴム等の弾性層が設けられた円筒形状のローラである。また、加圧ローラ６の定着ベルト１への押し当ては、図示していない加圧手段により一定の圧力で定着ベルト１の方向へ押されることにより行われる。また、定着の際など必要なときに、加圧ローラ６は、内部に配置されたヒータ６ｈの発熱によりサーミスタ８で検出される温度が所定の温度となるように加熱される。

分離部材１１ａ，１１ｂは、それぞれ複数の分離爪が定着ベルト１，加圧ローラ６の軸方向に配列されたものであり、分離部材１１ａでは複数の分離爪の先端が定着ベルト１から所定距離だけ離間した状態（近接状態）で配置され、分離部材１１ｂでは複数の分離爪の先端が加圧ローラ６のローラ表面に当接した状態で配置されている。

定着装置１００では、定着ベルト１、加圧ローラ６が回転駆動された状態で、定着ベルト１の表面は所定の温度まで加熱されており、定着ニップ部Ｎ１に未定着トナーＴが形成された記録媒体Ｐが通され（図中、右側から左側方向への通紙）、定着ニップ部Ｎ１における加圧及び加熱により未定着トナーを記録媒体Ｐ上に熱融着させて定着を行う。

ついで、トナー定着された記録媒体Ｐは定着ニップ部Ｎ１から排出されるが、このとき記録媒体Ｐが定着ベルト１あるいは加圧ローラ６に巻き付いたまま出てくることがあるが、分離部材１１ａ，１１ｂの先端が記録媒体Ｐの先頭端部に当接することにより、該記録媒体Ｐを定着ベルト１あるいは加圧ローラ６から分離させるようになっている。

ところで、定着装置１００では、ユニットの部品バラツキ、組立バラツキや設置バラツキにより定着ベルト１は片側走行の状態になりやすく、ベルト寄りが発生しやすい。
そこで、定着装置１００は、本発明の根幹を成す定着ベルト１の寄り止め機構を有しており、具体的には図２に示すように、加熱ローラ２の胴部の少なくともいずれか一方の端部に回転自在に配置されるリング形状の摺動部材である寄り止め部材３と、定着ベルト１の内周面の寄り止め部材３配置側の幅方向端部に固設されるリブである寄り止め突起部１ａと、を備える。これにより、定着装置１００では、定着ベルト１が走行中にベルト寄りしても、定着ベルト１内周面の両端部に設けた寄り止め突起部１ａが寄り止め部材３に接触することにより、定着ベルト１や加熱ローラ２への負荷を減らし安定してベルト走行させることができる。なお、加熱ローラ２の胴部の両端部それぞれに寄り止め部材３を配置し、定着ベルト１の内周面の幅方向両端部それぞれに寄り止め突起部１ａを設けると、定着ベルト１のいずれの方向のベルト寄りにも対応できるため好適である。

ここで、寄り止め部材３は、切り込み部分（切れ目）のないリング部材であり、その構成材料は使用温度により異なるが、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド・イミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂材料や、焼結材、また金属、例えばステンレス（ＳＵＳ）、Ａｌ表面に摺動性の良いテフロン（登録商標）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを塗布したものなどが挙げられる。寄り止め部材３は、図１の従来のベルト寄り止め機構と比較すると摺動部材９３よりもリングの内外径差が小さいため、軸に対して傾いた際の外周側における軸方向の位置ずれ量を減らすことができる。

以下、定着ベルト１の寄り止め機構の詳細について説明する。
図３は、寄り止め部材の加熱ローラへの装着状態を説明する分解斜視図である。また図４は、加熱ローラに寄り止め部材を装着した状態の断面図である。なおここでは、加熱ローラ２の回転軸の一方側端部に寄り止め部材３が装着される状態を示しているが、他方側の端部にも同様に寄り止め部材３が装着される。

