JP5841961B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートにトナー像を定着する定着装置、及び該定着装置が適用された画像形成装置に関する。

画像形成装置の定着装置は、定着ローラーと加圧ローラーとが圧接されることにより形成される定着ニップ部を備える。定着ニップ部をシートが通過したとき、シートが加圧及び加熱されることにより、シート上のトナー像がシートに定着される。上記定着ローラーとして、弾性を有するローラー部材の上に金属ベルト（定着ベルト）を被嵌してなる構成の定着ローラーが知られている。この定着ベルトは、誘導加熱方式で加熱される。

前記定着ベルトは、常温で前記ローラー部材の外径よりも大きい内径を有し、被嵌状態において両者間にはクリアランスが存在する。定着装置の稼働に伴う昇熱により、前記ローラー部材が熱膨張すると、前記定着ベルトと前記ローラー部材とは密着状態となる。この密着状態が形成されるまでの間、定着ベルトは定着ローラーの軸方向に蛇行することがあるので、当該定着ベルトの前記軸方向の移動を規制する必要がある。このため、定着ローラーの軸端付近に、定着ベルトの側端縁と対向する規制面を備えた円板状の規制部材が取り付けられる（例えば特許文献１）。

また、定着ローラーが加圧ローラーに圧接されると、定着ベルトは前記クリアランスの分だけ楕円形状に変形する。この変形状態では、前記定着ベルトの前記楕円の長径が前記規制部材の外径よりも大きくなることがある。この場合、当該定着ベルトの側端縁が前記規制部材の外周縁と繰り返し接触することとなり、定着ベルトの側端縁がダメージを受け易くなる。このため、規制部材の外周縁に、前記定着ベルトの側端縁が径方向外側に抜け出すことを規制する外周壁を設けることが知られている（特許文献２）。

特開２００７−２７９６７１号公報 特開２０１０−１６９７３７号公報

上記規制部材の配置によって定着ベルトの蛇行を規制する手法を取る場合に問題となるのが、前記規制面と前記定着ベルトの側端縁との擦れによる、前記側端縁の疲労破壊や磨耗である。また、定着ベルトの径方向外側への抜けを規制する前記外周壁を前記規制部材に設けると、その分だけ前記規制部材の外径が大きくなる。このため、定着装置のコンパクト化の観点からは好ましくない。

本発明の目的は、定着ベルトの側端縁に損傷を与えることなく前記定着ベルトの軸方向の移動を規制し、且つ、装置のコンパクト化の要請も満たすことができる定着装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る定着装置は、一方向に延びるシャフトと該シャフトの上に一体的に形成された弾性層とを有するローラー部材と、該ローラー部材の上に被嵌された定着ベルトとを含み、前記シャフトの軸心を回転軸として回転する定着ローラーと、前記定着ローラーと定着ニップ部を形成する加圧ローラーと、前記シャフトの端部に装着され、前記定着ベルトの側端縁と対向する環状の規制面を有し、前記定着ベルトの前記回転軸方向の移動を規制する規制部材と、を備え、前記規制面は、前記回転軸と平行な断面視において、前記回転軸に対して垂直な線に対して傾斜した面であり、前記傾斜は、前記回転軸から前記定着ローラーの径方向外側に向かうに連れて、前記シャフトの長さ方向の中心に近づく傾斜であり、前記規制部材は円板状の部材であって、前記シャフトが挿入される孔部と、前記ローラー部材の側端縁と対向し前記弾性層の直径より小さい直径を有する環状平面と、該環状平面の径方向外側に配置された前記規制面と、前記環状平面と前記規制面との境界に形成され回転軸と平行な段差部と、前記規制面の径方向外側に連設され前記回転軸と平行な外周面とを含む。

この構成によれば、規制部材は、上記の傾斜を有する規制面を備える。このため、定着ベルトの側端縁の前記回転軸方向の移動が規制されるだけでなく、前記側端縁が規制面に接触した状態で径方向内側に移動するとき、前記傾斜を有することから、当該側端縁と前記規制面との接触が解消される。従って、前記側端縁が前記規制面と擦れることはなく、前記側端縁の損傷が生じない。また、前記傾斜によって、定着ベルトの側端縁が前記回転軸に近寄る方向に誘導される。つまり、前記側端縁が規制面の径方向外側へ抜けることを阻止する作用を、前記傾斜は果たす。このことは、定着ローラーの回転時において、定着ベルトが断面視で真円に近い状態に維持されることに寄与する。従って、定着ベルトの側端縁が規制部材の外周縁と可及的に接触しないようにすることができる。

上記構成において、前記傾斜は、前記規制面の前記径方向の内側領域の前記垂直な線に対する傾斜角をθ１、前記径方向の外側領域の前記垂直な線に対する傾斜角をθ２とするとき、
θ２＞θ１
の関係を満たす傾斜であることが望ましい。

この構成によれば、前記規制面の前記垂直な線に対する傾斜が、径方向の外側に向かうに連れて大きくなる。従って、定着ベルトの前記側端縁の径方向外側への抜け出しを規制する作用を高めることができ、また、より定着ベルトの真円性を高めることができる。

