JP6337508B2 - 定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複写機やファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置に関する。より具体的には無端状の定着部材と加圧ローラと間にニップ部が形成され、このニップを通過する被定着材に対し定着処理を行う定着装置、および、このような定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。

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、画像転写方式もしくは直接方式により、シート、印刷紙、感光紙、静電記録紙などの記録媒体に未定着トナー画像が形成される。このような未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２）が知られている。

定着装置は、近年、ウォームアップ時間（電源投入時等の常温状態から定着可能となる温度までの加熱に要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後の印刷準備から排紙完了までの時間）の、さらなる短縮が望まれている。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する（所謂、温度落ち込み）ことがある。

そこで、ニップ部で接する加圧ローラにより連れまわりされる、フィルムやシート等の薄い素材により構成された低熱容量の無端ベルト状の定着部材の内部にヒータを配置して定着部材を加熱する定着装置定着が提案されている。このような定着装置により、定着ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となった。しかし、この技術ではニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、記録媒体のニップ部入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては（ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため）、定着不良がより発生しやすくなることがある。

このような問題を解決するために、無端ベルト状の低熱容量の定着部材を用いる構成において、その定着部材全体を温めることを可能にした定着装置が提案されている（特許文献３）。この定着装置によれば、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができる。さらに、高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができる。

図１３は特許文献３に記載の定着装置の概略図である。無端ベルト状の低熱容量の定着部材１２１’の内部に、定着部材１２１’の回転をガイドするパイプ形状の金属熱伝導体１２２’が配置され、この金属熱伝導体１２２’内の加熱手段１２３’により金属熱伝導体１２２’を介して定着部材１２１’を加熱する。さらに定着部材１２１’を介して金属熱伝導体１２２’に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１２４’が備えられ、加圧ローラ１２４’の回転に連れ回りさせて定着部材１２１’を周方向に回転させる。この構成により、定着装置を構成する定着部材全体を加熱することが可能となる。その結果、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ、高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

しかしながら、更なる省エネ性およびファーストプリントタイム向上のためには熱効率を更に向上させる必要があった。このため、金属熱伝導体を介して定着部材を間接的に加熱する構成ではなく、定着部材を（金属熱伝導体を介さずに）直接加熱する構成が考案された（図１に示されたタイプの定着装置を示す）。この構成では伝熱効率が大幅に向上され、消費電力を低減すると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが実現できた。また、金属熱伝導体レスによるコストダウンが可能となった。さらに、定着部材を直接加熱する構成とし、その定着部材の厚さを極力薄くすることで、より省エネ性が高く、ファーストプリントタイムを大幅に向上できるようになった。

しかし、一方で、図１に示すようなタイプの定着装置では、記録媒体のエッジにより定着部材の磨耗による画像への光沢むらが顕著に発生するようになった。

その対策としては、定着部材をその回転軸方向にずらしながら定着を行う（特許文献４）、若しくは、給紙を、定着部材の回転軸方向にずらしながら定着を行うなどの方法がとられてきた。

しかし、これらの方法では、定着部材を移動させたり給紙位置を移動させたりなど、を行うための構造が複雑となる。これらの構造を搭載するには、普及機ではコストの観点から困難であり、その結果として、定着部材の寿命を光沢むらが発生しない範囲にその寿命を設定せざるを得なくなってしまう。

本発明は、構成が簡単でありながら、記録媒体のエッジによる定着部材の磨耗による光沢むらの発生を未然に防止できる定着装置と、このような定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、無端ベルト形状の定着部材と、前記定着部材の内側にあって前記定着部材を回転可能に保持しかつニップ形成面で前記定着部材の内側面に付勢するニップ形成部材と、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材に付勢されて前記定着部材を回転させる加圧ローラと、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を少なくとも有する定着装置において、前記定着部材の一方の軸方向端部に当接し前記定着部材の回転軸方向の位置を規制する寄り止め部材と、前記定着部材に対して前記寄り止め部材を相対的に回転させる速度差発生手段と、を有し、かつ、前記定着部材の前記一方の軸方向端部及び当該軸方向端部付近を構成するすべての材料のうち、硬度が最も高い第一の材料よりも高い硬度を有する第二の材料が、前記寄り止め部材の前記軸方向端部に当接する当接面に配置されていることを特徴とする。

