(57)【要約】【課題】シートを加熱する定着部材の材料を制限することなく定着部材の局所的な摩耗を低減する。【解決手段】定着装置３は、第１のローラ４と、第１のローラ４を回転可能にかつ回転軸方向に移動可能に支持する支持体４０と、第１のローラ４に外挿される筒状の定着部材５と、シートを定着部材５に押し付ける第２のローラと、定着部材５の支持体４０への寄りを止めるよう第１のローラ４の一端側に設けられかつ第１のローラ４と一体に回転する寄り止め部材４３とを有し、定着部材５を寄り止め部材４３に近づく方向へ移動させる寄り力Ｆ１が生じるよう構成され、第１のローラ４の一端側における寄り止め部材４３と支持体４０との間に、寄り止め部材４３と支持体４０との一方に対して相対的に回転するスペーサ５１が設けられ、スペーサ５１は、当該スペーサ５１に対して相対的に回転する寄り止め部材４３または支持体４０よりも摩耗しやすい部材である。【選択図】図５
2018180421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに画像を定着させる定着装置であって、
第１のローラと、
前記第１のローラを回転可能にかつ回転軸方向に移動可能に支持する支持体と、
前記第１のローラに外挿される筒状の定着部材と、
前記シートを前記定着部材に押し付ける第２のローラと、
前記定着部材の前記支持体への寄りを止めるよう前記第１のローラの一端側に設けられかつ当該第１のローラと一体に回転する寄り止め部材と、を有するとともに、
前記定着部材を前記寄り止め部材に近づく方向へ移動させる寄り力が生じるよう構成されており、
前記第１のローラの前記回転軸方向の前記一端側における前記寄り止め部材と前記支持体との間に、当該寄り止め部材と当該支持体との少なくとも一方に対して相対的に回転するスペーサが設けられ、
前記スペーサは、当該スペーサに対して相対的に回転する前記寄り止め部材または前記支持体よりも摩耗しやすい部材である、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記支持体と前記寄り止め部材とのいずれか一方に固定されて他方に対して相対的に回転する、
請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記スペーサは、前記定着部材が定着温度に加熱されている第１の昇温状態における当該スペーサの温度である第１の温度における摩耗率と比べて、前記定着部材が前記定着温度よりも低い待機温度に保たれている第２の昇温状態における当該スペーサの温度である第２の温度における摩耗率が小さい温度依存性を有する材料からなる、
請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持体と前記寄り止め部材とのいずれか一方に、前記スペーサの回転を抑えるための部材として、前記定着部材が定着温度に加熱されている第１の昇温状態において前記スペーサの径方向の端面に当接しかつ前記定着部材が前記定着温度よりも低い待機温度に保たれている第２の昇温状態において当該端面から離れるよう熱伸縮する回転抑制部材が設けられている、
請求項１または２記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１のローラと前記第２のローラとを径方向に相対的に移動させることにより待機時の加圧を定着時の加圧よりも弱くする加圧の切替えが可能に構成されており、
前記第２のローラと一体に前記径方向に移動するよう設けられ、前記定着時において前記スペーサの径方向の端面に当接して当該スペーサの回転を抑えかつ前記待機時において前記スペーサの径方向の端面に当接しない、回転抑制部材を有する、
請求項１または２記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２のローラの回転軸は、前記第１のローラの回転軸に対して、回転により前記寄り力が生じる向きに傾けられている、
請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記スペーサは、当該スペーサに対して相対的に回転する前記寄り止め部材または前記支持体により閉じられる空間を摩耗粉の収納室として有した中空状に形成されている、
請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記スペーサは、当該スペーサに対して相対的に回転する前記寄り止め部材または前記支持体と対向する側と反対の側に、前記寄り止め部材と前記支持体との接触を防止する所定厚さの耐摩耗性ストッパを有する、
請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着部材を加熱する誘導加熱方式のヒータを備える、
請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
シートに画像を形成する画像形成装置であって、
前記シートに前記画像に対応するトナー像を形成する作像装置と、
前記シートに前記トナー像を定着させる定着装置と、を備え、
前記定着装置は、
第１のローラと、
前記第１のローラを回転可能にかつ回転軸方向に移動可能に支持する支持体と、
前記第１のローラに外挿される筒状の定着部材と、