上記構成において、前記規制部材は円板状の部材であって、前記シャフトが挿入される孔部と、前記ローラー部材の側端縁と対向する環状平面と、該環状平面の径方向外側に連設された前記規制面と、該規制面の径方向外側に連設され前記回転軸と平行な外周面とを含むことが望ましい。

この構成によれば、規制面の径方向外側には前記回転軸と平行な外周面が連なっている。つまり、規制面の径方向外側には実質的に何も存在しない。従って、前記規制部材のサイズを最小限のサイズとすることができ、定着装置のコンパクト化に寄与できる。

上記構成において、前記規制面の径方向外側と前記外周面との境界部分に面取り部が設けられていることが望ましい。

この構成によれば、仮に定着ベルトの前記側端縁の一部が前記規制部材（前記外周面）の径方向外側へ抜け出したとしても、前記面取り部が設けられているので、前記側端縁の一部はストレスを受けることなく径方向内側へ移動することができる。

上記構成において、前記規制部材は、前記シャフトの端部に対して、前記規制面への前記定着ベルト側端縁の衝突により当該規制部材が前記垂直な線に対して所定角度だけ傾くことが可能に装着されていることが望ましい。

或いは、前記規制部材の前記シャフトの端部からの抜け出しを防止する止めリングをさらに備え、該止めリングは、前記環状平面の裏面側において前記規制部材と当接するものであって、該当接の位置と前記ローラー部材の側端縁との間の距離は、前記規制部材の肉厚よりも長く設定され、前記規制部材の前記孔部を区画する孔壁と前記シャフトの周面との間には、前記規制面への前記定着ベルト側端縁の衝突により当該規制部材が前記垂直な線に対して所定角度だけ傾くことを許容するギャップが設けられていることが望ましい。

これらの構成によれば、例えば定着ベルトに急激な蛇行が生じ、前記規制面への前記定着ベルト側端縁の衝突した場合でも、前記規制部材は所定角度だけ傾くことができるので、前記衝突の衝撃を緩和することができる。従って、前記側端縁の損傷の発生を抑止することができる。

上記構成において、前記定着ベルトを誘導加熱する加熱装置をさらに備え、前記加熱装置は、前記定着ローラーの外周面形状に沿った形状を備え前記定着ローラーに対向して配置されるボビンと、前記ボビンに巻回され前記誘導加熱のための高周波電圧が印加されるコイルとを含むことが望ましい。

この構成によれば、誘導加熱方式で定着ベルトが加熱される。前記規制部材は、その径方向のサイズを抑制可能である。このため、前記ボビンを、可及的に前記定着ベルトに接近させて配置することができる。従って、定着装置のコンパクト化に寄与できる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、シートにトナー像を転写する画像形成部と、前記トナー像を前記シートに定着させる、上記の定着装置と、を備える。

本発明によれば、定着ベルトの側端縁に損傷を与えることなく前記定着ベルトの軸方向の移動を規制し、且つ、装置のコンパクト化の要請も満たすことができる定着装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す概略断面図である。 前記画像形成装置に組み込まれている、第１実施形態に係る定着装置の断面図である。 前記定着装置の回転軸方向に沿った断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 図４の要部拡大断面図であって、規制面の作用を説明するための図である。 図３の要部の分解斜視図である。 比較例に係る定着装置の断面図である。 比較例に係る規制面の作用を説明するための図である。 比較例に係る規制面の作用を説明するための図である。 第１実施形態に係る規制面の作用を説明するための図である。 他の比較例に係る定着装置の断面図である。 第２実施形態に係る定着装置の断面図である。 第２実施形態に係る規制面の作用を説明するための図である。 第２実施形態に係る規制面の他の作用を説明するための図である。 第３実施形態に係る定着装置の断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳述する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す概略断面図である。画像形成装置１は、カラープリンターであって、略直方体のハウジングからなる本体ハウジング１０を含む。

本体ハウジング１０は、シートに対して画像形成処理を行う複数の処理ユニットを内部に含む。本実施形態では、処理ユニットとして、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ、光走査装置２３、中間転写ユニット２８及び定着装置３０を含む。本体ハウジング１０の上面には排紙トレイ１１が備えられている。排紙トレイ１１に対向して、シート排出口１２が開口している。また、本体ハウジング１０の側壁には、手差し給紙トレイ１３が開閉自在に取り付けられている。本体ハウジング１０の下部には、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット１４が、着脱自在に装着されている。

画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を、コンピューター等の外部機器から伝送された画像情報に基づき形成するもので、水平方向に所定の間隔でタンデムに配置されている。各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、静電潜像及びトナー像を担持する感光体ドラム２１、感光体ドラム２１の周面を帯電させる帯電器２２、感光体ドラム２１の周面上に静電潜像を形成する光走査ユニット２３、前記静電潜像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像器２４、この現像器２４に各色のトナーを供給するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーコンテナ２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｂｋ、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる一次転写ローラー２６、及び感光体ドラム２１の周面の残留トナーを除去するクリーニング装置２７を含む。

中間転写ユニット２８は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる。中間転写ユニット２８は、各感光体ドラム２１の周面に接触しつつ周回する転写ベルト２８１と、転写ベルト２８１が架け渡される駆動ローラー２８２および従動ローラー２８３とを含む。転写ベルト２８１は、一次転写ローラー２６によって各感光体ドラム２１の周面に押し付けられている。各色の感光体ドラム２１上のトナー像は転写ベルト２８１上の同一箇所に重ね合わせて一次転写される。これにより、フルカラーのトナー像が転写ベルト２８１上に形成される。