本発明の定着装置は、無端ベルト形状の定着部材と、前記定着部材の内側にあって前記定着部材を回転可能に保持しかつニップ形成面で前記定着部材の内側面に付勢するニップ形成部材と、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材に付勢されて前記定着部材を回転させる加圧ローラと、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を少なくとも有する定着装置において、前記定着部材の一方の軸方向端部に当接し前記定着部材の回転軸方向の位置を規制する寄り止め部材と、前記定着部材に対して前記寄り止め部材を相対的に回転させる速度差発生手段と、を有し、かつ、前記定着部材の前記一方の軸方向端部及び当該軸方向端部付近を構成するすべての材料のうち、硬度が最も高い第一の材料よりも高い硬度を有する第二の材料が、前記寄り止め部材の前記軸方向端部に当接する当接面に配置されている構成により、定着部材が寄り止め部材との接触する個所において、定着部材が磨耗し、回転軸方向の長さが短くなることにより記録媒体のエッジと接する箇所が自動的に変更される。このために、構成が簡単でコストアップをきたすことなく、記録媒体のエッジによる定着部材の磨耗による光沢むらの発生を未然に防止することができる。

本発明の定着装置の一実施形態（２本のヒータを用いた構成）を示す説明図である。 遮光部材の一例を示す説明図である 端部フランジ付近の拡大断面図である。 定着ベルトの軸方向中央寄りに、第一の材料よりも高い硬度を有する第三の材料が配置されている例を示す説明図である。 オイルを利用して磨耗粉の飛散防止を可能とした例を示す説明図である。 定着ベルトの両端での回転に線速差を得ることができる定着装置の例を示す説明図である。 図６（ｂ）の状態の定着装置を加圧ローラ１０３側から見た状態を示す説明図である 定着ベルトの両端での回転に線速差を得ることができる定着装置の他の例を示す説明図である 図８（ｂ）の状態の定着装置を記録媒体の移動方向下流側から見た状態を示す説明図である。 加熱手段がハロゲンヒータ１本で構成されている定着装置の例を示す説明図である。 加熱手段がハロゲンヒータ３本で構成されている定着装置の例を示す説明図である。 図１の定着装置を有する画像形成装置の一例を示す説明図である。 従来構成の定着装置の一実施の形態を示す説明図である。

図１は本発明の定着装置の一例を示す構成図である。

この定着装置は主として次の部材により構成されている。無端ベルト形状の定着部材の一例として定着ベルト１０１。定着ベルト１０１の内側にあって定着ベルトを回転可能に保持しかつニップ形成面で定着ベルト１０１の内側面と摺接するニップ形成部材１０６。ニップ形成部材１０６の外表面を覆うように回転可能に設けられた無端ベルト形状の定着ベルト１０１。定着部材の一例としての定着ベルト１０１を介してニップ形成部材に付勢されて定着ベルト１０１を回転させる加圧ローラ１０３。定着ベルト１０１の一方の軸方向端部に当接し定着ベルト１０１の回転軸方向の位置を規制する寄り止め部材１１１。定着ベルト１０１を加熱する加熱手段の一例としてのハロゲンヒータ１０２（この例では２本。）。定着装置に供給される記録媒体Ｐの幅に応じてハロゲンヒータ１０２Ａ及び１０２Ｂから定着ベルト１０１へ供給される熱線を遮光する遮光部材１１０。

加圧回転体として加圧ローラ１０３と定着部材の一例としての定着ベルト１０１とを有し、加熱手段の一例としてのハロゲンヒータ１０２により定着ベルト１０１が内周側から直接加熱される。

図１の定着ベルト１０１内には、定着ベルト１０１を介して対向する加圧ローラ１０３とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材１０６が配置され、定着ベルト１０１内側面に摺接する。なお、ニップ形成部材１０６の加圧ローラ１０３側に摺動シートを配し、この摺動シートを介して間接的に摺接させてもよい。

図１に示した例ではニップ形成部材１０６のニップ部に対する面が平面となっているが、凹形状面やその他の形状の面であってもよい。ここで、形成されるニップ部の形状が凹形状であると、記録紙先端のニップ部からの排出方向が加圧ローラ１０３寄りとなり、記録媒体の分離性が向上し、ジャムの発生が抑制される。

定着ベルト１０１は、熱容量および定着ベルト内側空間に収納される部材などを考慮して直径が１５〜１２０ｍｍの円筒形状が好ましく、厚さが１ｍｍ以内の薄肉で可撓性を有することが好ましい。また、回転軸方向に移動したとしても記録媒体Ｐ上のトナー画像Ｔを良好に定着できるように、少なくとも記録媒体Ｐに画像を定着する部分及びその近傍の形状、機械特性、熱特性などが均一、ないし、略均一であることが好ましい。