図３，図４に示すように、寄り止め部材３は、加熱ローラ２の胴部２ｂの端面２ｃと抜け止め板４に挟まれ、回転自在な状態で加熱ローラ２に装着される。
詳しくは、加熱ローラ２は、胴部２ｂの端面２ｃにおいてローラ外周側が凹部となる段差部分２ｄを有しており、寄り止め部材３はそのリング内周部をこの段差部分２ｄに嵌め込んだ状態で取り付けられている。ただし、そのままでは寄り止め部材３が段差部分２ｄから外れやすいため、中心部分に軸部であるローラ軸２ａを挿通可能な開口部を設けた円盤状の抜け止め板４を加熱ローラ２の端面２ｃに固定し、該抜け止め板４が寄り止め部材３の内周部を押えることにより段差部分２ｄから外れないようにしている。

図５は、図４におけるＡ部の拡大図である。
定着ベルト１は、その両端部が、寄り止め部材３よりも、加熱ローラ２の軸方向外側に位置して走行するものであるが、この定着ベルト１の両端部の内周面（裏面）側に、所定の突起高さｂで突起するブロック体状の寄り止め突起部（寄り止めガイドともいう）１ａが定着ベルト１と一体となるように形成されている。

また、この寄り止め突起部１ａは、寄り止め部材３配置側に、その断面において加熱ローラ２のローラ面に対して所定の角度ａに傾斜する傾斜面１ａ１を有している。詳しくは、寄り止め突起部１ａは、加熱ローラ２の胴部２ｂの端面２ｃ及び寄り止め部材３に対する面として、定着ベルト１の内周面から内周中心に向かうにつれて（図５において上から下に向かうにつれて）加熱ローラ２の胴部２ｂの端面２ｃ及び寄り止め部材３から徐々に離れる傾斜面１ａ１を有している。

また、寄り止め部材３は、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１に対向するリングコーナー部に、加熱ローラ２の直径方向の長さＹで、加熱ローラ２のローラ面に対して所定の角度Ｘに傾斜する傾斜部である面取り部３ｄを有している。すなわち、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１と寄り止め部材３の面取り部３ｄが対向するように、寄り止め部材３が配置されている。なお、面取り部３ｄの長さＹは、定着ベルト１内周面側の傾斜開始点から傾斜終了点までの加熱ローラ２の直径方向の長さである。

このような構成の定着ベルト１の寄り止め機構の機能は次のとおりである。
先ず第一に、定着ベルト１の両端の内周面側に設けた寄り止め突起部１ａと、加熱ローラ２の両端に設けた寄り止め部材３とにおいては、それぞれ両者に傾斜面が設けられている。そのため、ニップ部Ｎ１を形成しているローラ同士が押圧する力により定着ベルト１の片寄りが発生したとしても、前記両者の傾斜面同士が接触するようになるので、寄り止め部材３の頂点を寄り止め突起部１ａが急に乗り上げてしまう事態が防止される。
また第二に、寄り止め部材３が、加熱ローラ２に対して回転自在に保持されているので、寄り止め部材３の回転速度は、接触している定着ベルト１の、寄り止め突起部１ａの移動速度にならう。これら両者の間に線速差が生じないので、線速差による定着ベルト１の寄り止め突起部１ａの寄り止め部材３への乗り上げを防止することができる。
また第三に、後述するように、接触する傾斜面に低摩擦係数化処理を施すと、定着ベルト１の寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３の間の摩擦による乗り上げ力が弱くなり、ベルトテンションによる乗り上げ規制力の方が上回って乗り上げを防止することができる。

ここで、このような定着ベルト１の寄り止め機構の機能を有効に働かせるための構成について説明する。
定着ベルト１のベルト破壊の発生するベルトの寄り速度は、寄り止め突起部１ａの形状と寄り止め部材３の形状の組合せに大きく影響を受ける。そこで、本発明の定着装置１００の定着ベルト１の寄り止め機構において、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１の傾斜角度ａ及び突起高さｂを一定とし、寄り止め部材３の面取り部３ｄの傾斜角度Ｘ、長さＹをそれぞれ変化させて、定着ベルト１のベルト破損の発生するベルト寄り速度との関係を調査した。ここでは、傾斜面１ａ１の傾斜角度ａ＝６０°、突起高さｂ＝１．５ｍｍとし、面取り部３ｄの傾斜角度Ｘ＝６５°、長さＹ＝２．０ｍｍを標準条件として、Ｘ，Ｙを変化させた。
その結果を図６，図７に示す。なお、ベルト寄り速度とは、走行中の定着ベルト１の幅方向（加熱ローラ２の回転軸方向）への移動速度である。

