定着装置及び画像形成装置
【課題】定着ベルトの蛇行を規制するベルト規制部材と定着ベルトが接触することにより生じる摺動音の発生、及び定着ベルトの疲弊を防ぐ。
【解決手段】
定着装置は、無端状のベルトの内側に配されている第１ローラを、前記ベルトの外側から前記ベルトを介して第２ローラで押圧して、前記ベルト表面と前記第２ローラの間に定着ニップを確保し、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通過させ、前記未定着画像の熱定着を行い、第１ローラの軸方向の少なくとも一方の端部に配設され、第１ローラの軸に回転可能に篏合したベルト規制部材と、ベルト規制部材がベルトと接触した状態において、規制部材がベルトに従動回転するように、規制部材を付勢する付勢部材と、を有する。
【解決手段】
定着装置は、無端状のベルトの内側に配されている第１ローラを、前記ベルトの外側から前記ベルトを介して第２ローラで押圧して、前記ベルト表面と前記第２ローラの間に定着ニップを確保し、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通過させ、前記未定着画像の熱定着を行い、第１ローラの軸方向の少なくとも一方の端部に配設され、第１ローラの軸に回転可能に篏合したベルト規制部材と、ベルト規制部材がベルトと接触した状態において、規制部材がベルトに従動回転するように、規制部材を付勢する付勢部材と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機、レーザプリンタやファクシミリ等に用いられる定着装置、及び、この定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着装置としては、加熱される定着ローラと加圧ローラとからなるローラ対を備え、そのローラ対のニップ部を記録紙が通過することによりトナーの定着を図るローラ加熱方式が広く採用されている。近年、ローラより熱容量が小さく、短い時間で昇温可能なベルト式の定着装置、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置が増えている。
【０００３】
電磁誘導加熱方式の定着装置としては、誘導発熱層を有する無端状の定着ベルトの内側に定着ローラを挿入すると共に、定着ベルトの外側から定着ベルトを介して定着ローラを加圧ローラで圧接して定着ニップを確保しつつ、ベルト外側に誘導発熱層を発熱させるための磁束を発生させる磁束発生部を配置する構成が知られている。
【０００４】
このようなベルトを用いる構成では、定着ローラの回転駆動中に定着ローラに対して定着ローラの軸方向に定着ベルトが動く、いわゆるベルトの蛇行が発生しやすい。そこで、ベルトの蛇行を防止するための規制部材を設ける構成が知られている（例えば特許文献１参照）。図１０に従来のベルト規制部材１９０の一例を示す。この図は、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を含む断面を示しており、ベルト部材（誘導発熱ベルト８）の端部がベルト規制部材１９０に当接している。このベルト規制部材１９０は略リング状の部材であり、定着ローラ１の両端部において芯金１１に固定されている。従って、ベルト規制部材１９０は、定着ローラ１とともに回転し、ベルト部材の端面に接触してベルト部材の蛇行を防止している。しかし、この定着装置では、定着ニップ領域で定着ローラの弾性層が撓むことにより定着ベルトと定着ローラとの間にわずかな隙間ができてスリップすることにより、定着ベルトと定着ローラとの間にわずかな周速差が発生する。ベルト規制部材は定着ローラに固定された状態で取り付けられているため、結果的に定着ベルトと規制部材との間でも周速差が生じることとなる。その結果、定着ベルト端面とベルト規制部材とが擦れて摺動音が発生するという問題があった。また、併せて、定着ベルト端面がベルト規制部材に擦れることにより、定着ベルト端面が磨耗するという問題もあった。
【０００５】
そこで、特許文献１では、ベルト規制部材とベルトのビッカーズ硬度差ΔＨｖを４００以下とするものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４５９５８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、特許文献１に記載の定着装置においては、定着ベルト端面とベルト規制部材との接触により生じる異音については何ら考慮されていない。
【０００８】