定着ベルト１０１は、内周側から順に基材層、弾性層、及び、表層が積層されてものが一般的である。ただし、無端ベルトの加熱手段としてＩＨコイル（誘導加熱用コイル）を用いる場合は基材層と弾性層の間に加熱層が形成される。また、画像品質に関する性能要求が高くない場合には弾性層を除き基材層、表層の２層構成とする場合もある。本実施形態例で定着ベルトは基材層、弾性層、表層の３層により定着ベルト１０１を構成し、直径を２５ｍｍとした。

基材層は可撓性と剛性の両立から、ポリイミド等の樹脂材料もしくはニッケル、ステンレスなどの金属材料から構成され、厚さが２０〜１００μｍであることが好ましい。また、ニップ形成部材との摺動性および加熱手段の一例としての２本のハロゲンヒータ１０２からの輻射熱の吸収率を向上させるための塗料を基材層の内周面にコーティングしてもよい。摺動性の向上のために、フッ素系樹脂等のコーティングを施すことが好ましく、輻射熱の吸収率を向上させるには黒色塗料のコーティングが好ましい。

加熱層を設ける場合は、厚さを１０μｍ程度とし、金属材料により形成するが、特に銅が好ましい。加熱層はＩＨコイルによる相互誘導加熱により発熱する。

弾性層は厚さが５０〜３００μｍで、シリコーンゴムなどの耐熱性の高い弾性材料により構成することが好ましい。弾性層がない場合は定着ベルトの熱容量が小さくなり、定着性が向上する。しかし、未定着画像をニップ部Ｎで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、そのべた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る。これを改善するにはシリコーンゴムからなる弾性層を１００μｍ以上設ける必要がある。弾性層により微小な凹凸が吸収されるので、ユズ肌画像の発生を防ぐことができる。また、記録媒体Ｐおよび定着ベルト１の表面に凹凸がある場合でも、弾性層により、ニップ部Ｎにおいて加圧力および熱伝導性の不均一を改善することができ、形成される画像の品質が向上する。

表層の厚さは通常、３〜５０μｍであり、トナーおよび記録媒体の剥離性が良好な材料が用いられる。例えばＰＦＡ（四フッ化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）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）などが用いられる。特にＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料は摩擦係数が低く、トナー剥離性が良好であるために好ましい。

表層は、記録媒体Ｐや加圧ローラ１０３との接触による以外に、定着ベルト１０１に接触する、図示されていない温度センサや分離爪などの部材との接触によって摩耗する。表層が摩滅して弾性層が露出してしまうとトナー画像Ｔに定着不良が発生するため、厚さは慎重に決定する必要がある。上記を考慮し、本実施形態例では、定着ベルトは、厚さ４０μｍのＳＵＳ３０４（ステンレス）製基材を用い、弾性層を厚さが１００μｍのシリコーンゴム層、表層を厚さが７μｍのＰＦＡ層からなる、三層構造とした。

定着ベルト１０１の内部には、支持部材（ステー）１０７を設け、加圧ローラ１０３により圧力を受けるニップ形成部材１０６を支持し、その撓みを防止して、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。この支持部材１０７は両端部で端部フランジ１１２によって支持されている。

端部フランジ１１２は、定着ベルト１０１内に挿入される円筒状部と円筒状部に定着ベルト１０１の直径よりも大きく円筒状部と同軸の円盤状部とから構成されている。端部フランジ１１２はその円筒状部の外側面が定着ベルト１０１の回転軸方向端部において定着ベルト１に内接し、摺接する定着ベルト１０１を円筒形状維持している。

寄り止め部材１１１は中空円盤形状であり、その中空部に端部フランジ１１２の円筒状部が挿入されて、定着ベルト１０１の軸方向端部と端部フランジ１１２の円盤状部の円筒状部側の面とに接触するように設置される。定着ベルト１０１が回転とともにその回転軸方向へ移動する「ベルト寄り」が発生することがあるが、寄り止め部材の定着ベルト１０１の側面に接する面が定着ベルト１の回転軸方向の位置を規制し、ベルト寄りを防止する。寄り止め部材の定着ベルト１０１に接する面が定着ベルト１の回転軸方向に対して垂直ないし略垂直であることで、当接する寄り止め部材１１１から受ける反力による定着ベルト１０１の側面の変形を抑制できる。

また、この定着装置は、加熱手段１０２と支持部材１０７の間に反射部材１０９を有し、加熱手段１０２からの輻射熱などにより支持部材１０７が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。ここで反射部材１０９を備える代わりに支持部材７表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。

