(57)【要約】      （修正有）【課題】定着部材の基材端部の内面が削れることを発端として発生する端部破損を防止できる定着部材および定着装置を提供する。【解決手段】回転可能な無端状の定着回転体と、前記定着回転体の端面位置を規制する規制部材と、前記定着回転体の端面と前記規制部材との間に配設され前記定着回転体の端面を保護する円盤状部材４９とからなり、前記円盤状部材４９の前記規制部材と接触する側の面は、前記円盤状部材４９の回転方向に凹凸を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着回転体（４１）と、前記定着回転体（４１）の端面位置を規制する固定の規制部材（４７）と、前記定着回転体（４１）の端面と前記規制部材（４７）との間に配設され前記定着回転体（４１）の端面を保護して回転する円盤状部材（４９、５０）と、からなり、
前記円盤状部材（４９、５０）の前記規制部材（４７）と接触する側の面、あるいは、前記規制部材（４７）の前記円盤状部材（４９、５０）と接触する側の面の少なくとも一方に回転方向に凹凸を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記円盤状部材（４９、５０）の凸部は、回転方向上流側において傾斜部を持つことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記円盤状部材（４９、５０）の凸部は、前記円盤状部材（４９、５０）の内周面側から外周面側に向けて形成され、前記円盤状部材（４９、５０）の回転方向において内周面側よりも外周面側が回転方向下流側になるよう配設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着回転体（４１）の内面には、潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着回転体（４１）の内面には、潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記凹凸は、Ｒｚが１μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の加熱定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム上に形成された潜像を現像して可視画像化し、この可視画像（トナー像）を記録材に静電気力を用いて転写させ、次いで転写画像を熱により定着させることによって、前記記録材上に画像が記録形成されるようになっている。
【０００３】
これらの電子写真装置における定着装置においては、シート上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置として、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速く、加熱加圧時間を長くすることができる無端状のフィルムを定着部材に用いたフィルム式定着装置が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
近年、ランニングコストの低減や省エネルギーの観点から定着部材の長寿命化が求められている。定着部材の寿命低下の要因としては、回転による繰り返し曲げ応力の印加に伴う基材の破壊、張架ローラの無い自由回動のフィルムが端部の規制部材と強く接触することによって発生する基材端部の破壊、加熱冷却サイクルによる弾性層の劣化、および通過する記録媒体の端部に起因する表層の削れによる摩耗が挙げられる。この中でも特に、フィルムが端部の規制部材と強く接触することによって発生する基材端部の破壊は、定着部材の寿命低下に大きな影響を与える。
【０００５】
これらの対策として、特許文献４〜６に記載されるような技術を用い、基材端部の破壊を防止する提案がなされている。
【０００６】
特許文献４には、定着ベルトと規制部材が接する部分に従動回動する円盤状の部材（連れ回りフランジ）を敷設することで、規制部材との摺動を抑制して基材割れの防止をする方法が提案されている。特許文献５には、規制部材とベルトが接する部分に潤滑剤（オイル）を塗布する方法が提案されている。特許文献６には、規制部材に対して従動回動するリングをバネで付勢して同じ圧力で接するようにし、従動回転を促す方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開２００４−３４１３４６号公報
【特許文献４】特開２００６−２０１３７０号公報
【特許文献５】特開２００５‐１５６９１８号公報
【特許文献６】特開２０１３‐２０５４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の発明には以下のような課題が挙げられる。特許文献４に記載される技術においては、定着ベルト内部に塗布した潤滑剤がフランジに侵入し、それが固着してしまうことで従動回動しなくなってしまう危惧がある。また、特許文献５に記載される技術においては、フランジに塗布している潤滑剤がベルトの貼り付き発生原因となってしまう可能性が考えられる。また、特許文献６に記載される技術においては、同圧力で接し続けてしまうことにより、ベルトに常に応力が印加してしまっているためベルトへのダメージが非常に大きい。加圧ローラの左右の圧力差や温度差等でアライメントが変化した場合、いつかは片側に寄ってしまう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、