駆動ローラー２８２に対向して、転写ベルト２８１を挟んで二次転写ニップ部Ｔを形成する二次転写ローラー２９が配置されている。転写ベルト２８１上のフルカラートナー像は、前記二次転写ニップ部Ｔにおいてシート上に二次転写される。シート上に転写されずに転写ベルト２８１の周面に残留したトナーは、従動ローラー２８３に対向して配置されたベルトクリーニング装置２８４によって回収される。

定着装置３０は、熱源が内蔵された定着ローラー３１と、定着ローラー３１と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラー３２とを含む。定着装置３０は、二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像が転写されたシートを、定着ニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧することで、トナーをシートに溶着させる定着処理を施す。定着処理が施されたシートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１に向けて排出される。この定着装置３０については、後記で詳述する。

本体ハウジング１０の内部には、シートを搬送するためのシート搬送路が設けられている。シート搬送路は、本体ハウジング１０の下部付近から上部付近まで、二次転写ニップ部Ｔ及び定着装置３０を経由して、上下方向に延びるメイン搬送路Ｐ１を含む。メイン搬送路Ｐ１の下流端は、シート排出口１２に接続されている。両面印刷の際にシートを反転搬送する反転搬送路Ｐ２が、メイン搬送路Ｐ１の最下流端から上流端付近まで延設されている。また、手差しトレイ１３からメイン搬送路Ｐ１に至る手差しシート用搬送路Ｐ３が、給紙カセット１４の上方に配置されている。

給紙カセット１４は、シートの束を収容するシート収容部を備える。給紙カセット１４の右上付近には、シート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すピックアップローラー１５１と、そのシートをメイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出す給紙ローラー対１５２とが備えられている。手差しトレイ１３に載置されたシートも、手差しシート用搬送路Ｐ３を通して、メイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出される。メイン搬送路Ｐ１の二次転写ニップ部Ｔよりも上流側には、所定のタイミングでシートを転写ニップ部に送り出すレジストローラー対１５３が配置されている。

シートに片面印刷（画像形成）処理が行われる場合、給紙カセット１４又は手差しトレイ１３からシートがメイン搬送路Ｐ１に送り出され、該シートに二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写処理が、定着装置３０において転写されたトナーをシートに定着させる定着処理が、各々施される。その後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。一方、シートに両面印刷処理が行われる場合、シートの片面に対して転写処理及び定着処理が施された後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に一部が排紙される。その後、該シートはスイッチバック搬送され、反転搬送路Ｐ２を経て、メイン搬送路Ｐ１の上流端付近に戻される。しかる後、シートの他面に対して転写処理及び定着処理が施され、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。

＜第１実施形態＞
以下、定着装置３０の構成について詳細に説明する。図２は、第１実施形態に係る定着装置３０の概略断面図である。定着装置３０は、上述の定着ローラー３１及び加圧ローラー３２と、定着ローラー３１を加熱する誘導加熱方式の加熱装置３３と、定着ローラー３１の温度を検出する温度センサ３４と、これらの部材を収容する定着ハウジング３００とを含む。

定着ハウジング３００は、二次転写ニップ部ＴからシートＳを受け入れる入口開口３０１と、定着処理後のシートＳを送り出す出口開口３０２とを備える。入口開口３０１には、シートＳを定着ニップ部Ｎに向けて誘導するガイド板３０３が配置されている。また、出口開口３０２には、定着ニップ部Ｎを通過したシートＳを出口開口３０２から下流へ送り出す搬送ローラー対３０４が配置されている。

定着ローラー３１は前後方向（図２の紙面の垂直方向）に延びる回転軸３１Ｓを有し、加圧ローラー３２は前後方向に回転軸３１Ｓと平行に延びる回転軸３２Ｓを有する。定着ローラー３１及び加圧ローラー３２は、それぞれ定着ハウジング３００にて、回転軸３１Ｓ、３２Ｓの軸回りに回転可能に保持されている。本実施形態では、加圧ローラー３２に対して時計方向に回転させる回転駆動力が与えられ、定着ローラー３１は加圧ローラー３２の回転に伴って反時計方向に従動回転する。

定着ローラー３１は、弾性を有するローラー部材３１Ｂと、このローラー部材３１Ｂの上に所定のクリアランスＣをもって被嵌される定着ベルト３１Ａとを含む。ローラー部材３１Ｂは、前後方向（一方向）に延びるシャフト３１１と、該シャフト３１１の上に一体的に形成された弾性層３１２とを有する。定着ローラー３１は、シャフト３１１の軸心を回転軸３１Ｓとして回転する。シャフト３１１としては、ＳＵＳ等の金属芯金を例示できる。弾性層３１２としては、シリコンスポンジ等の樹脂発泡層を例示できる。定着ベルト３１Ａとしては、誘導加熱が可能なニッケル等の磁性体金属基材、シリコンゴム等の弾性層、及びフッ素系樹脂等で形成された表面離形層を含む、多層構造の無端ベルトを例示できる。