前記シートを前記定着部材に押し付ける第２のローラと、
前記定着部材の前記支持体への寄りを止めるよう前記第１のローラの一端側に設けられかつ当該第１のローラと一体に回転する寄り止め部材と、を有するとともに、
前記定着部材を前記寄り止め部材に近づく方向へ移動させる寄り力が生じるよう構成されており、
前記第１のローラの前記回転軸方向の前記一端側における前記寄り止め部材と前記支持体との間に、当該寄り止め部材と当該支持体との少なくとも一方に対して相対的に回転するスペーサが設けられ、
前記スペーサは、当該スペーサに対して相対的に回転する前記寄り止め部材または前記支持体よりも摩耗しやすい部材である、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、トナー像が転写されたシートを加圧しながら加熱する定着装置を有している。加圧および加熱によってトナーが溶融してシートに定着する。
【０００３】
ベルト方式の定着装置は、無端状（筒状）の定着ベルト、定着ベルトを加熱するヒータ、および定着ベルトの外周面にシートを押し付ける加圧ローラを有し、加圧ローラを回転させてシートを搬送しながらトナー像を定着させる。シートの移動に伴ってシートに引きずられて定着ベルトが回転する。
【０００４】
ベルト方式の定着装置においては、定着ベルトの表層のうち、特にシートの幅方向のエッジ部と接する位置の付近が、接したシートの積算枚数に比例して摩耗する。摩耗が進行すると表層が破断して筋状の傷が生じ、画像に筋状ノイズが発生するようになる。
【０００５】
定着ベルトの局所的な摩耗を低減するための先行技術として、特許文献１〜３に記載の技術がある。
【０００６】
特許文献１には、定着ベルトが巻回されるローラを回転軸方向に往復移動させる機構を用いて、定着ベルトを回転軸方向に移動させることにより、摩耗する位置を分散させる技術が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、定着ベルトの回転軸方向の両側に配置する寄り止め部材を往復移動させる機構を用いて、定着ベルトを回転軸方向に移動させることにより、摩耗する位置を分散させる技術が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、定着ベルトの回転軸方向の両側に配置する寄り止め部材に対して定着ベルトを相対的に回転させて定着ベルトを回転軸方向に摩耗させることにより、回転軸方向における摩耗する位置を分散させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−０４７８４８号公報
【特許文献２】特開２０１５−０８１９４６号公報
【特許文献３】特開２０１５−１５８５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上に述べた特許文献１、２に記載の技術は、ローラまたは寄り止め部材を往復移動させる機構、その駆動源、および移動を制御する手段を必要とする。このため、定着装置の構成が複雑になりコストアップを招くという問題があった。
【００１１】
この問題は、特許文献３に記載の技術により解決される。しかし、特許文献３に記載の技術には、所望の摩耗性を有する定着ベルトを用いなければならないという問題がある。つまり、定着ベルトには、耐熱性、離型性、耐久性などの定着の良否を左右する条件に加えて、摩耗性の条件を満たすことが要求される。このため、定着ベルトの材料が制限されて設計の自由度が減少してしまう。定着ベルトの端部と他の部分とを互いに異なる材料で構成して端部のみに所望の摩耗性をもたせると、材料の制限は緩和されるが、定着ベルトの製造が難しくなる。
【００１２】
また、定着ベルトの製造時に端部にバリが生じやすい。端部にバリがある場合には、特許文献３に記載の技術を適用して端部を摩耗させるために寄り止め部材に対して摺動させると、バリが何かに引っ掛かった衝撃で定着ベルトの全体が一気に破断してしまうことがある。
【００１３】
さらに、定着ベルト自体を摩耗させると、摩耗粉が定着ベルトに付着する。定着ベルトを誘導加熱（Induction Heating ：ＩＨ）によって昇温させる場合には、金属発熱層を有する定着ベルトを用いるので、金属摩耗粉が定着ベルトに付着する。このため、異常発熱が発生するおそれがある。したがって、特許文献３に記載の技術は、ＩＨ方式のヒータにより定着ベルトを加熱する画像形成装置には適用できない。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、シートを加熱する定着部材の材料を制限することなく定着部材の局所的な摩耗を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態に係る定着装置は、シートに画像を定着させる定着装置であって、第１のローラと、前記第１のローラを回転可能にかつ回転軸方向に移動可能に支持する支持体と、前記第１のローラに外挿される筒状の定着部材と、前記シートを前記定着部材に押し付ける第２のローラと、前記定着部材の前記支持体への寄りを止めるよう前記第１のローラの一端側に設けられかつ当該第１のローラと一体に回転する寄り止め部材と、を有するとともに、前記定着部材を前記寄り止め部材に近づく方向へ移動させる寄り力が生じるよう構成されており、前記第１のローラの前記回転軸方向の前記一端側における前記寄り止め部材と前記支持体との間に、当該寄り止め部材と当該支持体との少なくとも一方に対して相対的に回転するスペーサが設けられ、前記スペーサは、当該スペーサに対して相対的に回転する前記寄り止め部材または前記支持体よりも摩耗しやすい部材である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、シートを加熱する定着部材の材料を制限することなく定着部材の局所的な摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略の構成を示す図である。