回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの端面位置を規制する規制部材と、前記定着ベルトの端面と前記規制部材との間に配設され前記定着ベルトの端面を保護する環状の保護部材と、からなり、前記保護部材の前記規制部材と接触する側の面は、前記保護部材の回転方向に凹凸を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る定着装置によれば、規制部材とフィルム端部の間にある保護部材（連れ回りフランジ）の形状を工夫することによって、貼り付き等による連れ回りフランジの従動回転を阻害する要素を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施例における画像形成装置の模式図である。
【図２】第一の実施例における定着装置の模式図である。
【図３】第一の実施例における定着フィルムの模式図である。
【図４】本実施例における定着装置の端部の形状についての模式図である。
【図５】従来例における定着フィルム、フィルム規制部材、円盤状部材の詳細な位置関係を示した模式図である。
【図６】本実施例における定着フィルム、フィルム規制部材、円盤状部材の詳細な位置関係を示した模式図である。
【図７】本実施例における円盤状部材の詳細な模式図である。
【図８】本実施例における円盤状部材の詳細な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１３】
［実施例１］
図１は本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１４】
図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１５】
一方、シートＰは、給紙カセット２０、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ３５によってシートＰに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着器４０によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
【００１６】
次に、本実施例で用いた定着装置について説明する。図２は定着装置４０の概略構成図で示されるようなフィルム加熱方式の加熱装置（テンションレスタイプ）を用いた。本実施例ではこのような加熱装置を用いたが、ローラ対方式やフィルム対方式の加熱装置でも実施可能である。
【００１７】
４３は加熱体としてのセラミックヒーター（以下、ヒーターと記す）である。このヒータ４３は図面に垂直方向を長手とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。また、記録材の長手幅サイズに応じて、通電領域を切り替える構成となっている。
【００１８】
４１は熱を伝達する加熱部材としての円筒状（エンドレス）の耐熱性の定着フィルムであり、上記のヒータ４３を含む支持部材にルーズに外嵌させてある。本実施例における定着フィルム４１は図３に示すとおりであり、表層、基層の２層複合構造を有した定着フィルムである。表層と基層の間に弾性層を形成してもよい。
【００１９】
離型層４１ａは厚さ１００μｍ以下、好ましくは２０〜７０μｍのフッ素樹脂材料を使用できる。たとえば、例えばフッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。本実施例では、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。基材金属層４１ｂはクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムやＰＩ等の樹脂フィルムを使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ニッケル金属フィルムを用いた。
【００２０】
４４は加圧部材としての耐熱性弾性加圧ローラであり、芯金と、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体からなる弾性層からなり、芯金の両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ４４の上側に上記の定着フィルム４１・ヒータ４３を、ヒータ４３側に対して加圧ローラ４４に並行に配置し、不図示の押付部材で押圧させることで、定着フィルム４１を介してヒータ４３の下面と加圧ローラ４４の上面にローラ弾性層の弾性に抗して圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｔを形成させてある。
【００２１】
加圧ローラ４４は不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ４４の回転駆動による加圧ローラ４４と定着フィルム４１との、定着ニップ部Ｔにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム４１に回転力が作用して該定着フィルム４１がヒータ４３の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に従動回転状態になる。支持部材は円筒状定着フィルム４１の回転ガイド部材でもある。
【００２２】
加圧ローラ４４が回転駆動され、それに伴って円筒状定着フィルム４１が従動回転状態になり、またヒータ４３に通電がなされて該ヒータが迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｔの定着フィルム４１と加圧ローラ４４との間に未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎおいて記録材Ｐのトナー像担持側面が定着フィルム４１の外面に密着して定着フィルム４１と一緒に定着ニップ部Ｔを挟持搬送されていく。