図６は、面取り部３ｄの傾斜角度Ｘとベルト破損の発生するベルト寄り速度の関係を示す図である。
図６に示すように、面取り部３ｄの傾斜角度Ｘが角度ａよりも小さいとき、比較的小さいベルト寄り速度でベルト破損が発生した。また、傾斜角度Ｘ＝ａのとき、ベルト破損の発生するベルト寄り速度は一定せず、ある一定の範囲の値を示した。また、傾斜角度Ｘが角度ａよりも大きくなると、ベルト破壊の発生するベルト寄り速度は大きくなり、ベルト破壊は発生しにくくなった。
なお、傾斜角度Ｘの角度ごとのベルト破壊の発生しにくさは表１のようになった。

このように、面取り部３ｄの加熱ローラ２の回転軸に対する傾斜角度Ｘは、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１の傾斜角度ａよりも大とするとよい。これは、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１が、より傾斜角度の大きな面取り部３ｄに接触することで、寄り止め突起部１ａが面取り部３ｄをのぼりにくくなるためと考えられる。具体的には、傾斜面１ａ１の傾斜角度ａを４５°以上、９０°未満とし、面取り部３ｄの傾斜角度Ｘを９０°未満の範囲で、傾斜角度ａよりも５〜２０ｄｅｇ大きく、より好ましくは５〜１０ｄｅｇ大きくする。なお、傾斜角度Ｘ＝９０°となると、ベルト破損の発生するベルト寄り速度が急激に低下し、不適である。これは面取り部３ｄの傾斜角度Ｘ＝９０°とすると、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１が面取り部３ｄと接触する領域が小さくなる（面接触ではなくなり線接触となる）ため、寄り止め突起部１ａが寄り止め部材３を乗り上げやすくなるためと考えられる。

図７は、面取り部３ｄの長さＹとベルト破損の発生するベルト寄り速度の関係を示す図である。
図７に示すように、面取り部３ｄの長さＹが突起高さｂよりも小さいとき、長さＹの増加に比例してベルト破損の発生するベルト寄り速度が増加する傾向にある。また、その増加傾向は長さＹが突起高さｂよりもわずかに大きくなるまで続いた。これは、可撓性を有する定着ベルト１の端部が寄り止め部材３側に若干撓んでかぶるためと考えられる。
ついで、長さＹがさらに大きくなるとベルト破損の発生するベルト寄り速度は一定となる。

このように、面取り部３ｄの加熱ローラ２の直径方向における長さＹは、寄り止め突起部１ａの傾斜面１ａ１の突起高さｂよりも大であることが好ましい。これは、寄り止め突起部１ａが寄り止め部材３を乗り上げる距離が長くなるため、ベルト乗り上げが起こりにくくなるためと考えられる。

図８は、図４におけるＡ部の拡大図である。ただし、定着ベルト１は省略している。
寄り止め部材３は、その断面においてリング本体３ｂと、面取り部３ｄが設けられリング本体３ｂから加熱ローラ２の回転軸方向外側（前方側）に突起する突起部３ａと、リング本体３ｂのリング外周かつ後方側に突起する段差部分２ｄをなす凹部と当接する後方リブ３ｃと、リング本体３ｂのリング内周かつ前方側に突起する前方リブ３ｒと、から構成されている。