加熱手段１０２としては、この例で２本用いられているハロゲンヒータ以外に、ＩＨヒータや抵抗発熱体（カーボンヒータ等）などを用いてもよい。

加圧ローラ１０３は芯金１０５の側面に弾性ゴム層１０４が形成されており、弾性ゴム層１０４の表面には、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡ層、ＰＴＦＥ層等）が設けられている。加圧ローラ１０３は画像形成装置に設けられた図示しないモータなどの駆動源から駆動力が伝達されて回転駆動される。また、加圧ローラ１０３はスプリングなどにより定着ベルト１０１に付勢されており、弾性ゴム層１０４が加圧により変形し、所定のニップ幅が形成されている。加圧ローラ１０３は中空のローラであっても良く、そのとき、その内部にハロゲンヒータなどの加加熱手段を有していてもよい。弾性ゴム層１０４はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ１０３内部にヒータがない場合には、多孔質ゴム（スポンジゴム）を用いてもよく、このとき、断熱性が高まり定着ベルト１０１の熱が加圧ローラ１０３に移行しにくいので好ましい。

定着ベルト１０１は加圧ローラ１０３により連れ回り回転する。図１に示した場合では加圧ローラ１０３が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎで駆動力が伝達されることにより定着ベルト１０１が回転する。定着ベルト１０１はニップ部Ｎ以外では両端部で端部フランジ１１２にガイドされて回転駆動される。

上記のような構成により、安価で、ウォームアップが速い定着装置が実現可能となる。

定着ベルト１０１の必要部分のみ加熱するように調整する遮光部材１１０は、略長方形の板状部材で、定着ベルト１０１軸方向の辺の一方に図２に示すように各記録媒体の幅に対応する段部を有する切りかき部が設けられている。遮光部材１１０は定着ベルト１０１の内側に沿って、定着ベルト１０１に非接触でかつ、回動するように配置され、各紙幅に対応した位置に移動されて加熱に不必要な領域を加熱手段１０２からの熱線から遮光する。これにより紙幅の狭い転写紙を連続通紙した場合でも、非通紙領域が過昇温状態になることがなく、過昇温領域を防止するために生産性を落とす等の制御が不要となる。

上記で示した定着装置において、図３（端部フランジ１１２、寄り止め部材１１１とその当接面１１１ａ、及び、定着ベルト１０１の軸方向端部１０１ａの位置関係を示す、端部フランジ１１２付近の拡大断面図）を用いて、本発明について詳細に説明する。

ここで、定着ベルト１０１に対して寄り止め部材１１１を相対的に回転させることが必要である。この線速差により寄り止め部材１１１の当接面１１１ａと当接する定着ベルト１０１の軸方向端部１０１ａが磨耗する。定着ベルト１０１に対して寄り止め部材１１１を相対的に回転させる速度差発生手段としては、例えば、定着ベルト１０１を寄り止め部材１１１を相対的に回転させることで実現ができる。

具体的に、例えば、回転駆動される定着ベルト１０１と、この定着ベルト１０１に接触して連れ周りする寄り止め部材１１１とによっても、容易に、かつ、安価に実現できる。この方法で摩擦力を確実に制御するためには、寄り止め部材１１１において、定着ベルト１０１から受ける駆動力と、端部フランジ１１２から受ける摩擦力とのバランスが重要である。例えば、寄り止め部材１１１の内径と端部フランジ１１２の円筒形状部の外径とを適当なものとすることによって前記バランスを最適化することができる。また、前記バランスを最適化とする他の方法として、次のような方法が挙げられる。寄り止め部材１１１の端部フランジ１１２に面する側と端部フランジ１１２の円盤状部の寄り止め部材側の面とにおいて、摩擦力が生じるような凸部を設ける方法。これらの面の間に粘度の高いグリスを塗布、あるいは、供給する方法。

さらに、寄り止め部材１１１を端部フランジ１１２に固定してしまう方法も挙げられる。この方法であれば、寄り止め部材１１１と定着ベルト１０１と間の線速差を確実に一定に確保することができるので好ましい。フランジへの固定方法としては、たとえば寄り止め部材１１１を端部フランジ１１２と一体に構成してもよく、このとき、同一の材料から構成してもよい。また、寄り止め部材１１１を端部フランジ１１２に接着してもよい。

寄り止め部材１１１の定着ベルト１０１の一方の軸方向端部に当接する当接面を、定着ベルトの軸方向端部を構成している材料よりも硬い材料を使用して構成する。当接面のみならず、寄り止め部材１１１全体を硬い材料を使用して構成してもよい。

この実施態様例の場合、定着ベルト１０１は上記のようにＳＵＳ３０４、シリコーンゴム、ＰＦＡの３層構造で構成されており、最も硬度の高い材料はＳＵＳ３０４である。そのため寄り止め部材１１１の当接面（あるい。寄り止め部材１１１全体）は、それ以上の硬さを持つ材料を使用して構成する。具体的には、ステンレスのＳＵＳ６３０やＳＵＳ４４０等、より硬い材料で構成することが好ましい。