加圧ローラー３２は、シャフト３２１と、該シャフト３２１の上に一体的に形成されたローラー層３２２とを含む。シャフト３２１としては、アルミニウム等の非磁性金属芯金を例示できる。ローラー層３２２は、定着ローラー３１の弾性層３１２よりも高い剛性を有する層であり、例えばシリコンゴム等からなる層を例示することができる。このローラー層３２２の外周には、離形層が形成されていることが望ましい。加圧ローラー３２のシャフト３２１には、図略の駆動機構から回転駆動力が与えられ、これにより加圧ローラー３２は、シャフト３２１の軸心を回転軸３２Ｓとして回転する。

定着ローラー３１は所定の圧力で加圧ローラー３２に圧接され、これにより定着ローラー３１（定着ベルト３１Ａ）の周面が凹の円弧状に加圧変形した状態で加圧ローラー３２の周面に当接している。この当接部分が定着ニップ部Ｎである。定着処理が施されるシートＳは、入口開口３０１から定着ハウジング３００内に入って定着ニップ部Ｎでニップされ、定着ローラー３１及び加圧ローラー３２の回転軸３１Ｓ、３２Ｓ回りの回転によって搬送される。この定着ニップ部Ｎでの搬送の際に、シートＳは加熱加圧される。その後、シートＳは搬送ローラー対３０４によって出口開口３０２から搬出される。

定着ローラー３１の、定着ニップ部Ｎよりも回転方向下流側の周面には、シートの分離部材３０５が配置されている。分離部材３０５は、定着ベルト３１Ａの軸方向の幅とほぼ同サイズの板状部材である。また、加圧ローラー３２の、定着ニップ部Ｎよりも回転方向下流側の周面には、シートの分離爪３０６が配置されている。分離爪３０６は、加圧ローラー３２の軸方向に沿って複数個配置されている。分離部材３０５及び分離爪３０６は、定着ニップ部Ｎを通過したシートＳが定着ローラー３１又は加圧ローラー３２の周面に巻き付いた場合に、これを前記周面から引き剥がすために配置されている部材である。

加熱装置３３は、前記誘導加熱のための高周波電圧が印加されるコイル３３１と、このコイル３３１が巻回されるボビン３３２と、コイル３３１が発生する磁界の磁路を形成するための磁性コア３３３、３３４、３３５とを含む。ボビン３３２は、定着ローラー３１の外周面形状に沿った湾曲内面３３２Ａを備え、この湾曲内面３３２Ａが定着ローラー３１の周面に対向して配置される。磁性コア３３３はセンターコアであり、ボビン３３２の断面視の中央に配置されている。一対の磁性コア３３４はサイドコアであり、ボビン３３２の端部付近に配置されている。磁性コア３３５はアーチコアであり、一対の磁性コア３３４を橋絡するように配置されている。高周波電圧が印加されるとコイル３３１は磁界を生成し、磁性コア３３３、３３４、３３５の作用によって定着ベルト３１Ａを通過する磁路が形成される。これによ、定着ベルト３１Ａの前記磁性体金属基材に渦電流が流れ、定着ベルト３１Ａが熱を帯びるようになる。

温度センサ３４は、サーミスタ等の非接触型のセンサであり、定着ローラー３１（定着ベルト３１Ａ）の表面温度を検出する。検出された表面温度は図略の制御部に伝送され、制御部はその表面温度に基づいて、コイル３３１に与える高周波電圧を調整することで、コイル３３１が発生する磁束の密度を調整する。

図３は、第１実施形態に係る定着装置３０の、回転軸３１Ｓと平行な方向の断面図、図４は、図３の要部拡大断面図である。これらの図では、定着ローラー３１及び加圧ローラー３２だけを描いている。定着ローラー３１のシャフト３１１の両端部には、定着ベルト３１Ａの回転軸３１Ｓ方向の移動を規制する規制部材３５が装着されている。規制部材３５は、定着ベルト３１Ａのベルト幅方向（回転軸３１Ｓの延伸方向）の側端縁３１Ｅと対向する環状の規制面３５Ｒを有する。図５は、この規制面３５Ｒの拡大図、図６は、シャフト３１１の端部付近の分解斜視図である。

定着ベルト３１Ａは、常温でローラー部材３１Ｂの外径よりも大きい内径を有する。従って、定着ベルト３１Ａがローラー部材３１Ｂに被嵌された状態において、両者間にはクリアランスＣが存在する。定着装置３０の稼働に伴う昇熱により、ローラー部材３１Ｂの弾性層３１２が熱膨張すると、定着ベルト３１Ａの内周面とローラー部材３１Ｂの外周面とは密着状態となる。この密着状態が形成されるまでの間、定着ベルト３１Ａは定着ローラー３１の回転軸３１Ｓ方向に蛇行することがあるので、当該定着ベルト３１Ａの回転軸３１Ｓ方向の移動を規制する必要がある。規制部材３５は、この定着ベルト３１Ａの移動規制のために、シャフト３１１の両端部に取り付けられている。