ここで、寄り止め部材３の面取り部３ｄは、図８に示すように、加熱ローラ２の胴部２ｂの端面２ｃよりも回転軸方向外側に飛び出していることが好ましい。

これは、通紙する最大サイズの記録媒体の幅に対応し、さらに定着ベルト１の通紙最大幅よりも外側の位置で温度センサが接触するための一定幅領域が必要であることから、定着ベルト１のベルト幅（ベルト走行方向と直交する方向の幅）は一定で変更できないことによるものである。すなわち、その定着ベルト１の寄り止め突起部１ａに傾斜面１ａ１を設け、さらに寄り止め部材３の代わりに単なる円盤形状の寄り止め部材の外周側のリングコーナー部に面取り部を設けるようにすると、傾斜面１ａ１とこの面取り部との間隔が開くようになり、その結果、定着ベルト１のベルト幅方向の変動量が大きくなり好ましくない状態となってしまう。そこで、本発明では、面取り部３ｄの寄り止め部材３のリング外周側である傾斜開始点を加熱ローラ２の端面２ｃと同じ位置かあるいはそれよりも回転軸方向外側に配置するようにして（つまり突起部３ａを設け）、面取り部３ｄが寄り止め突起部１ａに近づくようにして傾斜面１ａ１と面取り部３ｄとが適切な間隔となるようにしている。これにより、定着ベルト１のベルト幅方向の変動量を好適な範囲で抑えることが可能となる。

また、図８に示すように、加熱ローラ２の胴部端面２ｃに抜け止め板４を固定し、該抜け止め板４と段差部分２ｄをなす凹部（端面２ｃに対して下段となる面）との間に前方リブ３ｒを挟むようにして、寄り止め部材３が加熱ローラ２に回転自在に装着される構成としている。

特許文献３に記載の寄り止めリングには、所定の切れ目が設けられており、この切れ目を広げることによって加熱ローラ２のフランジ部に設けられた溝にはまり込むようになされ、溝の中では回動自在であるが、軸方向には規制された構成とされている。しかしながら、この構成の寄り止めリングでは、加熱ローラ２の熱影響による熱膨張の程度によっては不具合が発生する可能性があり、特に高速機に対応するローラ径の大きな（例えば、径８０ｍｍ程度の）加熱ローラ２に装着した場合には回転ががたついて定着ベルト１の走行に悪影響を及ぼす可能性がある。本発明では、寄り止め部材３にそのような切れ目をいれずにその内径部を段差部分２ｄに嵌め込むようにし、その状態の寄り止め部材３を抜け止め板４で加熱ローラ２との間で挟むようにするので、加熱ローラ２の熱影響によっても回転ががたつくことなく寄り止め部材３を保持することが可能となる。

また、寄り止め部材３のリング外周面が加熱ローラ２の胴部２ｂの周面よりも外側へはみ出すと、定着ベルト１は寄り止め部材３のリング外周面によって端部近傍が持ち上げられるようになる。この状態でベルトに寄りが発生した場合、定着ベルト１の端部が持ち上がった状態のため加熱ローラ２の胴部２ｂに乗り上げやすくなり、ベルト破損の原因となる。この場合、装置冷却状態のとき（加熱ローラ２及び寄り止め部材３が冷えているとき）に、寄り止め部材３のリング外周面が加熱ローラ２の胴部２ｂの周面よりも外側へはみ出していなくても、ヒータ２ｈによる加熱が開始されると、まず加熱ローラ２が先に温まり膨張し、ついで加熱ローラ２からの熱伝導により寄り止め部材３が温まって膨張するという段階を踏むため、注意が必要である。また、材質によっては加熱ローラ２よりも寄り止め部材３の方がより大きく膨張することもあるため、その点も加味して両者の外径を決定する必要がある。また内径に関しても加熱ローラ２の段差部分２ｄよりも寄り止め部材３の方が小さくなると回転自在でなくなるため同様である。