第一の材料は、定着ベルト１０１の一方の軸方向端部及びその付近を構成するすべての材料のうち、硬度が最も高い材料である。このような第一の材料よりも高い硬度を有する第二の材料が寄り止め部材の定着ベルト１０１に当接する当接面に配置されている構成により、次の効果が得られる。すなわち、定着ベルト１０１の端部が摩耗され、回転軸方向の長さが短くなることにより、記録媒体のエッジと接する箇所が自動的に変更され、形成される画質の低下が防止される。このように本発明の定着装置は、構成が簡単で、コストアップをきたすことなく、記録媒体のエッジによる定着部材の磨耗による光沢むらの発生を未然に防止することができる。

ここで硬度としては、例えばビッカース硬さで定義されるものが挙げられる。

また、例えば定着部材や寄り止め部材に、単一、若しくは、複数の添加物を添加する場合もある。例えば電気的特性、摩擦特性等の改良を行う場合によく使用される。このような添加物を添加する場合、定着部材と寄り止め部材の関係が下記に示すようになる必要がある。

上記の、一方の軸方向端部及びその端部付近を構成するすべての材料としては、この領域を構成する材料がフィラー含有の複合材料である場合、そのバインダー材料だけではなく、添加されている添加物、例えばフィラーや充填剤なども含む。これらすべての材料のうち、最も硬度が高い材料（第一の材料の一例）よりもさらに硬度が高い材料（第二の材料の一例）が寄り止め部材１１１の定着ベルト１０１と摺擦する当接面に配置されている必要がある。

第一の材料の硬度が低い場合には、第二の材料は第一の材料の硬度より高ければよく、この相対的なバランスが保たれていればよいので、第二の材料が必ずしも絶対的に硬度が高い材料である必要はない。

なお、定着ベルト１０１の他方の軸方向端部側にも、図示しない端部フランジと寄り止め部材とは配置されている。しかし、これらは、従来用いられていたものと同じものであり、その寄り止め部材は定着ベルトに対して相対的に回転されるものではなく、また、定着ベルトを摩耗させるものでもない。

そして、定着ベルト１０１の一方の軸方向端部を寄り止め部材１１１の当接面に当接させるために、例えば、他方の軸方向端部側の上記の端部フランジに対して不図示のバネなどの付勢手段により寄り止め部材１１１側に付勢してもよい。

図４に示したように、定着ベルトの回転軸方向に対して異なる硬度の材料を配置して、寄り止め部材１１１へ当接する軸方向端部及びの付近には硬度の比較的低い材料Ｂを第一の材料として配置する。そして、材料Ｂ部分よりも定着ベルト１０１の回転軸方向中央寄りに、材料Ｂよりも硬度の高い材料Ａを第三の材料として配置する。これらにより、定着ベルト１０１が激しく摩耗し、短くなりすぎると極端な場合、通紙域まで削れたり、あるいは、フランジがその軸受けから脱落すると云うことの発生を抑制することができる。

なお、硬度の高い材料Ａは第二の材料の硬度と同じか、より硬度が高い材料とすることが好ましいが、あまり高すぎると寄り止め部材１１１の方が摩耗してしまうので、材料Ａの硬度は第二の材料の硬度と等しいことがより好ましい。

ここで、第三の材料は（材料Ａ）は、定着ベルト１０１の通紙域内での材料であり、硬さ以外の特性により材料が決定されることが多い。第三の材料が例えば硬度の高い材料であった場合、それよりも硬い材料を寄り止め部材に使用しなければならないため、寄り止め部材のコストアップに繋がってしまうことがある。しかしこの問題は、下記に示すように材料を選定することで、解消できる。すなわち、材料Ｂを柔らかい材料を選定しておくことで、寄り止め部材は材料Ｂより硬く、材料Ａよりも柔らかい、若しくは同じ硬さの材料を選定可能となる。これにより、材料選定の幅も広がり、コスト的に安い材料も使用可能になる。

ここで定着ベルト１０１の、回転軸方向中央部分は通紙域であり、その部分の材質は硬さ以外の、定着ベルトに求められる特性により決定される。通紙域内での材質が中央部軸方向端部と同じであり、かつ、硬度の高い材料であった場合、それよりもさらに硬い材料を寄り止め部材１１１に使用しなければならないなり、寄り止め部材１１１のコストアップに繋がってしまう。しかし、このような問題は、上記のように通紙域と軸方向端部付近との材質を変更し、軸方向端部と軸方向端部付近を硬度の低い材質のみで形成することにより、解消できる。第一の材料である材料Ｂを硬度の低い材料を選定しておくことで、寄り止め部材の第二の材料は材料Ｂより硬度が高く、第三の材料である材料Ａよりも硬度の低い、若しくは同じ硬度の材料を選定することが可能となる。このように、材料選択の幅も広がり、コスト的に安い材料も使用できる。