【図２】定着装置の基本的な構成を示す図である。
【図３】定着装置における定着ベルトの局所的な摩耗の例を示す図である。
【図４】定着ベルトの局所的な摩耗の緩和の概要を示す図である。
【図５】定着装置の要部の構成の第１例を示す図である。
【図６】定着ベルトを回転軸方向に移動させる手段の例を示す図である。
【図７】スペーサの第１の変形例を示す図である。
【図８】スペーサの第２の変形例を示す図である。
【図９】スペーサを固定と可動とに切り替える手段の第１例を示す図である。
【図１０】加圧力の切替えが可能な定着装置の概略の構成を示す図である。
【図１１】加圧力の切替えるための可動機構の構成の例を示す図である。
【図１２】スペーサを固定と可動とに切り替える手段の第２例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には本発明の一実施形態に係る定着装置３を備えた画像形成装置１の概略の構成が、図２定着装置３の基本的な構成が、それぞれ示されている。なお、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中の破線で囲んだ部分ＢＢを拡大して示している。
【００１９】
図１に示す画像形成装置１は、電子写真式のプリンタエンジン１０を作像装置として備えたカラープリンタである。プリンタエンジン１０は４個のイメージングステーション１１，１２，１３，１４を有している。イメージングステーション１１〜１４のそれぞれは、筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などから構成される。
【００２０】
カラー印刷モードにおいて、４個のイメージングステーション１１〜１４は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は中間転写ベルト１５に一次転写される。そして、二次転写ローラ２５と対向する位置において、用紙カセット２０から給紙ローラ２１によって引き出されてレジストローラ対２３を経て搬送されてきたシート（記録用紙）９に二次転写される。
【００２１】
二次転写の後、ベルト方式の定着装置３の内部を通って上部の排紙トレイ２９へ送り出される。定着装置３を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像がシート９に定着する。
【００２２】
図２（Ａ）に示すように、定着装置３は、定着ローラ（第１のローラ）４、定着ベルト５、加圧ローラ（第２のローラ）６、およびＩＨ方式のヒータ７などを有する。
【００２３】
定着ローラ４は、軸芯（シャフト）４１とそれを取り巻くロール４２とから構成され、その外径は例えば３５〜４０ｍｍ程度である。加圧ローラ６は、軸芯６１とそれを取り巻くロール６２とから構成される。その外径は、定着ローラ４と同程度とされる。
【００２４】
定着ローラ４および加圧ローラ６の軸心４１，６１は、例えば断面円形のパイプ状であり、アルミニウムまたは他の非磁性金属、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または他の耐熱性樹脂など、誘導加熱による不要の昇温が起こりにくい材料からなる。
【００２５】
定着ローラ４のロール４２は、例えば発泡性シリコーンゴムからなる耐熱性および断熱性に優れるスポンジ状の弾性体である。加圧ローラ６のロール６２は、表層として離型層を積層した耐熱性樹脂を主体とする弾性ロールである。ただし、定着ローラ４のロール４２よりも硬い。
【００２６】
定着ベルト５は、シート９に接して熱を伝える定着部材として、定着ローラ４に外挿される可撓性を有した筒状（無端ベルト状）の部材である。本実施形態においては、定着ベルト５の周長が定着ローラ４の外周とほぼ等しい長さとされており、定着ベルト５の内周面は、全周にわたって定着ベルト４と接する。
【００２７】
定着ベルト５は、図２（Ｂ）に示すように、電磁誘導発熱層５０１、弾性体層５０２、および離型層５０３を有する積層シートを環状に成形してなる。肉厚は、１００〜５００μｍ程度とされ、そのうちシート９と接する側の表層である離型層５０３の膜厚は、１０〜５０μｍ程度とされる。また、離型層５０３は、例えばＰＦＡ（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）からなる。
【００２８】
ヒータ７は、定着ベルト５の外周面の一部と対向するように定着ベルト５の近傍に配置される。ヒータ７は、定着ローラ４の回転軸方向に延びるボビン７１に支持された励磁コイル７２を有する。励磁コイル７２にＩＨ電源から高周波電力が供給されると、磁束が発生し、それにより定着ベルト５が昇温する。