そこで、寄り止め部材３のリング外径ｒａ、リング内径ｒｂと、該寄り止め部材３が装
着される加熱ローラ２のローラ外径Ｒａ、段差部分２ｄの径Ｒｂは、使用温度範囲におい
て、式（１）〜（３）を満足することが好ましい。なお、使用温度範囲とは、２０〜２５
０℃の温度範囲である。
Ｒａ＞ｒａ ・・・（１）
Ｒｂ＜ｒｂ ・・・（２）
Ｒａ−ｒａ＞ｒｂ−Ｒｂ ・・・（３）

これにより、寄り止め部材３は、水平に配置された加熱ローラ２の段差部分２ｄで支持されると、使用温度範囲にて、その外径部分が加熱ローラ２の胴部２ｂより外側（定着ベルト１側）へはみ出すことがなく、所定距離ｄだけ下方に下がった状態となり、また内径部分が加熱ローラ２の段差部分２ｄより大きいので、使用温度範囲における寄り止め部材３の変形による回転性の低下を防止しつつ、確実にベルト寄りによる定着ベルト１の破損を防止することができる。

図９に、寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３との動摩擦係数（ＰＶ＝５００ｋｇｆ／ｃｍ^２・ｍ／ｍｉｎ）とベルト破損の発生するベルト寄り速度との関係を示す。なお、ここでは、寄り止め突起部１ａをシリコーンゴム、寄り止め部材３をＰＩで形成して測定を行った。
図９からも分かるように、寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３との動摩擦係数が大きいと、定着ベルト１の破損防止の十分な効果が得られない。それは、定着ベルト１が片寄り走行を始め寄り止め突起部１ａが寄り止め部材３に乗り上がり気味になった際に、前記動摩擦係数が高いと寄り止め部材３を足がかりにしてしまうためである。

ベルト寄り速度の限界値は各ユニット構成や定着ベルト１の回転速度、機械の設置等によって異なるが、一般的に５００μｍ／ｓｅｃ以上であれば問題とならないことから、寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３との動摩擦係数（ＰＶ＝５００ｋｇｆ／ｃｍ^２・ｍ／ｍｉｎ）が０．１以下となるように、寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３の材料選定を行うか、または別途寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３の接触部へのグリス塗布を行うとよい。あるいは前記材料選定及び前記グリス塗布を行うとよい。
寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３との動摩擦抵係数を狙いの値とすることにより、より効果的にベルト寄りによるベルト破損を防止することが可能となる。

なお、これまでに述べてきた寄り止め突起部１ａに対応する寄り止め部材３を加熱ローラ２に装着する例を説明してきたが、これに限定されるものではなく、定着装置１００において定着ベルト１が架け回される複数のローラのうち、ニップ部を形成する定着ローラ５以外のローラであればいずれでもよくさらに複数のローラに設けてもよい。またこのとき、定着ベルト１との接触面積（巻き付き周長）が最も大きいローラに寄り止め部材３を設けるとよい。これにより定着ベルト１が寄った際の寄り止め突起部１ａと寄り止め部材３との接触面積（周方向の長さ）を増やすことができるため定着ベルト１への負荷を減らすことができる。なお、寄り止め部材３を設けるローラとして定着ローラ５を避けるのは、ニップ部形成により定着ローラ５がローラ変形することに対して、寄り止め部材３の形状を対応させることが困難であるためである。

次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１０に示す画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。この画像形成装置５００は、複写装置本体１５０、給紙テーブル２００、スキャナ３００及び原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００を備えている。

複写装置本体１５０には、無端ベルト状の中間転写体５０が中央部に設けられている。そして、中間転写体５０は、支持ローラ１４、１５及び１６に張架され、図１０中、時計回りに回転することが可能とされている。支持ローラ１５の近傍には、中間転写体５０上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置１７が配置されている。支持ローラ１４と支持ローラ１５とにより張架された中間転写体５０には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの４つの画像形成ユニット１８が対向して並置された画像形成手段１２０が配置されている。画像形成手段１２０の近傍には、露光装置２１が配置されている。中間転写体５０における、画像形成手段１２０が配置された側とは反対側には、中間転写体５０との間で記録媒体Ｐを挟む二次転写ローラ２３からなる二次転写装置２２が配置されている。
記録媒体は二次転写装置２２を経た後に搬送ベルト２４により定着装置１００に搬送される。定着装置１００は、前述の通り、無端ベルトである定着ベルト１及びこれに押圧されて配置された加圧ローラ６を備えている。なお、二次転写装置２２及び定着装置１００の近傍に、記録媒体の両面に画像を形成するために、記録媒体を反転させるための反転装置２８が配置されている。

