JP6717041B2 - 定着装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に画像を定着する定着装置、及び該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、又はそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の電子写真方式画像形成装置において、記録材（用紙、転写紙、記録紙ともいう）に転写されたトナー画像を定着する定着装置として、ベルト方式の定着装置が用いられている。なお、「記録材」は、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等を含む概念である。

ベルト方式の定着装置としては、熱源を備え回転可能な無端状のベルトと、このベルトに外側から圧接し回転するローラと、ベルトの内周側に固定配置され、ローラに圧接されるベルトを支持してベルトとローラとの間に定着ニップ部を形成する押圧部材（ニップ形成部材）とを備え、この定着ニップ部に記録材を通過させることで、記録材上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着する構成が知られている。そして、昨今の省エネの観点から、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間を短くし（クイックスタート性）、あるいはスタンバイ時の消費電力を小さくする（省電力）ため、特に定着装置では、低熱容量化、高熱伝導化、小型化の要請が大きく、無端ベルトも薄肉化し、「フィルム」とも称される熱容量の小さいベルトが用いられるようになってきている。

このような薄肉化した無端ベルトを用いた定着装置においては、一般に、無端ベルトの軸方向への寄り移動を規制するための規制部材が設けられている。例えば、特許文献１に記載された定着装置では、図１１に示すように、無端ベルト１００の両端部を回転可能に保持すると共に、無端ベルト１００の軸方向への寄り移動を規制するための固定フランジ６００が設けられている。更に、この定着装置では、固定フランジ６００と無端ベルト１００の端部の間に、無端ベルト１００の端部を保護する従動リング７００（保護部材）が設けられている。無端ベルト１００が軸方向の力を受けて片側へ寄り移動すると、その端部が従動リング７００に突き当たることで、従動リング７００は無端ベルト１００と共に回転する。これにより、無端ベルト１００の端部が固定フランジ６００に摺擦することを防止している。

また、定着ニップ部では、無端ベルトが外側から圧接するローラによってベルト内径側へ押し込まれ、その押し込み量が大きいと、図１１に示す定着装置の場合、無端ベルト１００は従動リング７００の内周縁よりも内側に入り込んだ状態となる。このため、無端ベルト１００に寄りが生じると、図１２に示すように、無端ベルト１００が従動リング７００の内周面よりも内側に入り込んだ箇所で、無端ベルト１００の端部が従動リング７００の内周面のエッジＥに摺接してしまう。その結果、無端ベルトの定着ニップ部における押し込み変形に加えて、この摺接が更に負荷を与え、ベルト端部がより破損し易いといった問題が生じている。特に薄肉化したフィルムの場合、そのような破損の可能性が高くなる。そのため、特許文献２において、保護部材である従動リングの内周円のエッジ部に傾斜面を設ける提案がなされている。

しかしながら、いずれにせよ保護部材である従動リングは、無端ベルトの寄り方向（回転軸方向）に対して垂直な面でベルトの寄り力を受け止めている。この際、無端ベルト端部には、圧縮力が生じている。この寄り力が大きくなると、無端ベルトの端面は、変形し易い外周方向（ラッパ形状）に座屈変形する。無端ベルト端部が外周方向に変形すると、ベルト端部には引っ張り力が生じる。更に寄り力が大きくなると、やがてベルト端部が引き裂かれ破損してしまう。

そこで本発明は、斯かる事情に鑑み、保護部材（従動リング）を備えたベルト方式定着装置において、ベルト端部が損傷し難いようにすることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、無端状のベルトと、前記ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記ベルトを挟んで前記ニップ形成部材と相対的な押圧状態となって定着ニップ部を形成する回転可能な加圧部材と、前記ベルトの端部にて前記ベルトを回転可能に保持するベルト保持部材と、前記ベルト保持部材と前記ベルトの端部との間に配され前記ベルトの端部との接触によって連れ回る、ベルト端部保護のための保護部材とを備え、前記定着ニップ部に未定着画像を担持した記録材を搬送して記録材に未定着画像を定着する定着装置において、前記保護部材が前記ベルトに連れ回る状態で、前記保護部材は、ベルト端部が内周側に傾くような傾斜面で前記ベルトに当接し、及び、前記ベルト保持部材の、前記保護部材と接触する面が、中心側に向かって前記ベルトの端部から離れるように傾斜している。