定着ベルト１０１の磨耗効率を上げる、あるいは、磨耗を制御しやすくする方法として、例えば次に示す方法がある。

上記の定着ベルト１０１、寄り止め部材１１１において、定着ベルト１０１の寄り止め部材１１１側軸方向端部の表面粗さより、寄り止め部材の定着ベルト１０１に接触する当接面の表面粗さを粗くしておく。この構成により、定着ベルト１０１をより効率的に磨耗させることが可能になる。また、これら２つの表面粗さのバランスにより、磨耗速度も管理しやすくなる。

また、寄り止め部材１１１の上記軸方向端部に接触する当接面に、例えばヤスリ状の、凹凸を形成しておくことで、同様に、上記軸方向端部をより効率的に磨耗させることが可能となる。また、このとき、凹凸の形状を選択することで磨耗速度の管理も可能となる。

また、寄り止め部材１１１の定着ベルト１０１の軸方向端部に接触する当接面が、砥粒を接着や材料に混合・配合するなどの方法で有することで、上記と同様に定着部材軸方向端部をより効率的に磨耗させることが可能になる。また、磨耗速度の管理もしやすくなる。

定着ベルト１０１の磨耗により発生した磨耗粉は、そのまま放置しておくと、定着ユニットの内部を飛散し、ファンによる気流にのって、最終的には画像形成装置外部へ出て、周囲を汚染する懸念がある。そのために、磨耗粉を確実に回収する機構を備えておくことが好ましい。

定着ベルト１０１と寄り止め部材１１１との接触によって発生する磨耗粉は、例えば定着ベルト１０１と寄り止め部材１１１との間にグリスやオイル等（以下、これらを「オイル」と総称する）を塗布しておくことで、磨耗粉を飛散させずに回収が可能となる。定着ベルト１０１は実際の画像定着動作中には高温になるので、高温においても粘度が高いグリスやオイルを使用する。

ニップ形成部材１０６と定着ベルト１０１との間に摺動シート１１４を配置し、このような摺動シート１１４にオイルを塗布しているタイプの定着装置では、このオイルを利用して磨耗粉の飛散防止を可能とすることができる。

ここで摺動シート１１４が織物により構成されている例（図５）について説明する。オイルは、回転駆動される定着ベルト１０１内側面と摺動シート１１４の織り目とで誘導されて最終的に定着ベルト１０１の端に至る。このため、このオイルの流れ方向を寄り止め部材１１１が配置されている方向に合わせることで、定着ベルト１０１の軸方向端部と寄り止め部材１１１と間からオイル少しずつ漏出させ、磨耗粉の飛散防止が可能となる。

また、磨耗粉回収方法としてこのようなオイル塗布による方法が考えられるが、そのオイルが定着ベルト１０１の軸方向端部から漏出するような構成とした場合には、オイル回収機構が必要となる。

図５に示したオイル回収機構の例では、定着ベルト１０１の軸方向端部と寄り止め部材１１１の当接面との接触部付近からオイルを下方へ導く、例えば棒状の誘導部材を伝って、回収容器１２０にグリスやオイルを回収する。ここで、誘導部材は回転しない部材、例えばフランジに、あるいは、寄り止め部材が回転しないのであれば寄り止め部材に、設置することができる。ここでは棒状の誘導部材としたが、その他、例えば、糸や紐状のもので構成してもよい。ここで、図５に示すような回収容器を用いず、スポンジのような多孔性材料にオイルを吸収させて回収を行ってもよい。

定着ベルト１０１の軸方向端部を寄り止め部材１１１に常時、確実に接触させる方法として、上述のような付勢手段を用いる方法以外に、定着ベルト１０１の両端での回転にわずかに線速差を設けておけばよい。このように線速差を設ける方法について説明する。

図６は、上記の線速差を得ることができる定着装置を横から見た図である。図８（ａ）はカム１１５（符号１１５９はカム１１５の軸である。）を稼働させておらず、定着ベルト１０１の回転軸と加圧ローラ１０３の回転軸とが平行となっていることを示す図である。図６（ｂ）はカム１１５を稼働させて、定着ベルト１０１の回転軸と加圧ローラ１０３の回転軸とをねじれの位置に保っている状態を示す。また、図７は図６（ｂ）の状態の定着装置を加圧ローラ１０３側から見た状態を示す図である。