次に、画像形成手段１２０を用いたフルカラー画像の形成（カラーコピー）について説明する。先ず、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台上に原稿をセットするか、原稿自動搬送装置４００を開いて、スキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットして、原稿自動搬送装置４００を閉じる。

スタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットした時は、直ちに、スキャナ３００が駆動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行する。このとき、第一走行体３３により、光源からの光が照射され、原稿面からの反射光を第二走行体３４におけるミラーで反射する。さらに、結像レンズ３５を通して、読み取りセンサ３６で受光されて原稿が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。次に、各画像情報は、画像形成手段１２０における各画像形成ユニット１８にそれぞれ伝達され、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の可視像が形成される。

画像形成ユニット１８は、それぞれ、感光体（符号なし）、該感光体を一様に帯電させる帯電装置（符号なし）、露光装置２１により、各画像情報に基づいて、各画像様に感光体を露光することにより形成された静電潜像を、各トナー（ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー及びシアントナー）を用いて現像して、各トナーによる可視像を形成する現像装置（符号なし）、可視像を中間転写体５０上に転写させるための転写帯電器（符号なし）、クリーニング装置（符号なし）及び除電装置（符号なし）を備えており、各画像情報に基づいて、各色の可視像を形成することが可能である。次に、各色の可視像は、支持ローラ１４、１５及び１６等により回転移動される中間転写体５０上に、順次転写（一次転写）され、各色の可視像が重ね合わされて複合転写像が形成される。

一方、給紙テーブル２００においては、給紙ローラ１４２の１つを選択的に回転させ、ペーパーバンク１４３に多段に備える給紙カセット１４４の１つから記録媒体を繰り出し、分離ローラ１４５で１枚ずつ分離して給紙路１４６に送出し、搬送ローラ１４７で搬送して複写機本体１５０内の給紙路１４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。あるいは、手差しトレイ５４上の記録媒体を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。なお、レジストローラ４９は、一般には、接地されて使用されるが、記録媒体の紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体５０上に形成された複合転写像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転させ、中間転写体５０及び二次転写装置２２の間に、記録媒体を送出させ、二次転写装置２２により複合転写像を記録媒体上に転写（二次転写）することにより、記録媒体上にカラー画像が形成される。なお、中間転写体５０上に残留したトナーは、クリーニング装置１７により除去される。

カラー画像が形成された記録媒体は、二次転写装置２２により搬送されて、定着装置１００へと送出され、定着装置１００において、複合転写像が記録媒体上に加熱加圧定着される。その後、記録媒体は、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６により排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。あるいは、切換爪５５で切り換えて反転装置２８により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を形成した後、排出ローラ５６により排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。

このように、本発明の定着装置を適用することにより、省エネルギーで、かつ高速対応した場合においても、定着ベルトの片寄りによる画像不良やベルトの破損を効果的に防止可能な、信頼性の高い画像形成装置を得ることができる。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、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。

例えば、上記では本発明のベルト走行装置を定着装置に適用した場合の構成を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば本発明のベルト走行装置を前述した電子写真方式の画像形成装置５００において、転写装置の中間転写体５０の走行装置に適用することも可能である。