本発明によれば、保護部材（従動リング）が定着ベルトに連れ回る状態で、ベルト端部が内周側に傾くような傾斜面で保護部材がベルトに当接するので、ベルトは内周側に窄む方向に座屈変形し、外周側に開く方向に座屈変形する場合のようにベルト端面が引き裂かれて破損するようなことを回避でき、ベルト端部が損傷し難くなる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略図である。 第１構成例に係る定着ベルトの端部周辺の構成を側面から示す構成図である。 第１構成例に係る定着ベルトの端部周辺の構成を上面から示す構成図である。 定着ベルトの端部周辺の構成における当接領域を説明する説明図である。 第１構成例に係る定着ベルトの端部周辺における座屈変形を説明する概念図である。 第２構成例に係る定着ベルトの端部周辺の構成を上面から示す構成図である。 第２構成例に係る定着ベルトの端部周辺における座屈変形を説明する概念図である。 第３構成例に係る定着ベルトの端部周辺の構成を上面から示す構成図である。 第３構成例に係る定着ベルトの端部周辺における座屈変形を説明する概念図である。 従来の定着装置において無端ベルトの端部側に設けられたベルト保持部材と従動リングの構成を示す斜視図である。 従来の定着装置において無端ベルトの端部が従動リングの内径側の端縁に接触した状態を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。ちなみに画像形成装置全体の機構としては、従来と基本的に同じであり、当業者であれば、基本的な構成と動作については直ちに理解できるものである。また各図面において、同一の機能若しくは形状を有する部材やその構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことで説明を簡略化する。

画像形成装置１はカラープリンタであり、装置本体の下部には記録材としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けられ、給紙トレイ１０の上方で装置本体中央に画像形成部を配置した構成となっている。また装置上面には、装置外へ排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が形成されている。給紙トレイ１０の他に手差し給紙機構が設けられていてもよい。

画像形成部には、無端ループ状の中間転写ベルト３０が配設され、この中間転写ベルト３０の下部走行辺に沿って、上流側から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用のドラム状の感光体５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを夫々有する４つの作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並んで配置されている。カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤を収容している以外、各作像ユニットの構成は同じであり、以下では各トナー色を示すアルファベット（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を省いて説明する。各作像ユニットの感光体５の周りには、周知のように帯電装置６，現像装置７，クリーニング装置８等が設けられている。帯電装置６と現像装置７の間から、光学系ユニット９からのレーザ光が感光体５に照射される。光学系ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて感光体５の表面へレーザ光を照射するようになっている。中間転写ベルト３０の下部走行辺の内側で、各感光体５に夫々対向する位置に、一次転写ローラ３１が中間転写ベルト３０に接触するように配置されている。

中間転写ベルト３０を有する転写装置３は更に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４と、ベルトクリーニング装置３５とを備える。中間転写ベルト３０は二次転写ローラ３６、二次転写バックアップローラ３２及びクリーニングバックアップローラ３３によって巻回張架されていて、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することで、図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。また中間転写ベルト３０は、カラープリントの場合には４色の作像ユニット（の感光体）に接触する状態に保持され、モノクロプリントの場合には黒用作像ユニット（の感光体）のみに接触する状態を保持するように構成されている。

４つの一次転写ローラ３１は、夫々、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されるようになっている。二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成し、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシやクリーニングブレードを有し、公知のように、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に接続されている。

装置本体の上部にはボトル収容部２が設けられ、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと各現像装置７との間には、公知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

装置本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６より用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。また、二次転写ローラ３６より用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。更に、定着装置２０より搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、一対の排紙ローラ１３が設けられ、この排紙ローラ１３によって装置外へ排出された用紙Ｐが排紙トレイ１４上にストックされる。