【００２９】
定着に際して、定着ローラ４と加圧ローラ６とが定着ベルト５を挟んでニップ部３０を形成する。ニップ部３０には上流の二次転写位置からシート９がその未定着のトナー像９１を有する面が定着ベルト５と対向するよう搬送されてくる。シート９の搬送方向Ｍ１は、定着ローラ４および加圧ローラ６の回転軸方向と直交する方向またはそれに近い方向である。
【００３０】
図２（Ｃ）に示すように、加圧ローラ６の軸芯６１の一端部にギヤ６０５が嵌入されており、このギヤ６０５を介してモータの回転駆動力が加圧ローラ６に伝えられる。加圧ローラ６がシート９をニップ部３０から下流へ送り出す方向（図２（Ａ）では時計周り）に回転駆動されると、加圧ローラ６との摩擦力によって定着ベルト５が従動して回転し、定着ベルト５との摩擦によって定着ローラ４も回転する。
【００３１】
シート９がニップ部３０を通過するとき、定着ベルト５がシート９に擦られて摩耗する。特に、シート９の幅方向のエッジ部９１，９２と接する位置の付近において、摩耗の進行が速い。摩耗の進行は、ニップ部３０を通過するシート９の積算枚数（積算通紙枚数）にほぼ比例する。
【００３２】
図３には定着装置３における定着ベルト５の局所的な摩耗の例が示されている。詳しくは、定着ベルト５をその想定寿命の末期まで使用したときの定着ベルト５における離型層５０３の膜厚の測定例が示されている。図３の横軸は、定着ベルト５の幅方向の一端縁（定着ローラ４の駆動側の端縁）からの距離ｄ１である（図２（Ｃ）参照）。
【００３３】
図３の例では、使用開始時に４０μｍであった膜厚が、局所的に１０μｍ程度まで薄くなっている。最も薄くなっている位置は、距離ｄ１が約２２．３ｍｍである位置の付近である。この位置がシート９のエッジ部９１に対応する。
【００３４】
使用条件によるバラツキはあるが、おおよそ膜厚が５μｍ前後になると、離型層５０３は応力に耐えきれなくなって筋状に破断する。破断部分の離型性の低下によって画像に筋状ノイズが発生するようになる。さらに摩耗が進むと破断部分から離型層５０３が面状に剥離して定着ベルト５の全体が機能しなくなる。
【００３５】
離型層５０３の破断は、摩耗がシート９のエッジ部９１と対向する位置に集中することによって起こる。そして、シート９は、その幅方向の中心線を搬送路の機械センターと一致させるよう案内されて搬送される。つまり、搬送路におけるシート９のエッジ部９１が通る位置は、案内の誤差の範囲内でほぼ一定である。
【００３６】
そこで、定着装置３は、従来とは異なる手法により、定着ベルト５におけるシート９のエッジ部９１と対向する位置を時間の経過につれて変化させる機能を有している。この機能により図４に破線で示す局所的に急峻な膜厚の減少が実線で示すように緩和される。その分、定着ベルト５の寿命が延びる。以下、この機能を中心に定着装置３の構成および動作を説明する。
【００３７】
図５には定着装置３の要部の構成の第１例が、図６には定着ベルト５を回転軸方向Ｍ３に移動させる手段の例が、それぞれ示されている。
【００３８】
図５において、定着装置３は、上に述べた構成要素に加えて、支持フレーム４０と、寄り止め部材４３と、スペーサ５１とを有する。
【００３９】
支持フレーム４０は、定着ローラ４の軸芯４１を保持する軸受け４０１を有し、定着ローラ４を回転可能にかつ回転軸方向Ｍ３に移動可能に支持する。
【００４０】
寄り止め部材４３は、定着ベルト５の支持フレーム４０への寄りを止めるよう定着ローラ４の一端側に設けられかつ当該定着ローラ４と一体に回転する。寄り止め部材４３は、例えば円環状であり、ロール４２の端面に密着してフランジを形成するよう軸芯４１に通されて抜け止め４４により軸芯４１に固定されている。
【００４１】
スペーサ５１は、所定厚さの円環状の部材であり、寄り止め部材４３と支持フレーム４０との間に、寄り止め部材４３と支持フレーム４０との少なくとも一方に対して相対的に回転するよう設けられている。本実施形態においては、スペーサ５１は、支持フレーム４０に対して例えば接着剤により固定されており、寄り止め部材４３に対して相対的に回転する。
【００４２】
このスペーサ５１は、寄り止め部材４３よりも摩耗しやすい部材であり、寄り止め部材４３が押し当たって摺動することにより摩耗する。図５（Ａ）は初期状態を示し、図５（Ｂ）は摩耗が進行して厚さがｄｍだけ減少した状態を示している。
【００４３】
スペーサ５１の材質は、例えば１００万枚の印刷で厚さが２〜５ｍｍ程度減少する摩耗性を有するものであればよい。材料の具体例を後に述べる。
【００４４】
スペーサ５１の形状については、寄り止め部材４３との接触面積がスペーサ５１の摩耗によって変化することで印刷枚数に対する摩耗の進行度合いを調整したり、複数の摩耗材料の貼り合わせにより摩耗特性を調整したりするよう適宜選定することができる。
【００４５】
また、寄り止め部材４３の少なくともスペーサ５１と対向する側の材料は、スペーサ５１を摩耗させつつ自身は摩耗しない材料、つまりスペーサ５１よりも硬度の高い材料から選択される。摩耗性を制御するために研磨材を含有したり表面処理をしたりすることも可能である。寄り止め部材４３の材料としては、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属、フィラー強化したＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐熱性のエンジニアリング・プラスチック（以下「エンプラ」と記す）を用いることができる。