そこで、本発明の定着装置及びこれを備えた画像形成装置は、定着ベルトと定着ローラを備える定着装置において、定着ローラに設けられた定着ベルトの蛇行防止のためのベルト規制部材と定着ベルトとの摺擦による異音を防止すると共に、摺擦による定着ベルトの疲弊を防ぎ、その寿命を長くしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、無端状のベルトの内側に配されている第１ローラを、ベルトの外側からベルトを介して第２ローラで押圧して、ベルト表面と第２ローラの間に定着ニップを確保し、未定着画像の形成されたシートを定着ニップに通過させ、未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、第１ローラの軸方向の少なくとも一方の端部に配設され、第１ローラの軸に回転可能に篏合したベルト規制部材と、ベルト規制部材がベルトと接触した状態において、規制部材がベルトに従動回転するように、規制部材を付勢する付勢部材とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る定着装置は、第１ローラには、前記ベルト規制部材を前記付勢部材による付勢に抗して受け止めるベルト規制部材受部が更に配設され、ベルト規制部材は、前記ベルト規制部材受部と接触した状態において、前記第１ローラに従動回転することを特徴とする。
【００１１】
前記ベルト規制部材は、前記ベルトの軸方向の両端部にそれぞれ配設されていても良い。また、前記付勢部材とベルト規制部材との接触面のうち少なくとも一方の面は、低摩擦材料からなっていても構わない。
【００１２】
更に、本発明に係る画像形成装置は、これらの定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の定着装置とそれを用いた画像形成装置によれば，定着ベルトが蛇行してベルト規制部材と擦れることによる異音の発生を防ぎ、かつ、定着ベルトの疲弊を防いでその寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】定着ローラの概略構成を示す一部断面図である。
【図４】実施の形態１に係るベルト規制部材が定着ローラに従動している様子を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るベルト規制部材がベルトに従動している様子を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る定着ローラの概略構成を示す一部断面図である。
【図７】実施の形態３に係るベルト規制部材の断面図である。
【図８】実施の形態２に係るベルト規制部材の変形例である。
【図９】付勢部材の変形例を示す図である。
【図１０】従来の定着装置に係るベルト規制部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」と記すことがある）である。もちろん、プリンタの他、更にスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。なお、以下において、説明の対象である装置又は部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）若しくはブラック（Ｋ）のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「（Ｙ）」、「（Ｍ）」、「（Ｃ）」、「（Ｋ）」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。
【００１７】
プリンタ１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２、テンションローラ１３、ガイドローラ１４、１５の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。テンションローラ１３は、外側へスライド可能に取り付けられていると共に、押しバネＳによって中間転写ベルト１１の内側から外側に向かって付勢されている。これにより、中間転写ベルト１１は、常に張力がかかった状態となっている。
【００１８】
中間転写ベルト１１の下部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂが、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。各作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂは、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂをそれぞれ有している。各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｂと、プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂと、現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｂと、クリーナ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｂとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。