次に、プリントのフルカラー画像形成時の基本動作について説明する。本例では、外部から入力された画像データに基づいて、光学系ユニット９にてイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解された各色に対応して、回転駆動され帯電装置６によって所定極性に一様帯電された夫々の感光体５を露光して潜像を形成し、夫々の現像装置７で顕像化し、夫々の一次転写ニップにおいて各トナー像を周回走行する中間転写ベルト３０に順次転写することでカラートナー画像として、二次転写ニップへ送られる。中間転写ベルト３０に転写し切れなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。

一方、給紙トレイ１０から給紙ローラ１１にて用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出され、レジストローラ１２にいったん突き当てられた上でタイミングが計られ、二次転写ニップにおいてカラートナー画像が転写される。このとき用紙Ｐに転写し切れなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーはベルトクリーニング装置３５によって除去される。カラートナー画像が転写された用紙Ｐは定着装置２０に搬送され、定着装置２０にてトナー画像を定着される。そして、用紙Ｐは排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

次に、図２に基づき、定着装置２０の基本構成について説明する。定着装置２０は、薄肉で可撓性を有し回転可能な無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１に対向し該ベルトに外側から接する加圧部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１の内周領域に配され該ベルトを加熱するハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１に内側から接して加圧ローラ２２と相対的な押圧状態となって定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４とを、その主要部として有する。またニップ形成部材２４を支持するステー２５や、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１の内周面に反射する反射部材２６や、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２７や、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８も備えている。更に、公知のように、定着ベルト２１の軸方向両端部には、定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３との間に、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材が配設されている。

定着ベルト２１は、その幅方向両端部に位置し固定された部材に保持される態様である。定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）等の樹脂材料で形成された内周側の基材層と、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体（以下、ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）等、フッ素樹脂で形成された離型層によって構成されている。 基材層と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。また定着ベルト２１の最内周側にＰＴＦＥ等、フッ素樹脂の内面層が設けられていてもよい。

加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２の表面に設けられたＰＦＡ、ＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成され、装置本体に設けられた駆動源によって駆動するようになっている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転する。また加圧ローラ２２は、公知のように弾性手段によりベルト側へ押されて、ベルトを介してニップ形成部材２４に圧接して、その弾性層２２ｂが押し潰されて変形することで、所定のニップ幅を確保するようになっている。加圧ローラ２２は本例では中実のローラとしているが、中空のローラでもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部に熱源を有していてもよいが、ない場合には弾性層にスポンジゴムを用いて断熱性を高めて定着ベルト２１の熱が奪われ難くすることができる。

両端部で位置固定されたハロゲンヒータ２３は、装置本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されていて、その出力制御は、温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度を所望の温度（定着温度）に設定できるようになっている。定着ベルト２１を加熱する熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、カーボンヒータ等を用いることも可能である。

ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の幅方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手に配設され、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。更に、ステー２５を、加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するように形成することで断面係数を大きくして、ステー２５の機械的強度を向上させることが可能である。

ニップ形成部材２４は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定した定着ニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図ることができる。ニップ形成部材２４には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。本例では、ＬＣＰである東レ社製のＴＩ−８０００を用いている。

また、ニップ形成部材２４は、その表面に低摩擦シートを有していてもよい。定着ベルト２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト２１が摺擦することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。低摩擦シートの素材として、例えば、東レ社製のトヨフロン（登録商標）４０１等が好ましい。

反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設され、ステー２５に固定されている。このように反射部材２６を配設することにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射され、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することができる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができ、省エネ化も図ることができる。定着ベルト２１の軸方向両端部であって、定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３との間に配設された遮蔽部材も、同様の働きを果たす。

また、定着装置２０は、更なる省エネ性やファーストプリントタイム等の向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。例えば、定着ベルト２１の低熱容量化を図るべく、定着ベルト２１を薄く且つ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材層、弾性層、離型層の夫々の厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体厚を１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径を２０〜４０ｍｍに設定している。更に低熱容量化を図るには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、更に望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