【００２３】
この挟持搬送過程においてヒータ４３で加熱された定着フィルム４１の熱により記録材Ｐが加熱され、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｔを通過した記録材Ｐは定着フィルム４１の面から曲率分離して排出搬送されていく。４５は接触式温度計（サーミスタ）であり、ヒータ４３によって加熱された定着フィルム４１の温度を計測し、その検出結果を不図示の温度制御手段に渡す構成となっている。４６はヒーターホルダであり、高温に発熱したヒータ４３を保持する部材である。
【００２４】
次に、本実施例における定着装置の端部の形状について図４を用いて説明する。本実施例では、定着フィルム４１と、定着フィルムの軌道を規制するフィルム規制部材４７、および、フィルム規制部材４７と定着フィルム４１との間に、円盤部材４８が配設された構成となっている。規制部材４７は、定着フィルム内部に凸形状となっており、その形状によってフィルムの軌道を規制している。また、円盤状部材４８は、回転方向と垂直方向に自由な状態で従動回転している定着フィルム４１がフィルム規制部材４７と接触した際に摺動で破損しないように、定着フィルムの回転駆動を受けて自由に回転することによって、緩衝部材として作用する。
【００２５】
［定着フィルムの円盤状部材の固着メカニズム］
次に、定着フィルム端部にある円盤部材が固着するメカニズムについて説明する。図５は従来例における定着フィルム４１、フィルム規制部材４７、円盤状部材４８の詳細な位置関係を示した図である。
【００２６】
本実施例では、図５（ａ）に示されるように定着フィルム４１の内面に、ヒータとの摺動性を高めるためにフッ素グリス（モリコートＨＰ−３００グリス（東レ・ダウコーニング（株）社製）を塗布している。これにより、加圧ローラから定着フィルムへの回転駆動力を十分に伝えることが可能となる。
【００２７】
しかしながら、定着装置を長期間使用していると、図５（ｂ）に示されるように定着フィルム内面から、フィルム規制部材と円盤状部材の間にグリスが侵入してしまう。定着フィルムが加熱されて回転している状態では、円盤状部材は定着フィルムからの回転駆動によって回転することができ、緩衝部材として作用できる。しかしながら、グリスが漏れ出した状態で加熱を終了し、定着装置が室温程度まで冷却された後に再度回転動作を行った際、フィルム規制部材と円盤部材の間のグリスが硬化してしまう。その結果として、定着フィルムからの回転駆動を受けても円盤状部材が回転せず、緩衝部材として作用しなくなってしまう。以上が固着のメカニズムである。
【００２８】
［円盤状部材の説明］
次に、本実施例における規制部材の効果と、従来例の比較を行う。図６は従来例における円盤状部材の規制部材４７と対向する面を正面としたときの正面図と横断面図である。図７は本実施例における円盤状部材４９の規制部材４７と対向する面を正面としたときの正面図と横断面図である。
【００２９】
本実施例においても、図５と同様に定着フィルム内面から、フィルム規制部材４７と円盤状部材４９の間にグリスが侵入してしまう。しかしながら、円盤状部材４９に凹凸が形成されているため、グリスは円盤状部材４９の凹部に溜まり、円盤状部材４９の規制部材４７との摺動面である凸部には溜まりづらく、円盤状部材４９と規制部材４７が貼り付きづらくなる。その結果、定着フィルムからの回転駆動を受けて円盤状部材がスムーズに回転できるため、緩衝部材として作用することが可能となる。
【００３０】
［本実施例における円盤状部材に形成された凹凸の効果］
次に、本実施例における円盤状部材４９の効果について示す。
【００３１】
（実験１）
本実施例における円盤状部材４９と、従来技術の円盤状部材４８について、円盤状部材の定着フィルムに対する連れ回り性に関する実験を行った。
【００３２】
本実験では、図２に示される定着装置を用いた。また実験条件としては、加圧力を総圧で３００Ｎ、加圧ローラの回転速度を２００ｍｍ／ｓとし、記録材と接触する領域の定着フィルム外周温度が１５０℃となるように制御した。記録材としてＣＳ−８１４（日本製紙（株）社製）を用いた。また、図３に記載されるような定着フィルムを用いた。
【００３３】
本実施例としては、図７（ａ）に示されるような、厚み１ｍｍ、内径２８ｍｍ、外径３５ｍｍ、凹凸の形状は回転方向に４５°の傾斜を持つ軸方向０．７ｍｍ回転方向０．７ｍｍ、高さ０．７ｍｍの三角柱のもの、従来例としては、厚み１ｍｍ、内径２８ｍｍ、外径３５ｍｍの凹凸の無い平坦な円盤状部材４８を用いた。評価方法としては、規制部材と円盤状部材の間の全周に亘って０．５、１、１．５、２ｍｍの厚みでグリスを塗布し、２４時間放置した。
【００３４】
その後、定着器の動作を開始した際に、円盤状部材が定着フィルムからの駆動力を得て従動回転するかしないかを確認した。回転した場合を○、回転しない場合を×とした。
その結果をまとめると、以下の表の通りとなる。
【００３５】
【表１】
2018054648.tif 000003
【００３６】
従来例のような円盤状部材４８の場合、薄いグリス層の場合においても、グリスと円盤状部材の接触面積が大きくなるため、固着する面積が大きくなり、従動回転できなくなった。
【００３７】