規制部材３５は円板状の部材であって、当該円板状部材の中心に穿孔された孔部３５１と、この孔部３５１の周囲に順次形成された環状平面３５２、規制面３５Ｒ及び外周面３５３とを含む。孔部３５１は、円柱型のシャフト３１１の外径に応じた内径を有する円形の孔であり、シャフト３１１の端部が挿入される。環状平面３５２は、ローラー部材３１Ｂの弾性層３１２の側端縁と対向する平面である。規制面３５Ｒは、環状平面３５２の径方向外側に連設された傾斜面である。外周面３５３は、規制面３５Ｒの径方向外側に連設され回転軸３１Ｓと平行な面である。

規制部材３５の装着位置よりも回転軸３１Ｓ方向の外側には、止めリング３６が取り付けられている。止めリング３６は、シャフト３１１の外径よりも僅かに小さい内径を備える本体部３６１と、本体部３６１の端部であってギャップを置いて互いに対向する端部３６２、３６３とを有する。止めリング３６は、端部３６２、３６３間のギャップが広がるように拡径され、締め付け力を持った状態でシャフト３１１に嵌め込まれる。止めリング３６の内側面は規制部材３５の環状平面３５２の裏面側と当接し、規制部材３５のシャフト３１１端部からの抜け出しを防止する。

次に、規制面３５Ｒについて、主に図５を参照して詳述する。規制面３５Ｒは、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅと対向する環状の面であって、回転軸３１Ｓと平行な断面視において、回転軸３１Ｓに対して直交する垂直線Ｌに対して角度θだけ傾斜した平面である。前記傾斜は、回転軸３１Ｓから定着ローラー３１の径方向外側に向かうに連れて、シャフト３１１の長さ方向の中心に近づく傾斜である。すなわち、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅから見ると、規制面３５Ｒは、回転軸３１Ｓに近づく程に深くなるすり鉢状のテーパ面である。角度θは、０°＜θ＜４０°の範囲、好ましくは３°＜θ＜３０°の範囲から選ぶことができる。

規制面３５Ｒの最も回転軸３１Ｓに近い部分である内径部３５４は、環状平面３５２に対して軸方向外側に没した位置にある。このため、定着ベルト３１Ａが幅方向の定位置にあるとき、つまり、側端縁３１Ｅと弾性層３１２の側端縁３１２Ｅとが回転軸３１Ｓ方向で見て概ね揃った位置にあるとき、内径部３５４は側端縁３１Ｅと接することはなく、当該側端縁３１Ｅに対して最も離間する部分となる。一方、規制面３５Ｒの最も径方向外側の部分である外径部３５５は、側端縁３１２Ｅよりも僅かに軸方向内側に突出した部分である。つまり、前記定位置のとき、外径部３５５は定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅよりも軸方向内側に位置することになる。

規制面３５Ｒの径方向外側と外周面３５３との境界部、すなわち、外径部３５５と外周面３５３の軸方向内側端部との間にはＣ面３５６（面取り部）が設けられている。また、規制面３５Ｒの径方向内側と環状平面３５２との境界部には、回転軸３１Ｓと平行な段差面３５７が備えられている。

内径部３５４の直径は、弾性層３１２の直径よりも小さい。この大小関係が、弾性層３１２の経年使用による破泡に伴う径小化によっても崩れないよう、内径部３５４の直径が選ばれる。一方、外径部３５５の直径は、弾性層３１２に定着ベルト３１Ａの厚みを加えた直径よりも大きい。このため、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅは、内径部３５４と外径部３５５との間の斜面に対向することになる。

この規制面３５Ｒの機能について説明する。加圧ローラー３２が回転駆動されると、定着ローラー３１（定着ベルト３１Ａ）も従動回転する。弾性層３１２が十分に加熱膨張していない段階では、定着ベルト３１Ａと弾性層３１２との間にはクリアランスＣが存在し、定着ベルト３１Ａはローラー部材３１Ｂに対して揺動し得る状態である。前記従動回転の最中に、定着ベルト３１Ａが回転軸３１Ｓの延伸方向（軸方向）に移動したとする（図４、図５において右方に移動したとする）。この場合、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが規制面３５Ｒに当接する。従って、定着ベルト３１Ａの、それ以上の軸方向右方への移動は規制される。つまり、定着ベルト３１Ａの蛇行が矯正される。

定着ベルト３１Ａは、前記軸方向だけでなく、前記軸方向と直交する方向にも揺動する。これは、クリアランスＣが存在する状態で定着ローラー３１が加圧ローラー３２に圧接されると、定着ベルト３１Ａが楕円形状に変形することに依る。すなわち、定着ニップ部Ｎと回転軸３１Ｓとを結ぶ第１方向が短径方向となり、前記第１方向と直交する第２方向が長径方向となるように、定着ベルト３１Ａが側面視において楕円変形する。規制部材３５は、定着ローラー３１と一体回転する。このため、規制面３５Ｒの周方向の任意箇所において、側端縁３１Ｅは短径状態から長径状態への径方向の移動、及びその逆の径方向の移動を行う。

図５は、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが長径状態（点線）から、短径状態（実線）へ径方向に移動している状態を示している。この場合、長径状態では側端縁３１Ｅが規制面３５Ｒに接触していたとしても、側端縁３１Ｅが径方向内側に移動するとき、規制面３５Ｒは傾斜面であることから、側端縁３１Ｅと規制面３５Ｒとの接触が解消される。つまり、規制面３５Ｒは、径方向内側に向かうほど軸方向外側に向かう傾斜面であるので、径方向内側に向かう側端縁３１Ｅは規制面３５Ｒから離間することになる。従って、側端縁３１Ｅが規制面３５Ｒと擦れることはなく、側端縁３１Ｅの損傷が生じない。