なお、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定し、定着ベルト２１の直径と概ね同等となるように構成している。ただ、このような構成に限定されるものではなく、例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるため、定着ニップ部Ｎから排出される用紙Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。

また、上記のように、定着ベルト２１を小径化した結果、定着ベルト２１の内側のスペースが小さくなるが、ステー２５を両端側において折り曲げた凹状に形成し、その凹状に形成した部分の内側にハロゲンヒータ２３を収容することで、小スペースでもステー２５やハロゲンヒータ２３の配設を可能にしている。

また、小スペース内でもできるだけ大きなステー２５を配設するために、ニップ形成部材２４をコンパクトに形成している。具体的には、ニップ形成部材２４の用紙搬送方向の長さを、ステー２５の用紙搬送方向の長さよりも小さく形成している。更に、図２において、ニップ形成部材２４の用紙搬送方向上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂにおける夫々の定着ニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する高さをｈ１，ｈ２とし、上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂ以外のニップ形成部材２４の部分における定着ニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する最大高さをｈ３とすると、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成している。このように構成することで、ニップ形成部材２４の上流側端部２４ａと下流側端部２４ｂは、ステー２５の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト２１との間に介在しないので、各折り曲げ部を定着ベルト２１の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト２１内の限られたスペース内でステー２５をできるだけ大きく配設できるようになり、ステー２５の強度を確保することができるようになる。その結果、加圧ローラ２２によるニップ形成部材２４の撓みを防止でき、定着性の向上を図ることができる。

以上のような基本構成を有した定着装置２０における特徴的な構成について以下に詳述する。なお、以下では、定着ベルト２１の片側端部周辺の構成のみについて説明するが、反対側端部周辺の構成についても、同様の構成である。また、説明の都合上、ハロゲンヒータのような説明に不要な部品については図示を省略している。

図３、図４に定着ベルト２１の端部周辺の第１構成例を示す。図３は該第１構成例を側面から見た構成図であり、図４は上面から見た構成図である。図５は、ベルト端部周辺の第１構成例、後述する第２、第３構成例を説明する図である。

図３、図４に示すように、定着ベルト２１の端部には、定着ベルト２１を回転可能に保持するベルト保持部材４０が、ベルトの幅方向／軸方向の寄り移動を規制する部材として設けられている。このベルト保持部材４０にステー２５の軸方向端部が位置決め固定されている。ベルト保持部材４０は、定着ベルト２１の端部で内周側に挿入される挿入部４０ａと、挿入部４０ａより大きい外径を有する規制部４０ｂとを有する。規制部４０ｂは、定着ベルト２１の外径よりも大きく形成され、定着ベルト２１に幅方向（軸方向）の寄りが生じた場合にその寄り移動を規制する。挿入部４０ａは、図３に示すように、挿入方向からみると、定着ニップ部Ｎの近傍（ニップ形成部材２４を配設した位置）で開口したＣ字形に形成されている。

また図３、図４に示すように、定着ベルト２１の端部とベルト保持部材４０の規制部４０ｂとの間には、定着ベルト２１の端部を保護する保護部材としてのスリップリング４１が介在している。スリップリング４１は、可撓性を有し、厚さＴ（例えば、０．５ｍｍ）で環状に形成され、定着ベルト２１によって連れ回る。スリップリング４１の環状面は定着ベルト２１端面と対向するが、図３から分かるように、定着ニップ部Ｎ近傍では定着ベルト２１端面がスリップリング４１の内周円よりも内側に外れている。スリップリング４１の材料としては、耐熱性、摺動性に優れた所謂スーパーエンプラ、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＩ等を適用することが好ましい。

スリップリング４１は、ベルト保持部材４０の挿入部４０ａと規制部４０ｂとの間に形成された溝部４０ｃ（溝部外径＜挿入部外径）に装着されている。装着に際して、スリップリング４１は、挿入部４０ａの側から挿入され、溝部４０ｃに装着される。スリップリング４１の内径は挿入部４０ａの外径よりも小さく形成されているが、挿入部４０ａはＣ字形断面で定着ニップ部Ｎの近傍に開口があるため、スリップリング４１をある程度弾性変形することにより、スリップリング４１を溝部４０ｃに装着することが可能となる。