図６（ｂ）に示すように、加圧ローラ１０３の軸を傾け（揺動させ）（この例では加圧ローラ１０３の手前側が奥側より高い位置となっている）、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０３との回転軸をねじれの位置にさせておくことで、定着ベルト１０１の軸方向端部を、寄り止め部材１１１の接触面に必ず接触するようにできる。定着ベルト１０１が寄り止め部材１１１に接触させたい側の加圧ローラ１０３軸を、記録媒体の通過方向に対して上流側に移動することにより、定着ベルト１０１を寄り止め部材１１１に接触させることができる。ここで、加圧ローラ１０３軸の移動距離により定着ベルト１０１の軸方向端部の寄り止め部材１１１への接触荷重を制御することができる。

また、次のような方法も挙げられる。図８は上記線速差を得ることができる定着装置の他の例を示す図である。図８（ｂ）はカム１１６（符号１１６９はカム１１６の軸である。）を稼働させておらず、定着ベルト１０１の回転軸と加圧ローラ１０３の回転軸とが平行となっていることを示す図である。図８（ｂ）はカム１１６を稼働させて、定着ベルト１０１の回転軸と加圧ローラ１０３の回転軸を交差するように保っている状態を示す。また、図９は図８（ｂ）の状態の定着装置を記録媒体の移動方向加硫側から見た状態を示す図である。

図８（ｂ）に示す例では図９における軸間距離ｋを軸間距離ｌに比べて小さくしている。このように、加圧ローラ１０３の軸を傾け、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０３との回転軸の少なくとも一方を揺動させて交差させることで、ニップ部の幅に軸方向の偏差を発生させる。そして、定着ベルト１０１の軸方向端部を寄り止め部材に接触させることができる。具体的には接触させたい側の、ニップ部の幅を小さくすることで、定着ベルト１０１軸方向端部を寄り止め部材１１１に接触させることができる。ここで、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０３の回転軸の軸間距離を制御してことで、定着ベルト１０１軸方向端部の寄り止め部材への接触荷重を制御することができ、結果として磨耗速度を制御することが可能となる。

これら例において、カム１１５及び１１６は、定着ローラ１０１の回転軸と加圧ローラ１０３の回転軸との、少なくとも一方の軸を揺動させて、他方の軸に対する位置関係を変更させる軸揺動手段として機能している。

なお、常に定着ベルト１０１軸方向端部が磨耗するような状態にしていては、例えば通紙時間よりも通紙前後の時間が長いような使用状況においては、定着ベルト１０１を無駄に磨耗させるだけになってしまう。このような状況を防止する方法として、定着ベルト１０１と加圧ローラ１０３の軸位置を変更する構成を設けておき、定期的に、定着ベルト１０１軸方向端部と寄り止め部当接面が接触するようにしてもよい。ここで定期的に行うとは、例えば一定通紙枚数ごとに行う、あるいは、一定通紙距離ごとに行うなど、一定の規則に従って繰り返し行うことを意味する。

ここで、定着ベルト１０１と寄り止め部材１１１を接触させるタイミングは、一定通紙枚数ごとに、若しくは、一定通紙距離ごとに行うことが好ましい。さらには、記録媒体幅毎に通紙枚数、若しくは通紙距離をカウントし、ある用紙幅での積算通紙距離が規定値に達した場合に、定着ベルト１０１と寄り止め部材１１１とを接触させる構成とすることが好ましい。一度、定着ベルト１０１と寄り止め部材１１１を接触させた後は、全ての用紙幅での積算通紙距離をリセットすることで、定着ベルト１０１をより長く使用できるようになる。

このような揺動を定期的に行わせる揺動制御手段はＣＰＵ、カウンタ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えた一般的な制御機器とステッピングモータや、各種アクチュエータなどにより構成することができる。

以上説明した定着装置の例は加熱手段の一例としてのハロゲンヒータ１０２を２本用いたものであったが、図１０に示した定着装置の例では加熱手段はハロゲンヒータの１本で構成されている点でのみ異なる。

また、図１１に示した定着装置の例では、加熱手段としてハロゲンヒータを３本を備えている。この例では、これら３本のハロゲンヒータは、それぞれ対象とする記録媒体のサイズが異なり、このような構成のため、この例では図１で示した定着装置で必要であった遮光部材は不要となっている。

これら、図１０及び図１１に示した定着装置は、どちらも、次の構成を有している。不図示の速度差発生手段を有する。そして、定着ベルトの一方の軸方向端部及びその軸方向端部付近を構成するすべての材料のうち、硬度が最も高い第一の材料よりも高い硬度を有する第二の材料が、寄り止め部材の前記軸方向端部に当接する当接面に配置されている。