【００１９】
そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されている。２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙（記録材）Ｐに転写される。
【００２０】
プリンタ１の下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、２次転写領域１７、及び定着装置Ｔを通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。
【００２１】
定着装置Ｔは、定着ローラ４と、定着ローラ４に圧接する加圧ローラ５と、定着ローラ４の外周に離隔して配置された磁束発生部６とを備える。定着ローラ４と加圧ローラ５とのニップ部を用紙Ｐが通過することによって、用紙Ｐ上に２次転写されたトナー像が加熱溶融されて用紙Ｐに定着する。この定着装置Ｔの詳細については後述する。
【００２２】
このような構成のプリンタ１の概略動作について説明する。まず、カラー画像を出力するフルカラーモードの場合、外部装置（例えばパソコン）からプリンタ１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂのプリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２３】
各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂ上に形成された静電潜像は、各現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｂによってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。
【００２４】
このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が２次転写領域１７に達するタイミング合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして、２次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して２次転写される。なお、２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、不図示のベルトクリーナにより回収される。
【００２５】
トナー像が２次転写された用紙Ｐは、搬送路９３を通って定着装置Ｔに送られ、そこでニップ部を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは排紙トレイ９８に排出される。
【００２６】
＜定着装置＞
図２に、図１のプリンタ１で使用されている定着装置Ｔの概説図を示す。定着装置Ｔは、定着ローラ４と加圧ローラ５とが圧接してなり、定着ローラ４の外周には定着ローラ４に対して離隔対向する位置に磁束発生部６が設けられている。以下、各部材について順に説明する。
【００２７】
定着ローラ４は、中空円筒状の芯金４１と、芯金４１の外周に形成された弾性層４２と、弾性層４２の外周に非接着状態に設けられた無端状のベルト４３とを備える。
【００２８】
芯金４１の材料としてはアルミニウムや鉄などの金属材料の他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性樹脂などを使用できる。なお、本実施形態のように加熱手段として電磁誘導加熱手段を用いている場合には、芯金４１が電磁誘導によって加熱されるのを防ぐためアルミニウムなどの非磁性材料を用いるのが好ましい。
【００２９】
この芯金４１の外周に形成された弾性層４２は耐熱性及び弾性を有する部材から形成される。例えばシリコンスポンジ体が好適である。
【００３０】
この弾性層４２の外周に設けられているベルト４３は、図２の部分拡大図のように、内周側から電磁誘導発熱層４３１、弾性層４３２、離型層４３３の積層構造を有する。電磁誘導発熱層４３１は、磁束発生部６による励磁によりジュール熱を発生させる層である。その材料としては、ニッケルや磁性ステンレス鋼、鉄などの磁性金属材料が望ましい。