図４に示すように、溝部４０ｃは、規制部４０ｂ側に形成された規制部側傾斜面４０ｅと、挿入部４０ａ側に形成され規制部側傾斜面４０ｅと概ね平行な挿入部側傾斜面４０ｆとで画定され、溝部４０ｃの溝幅は、スリップリング４１の厚さＴより広い所定の間隔で形成されている。

傾斜面４０ｅ，４０ｆは、図４において右側が上になる方向に、言い換えれば、定着ニップ部Ｎから最も遠い部分（図４で左端）を起点として、定着ベルト２１幅方向／ベルト保持部材４０軸方向に対して直交する面に対し、定着ベルト２１から離れる方向に、所定の角度（例えば、１°）となるように形成されている（図５で見て、定着ニップ近傍側が紙面手前方向に位置する状態である）。

このように傾斜して形成されたベルト保持部材４０の溝部４０ｃに、スリップリング４１が図４の上下方向にガタを有した状態で保持される。そして、定着ベルト２１の回転中に、定着ベルト２１が幅方向／軸方向の力を受けて寄り移動した場合（図４で上方向）、定着ベルト２１の端部は、スリップリング４１と図４の左側で接触する。定着ベルト２１の端部に接触したスリップリング４１は、定着ベルト２１と連れ回り、定着ベルト２１と共に規制部側傾斜面４０ｅに近づく方向（図４で上方向）に移動し、やがて定着ベルト２１と共に移動したスリップリング４１は、規制部側傾斜面４０ｅと定着ベルト２１の端部とに挟まれた状態となる。このように挟まれた状態となったスリップリング４１は、傾斜面４０ｅ，４０ｆにならうように傾いて、定着ベルト２１とスリップしながら連れ回り、規制部側傾斜面４０ｅと摺擦する。この時、スリップリング４１は、図５におけるＳ１の領域で定着ベルト２１と当接する。即ち、定着ベルト２１の端部円筒の一部がスリップリング４１と当接する。

ところで、規制部側傾斜面４０ｅと定着ベルト２１の端部とに挟まれたスリップリング４１が傾斜面４０ｅにならうように傾いて回転すると、図６に示すように、定着ベルト２１の端部は、その寄り力によって、定着ベルト２１の内周側に向かうように座屈変形する。本構成例では、定着ベルト２１の端部周辺で内周側に溝部４０ｃがあるため、定着ベルト２１の座屈変形を阻害しない。

従来のように、ベルトの寄り方向に対して垂直な面でベルトの寄り力を受け止め、ベルト端面が外周方向に、即ち、ラッパ形状に座屈変形し（この時の寄り力をＦ１とする）、ベルト端部が引き裂かれ破損する（この時の寄り力をＦ２とする）場合に比べて、内周側に窄むように座屈変形するとベルト端面に圧縮力が生じ、ベルト端部が引き裂かれることがない。そのため、Ｆ２のベルト寄り力が生じた状態でも、ベルト破損は生じない。もちろん、Ｆ２以上に寄り力が大きくなると、ベルト端面は窄むように潰れて破損に至り得る（この時の寄り力をＦ３とする）が、Ｆ３＞Ｆ２＞Ｆ１であり、ベルト端面が窄む方向に座屈変形するならば、ベルト端部が破損し難いことが分かる。

傾斜面４０ｅ，４０ｆの傾斜角が大きくなると、定着ベルト２１の端部とスリップリング４１の当接面が小さくなり、定着ベルト２１の端部の局所領域に寄り力の反力が生じて、小さな力でベルト端部が座屈してしまう。そのため、傾斜面４０ｅ，４０ｆの傾斜角θは２°以下の角度とすることが好ましい（０°＜θ＜２°）。