１ 定着ベルト
１ａ 寄り止め突起部
１ａ１ 傾斜面
２ 加熱ローラ
２ａ ローラ軸
２ｂ 胴部
２ｃ 端面
２ｄ 段差部分
２ｈ，６ｈ ヒータ
３ 寄り止め部材
３ａ 突起部
３ｂ リング本体
３ｃ 後方リブ
３ｄ 面取り部
３ｒ 前方リブ
４ 抜け止め板
５ 定着ローラ
６ 加圧ローラ
７ テンションローラ
８ サーミスタ
９ 芯金
１０ 弾性層
１１ａ，１１ｂ 分離部材
１２ ガイド板
１４，１５，１６ 支持ローラ
１７ クリーニング装置
１８ 画像形成ユニット
２１ 露光装置
２２ 二次転写装置
２３ 二次転写ローラ
２４ 搬送ベルト
２８ 反転装置
３２ コンタクトガラス
３３ 第一走行体
３４ 第二走行体
３５ 結像レンズ
３６ 読み取りセンサ
４９ レジストローラ
５０ 中間転写体
５２ 分離ローラ
５３ 手差し給紙路
５４ 手差しトレイ
５５ 切換爪
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
９１ ベルト
９１ａ リブ状突起
９２ ローラ
９２ａ 軸部
９３ 摺動部材
１００ 定着装置
１２０ 画像形成手段
１４２ 給紙ローラ
１４３ ペーパーバンク
１４４ 給紙カセット
１４５ 分離ローラ
１４６ 給紙路
１４７ 搬送ローラ
１４８ 給紙路
１５０ 複写装置本体
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５００ 画像形成装置
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー

特許第３７３１０３１号公報 特開２００２−３７２８７２号公報 特開２００９−１３４１７２号公報

Claims (7)

1. 複数のローラと、該複数のローラに架け回され、回転走行する無端状のベルトと、を備え、
   前記複数のローラのうち、少なくともいずれか１つのローラの胴部の少なくとも一方の端面のローラ外周側が凹部となるように設けられた段差部分に、回転自在に装着されるリング形状の寄り止め部材と、
   前記ベルトの内周面の前記寄り止め部材配置側の幅方向端部に固設され、前記寄り止め部材配置側の面を該ベルト内周面から内周中心に向かうにつれて前記寄り止め部材から離れる傾斜面とした寄り止め突起部と、を有し、
   前記寄り止め部材は、前記寄り止め突起部の傾斜面に対向するリングコーナー部に、前記ローラの回転軸に対する傾斜角度を前記傾斜面の傾斜角度よりも大とした傾斜部を有し、且つそのリング内径側に前記ローラの回転軸方向外側に突起するリブを有し、
   前記ローラの胴部端面に固定される抜け止め板と前記段差部分をなす凹部との間に前記リブが挟まれて、前記寄り止め部材が前記ローラに回動自在に装着されることを特徴とするベルト走行装置。
2. 前記寄り止め部材の傾斜部の前記ローラ直径方向における長さは、前記寄り止め突起部の傾斜面の突起高さよりも大であることを特徴とする請求項１に記載のベルト走行装置。
3. 前記寄り止め部材の傾斜部は、該寄り止め部材が装着されるローラの胴部端面よりも回転軸方向外側に飛び出していることを特徴とする請求項１または２に記載のベルト走行装置。
4. 前記寄り止め部材のリング外径ｒａ、リング内径ｒｂと、該寄り止め部材が装着されるローラのローラ外径Ｒａ、前記段差部分の径Ｒｂは、使用温度範囲において、式（１）〜（３）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のベルト走行装置。
   Ｒａ＞ｒａ ・・・（１）
   Ｒｂ＜ｒｂ ・・・（２）
   Ｒａ−ｒａ＞ｒｂ−Ｒｂ ・・・（３）
5. 前記寄り止め部材と前記寄り止め突起部との動摩擦係数（ＰＶ＝５００ｋｇｆ／ｃｍ^２・ｍ／ｍｉｎ）が０．１以下となるように、前記寄り止め部材と前記寄り止め突起部の材料選定及び／又は両者の接触部へのグリス塗布が行われてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のベルト走行装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のベルト走行装置を具備することを特徴とする定着装置。
7. 請求項６に記載の定着装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
   

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