(57)【要約】【課題】定着部材の端部破損の防止。【解決手段】少なくとも、基材（４１ｂ）と基材（４１ｂ）上にある表層部材（４１ａ）からなる無端状ベルト（４１）と、前記ベルト（４１）の位置を規制する規制部材（４７）、無端状ベルト（４１）の表層（４１ａ）と接触する加圧回転体（４４）、無端状ベルト（４１）を介して加圧回転体（４４）に圧接しニップ部を形成するニップ形成部材（４６）、無端状ベルト（４１）を加熱する加熱源（４３）とを有し、前記規制部材（４７）は前記ベルト（４１）の端面を規制する端面規制部（４７ａ）と、前記ベルト（４１）の内面を規制する内面規制部（４７ｂ）とからなり、前記内面規制部（４７ｂ）の前記ベルト（４１）との摺動面が傾動可能であることを特徴とする定着装置（４０）。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基材（４１ｂ）と基材（４１ｂ）上にある表層部材（４１ａ）からなる無端状ベルト（４１）と、前記ベルト（４１）の位置を規制する規制部材（４７）、無端状ベルト（４１）の表層（４１ａ）と接触する加圧回転体（４４）、無端状ベルト（４１）を介して加圧回転体（４４）に圧接しニップ部を形成するニップ形成部材（４６）、無端状ベルト（４１）を加熱する加熱源（４３）とを有し、
前記規制部材（４７）は前記ベルト（４１）の端面を規制する端面規制部（４７ａ）と、前記ベルト（４１）の内面を規制する内面規制部（４７ｂ）とからなり、
前記内面規制部（４７ｂ）の前記ベルト（４１）との摺動面が傾動可能であることを特徴とする定着装置（４０）。
【請求項２】
前記規制部材（４７）は、前記端面規制部（４７ａ）と前記内面規制部（４７ｂ）との間に弾性体からなる傾動部（４７ｃ）を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置（４０）。
【請求項３】
前記ベルト（４１）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回転部材（４８）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置（４０）。
【請求項４】
前記端面規制部（４７ａ）と前記内面規制部（４７ｂ）との前記傾動部（４７ｃ）による位置のずれが、前記傾動部（４７ｃ）に負荷がかからない無不可状態に対して、所定量以下になるよう調整するための位置決め部材（４９）を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置（４０）。
【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。基材の破壊に関してはさらに、定着フィルムの軌道を規制するための内面摺動部材と定着フィルム内面との摺動による摩耗から破壊に至ることもあり、定着部材の寿命低下に大きな影響を与える。
【０００５】
基材の破壊の対策として、特許文献４〜７に記載されるような提案がなされている。たとえば、特許文献４では、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、特許文献５では、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、特許文献６では、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】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。例えば、特許文献４に記載される技術においては、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。特許文献５に記載される技術においては、ある程度の押し付け力は緩和することができるが、押し付け力が所定以上になると基材の破壊が発生してしまう可能性がある。また、規制部材とフィルム基材端部の間での摩耗は止めることはできないため、端部削れが発生して破壊が発生する可能性がある。
【０００８】
特許文献６に記載される技術においては、固定されておらず自由回動するフランジを用いた定着装置であるが、この場合フィルム軌道の立ち上げ等の構造を作ることができず、基材に対しては効果があるが、画質や分離性等の弊害が発生する懸念がある。これらの対策はいずれも定着フィルム端面からの破壊に対してはある程度の効果は見られるが、定着フィルムの軌道を規制するための内面摺動部材と定着フィルム内面との摺動による摩耗からの破壊に対しては対策とならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも、基材（４１ｂ）と基材（４１ｂ）上にある表層部材（４１ａ）からなる無端状ベルト（４１）と、前記ベルト（４１）の位置を規制する規制部材（４７）、無端状ベルト（４１）の表層（４１ａ）と接触する加圧回転体（４４）、無端状ベルト（４１）を介して加圧回転体（４４）に圧接しニップ部を形成するニップ形成部材（４６）、無端状ベルト（４１）を加熱する加熱源（４３）とを有し、
前記規制部材（４７）は前記ベルト（４１）の端面を規制する端面規制部（４７ａ）と、前記ベルト（４１）の内面を規制する内面規制部（４７ｂ）とからなり、
前記内面規制部（４７ｂ）の前記ベルト（４１）との摺動面が傾動可能であることを特徴とする定着装置（４０）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、定着フィルム端部の内面規制部材との摺動による摩耗を低減し、定着フィルム基材の端部割れを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における画像形成装置の構成略図である。
【図２】実施例１における定着装置の正面模式図である。
【図３】ベルトの層構成を説明する模式図である。
【図４】定着装置の断面模式図である。
【図５】規制部材の説明図である
【図６】規制部材と傾動部の説明図である
【図７】実施例２における定着装置の正面模式図である。
【図８】規制部材の説明図である
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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はニップ形成部材であり、高温に発熱したヒータ４３を保持する部材である。
【００２６】