これに対して、本実施例では、従来例と比較してグリスと円盤状部材の間の接触面積が小さくなるため、固着する面積が小さくなり、グリス厚みが大きくなっても従動回転をすることが可能となっている。凹凸形状としては、図７（ｂ）に示すような傾斜を持った形状でも良いし、凹凸形状を有するものであれば、これらに限られるものではない。ただし、凹凸の高さとしては、０．００１ｍｍ以上、望ましくは０．１ｍｍ以上のものが良い。このように、本実施例を用いることにより、規制部材と円盤状部材の間にグリスが侵入したとしても、円盤状部材の従動回転を十分に行うことが可能となった。
【００３８】
［本実施例における円盤状部材の基材耐久性への効果］
次に、本実施例における円盤状部材と基材割れとの関係性について実験を行った。
【００３９】
（実験２）
本実験では、図２に示される定着装置を用いた。また実験条件としては、加圧力を総圧で３２０Ｎ、加圧ローラの回転速度を２００ｍｍ／ｓとし、記録材と接触する領域の定着フィルム外周温度が１５０℃となるように制御した。記録材としてＣＳ−８１４（日本製紙（株）社製）を用いた。また、図３に記載されるような定着フィルムを用いた。従来例としては、図６に示すような厚み１ｍｍの円盤状部材４８を用いる。
【００４０】
本実施例としては、図７（ａ）に示されるような、厚み１ｍｍ、内径２８ｍｍ、外径３５ｍｍ、凹凸の形状は回転方向に４５°の傾斜を持つ軸方向０．７ｍｍ回転方向０．７ｍｍ、高さ０．７ｍｍの三角柱のもの、従来例としては、厚み１ｍｍ、内径２８ｍｍ、外径３５ｍｍの凹凸の無い平坦な円盤状部材４８を用いた。評価方法としては、定着器に記録材を１０万枚通紙する毎に１２時間放置し、その後動作を再開する。この試験を繰り返し、円盤状部材が回転しなくなり、それによって基材割れが発生するまでの枚数を比較した。円盤状部材が定着フィルムからの駆動力を得て従動回転するかしないかを確認した。回転した場合を○、回転しない場合を×とした。
【００４１】
【表２】
2018054648.tif 000004
【００４２】
従来例のような円盤状部材４８の場合、１０万枚までは漏れ出したグリスがごく微量であるため、円盤状部材４８と規制部材４７の間で固着が起こらず円盤状部材が従動回転していた。
【００４３】
しかし、２０万枚の時点で漏れだしたグリスの量が多くなってしまい、それを１２時間放置することで固着が発生してしまった。これにより、従動回転がなくなり、次の３０万枚への定着処理の途中段階で、フィルムと規制部材間の摺動によって基材割れが発生してしまった。
【００４４】
これに対して、本実施例では、２０万枚以降においてグリスは漏れ出し続けている状態であっても、規制部材４７と円盤状部材４９の間のグリスによる貼りつきが起こらない。これにより、円盤状部材４９の従動回転は継続し、その結果、５０万枚の定着処理後においても、円盤状部材４９は従動回転することができ、基材割れの発生もなかった。このように、本実施例を用いることにより、規制部材４７と円盤状部材４９の間にグリスが侵入したとしても、円盤状部材４９の従動回転を十分に行うことができ、定着部材の耐久性を向上させることができた。これは、規制部材４７の円盤状部材４９と接触する側の面に凹凸を形成してもよく、同様の効果が得られることが確認できた。
【００４５】
［実施例２］
次に、本発明に掛かる第二の実施例について説明する。なお、重複する部分に関しては、実施例１と同じであるため省略する。
【００４６】
本実施例では、図８に示されるような円盤状部材４９を用いた。この円盤状部材は、規制部材４７と接する面に螺旋状の型が形成されており、回転をすることによって、グリスを規制部座材と円盤状部材の間から外側に排出する機構となっている。
【００４７】
（実験３）
本実験では、図２に示される定着装置を用いた。また実験条件としては、加圧力を総圧で３２０Ｎ、加圧ローラの回転速度を２００ｍｍ／ｓとし、記録材と接触する領域の定着フィルム外周温度が１５０℃となるように制御した。記録材としてＣＳ−８１４（日本製紙（株）社製）を用いた。また、図３に記載されるような定着フィルムを用いた。
【００４８】
従来例としては、図６に示すような厚み１ｍｍの円盤状部材４８を用いる。本実施例としては、厚み１ｍｍ、斜面の角度が１５度、斜面の高さが０．７ｍｍとなる円盤状部材５０を用いる。評価方法としては、定着器に記録材を１０万枚通紙する毎に１２時間放置し、その後動作を再開する。この試験を繰り返し、円盤状部材が回転しなくなり、それによって基材割れが発生するまでの枚数を比較した。円盤状部材５０が定着フィルムからの駆動力を得て従動回転するかしないかを確認した。回転した場合を○、回転しない場合を×とした。
【００４９】
【表３】
2018054648.tif 000005
【００５０】
このように、本実施例を用いることにより、規制部材４７と円盤状部材５０の間にグリスが侵入したとしても、円盤状部材の従動回転を十分に行うことができ、定着部材の耐久性を向上させることができた。
【符号の説明】
【００５１】
１０  画像形成部、１１  感光ドラム、１２  帯電器、１３  レーザスキャナ、１４  現像器、１５  クリーナ、１７  一次転写ブレード、２０  給紙カセット、２５  マルチ給紙トレイ２３  レジストローラ対、３１  中間転写ベルト、３５  二次転写ローラ、４０  定着器、４１  定着フィルム、４３  加熱体、４４  加圧ローラ、４５  接触式サーミスタ、４６  ヒーターホルダ、４７  フィルム規制部材、４８  従来技術における円盤状部材、４９  本実施例１における円盤状部材、５０  本実施例２における円盤状部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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