図１０及び図１１に示した定着装置は、これら構成による効果を図１で示した定着装置同様に備えているために、図１に示した定着装置同様に次の効果を有している。すなわち、定着部材が寄り止め部材との接触する個所において、定着部材が磨耗し、その回転軸方向の長さが短くなることにより記録媒体のエッジと接する箇所が自動的に変更される。このために、構成が簡単で、コストアップをきたすことなく、記録媒体のエッジによる定着部材の磨耗による光沢むらの発生を未然に防止することができる。

ここで、図１に示した定着装置を有する画像形成装置の例について図１２により説明する。

図１２に示した画像形成装置は、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を用いるカラープリンタある。しかし、本発明はこの方式に限ることはなく、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。

図１２において画像形成装置１０００では、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。そして、これら感光体ドラムはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色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機能する。

図１２に示す構成の画像形成装置１０００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１を備えている。そして、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、この転写ベルト１１に対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写される。その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。

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おり、ここで、ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明する。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は、光書込装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、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、次のように行われる。すなわち、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よう、転写ベルト１１を挟んで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１０００は、次の構成を有している。色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーション。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。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、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５。転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３。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としての光書込装置８。

光書込装置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。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構成とされている。なお、図１２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１０００には、次の構成が設けられている。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紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１。シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙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２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ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。記録紙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図示しないセンサ。

画像形成装置１０００は、また、次の構成を有している。トナー像が転写された記録紙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１００。定着済みの記録紙Ｓを画像形成装置１０００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１０００の本体上部に配設されて排紙ローラ７により画像形成装置１０００の本体外部に排出された記録紙Ｓを積載する排紙トレイ１７。排紙トレイ１７の下側に位置し、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。

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、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１０００の本体下部に配設されており、最上位の記録紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有している。給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙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。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。

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図示しない排出手段を有している。

このような画像形成装置１０００において、定着装置１００は図１に示した本発明の一例の定着装置となっている。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の定着装置及び画像形成装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の定着装置及び画像形成装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

１００ 本発明の定着装置の例
１０１ 定着ベルト（定着部材の一例）
１０１ａ 定着ベルトの一方の軸方向端部
１０３ 加圧ローラ（定着部材の一例）
１０４ 弾性ゴム層
１０５ 芯金
１０２ ハロゲンヒータ（加熱部材の一例）
１０６ ニップ形成部材（定着部材の一例）
１０７ 支持部材
１０９ 反射部材
１１０ 遮光部材
１１１ 寄り止め部材（定着部材の一例）
１１１ａ 当接面
１１２ 端部フランジ
１１４ 摺動シート
１１５、１１６ カム（軸揺動手段の例）
１２０ 回収容器
１０００ 画像形成装置（画像形成装置の一例）
Ｎ ニップ部

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２０１２−０４７８４８号公報

Claims (10)

1. 無端ベルト形状の定着部材と、前記定着部材の内側にあって前記定着部材を回転可能に保持しかつニップ形成面で前記定着部材の内側面に付勢するニップ形成部材と、前記定着部材を介して前記ニップ形成部材に付勢されて前記定着部材を回転させる加圧ローラと、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を少なくとも有する定着装置において、
   前記定着部材の一方の軸方向端部に当接し前記定着部材の回転軸方向の位置を規制する寄り止め部材と、
   前記定着部材に対して前記寄り止め部材を相対的に回転させる速度差発生手段と、を有し、かつ、
   前記定着部材の前記一方の軸方向端部及び当該軸方向端部付近を構成するすべての材料のうち、硬度が最も高い第一の材料よりも高い硬度を有する第二の材料が、前記寄り止め部材の前記軸方向端部に当接する当接面に配置されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記軸方向端部から前記定着部材の回転軸方向中央寄りの離れた位置に、前記第一の材料よりも高い硬度を有する第三の材料が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第三の材料が、前記第二の材料と同じ硬度か、または、前記第二の材料よりも高い硬度を有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. 前記軸方向端部の表面粗さよりも、前記当接面の表面荒さの方が大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記当接面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記当接面に、砥粒を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記定着部材の回転軸と前記加圧ローラの回転軸とがねじれの位置にあるか、これら回転軸が交差していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記定着部材の回転軸と前記加圧ローラの回転軸との、少なくとも一方の軸を揺動させて、他方の軸に対する位置関係を変更させる軸揺動手段を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記揺動を定期的に行わせる揺動制御手段を有していることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置を有していることを特徴とする画像形成装置。

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