【００４６】
図６に示す通り、定着装置３は、定着ベルト５を寄り止め部材４３に近づく方向へ移動させる寄り力Ｆ１が生じるよう構成されている。これにより、スペーサ５１が摩耗するにつれて定着ローラ４が回転軸方向Ｍ３の一端側（スペーサ５１の配置された側）へ移動する。
【００４７】
図６（Ａ）の例において、定着ローラ４を回転軸方向Ｍ３の一端側へ移動させる手段、すなわち寄り力Ｆ１を発生する手段として、加圧ローラ６の回転軸Ｊ６を定着ローラ４の回転軸Ｊ４に対して僅かに傾けるよう回転軸Ｊ４，Ｊ６の平行度が調整されている。傾きの向きは、スペーサ５１の側が反対側よりも搬送の上流側にずれる向き、つまり定着ベルト５を回転させる駆動力の方向Ｍ２がシート９の搬送方向Ｍ１に対してスペーサ５１の側に傾く向きである。
【００４８】
図６（Ｂ）の例において、加圧ローラ６ｂのロールは、スペーサ５１の側が反対側よりも若干大径となる円錐台状である。加圧ローラ６ｂの回転軸は定着ローラ４の回転軸と平行である。スペーサ５１の側の周速度Ｖ１が反対側の周速度Ｖ２よりも大きいので、寄り力Ｆ１が生じる。なお、定着ローラ４または定着ベルト５の外径をスペーサ５１に近いほど小さくなるよう回転軸方向の位置により異ならせることでも同様の効果を得ることができる。
【００４９】
図６（Ｃ) の例においては、定着ローラ４の他端側（スペーサ５１の側と反対の側）の支持フレーム４０Ｂにフランジ部材４５を介して定着ベルト５をスペーサ５１の側へ付勢する付勢部材４６が設けられている。付勢部材４６は、ばねでもよいし、ばね以外の弾性部材でもよい。
【００５０】
ところで、定着ベルト５の表層の摩耗は、一般的な摩耗メカニズムからも明らかにように押圧力と摺動距離とに比例し、結果的に積算通紙枚数に比例することが実験的にも明らかになっている。したがって、スペーサ５１の摩耗量も積算通紙枚数に比例するのが望ましい。
【００５１】
しかし、画像形成装置１は、定着装置３のニップ部３０をシート９が通過する印刷時（定着時）だけでなく、ウォームアップ時および次の印刷指示を待つ待機時にも加圧ローラ６を駆動して定着ベルト５を回転させる。つまり、ウォームアップ時および待機時も印刷時と同様に寄り止め部材４３がスペーサ５１に対して摺動する。
【００５２】
そこで、定着装置３には次の通り印刷時以外ではスペーサ５１を摩耗させない工夫が施されている。
【００５３】
印刷時には、定着ベルト５は、ヒータ７により定着温度（例えば１９０℃）に加熱される。このとき、スペーサ５１は、定着ベルト５からの熱伝導などにより定着温度以下の第１の温度に昇温する。印刷が終了してからユーザにより設定される待機時間が経過するまでの待機時は、定着ベルト５が定着温度よりも低い待機温度（例えば１４０℃）に保たれる。このとき、スペーサ５１は、待機温度以下の第２の温度に昇温した状態になる。つまり、印刷時と待機時とでスペーサ５１の温度が異なる。
【００５４】
スペーサ５１は、定着時の温度における摩耗率と比べて待機時の温度における摩耗率が小さい温度依存性を有する材料からなる。例えば、耐熱性エンプラまたは低硬度の金属材料の中から、定着温度付近で硬度が低下する温度依存性を有するものを材料とすることができる。
【００５５】
具体的には、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：「エスベアＳ２２７０」（スターライト工業社商品名）、ＬＣＰ（液晶ポリマ：「ＶｅｃｔｒａＡ４３０」（ポリプラスチック社商品名）をスペーサ５１の材料とすることができる。これらの材料は、常温では良好な摺動特性を示し摩耗もしない。しかし、断面２５平方ｍｍの試験片で１３０℃、２０Ｎの圧力下で摩耗特性試験を行ったところ、通紙６０万枚に相当する摺動距離換算でそれぞれ約１ｍｍ、３ｍｍに相当する摩耗量を示した。図３からも分かるように、摩耗する位置を１〜３ｍｍ移動させることができれば、定着ベルト５の寿命をおよそ２倍に延ばすことが可能できる。
【００５６】
スペーサ５１の材料は、ＰＰＳまたはＬＣＰに限定されず、汎用的な耐熱性エンプラの中から熱特性および摩耗特性を考慮して選択すればよい。
【００５７】
図７にはスペーサ５１の第１の変形例が、図８にはスペーサ５１の第２の変形例が、それぞれ示されている。
【００５８】
図７において、スペーサ５１ｂは、寄り止め部材４３よりも摩耗しやすい摩耗部５１１と所定厚さの耐摩耗性のストッパ部５１２とを接着または嵌め合いなどにより一体化した円環状の部材である。スペーサ５１ｂは、図７（Ａ）に示す通り図５のスペーサ５１と同様に支持フレーム４０に固定されている。
【００５９】
摩耗部５１１は、寄り止め部材４３と対向するよう配置される。摩耗部５１１は、上に述べたように温度によって摩耗性が変化する材料からなり、図５のスペーサ５１と同様に印刷時に摩耗する。摩耗が進行するにつれて、図７（Ｂ）に示すように、定着ベルト５が支持フレーム４０に近づく方向に移動する。
【００６０】