規制面３５Ｒが傾斜を有さない平面である場合は、上記の利点を得ることはできない。図７は、比較例に係る規制部材３５０を備えた定着装置の断面図、図８は、図７のVIII部の拡大図であって、比較例に係る規制面３５０Ｒの作用を説明するための図である。規制部材３５０が、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅに対向する面に備える規制面３５０Ｒは、回転軸３１Ｓと直交する平面である。

この場合、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが長径状態（図８の点線）から、短径状態（実線）へ径方向に移動する際、側端縁３１Ｅが規制面３５０Ｒに接触していると、側端縁３１Ｅが定着ベルト３１Ａの前記径方向の移動に追従しない場合がある。すなわち、規制面３５０Ｒが平面であるため、側端縁３１Ｅが径方向内側へ移動する場合においても、側端縁３１Ｅと規制面３５０Ｒとの接触が解消されない。このため、側端縁３１Ｅが摩擦力によって長径状態の位置に留まる場合があり、図８に示すように側端縁３１Ｅの近傍部分がラッパ状に屈曲変形することがある。このような屈曲変形が生じると、当該部分に疲労破壊が生じ得る。また、屈曲変形が生じなかったとしても、側端縁３１Ｅは常時規制面３５０Ｒと摺擦することになり、側端縁３１Ｅの削れが引き起こされる。本実施形態のように、傾斜を有する規制面３５Ｒであれば、上記の疲労破壊や削れの問題を解消することができる。

また、傾斜を有する規制面３５Ｒを採用することで、定着ベルト３１Ａの周回軌道の真円性を確保し易くなる利点もある。まず、比較のため図９に基づいて、上述の傾斜を持たない規制面３５０Ｒの場合について説明する。図９（Ａ）は、比較例に係る規制部材３５０を備えた定着装置の断面図、図９（Ｂ）はその要部拡大図である。既述の通り、クリアランスＣが存在する状態で定着ローラー３１が加圧ローラー３２に圧接されると、定着ベルト３１Ａが楕円形状に変形する。ここで、規制面３５０Ｒは平面であるため、上述の摩擦力によるある程度の引き留め作用があるものの、側端縁３１Ｅを積極的に拘束する作用は期待できない。

このため、定着ベルト３１ＡはクリアランスＣに応じた自由変形が可能であり、比較的大きな長径部３１Ｌが形成される。この長径部３１Ｌは、規制部材３５０の外径よりも大きい径になり、規制面３５０Ｒの径方向外側へ抜けることがある。この場合、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが、規制部材３５０（規制面３５０Ｒ）のエッジＥｄ（図８）を横切る交差部Ｆが生じる。当該交差部Ｆにおいて、側端縁３１ＥがエッジＥｄとの接触により切削されてしまう場合がある。また、定着ベルト３１Ａが大きく楕円変形すると、軸方向の座屈強度が低下する問題も生じる。例えば、定着ベルト３１Ａが軸方向に大きく蛇行し、側端縁３１Ｅが規制面３５０Ｒに強く押し当てられると、定着ベルト３１Ａが座屈する懸念がある。

これに対し、本実施形態の規制面３５Ｒによれば、前記傾斜によって、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが前記回転軸に近寄る方向に誘導される。つまり、図１０に示すように、側端縁３１Ｅが規制面３５Ｒの径方向外側へ抜けることを阻止する作用を、前記傾斜は果たす。これは、すり鉢状の規制面３５Ｒが、定着ベルト３１Ａの長径部に対して図中矢印で示す径方向内側へ戻す力を生成し、前記長径部の成長を規制するからである。このことは、定着ローラー３１の回転時において、定着ベルト３１Ａが断面視で真円に近い状態に維持されることに寄与する。従って、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが規制部材３５のエッジに可及的に接触しないようにすることができる。さらに、定着ベルト３１Ａの真円性が確保できることから、定着ベルト３１Ａの軸方向の座屈強度を高めることができる。

なお、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅの一部が規制面３５Ｒの径方向外側へ抜け、外周面３５３へ至ったとしても、その復帰は容易である。すなわち、本実施形態では、外径部３５５と外周面３５３との間には、両者間のエッジ部をカットしてなるＣ面３５６が設けられている。このため、側端縁３１Ｅの一部が外周面３５３に乗り上げたとしても、前記側端縁３１Ｅの一部は、Ｃ面３５６に沿ってストレスを受けることなく径方向内側へ移動することができる。また、エッジ部が除去されているので、定着ベルト３１Ａの摺擦による損耗を抑止できる。