【００３１】
ベルト４３の弾性層４３２は、用紙Ｐとベルト４３表面との密着性を高めるための層であって、耐熱性及び弾性を有する部材が使用される。例えば、シリコンゴム等の耐熱性エラストマーが好適に使用される。
【００３２】
ベルト４３の離型層４３３は、ベルト４３の表面離型性を高めるための層であり、例えば、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂が例示される。
【００３３】
図２において、加圧ローラ５は、中空円筒状の芯金５１上に、弾性層５２と離型層（不図示）とがこの順で積層されている。芯金５１としては、アルミニウムや鉄などの金属材料の他、ＰＰＳなどの耐熱性樹脂も使用できる。また弾性層５２としては、定着ローラ４の弾性層４２と同じ材用がここでも好適に使用できる。離型層としては、ベルト４３の離型層４３２と同じ材料がここでも好適に使用できる。
【００３４】
加圧ローラ５は、バネ等によって定着ローラ４側に付勢され、定着ローラ４との間でニップ部を形成する。加圧ローラ５は、モータ等の駆動機構により所定の速度で回転駆動され、定着ローラ４は加圧ローラ５との圧接摩擦力によって加圧ローラ５の回転に従動回転する。なお、これらの回転駆動は、定着ローラ４を主駆動として、加圧ローラ５を従動回転としてもよい。
【００３５】
図２において、磁束発生部６は、コイル部６１、コア部６２、コイルガイド６３等で構成されている。コイル部６１は、定着ローラ４の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド６３上に細線を束ねたリッツ線を巻回して定着ローラの軸と並行な方向に延設したものである。コイルガイド６３は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部６１を保持する。コア部６２は、フェライト等の強磁性体からなり、発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア６２ａやサイドコア６２ｂが設けられている。コア部６２は、上述の軸方向に延設されたコイル部６１に対向するように設置されている。
【００３６】
磁束発生部６には、不図示の高周波インバータが接続されており、高周波インバータからコイル部６１に１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流が印加されることによって、ベルト４３の電磁誘導発熱層４３１が発熱し、ベルト４３の表面温度は所定温度に維持される。
【００３７】
＜ベルト規制部材＞
図３に定着ローラ４の一部断面図を示す。定着ローラ４の軸方向両端部には、ベルト４３の軸方向の移動を規制する略円板状の一対のベルト規制部材７、７が設けられている。このベルト規制部材７の外径Ｒ１は、定着ローラ４のベルト４３の外径Ｑ１より大きく、中心に貫通孔が形成されている。この貫通孔の径Ｒ２は、後述する芯金４１の径Ｑ３よりわずかに大きく、ベルト規制部材７は芯金４１に対し、軸方向に移動可能であり、かつ回転可能に篏合している。
【００３８】
図４にベルト規制部材７が定着ローラ４の芯金４１に取り付けられた状態の断面図を示す。図示を省略するが、反対側の端部の構成も同じである。芯金４１には、その外周に取り付けられた弾性層４２の端部から軸方向約２ｍｍ外側に、軸と直交する方向に一周にわたって段差があり、この段差部４１５より外側の外径Ｑ３は、中央部４１１の外径Ｑ２より小さくなっている。段差部４１５から軸方向約２０ｍｍ外側には、一周にわたって約２ｍｍ幅の溝部４１３が形成されており、溝部４１３の径Ｑ４は、段差部４１５より外側の外径Ｑ３より小さい。溝部４１３から約２５ｍｍ外側が芯金の最端部となる。
【００３９】
なお、段差部４１５から溝部４１３までの間約２０ｍｍがベルト規制部材７を取り付けるためのベルト規制部材取付部４１２となる。
【００４０】
ベルト規制部材７の芯金４１への取り付けは、まず、芯金４１のベルト規制部材取付部４１２に、ベルト規制部材７の貫通孔を嵌め入れ、次いでブッシュ７１を嵌め込む。ブッシュ７１は、円筒部７１１と円筒部７１１の一端に形成された円盤状のフランジ部７１２とからなり、円筒部７１１の内径は、芯金４１のベルト規制部材取り付け部４１２の外径Ｑ３より少し大きく、フランジ部７１２の外径は芯金４１の中央部の外径Ｑ２より少し大きくなっている。ブッシュ７１は、フランジ部７１２をベルト規制部材７に面するようにして芯金４１に嵌め込まれる。次に、ねじりコイルばね７２をブッシュ７１の円筒部７１１の外周に取り付け、最後に、芯金４１に形成された溝部４１３に止め輪７３を嵌めこむ。これにより、ブッシュ７１とねじりコイルばね７２は芯金４１に対して抜け止めされる。なお、ベルト規制部材７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料で構成されており、ブッシュ７１はＰＰＳ等の樹脂材料で構成され、そのフランジ部７１２にはフッ素樹脂がコーティングされている。ねじりコイルばね７２は鉄など金属材料で構成されている。