ストッパ部５１２は、支持フレーム４０と対向する側に設けられており、摩耗部５１１が摩耗し切ったときの寄り止め部材４３と支持フレーム４０との接触を防止する。ストッパ部５１２は、例えばＰＡＩ（ポリアミドイミド）からなる。ストッパ部５１２を設けることにより、摩耗部５１１が極端に摩耗しやすい条件で画像形成装置１が使用されるなどして摩耗し切ったとしても寄り止め部材４３が支持フレーム４０に接触しないので、接触による定着装置３またはその駆動機構の損傷などの不具合の発生を防ぐことができる。
【００６１】
図８において、スペーサ５２は、寄り止め部材４３ｂにより閉じられる空間を摩耗粉５２１２の収納室５２４として有した中空状に形成されている。スペーサ５２は、円筒状の摩耗部５２１、摩耗部５２１よりも大径の摩耗部５２２、および、摩耗部５２１，５２２を収容して支持する円環状の弾性体部５２３からなる。
【００６２】
摩耗部５２１，５２２は、互いの間に収納室５２４となる空間が形成されるよう同心に配置され、軸方向の一端面が弾性体部５２３に固定されている。摩耗部５２１，５２２の他端面が寄り止め部材４３ｂと対向する。
【００６３】
弾性体部５２３は、断面が角ばったＣ字状に成型されており、図８（Ａ）に示す通り断面の開口側が寄り止め部材４３ｂと対向するよう支持フレーム４０に固定されている。弾性体部５２３は、摩耗部５２１の内周面、摩耗部５２２の外周面、および摩耗部５２１，５２２の支持フレーム４０側の端面を覆う。
【００６４】
寄り止め部材４３の端面のうち、弾性体部５２３と対向する位置に、弾性体部５２３に対して滑らかに摺動する摺動部材４７１，４７２が固定されている。摺動部材４７１，４７２は、薄い円板状である。
【００６５】
スペーサ５２において、寄り止め部材４３ｂは、スペーサ５２との干渉を防ぐために、抜け止め４４が嵌る凹部を有している。
【００６６】
図８（Ｂ）のように、寄り止め部材４３ｂとスペーサ５２の摩耗部５２１，５２２とが当接した状態で寄り止め部材４３ｂが回転すると、摩耗部５２１，５２２が摩耗して摩耗粉５２１２が生じる。摩耗粉５２１２は、収納室５２４に溜まる。このとき、弾性体部５２３は、寄り止め部材４３ｂに押されて回転軸方向に縮む。
【００６７】
また、定着ベルト５の回転が停止して寄り力Ｆ１がなくなったとき、もしも寄り止め部材４３ｂが支持フレーム４０から離れる方向に移動したとしても、弾性体部５２３が回転軸方向に延びて収納室５２４を密閉状態に保つ。これにより、摩耗粉５２１２の飛散が起こることがなく、定着ベルト５への摩耗粉５２１２の付着および周囲の汚れを防ぐことができる。
【００６８】
図９にはスペーサ５３を固定と可動とに切り替える手段の第１例が示されている。
【００６９】
印刷時にのみスペーサ５３を摩耗させる方法として、上に述べたように摩耗性が温度に依存する材料でスペーサ５１を構成する方法の他に、印刷時にのみスペーサ５３に対して寄り止め部材４３を相対的に回転させる方法がある。印刷時以外は、スペーサ５３と寄り止め部材４３とを実質的に一体に回転させることで摩耗を防ぐ。
【００７０】
図９において、スペーサ５３は、寄り止め部材４３よりも摩耗しやすい摩耗部５３１と支持フレーム４０ｂに対して滑らかに摺動するための所定厚さの摺動部５３２とを接着または嵌め合いなどにより一体化した円環状の部材である。スペーサ５３は、以下の通り、印刷時にのみ支持フレーム４０ｂに固定される。
【００７１】
スペーサ５３の摺動部５３２を囲むように、スペーサ５３の回転を抑えるための部材として、熱伸縮性の円環状の回転抑制部材５６が、支持フレーム４０ｂに設けられている。支持フレーム４０ｂには、回転抑制部材５６の外径の拡がりを止める円環状の突起４０５が形成されている。回転抑制部材５６は、支持フレーム４０ｂの表面における突起４０５で囲まれた部分に嵌め込むことにより支持フレーム４０ｂに固定されている。
【００７２】
図９（Ａ）に示すように、非加熱時において、定着ベルト５および回転抑制部材５６は常温であり、回転抑制部材５６とスペーサ５３の摺動部５３２とが離れている。定着ローラ４が停止して寄り力Ｆ１が発生していない状態では、スペーサ５３は自由に回転することができる。
【００７３】
図９（Ｂ）においては、定着ベルト５は、回転駆動されかつ待機温度に保たれている。回転抑制部材５６は、定着ベルト５からの熱放射などにより昇温しており、常温のときよりも径方向に伸びている。ただし、摺動部５３２とは離れている。スペーサ５３が寄り止め部材４３に従動して回転するのを妨げない程度に弱く接触していてもよい。
【００７４】
定着ベルト５が回転しているので、寄り力Ｆ１により寄り止め部材４３がスペーサ５３に押し当たりかつスペーサ５３を支持フレーム４０ｂに押し付けている。スペーサ５３は、寄り止め部材４３に対して摺動しにくく、支持フレーム４０ｂに対して摺動しやすいので、寄り止め部材４３とほぼ一体に回転する。したがって、スペーサ５３の摩耗部５３１は摩耗しない。また、摺動部５３２も実質的に摩耗しない。
【００７５】
図９（Ｃ）においては、定着ベルト５は、回転駆動され、定着温度に加熱されている。回転抑制部材５６は、待機時よりも高い温度に昇温しており、待機時よりもさらに径方向に伸びて摺動部５３２に当接している。すなわち、スペーサ５３の径方向の端面を押圧している。このため、スペーサ５３は、支持フレーム４０ｂに固定され、または支持フレーム４０ｂに対する回転が抑えられた状態になり、寄り止め部材４３に対して相対的に回転する。この回転により摩耗部５３１が摩耗する。