さらに、本実施形態によれば、規制面３５Ｒが側端縁３１Ｅの径方向外側への抜け出し規制機能を兼用することから、定着装置３０のコンパクト化に寄与できる。図１１は、他の比較例に係る定着装置の断面図である。ここでは、図７及び図８の比較例に挙げた規制部材３５０の外周に、側端縁３１Ｅの径方向外側への抜け出しを規制するリング壁３５０Ａを設けた比較例を示している。この比較例によれば、側端縁３１Ｅの周囲がリング壁３５０Ａで囲まれる態様となるので、側端縁３１Ｅの径方向外側への抜け出しは防止され、定着ベルト３１Ａの真円性が確保できるようになる。しかし、規制部材３５０の本来の径ｄ１に加え、リング壁３５０Ａの厚さｄ２が付加されるので、定着ローラー３１の組立体としての径が大きくなってしまう。

図２を参照して、定着ローラー３１の組立体に部分的に径が大きい部分が存在すると、その大径部分に合わせて加熱装置３３を配置せねばならない。上記のリング壁３５０Ａのような部材が存在すると、ボビン３３２との干渉を避けるため、また、電気絶縁性の確保のため、加熱装置３３を定着ローラー３１からより一層離間して配置する必要がある。このため、定着装置３０のコンパクト化が阻害される。また、離間した分だけ、コイル３３１へ通電する高周波電流を大きくする、若しくはコイル３３１のターン数を増やす、電源周波数を上げる、といった対策が必要となる。これらの対策は、いずれもコイル３３１における損失を増加させるため好ましくない。

これに対し、本実施形態の規制部材３５は、規制面３５Ｒの径方向外側には、Ｃ面３５６を介して、回転軸３１Ｓと平行な外周面３５３が連なる構成である。つまり、規制面３５Ｒの径方向外側には実質的に何も存在しない。従って、規制部材３５のサイズを最小限のサイズとすることができ、加熱装置３３を定着ローラー３１の組立体に近接して配置することができる。このため、定着装置３０のコンパクト化に寄与できる。

＜第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係る規制部材３５Ａを備えた定着装置の回転軸３１Ｓに沿った断面図、図１３及び図１４は、規制部材３５Ａが備える規制面３５Ｒ１の作用を説明するための図である。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付しており、これらの部分については説明を省略乃至は簡素化する。

規制部材３５Ａが第１実施形態の規制部材３５と相違する点は、規制面３５Ｒ１が平面の傾斜面ではなく湾曲した傾斜面であること、及び、規制面３５Ｒ１と外周面３５３との間の面取り部がＲ面３５６Ａであること、の２点である。

図１３は、前者の点を説明するための図である。規制面３５Ｒ１は、回転軸３１Ｓから定着ローラー３１の径方向外側に向かうに連れて、シャフト３１１の長さ方向の中心に近づく傾斜である点において、第１実施形態と同一である。しかし前記傾斜は、規制面３５Ｒ１の径方向の内側領域（点Ｐ１）の垂直線Ｌに対する傾斜角をθ１、前記径方向の外側領域（点Ｐ２）の垂直線Ｌに対する傾斜角をθ２とするとき、
θ２＞θ１
の関係を満たす傾斜である。

つまり、規制面３５Ｒ１は、当該規制面３５Ｒ１の径方向の外側に向かうに連れて、垂直線Ｌに対する傾斜が大きくなる湾曲面である。このように湾曲した規制面３５Ｒ１によれば、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅの径方向外側への抜け出しを規制する作用を高めることができる。また、前記抜け出しの規制力が高まることで、より定着ベルト３１Ａの真円性を高めることができる。

図１４は、Ｒ面３５６Ａの作用を示す図である。Ｒ面３５６Ａは、規制面３５Ｒ１の径方向外側と外周面３５３との境界部、すなわち、外径部３５５と外周面３５３の軸方向内側端部との間に設けられた曲面である。このＲ面３５６Ａが設けられているので、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅの一部が外周面３５３に乗り上げたとしても（図１４の点線）、前記側端縁３１Ｅの一部は、Ｒ面３５６Ａに沿ってストレスを受けることなく径方向内側へ移動することができる。また、規制面３５Ｒ１と外周面３５３との間にはエッジ部が存在しないので、定着ベルト３１Ａの摺擦による損耗を抑止できる。

＜第３実施形態＞
図１５は、第３実施形態に係る規制部材３５Ｂを備えた定着装置の回転軸３１Ｓに沿った断面図である。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付しており、これらの部分については説明を省略乃至は簡素化する。規制部材３５Ｂが第１実施形態の規制部材３５と相違する点は、規制部材３５Ｂが回転軸３１Ｓと直交する線に対して所定角度だけ傾くことが許容されている点である。

規制部材３５Ｂは、傾斜した規制面３５Ｒ２を有する。規制部材３５Ｂの中心に穿孔されたシャフト３１１の挿入用の孔部３５１を区画する孔壁と、シャフト３１１の周面との間には、僅かなギャップが設けられている。つまり、規制部材３５Ｂは、シャフト３１１に対してガタが有る状態で嵌め込まれている。孔部３５１の前記孔壁の軸方向内側には、徐々に孔径を拡張するテーパ面３５１Ｔが設けられている。止めリング３６は、環状平面３５２の裏面側と当接する側面（当接の位置）と、弾性層３１２（ローラー部材３１Ｂ）の側端縁３１２Ｅとの間の距離が、規制部材３５Ｂの肉厚よりも長くなる位置に固定されている。つまり、弾性層３１２の側端縁３１２Ｅと環状平面３５２との間にクリアランスが生じるよう、規制部材３５Ｂが止めリング３６によって抜け止めされている。