また、溝部４０ｃの幅が小さければ、即ち、定着ベルト２１の端部が座屈する軸方向（図４，６で上下方向）の長さが短ければ、ベルト端面を座屈変形させる力の値を大きくすることができる（座屈に耐えられるようになる）。そのため、溝部４０ｃの幅は、スリップリング４１の厚みより僅かに大きくすることが望ましい。これにより、定着ベルトのより大きな寄り力に対応できることとなる。

本構成例では、ベルト保持部材４０にスリップリング４１の装着のための溝を傾斜させ、スリップリング４１とベルト端部との接触面を僅かに傾けたため、ベルト端部の面が内周側に窄む方向に座屈変形し易くなり、その結果、より大きなベルト寄り力に対応できるようになる。更に、スリップリング４１の内周円エッジとベルト端部面との摺接を防止することができる。

次に、高線速対応可能な構成例を説明する。
図７、図８に定着ベルト２１の端部周辺の第２構成例を示す。図７は該第２構成例を上面から見た構成図であり、図８は座屈変形を説明するための概念図である。第２構成例は、スリップリング４１を装着する溝部を画定するベルト保持部材４０の規制部４０ｂと挿入部４０ａの各面の形状が異なる点で第１構成例と相違する。以下では第１構成例と共通する部分については説明を省略し、あるいは簡略化する。

図７に示すように、溝部４０ｃ’は、規制部４０ｂ側に形成され（ベルト保持部材４０の）中心側に向かって傾斜する規制部側傾斜面４０ｇと、挿入部４０ａ側に形成され（ベルト保持部材４０の）軸方向に直交する挿入部側垂直面４０ｈとで画定されている。溝幅は第１構成例と同じく、スリップリング４１の幅Ｔより広くなっている。

規制部側傾斜面４０ｇが規制部４０ｂの外周端から中心側に向かって図７における上方向に所定の角度（例えば、１°）となるように形成され、したがって規制部４０ｂの挿入部４０ａに対向する面が、規制部４０ｂの中心側が薄くなる円錐面の形状となっている。このように画定して形成されたベルト保持部材の溝部４０ｃ’に、スリップリング４１が図７の上下方向にガタを有した状態で保持される。本形状のようなベルト保持部材４０は、アンダーカットが生じる金型構成となるため一体で成型することが難しいため、２つのパーツを組み合わせた部品となっている。

そして、定着ベルト２１の回転中に、定着ベルト２１が幅方向／軸方向の力を受けて寄り移動した場合（図７で上方向）、定着ベルト２１の端部は、スリップリング４１と接触する。定着ベルト２１の端部に接触したスリップリング４１は、定着ベルト２１と連れ回り、定着ベルト２１と共に規制部側傾斜面４０ｇに近づく方向（図７で上方向）に移動し、やがて定着ベルト２１と共に移動したスリップリング４１は、円錐面状の規制部側傾斜面４０ｇと定着ベルト２１の端部とに挟まれた状態となる。このように挟まれた状態となったスリップリング４１は、規制部側傾斜面４０ｇにならうように円錐台形状に変形して、定着ベルト２１とスリップしながら連れ回り、規制部側傾斜面４０ｇと摺擦する。この時、スリップリング４１は、図５におけるＳ２の領域で定着ベルト２１と当接する。図５で分かるように、第１構成例（Ｓ１）と比較して、定着ベルト２１の端部とスリップリング４１の当接面を広くできるため、ベルト寄り力の大きい高線速の定着装置に対応することが可能である。

ところで、円錐面状の規制部側傾斜面４０ｇと定着ベルト２１の端部とに挟まれたスリップリング４１が規制部側傾斜面４０ｇにならうように変形して回転すると、図８に示すように、定着ベルト２１の端部は、その寄り力によって、定着ベルト２１の内周側に向かうように座屈変形する。本構成例では、定着ベルト２１の端部周辺で内周側に溝部４０ｃ’があるため、定着ベルト２１の座屈変形を阻害しない。

規制部側傾斜面４０ｇの傾斜角が大きくなると、定着ベルト２１の端部とスリップリング４１の当接面が小さくなり、定着ベルト２１の端部の局所領域に寄り力の反力が生じて小さな力でベルト端部が座屈してしまう。そのため、規制部側傾斜面４０ｇの傾斜角θは２°以下の角度とすることが好ましい（０°＜θ＜２°）。