【００７６】
回転抑制部材５６の材料としては、熱膨張が大きくかつ耐熱性を有する弾性体が適しており、例えば発泡性シリコーンゴムを用いることができる。
【００７７】
摺動部５３２の材料としては、耐熱摩耗性の高い耐熱性エンプラ、例えばＰＡＩ（ポリアミドイミド）を用いることができる。
【００７８】
図１０には加圧力の切替えが可能な定着装置３ｂの概略の構成が、図１１には加圧力の切替えるための可動機構１７０の構成の例が、図１２にはスペーサ５１ｃを固定と可動とに切り替える手段の第２例が、それぞれ示されている。
【００７９】
図１０において、定着装置３ｂは、定着ベルト５の両側に可動機構１７０Ａ，１７０Ｂを有し、定着ローラ４ｃと加圧ローラ６ｃとを径方向に相対的に移動させることにより待機時の加圧を定着時の加圧よりも弱くする加圧の切替えが可能に構成されている。両端に配置された可動機構１７０Ａ，１７０Ｂは、同様な機構であって互いに連動して動作するので、以下ではその一方の可動機構１７０Ａのみについて説明する。
【００８０】
可動機構１７０Ａは、カム１８４、およびレバー１８３などを有しており、カム１８４の回動に伴ってレバー１８３が回動して加圧ローラ６ｃをその径方向に移動（揺動）させるように構成されている。
【００８１】
カム１８４には、図示しないステッピングモータから複数のギヤ１８６，１８７、およびカムシャフト１８４Ａを介しての回転駆動力が伝えられる。ステッピングモータの正回転により加圧ローラ６ｃは定着ベルト５に強く圧接（当接）する定着位置へ移動し、逆回転により弱く圧接する待機位置へ移動する。
【００８２】
図１１（Ａ）において、加圧ローラ６ｃの位置は定着位置である。すなわち、加圧ローラ６は、定着ベルト５に強く圧接している。図１１（Ｂ）において、加圧ローラ６ｃの位置は待機位置である。すなわち、加圧ローラ６ｃは、定着ベルト５に弱く圧接している。可動機構１７０Ａの仕組みは次の通りである。
【００８３】
図１１において、定着ローラ４ｃは、固定の支持フレーム４０に回転可能に支持（軸支）されている。また、カム１８４の回転軸であるカムシャフト１８４Ａ、およびレバー１８３の回転軸１８３Ａも、支持フレーム４０に支持されている。さらに、移動体としての加圧ローラ６を軸支する軸受けフレーム１８２が、回転軸１８２Ａを中心に回動可能に支持フレーム４０に支持されている。
【００８４】
軸受けフレーム１８２の回転軸１８２Ａは、図において加圧ローラ６ｃの下方に左寄りに配置されている。軸受けフレーム１８２の上端部と支持フレーム４０との間には、加圧ローラ６ｃを待機位置へ引き寄せるように軸受けフレーム１８２を引っ張るバネ１８６が設けられている。
【００８５】
また、軸受けフレーム１８２の上端部とレバー１８３の上端部とが、圧接用バネ１８５により連結されている。圧接用バネ１８５は引張りバネであり、レバー１８３が反時計方向に回動したときに、この圧接用バネ１８５を介して軸受けフレーム１８２が引っ張られて回動し、加圧ローラ６ｃが定着位置に移動する。加圧ローラ６ｃが定着位置へ移動した後は、レバー１８３のさらなる回動によって圧接用バネ１８５が延び、圧接用バネ１８５の付勢力（引っ張り力）によって、加圧ローラ６が定着ローラ４に対して一定の強さで圧接する。
【００８６】
レバー１８３の下端側には、カム１８４との係合部となる長穴１８３Ｂが形成されており、カム１８４にはレバー１８３の長穴１８３Ｂの内面と接する突起１８４Ｂが形成されている。
【００８７】
加熱ローラ６ｃを定着位置から待機位置へ移動させる場合には、すなわち、図１１（Ａ）の状態から図１１（Ｂ）の状態へ移行させる場合には、カム１８４を反時計方向に回転させ、これによりレバー１８３を時計方向に回転させて圧接用バネ１８５を緩め、バネ１８６の付勢力で軸受けフレーム１８２を時計方向に回転させて待機位置とする。
【００８８】
図３（Ｂ）において、カム１８４が時計方向に回転すると、突起１８４Ｂにより長穴１８３Ｂの周面が押されてレバー１８３が反時計方向に回転する。レバー１８３の動きに追従して圧接用バネ１８５で連結されている軸受けフレーム１８２も反時計方向に回転する。これにより、図３（Ａ）に示すような圧接状態になる。
【００８９】
待機時において加圧力を弱めておくことにより、弱めない場合と比べて、定着ベルト５よび定着ローラ４の周面の塑性変形が起こりにくくなる。
【００９０】
図１２において、定着ローラ４ｃの寄り止め部材４３ｂと支持フレーム４０との間に、寄り止め部材４３ｂよりも摩耗しやすいストッパ５１ｃが設けられている。ストッパ５１ｃは、厚さが２〜５ｍｍ程度の円環状である。ストッパ５１ｃの内径は定着ローラ４ｃの軸芯４１ｃの外径に適当なクリアランスを加えた値とされている。ストッパ５１ｃは、回転を抑える力が加わっていない状態において、軸芯４１ｃに対して相対的に回転可能である。
【００９１】
加圧ローラ６ｃは、軸受け６０１を有する可動フレーム６０に軸支されている。可動フレーム６０は、上に述べた可動機構１７０Ａの軸受けフレーム１８２と一体に移動し、ストッパ５１ｃの周面に当接したり周面から離れたりする。軸受けフレーム１８２におけるストッパ５１ｃと当接する部分は、摩擦を大きくしてストッパ５１ｃに対する回転抑止力を高める当接部材６５からなる。