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、規制部材４７は端面規制部４７ａと内面規制部４７ｂからなる。規制部材は不図示の側板により位置が固定されている。定着フィルム４１は、端面を規制する端面規制部４７ａ、および、内面を規制することで周回軌道を規制するための内面規制部４７ｂにより規制されている。外周形状が非円形形状で左右対称形状の板状部材であり、板面中央部にそれぞれステイ５０の端部が挿通される穴部を有する。材料としては、耐熱性の樹脂等が望ましく、本実施例ではガラスファイバー等が添加されたＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）樹脂を用いたが、これに限られるものではなく金属材料等でも良い。
【００２７】
［定着フィルムの割れ発生のメカニズムと対策］
次に、定着フィルム４１、特に最も割れが懸念される基層４１ｂの割れ発生のメカニズムについて説明する。
【００２８】
定着フィルム４１は図４に示すように、端面規制部４７ａによって長手の端部位置を規制され、内面規制部４７ｂによって軌道を規制されている。内面規制部４７ｂの断面形状は図５のように楕円形上をしており、定着フィルム４１の周回軌道もこれにならった軌道となる。
【００２９】
ここで、図４（ｂ）のように側板の傾きによって規制部材４７が傾いていたり、図４（ｃ）のように部品公差により端面規制部４７ａと内面規制部４７ｂとが傾いている場合等がある。そのような場合、定着フィルム４１の内面に対して内面規制部４７ｂが理想的な面接触状態ではなく、線接触や点接触状態になってしまうことがある。これにより、定着フィルム４１の内面と内面規制部４７ｂとの接触圧力が大きくなってしまい、お互いの材料が削れてしまう。この削れが装置の使用と共に進展すると、定着フィルム４１の基層４１ｂが内面から削れ切ってしまい、破壊に至る。
【００３０】
（９）実験１
そこで、本実施例においては、定着フィルム４１の内面と内面規制部４７ｂとが面接触状態になるように端面規制部４７ａと内面規制部４７ｂとの間に傾動部４７ｃを導入した。傾動部４７ｃには弾性を有するものが良く、ゴムやバネ等が望ましい。本実施例で用いるのは耐熱性を有するシリコーンゴムであり、アスカーCによるゴム硬度は少なくとも１０〜４０の範囲で、２０〜３０程度のものがより望ましい。
【００３１】
これは、硬度が低すぎると内面規制部４７ｂが定着フィルム４１の周回と共に位置が振れてしまい軌道制御が出来ないし、硬度が高過ぎると変形しないために傾動部４７ｃとして役割を果たせないためである。傾動部４１ｃのアスカーC硬度を低く設計する際は、図６（ｄ）に示す４９のような位置決め部材等を用いて、内面規制部４７ｂの高さ方向の変位に上下限を設けてもよい。これにより、図６（ｃ）あるいは（ｄ）に示すように、端面規制部４７ａが傾いた場合においても、内面規制部４７ｂは傾動部４７ｃの弾性により定着フィルム４１の内面と面で接触することが出来る。
【００３２】
ここで比較例１として、図６（ｂ）のように規制部材４７が２°傾いており、傾動部４７ｃは設けずに、内面規制部４７ｂが定着フィルム４１の内面に対して線接触しているものを用いる。また、実施例１として規制部材４７を２°傾けるが、傾動部４７ｃを設けることで、内面規制部４７ｂが定着フィルム４１の内面に対して面接触しているものを用いる。これら従来例１と実施例１のような規制部材４７を用いて、耐久試験を行った。
【００３３】
耐久条件は、図２に示される定着装置を用いて、加圧力を総圧で３００Ｎ、加圧ローラ４４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４１外周温度が１５０℃となるように制御しながら空回転耐久を行った。表１に空回転耐久の結果を示す。比較例１においては、１２０時間経過後に観察したところ、定着フィルム４１が内面から削れきってしまい破損してしまった。しかし、実施例１においては、６００時間経過後にやっと破損に至ったが、比較例１に対する実施例１の優位性が実証された。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
（１０）実験２
次に、本発明に掛かる実施例２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。
【００３６】
図７に示すように、定着フィルム４１と端面規制部４７ａとの間に回転部材４８を導入する。これは、定着フィルム４１の端面との摺動摩擦により従動することで、定着フィルム４１の端面と端面規制部４７ａとの摩耗による定着フィルム４１の破損を防止するためである。定着フィルム４１と端面規制部４７ａとの摩耗による削れ粉が、定着フィルム４１と内面規制部４７ｂとの摺動部に回り込むことで、定着フィルム４１の内面の削れを促進してしまうため、回転部材４８を導入することで、定着フィルム４１の内面削れも抑制することが出来る。回転部材は耐熱性があり摺動性能のよい樹脂が適する。
【００３７】
本実施例では、黒鉛が添加されたＰＰＳ材料を用いた。また、形状は厚み１ｍｍ、内径２８ｍｍ、外径３５ｍｍの円盤状の形状である。回転部材４８を有する構成において、傾動部４７ｃのない構成を比較例２とし、傾動部４７ｃのある構成を実施例２として比較実験を行った。
【００３８】
耐久条件は、実験１と同じである。表２に空回転耐久の結果を示す。比較例２においては、４００時間経過後に観察したところ、定着フィルム４１が内面から削れきってしまい破損してしまった。しかし、実施例２においては、８００時間経過後も破損することなく、比較例２に対する実施例２の優位性が実証された。
【００３９】
【表２】
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【符号の説明】
【００４０】
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（無端ベルト）
４１ａ：離型層
４１ｂ：基層
４３：ヒータ
４４：加圧ローラ
４５：接触式サーミスタ
４６：ニップ形成部材
４７：規制部材
４７ａ：端面規制部
４７ｂ：内面規制部
４７ｃ：傾動部
４８：回転部材
４９：位置決め部材
５０：ステイ
【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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