また、溝部４０ｃ’の幅が小さければ、即ち、定着ベルト２１の端部が座屈する軸方向（図７，８で上下方向）の長さが短ければ、ベルト端面を座屈変形させる力の値を大きくすることができる（座屈に耐えられるようになる）。そのため、溝部４０ｃ’の幅は、スリップリング４１の厚みより僅かに大きくすることが望ましい。これにより、定着ベルトのより大きな寄り力に対応できることとなる。

第２構成例では、ベルト保持部材４０に円錐面状の規制部側傾斜面４０ｇを設け、スリップリング４１が規制部側傾斜面４０ｇにならうように変形させるようにしたため、ベルト端部の面が内周側に窄む方向に座屈変形し易くなり、その結果、より大きなベルト寄り力に対応できるようになる。更に、スリップリング４１の内周円エッジとベルト端部面との摺接を防止することができる。第１構成例と比較して、ベルト端部の面とスリップリング４１の当接範囲を広くしたので、より高線速に対応することができる。

図９、図１０に定着ベルト２１の端部周辺の第３構成例を示す。図９は該第３構成例を上面から見た構成図であり、図１０は座屈変形を説明するための概念図である。第３構成例は、スリップリング４１やこのリングを装着する溝部を画定するベルト保持部材４０の規制部４０ｂの面の形状が異なる点で第２構成例と相違する。以下では第１構成例と共通する部分については説明を省略し、あるいは簡略化する。

図９に示すように、溝部４０ｃ”は、規制部４０ｂ側に形成され（ベルト保持部材４０の）軸方向に直交する規制部側垂直面４０ｊと、挿入部４０ａ側に形成され（ベルト保持部材４０の）軸方向に直交する挿入部側垂直面４０ｋとで画定されている。一方、スリップリング４１’は、規制部４０ｂ側に形成され（リングの）軸方向に直交する環状垂直面４１ａと、挿入部４０ａ側に形成され（リングの）中心に向かって傾斜する環状傾斜面４１ｂとで画定されている。スリップリング４１の最大幅、即ち、外周縁でのリング幅は、溝部４０ｃ”の幅よりも狭くなっている。

挿入部側の環状傾斜面４１ｂがスリップリング４１’の外周端から中心側に向かって図９における上方向に所定の角度（例えば、１°）となるように形成され、したがってスリップリング４１’の外周縁よりも内周縁の方が薄くなる形状となっており、例えば内周側の厚みが０．５ｍｍで、外周側が傾斜分増加する厚みを有している。このように形成されたスリップリング４１‘が、ベルト保持部材の軸方向に直交する溝部４０ｃ”に図９の上下方向にガタを有した状態で保持される。

そして、定着ベルト２１の回転中に、定着ベルト２１が幅方向／軸方向の力を受けて寄り移動した場合（図９で上方向）、定着ベルト２１の端部は、スリップリング４１と接触する。定着ベルト２１の端部に接触したスリップリング４１’は、定着ベルト２１と連れ回り、定着ベルト２１と共に規制部側垂直面４０ｊに近づく方向（図９で上方向）に移動し、やがて定着ベルト２１と共に移動したスリップリング４１’は、規制部側垂直面４０ｊと定着ベルト２１の端部とに挟まれた状態となり、定着ベルト２１とスリップしながら連れ回り、規制部側傾斜面４０ｇと摺擦する。この時、スリップリング４１’は、図５におけるＳ２の領域で定着ベルト２１と当接する。図５で分かるように、第１構成例（Ｓ１）と比較して、定着ベルト２１の端部とスリップリング４１の当接面を広くできるため、ベルト寄り力の大きい高線速の定着装置に対応することが可能である。

ところで、規制部側垂直面４０ｊと定着ベルト２１の端部とに挟まれたスリップリング４１’の環状傾斜面４１ｂは、内周側が図９の上方向に所定の角度傾いた円錐面であるため、定着ベルト２１の端部は、その寄り力によって、定着ベルト２１の内周側に向かうように座屈変形する。本構成例では、定着ベルト２１の端部周辺で内周側に溝部４０ｃ”があるため、定着ベルト２１の座屈変形を阻害しない。