【００９２】
図１２（Ａ）において、加圧ローラ６ｃの位置は定着位置である。定着ローラ４ｃの軸芯４１ｃと加圧ローラ６ｃの軸芯６１ｃと距離（軸芯間距離）の値はＤａである。このとき、軸受けフレーム１８２の当接部材６５がスペーサ５１ｃの周面に当接し、スペーサ５１ｃを支持フレーム４０に対して固定する。すなわち、スペーサ５１ｃの回転を抑える。定着ローラ４ｃは回転しているので、寄り止め部材４３がスペーサ５１ｃに対して摺動してスペーサ５１ｃを摩耗させる。
【００９３】
図１２（Ｂ）において、加圧ローラ６ｃの位置は待機位置である。軸芯間距離の値Ｄｂは値Ｄａよりも大きい。このとき、軸受けフレーム１８２の当接部材６５とスペーサ５１ｃの周面とが離れる。寄り力Ｆ１により寄り止め部材４３がスペーサ５１ｃに押し当たった状態で定着ローラ４ｃが回転し、従動してスペーサ５１ｃも回転する。すなわち、寄り止め部材４３は、スペーサ５１ｃに対して摺動しない。したがって、待機時において、スペーサ５１ｃは摩耗しない。
【００９４】
以上の実施形態によると、コントローラによる制御の必要な移動機構を設けることなく、かつ定着ベルト５の材料を制限することなく、定着ベルト５の周面の局所的な摩耗を低減して定着ベルト５の寿命を延ばすことができる。摩耗が低減される分、離型層５０３を薄くしてシート表面の凹凸に対する追従性を高めることができる。
【００９５】
定着ベルト５の端面を摩耗させる必要がないので、端面にバリがある場合にも定着ベルト５が破損しにくい。また、エンプラなどの非磁性材料からなるスペーサ５１，５１ｂ、５１ｃ、５２，５３を摩耗させるので、定着ベルト５の端面を摩耗させる従来例とは違って、表層ではない電磁誘導発熱層５０１の摩耗粉が飛散するおそれがない。したがって、誘導加熱方式のヒータ７を用いることができ、ランプ加熱方式を用いる場合と比べて加熱を迅速にすることができる。
【００９６】
上に述べた実施形態によると、摩耗性について所定の温度依存性がある材料からなるスペーサ５１を設けるので、特別の機構を用いたり装置の構造を複雑にすることなく、スペーサ５１の摩耗量を積算通紙枚数に比例させることができる。
【００９７】
上に述べた実施形態においては固定の支持フレーム４０にスペーサ５１を固着しておき、寄り止め部材４３をスペーサ５１に対して摺動させることでスペーサ５１を摩耗させた。これに限らず、回転する寄り止め部材４３にスペーサ５１を固着しておき、スペーサ５１を支持フレーム４０に対して摺動させて摩耗させてもよい。その場合には、スペーザ５１を支持フレーム４０よりも摩耗しやすい材質とする。スペーサ５１を寄り止め部材４３と支持フレーム４３との少なくとも一方に対して相対的に摺動回転させればよい。
【００９８】
上に述べた実施形態において、可動機構１７０Ａ，１７０Ｂを用いて印刷時に加圧ローラ６ｃを圧接しそれ以外では圧接を解除することとし、圧接時に寄り力Ｆ１が発生しまたは増大するように構成することができる。これによって、スペーサ５１ｃを圧接時にのみ摩耗させて摩耗量を積算通紙枚数に比例させることができる。その場合に、寄り力Ｆ１を発生させる手段として、図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示したように、回転軸Ｊ４，Ｊ６の平行度を調整しておくこと、または加圧ローラ６ｃを外径が回転軸方向の位置により異なるものにすることを採用することができる。
【００９９】
また、図６（Ｃ）に示した付勢部材４６による付勢を解除する機構を設け、この機構を可動機構１７０Ａ，１７０Ｂに連動させることにより、印刷時にのみ付勢力を寄り力Ｆ１として作用させることができる。
【０１００】
その他、画像形成装置１および定着装置３，３ｂのそれぞれの全体または各部の構成、構造、材質、寸法、形状などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  画像形成装置
３，３ｂ  定着装置
４，４ｃ  定着ローラ（第１のローラ）
５  定着ベルト（定着部材）
６，６ｃ  加圧ローラ（第２のローラ）
７  ヒータ
９  シート
１０  プリンタエンジン（作像装置）
４０，４０ｂ  支持フレーム（支持体）
４３，４３ｂ  寄り止め部材
５１，５１ｂ，５２，５３  スペーサ
５６  回転抑制部材
６５  当接部材（回転抑制部材）
９１  トナー像
５１２  ストッパ部（耐摩耗性ストッパ）
５２４  収納室
５２１２摩耗粉
Ｆ１  寄り力
Ｊ４，Ｊ６  回転軸
Ｍ３  回転軸方向
【図１】
2018180421.tif 000003
【図２】
2018180421.tif 000004
【図３】
2018180421.tif 000005
【図４】
2018180421.tif 000006
【図５】
2018180421.tif 000007
【図６】
2018180421.tif 000008
【図７】
2018180421.tif 000009
【図８】
2018180421.tif 000010
【図９】
2018180421.tif 000011
【図１０】
2018180421.tif 000012
【図１１】
2018180421.tif 000013
【図１２】
2018180421.tif 000014