このように構成することで、規制部材３５Ｂは、回転軸３１Ｓと直交する線に対して前記ギャップ及びクリアランスの範囲において傾くことが許容される。例えば、何らかの原因で定着ベルト３１Ａに急激な蛇行が生じ、規制面３５Ｒ２へ定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅが強い力で衝突する場合がある。この場合、規制部材３５Ｂがリジッドに固定されていると、側端縁３１Ｅが損傷することがある。

しかし、本実施形態では、規制部材３５Ｂは所定角度だけ傾くことができる。図１５において、点線で示す規制部材３５Ｂの位置が、傾く前の状態の位置である。この状態において、図１５の上側の側端縁３１Ｅが強い力で規制面３５Ｒ２に衝突したとする。このとき、上側の規制面３５Ｒ２は、矢印Ｙ１で示すように、軸方向外側への押圧力を受けることになる。一方、下側の規制面３５Ｒ２には、その反動によって矢印Ｙ２で示すように、軸方向内側への移動力が働く。このため、規制部材３５Ｂは、点線の位置から実線の位置のように傾く。かかる傾き動作によって、側端縁３１Ｅの衝突の衝撃を緩和することができる。従って、側端縁３１Ｅの損傷の発生を抑止することができる。

以上説明した通り、本実施形態に係る定着装置３０及びこれを用いた画像形成装置１によれば、定着ベルト３１Ａの側端縁３１Ｅに損傷を与えることなく、定着ベルト３１Ａの軸方向の移動を規制することができる。また、誘導加熱型の加熱装置３３を用いた定着装置３０のコンパクト化の要請も満たすことができる。

１ 画像形成装置
３０ 定着装置
３１ 定着ローラー
３１Ａ 定着ベルト
３１Ｂ ローラー部材
３１Ｅ 側端縁
３１Ｓ 回転軸
３１１ シャフト
３１２ 弾性層
３１２Ｅ 側端縁
３２ 加圧ローラー
３３ 加熱装置
３３１ コイル
３３２ ボビン
３５、３５Ａ、３５Ｂ 規制部材
３５Ｒ、３５Ｒ１、３５Ｒ２ 規制面
３５１ 孔部
３５２ 環状平面
３５３ 外周面
３６ 止めリング
Ｎ 定着ニップ部

Claims (7)

1. 一方向に延びるシャフトと該シャフトの上に一体的に形成された弾性層とを有するローラー部材と、該ローラー部材の上に被嵌された定着ベルトとを含み、前記シャフトの軸心を回転軸として回転する定着ローラーと、
   前記定着ローラーと定着ニップ部を形成する加圧ローラーと、
   前記シャフトの端部に装着され、前記定着ベルトの側端縁と対向する環状の規制面を有し、前記定着ベルトの前記回転軸方向の移動を規制する規制部材と、を備え、
   前記規制面は、前記回転軸と平行な断面視において、前記回転軸に対して垂直な線に対して傾斜した面であり、
   前記傾斜は、前記回転軸から前記定着ローラーの径方向外側に向かうに連れて、前記シャフトの長さ方向の中心に近づく傾斜であり、
   前記規制部材は円板状の部材であって、前記シャフトが挿入される孔部と、前記ローラー部材の側端縁と対向し前記弾性層の直径より小さい直径を有する環状平面と、該環状平面の径方向外側に配置された前記規制面と、前記環状平面と前記規制面との境界に形成され回転軸と平行な段差部と、前記規制面の径方向外側に連設され前記回転軸と平行な外周面とを含む、定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記傾斜は、前記規制面の前記径方向の内側領域の前記垂直な線に対する傾斜角をθ１、前記径方向の外側領域の前記垂直な線に対する傾斜角をθ２とするとき、
   θ２＞θ１
   の関係を満たす傾斜である、定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、
   前記規制面の径方向外側と前記外周面との境界部分に面取り部が設けられている、定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置において、
   前記規制部材は、前記シャフトの端部に対して、前記規制面への前記定着ベルト側端縁の衝突により当該規制部材が前記垂直な線に対して所定角度だけ傾くことが可能に装着されている、定着装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置において、
   前記規制部材の前記シャフトの端部からの抜け出しを防止する止めリングをさらに備え、該止めリングは、前記環状平面の裏面側において前記規制部材と当接するものであって、該当接の位置と前記ローラー部材の側端縁との間の距離は、前記規制部材の肉厚よりも長く設定され、
   前記規制部材の前記孔部を区画する孔壁と前記シャフトの周面との間には、前記規制面への前記定着ベルト側端縁の衝突により当該規制部材が前記垂直な線に対して所定角度だけ傾くことを許容するギャップが設けられている、定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置において、
   前記定着ベルトを誘導加熱する加熱装置をさらに備え、
   前記加熱装置は、前記定着ローラーの外周面形状に沿った形状を備え前記定着ローラーに対向して配置されるボビンと、前記ボビンに巻回され前記誘導加熱のための高周波電圧が印加されるコイルとを含む、定着装置。
7. シートにトナー像を転写する画像形成部と、
   前記トナー像を前記シートに定着させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装
   置と、を備える画像形成装置。

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