環状傾斜面４１ｂの傾斜角が大きくなると、定着ベルト２１の端部とスリップリング４１’の当接面が小さくなり、定着ベルト２１の端部の局所領域に寄り力の反力が生じて小さな力でベルト端部が座屈してしまう。そのため、環状傾斜面４１ｂの傾斜角θ’は２°以下の角度とすることが好ましい（０°＜θ’＜２°）。

また、溝部４０ｃ”の幅が小さければ、即ち、定着ベルト２１の端部が座屈する軸方向（図９，１０で上下方向）の長さが短ければ、ベルト端面を座屈変形させる力の値を大きくすることができる（座屈に耐えられるようになる）。そのため、溝部４０ｃ”の幅は、スリップリング４１’の最大厚より僅かに大きくすることが望ましい。これにより、定着ベルトのより大きな寄り力に対応できることとなる。

第３構成例では、スリップリング４１’に円錐面状の環状傾斜面４１ｂを設け、スリップリング４１’とベルト端部との接触面を僅かに傾けたため、ベルト端部の面が内周側に窄む方向に座屈変形し易くなり、その結果、より大きなベルト寄り力に対応できるようになる。更に、スリップリング４１の内周円エッジとベルト端部面との摺接を防止することができる。第１構成例と比較して、ベルト端部の面とスリップリング４１’の当接範囲を広くしたので、より高線速に対応することができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。上述の実施形態では、スリップリングを１枚使用するが、この態様に限定されず、例えば第１、第２の構成例のような場合、スリップリングを複数枚重ねて使用してもよい。これにより、定着ベルトとスリップリングがより連れ回り易くなり、高線速な定着装置においてもベルト端部を保護し易くなる。また、例えば、傾斜面を、ベルト保持部材、スリップリングの両方に設けることもできる。定着ベルトが厚い場合には、傾斜面の角度を２°以上に設定することも可能である。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ
２３ ハロゲンヒータ
２４ ニップ形成部材
２５ ステー
４０ ベルト保持部材
４０ａ 挿入部
４０ｂ 規制部
４０ｃ、４０ｃ’，４０ｃ” 溝部
４１，４１’ スリップリング（保護部材）
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 用紙

特開２００９−２８８２８４号公報 特許第５７３７６２９号公報

Claims (6)

1. 無端状のベルトと、前記ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記ベルトを挟んで前記ニップ形成部材と相対的な押圧状態となって定着ニップ部を形成する回転可能な加圧部材と、前記ベルトの端部にて前記ベルトを回転可能に保持するベルト保持部材と、前記ベルト保持部材と前記ベルトの端部との間に配され前記ベルトの端部との接触によって連れ回る、ベルト端部保護のための保護部材とを備え、前記定着ニップ部に未定着画像を担持した記録材を搬送して記録材に未定着画像を定着する定着装置において、
   前記保護部材が前記ベルトに連れ回る状態で、前記保護部材は、ベルト端部が内周側に傾くような傾斜面で前記ベルトに当接すること、及び、
   前記ベルト保持部材の、前記保護部材と接触する面が、中心側に向かって前記ベルトの端部から離れるように傾斜していることを特徴とする定着装置。
2. 前記ベルト保持部材の、前記保護部材と接触する面が、前記定着ニップ部に近い側が遠い側よりも前記ベルトの端部から離れるように傾斜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. 前記ベルト保持部材の、前記保護部材と接触する面が、前記ベルトの軸方向に対し直交する面との間で０°＜θ＜２°の傾斜角θを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記保護部材の、前記ベルトの端面と接触する面が、中心側に向かって前記ベルトの端部から離れるように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記保護部材の、前記ベルトの端面と接触する面が、前記ベルトの軸方向に対し直交する面との間で０°＜θ’＜２°の傾斜角θ’を有することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置。

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