【００４１】
このようにして芯金４１のベルト規制部材取付部４１２に取り付けられたベルト規制部材７は、付勢部材であるねじりコイルばね７２とブッシュ７１とにより軸方向中央部に向かって付勢されることにより、芯金４１の段差部４１５に押しつけられた状態で、芯金４１に従動回転する。ここで、ねじりコイルばね７２の付勢力は、回転中にベルト規制部材７が振動することがないように０．５Ｎ以上であることが好ましい。
【００４２】
図５は、ベルト４３が定着ローラ４の軸方向端部に向かって蛇行したときの状態を示すものである。本実施例においてベルト４３が蛇行しベルト規制部材７に向かって付勢する力（以下「蛇行力」という。）は、最大で約３Ｎとなることが分かっている。そこで、ねじりコイルばね７２の付勢力は２Ｎ以下に設定されている。これにより、ベルト４３が蛇行してベルト４３の端面４３５がベルト規制部材７に接触すると、蛇行力がねじりコイルばね７２の付勢力を上回るため、ベルト規制部材７は芯金４１の段差部４１５から離接して、ベルト端面４３５とブッシュ７１に挟持される。ねじりコイルばね７２の付勢力は、ベルト規制部材７に対して、定着ローラ４の軸と平行に周方向に均等に付与されるので、ベルト規制部材７はベルト４３の端面４３５に均一な力で安定して接触する。このようにして、ベルト規制部材７は、ベルト４３の端面４３５と接触すると、ベルト４３に従動回転する。
【００４３】
以下、ベルト規制部材７がベルト４３に従動回転するための構成についてより詳細に説明する。ベルト４３の蛇行によりベルト４３がベルト規制部材７に接触したとき、ベルト規制部材７がベルト４３に従動回転しようとする力をＦ（ｆ）、ベルト規制部材７が定着ローラ４１、より具体的には定着ローラ４１に固定されたブッシュ７１に従動回転しようとする力をＦ（ｒ）とすると、以下の（１）の関係を成立させることにより、ベルト規制部材７をベルト４３に従動回転させることができる。
【００４４】
Ｆ（ｆ）＞Ｆ（ｒ）・・・（１）
ここで、ベルト規制部材７がベルト４３に従動回転する力Ｆ（ｆ）は以下のように規定される。
【００４５】
Ｆ（ｆ）＝Ｆ１＝μ１・Ｐ１
Ｆ１：ベルト４３とベルト規制部材７の摩擦抵抗
μ１：ベルト４３とベルト規制部材７の摩擦係数
Ｐ１：ベルト４３とベルト規制部材７の接触圧
また、ベルト規制部材７が定着ローラ４１に固定されたブッシュ７１に従動回転する力Ｆ（ｒ）は以下のように規定される。
【００４６】
Ｆ（ｒ）＝Ｆ２＋Ｆ３＝μ２・Ｐ２＋μ３＋Ｐ３
Ｆ２：ブッシュ７１とベルト規制部材７の摩擦抵抗
μ２：ブッシュ７１とベルト規制部材７の摩擦係数
Ｐ２：ブッシュ７１とベルト規制部材７の接触圧
Ｆ３：芯金４１とベルト規制部材７の摩擦抵抗
μ３：芯金４１とベルト規制部材の摩擦係数
Ｐ３：芯金４１とベルト規制部材７の接触圧
なお、ここでは、ベルト４３の蛇行により、ベルト規制部材７が芯金４１の段差部４１５から離接して、ベルト４３とブッシュ７１により挟持された状態なので、芯金４１とベルト規制部材７の摩擦抵抗Ｆ３とは、芯金４１のベルト規制部材取付部４１２とベルト規制部材７との間の摩擦抵抗と考える。そうすると、芯金４１とベルト規制部材７の接触圧は、ベルト規制部材７の自重によるものであり、本実施の形態においては０．１Ｎ程度と想定される。これは、想定されるベルト蛇行力（最大３Ｎ以上）に対して非常に小さいため、無視できるとし、「０」とする。すると、
Ｆ（ｒ）≒μ２・Ｐ２
と、することができる。
【００４７】
よって、（１）を満足するためには
μ１・Ｐ１＞μ２・Ｐ２
であればよい。
【００４８】
またベルト規制部材７は、ベルト４３からの端部へ向かう蛇行力とブッシュ７１からの中央部へ向かう付勢力との均衡が取れたところで挟持されているから、ベルト４３とベルト規制部材７の接触圧Ｐ１とブッシュ７１とベルト規制部材７の接触圧は同じで、Ｐ１＝Ｐ２である。よって、
μ１＞μ２・・・（２）
であれば（１）を満足し、ベルト規制部材７をベルト４３に従動回転させることができる。すなわち、ベルト４３の端部４３１とベルト規制部材７との摩擦係数が、ベルト規制部材７とブッシュ７１との摩擦係数より大きくなるようにすれば良い。
【００４９】
本実施の形態において、ベルト規制部材７はＳＵＳからなり、ベルト４３は前述の通り磁性金属材料からなる電磁誘導発熱層４３１と、シリコンゴムからなる弾性層４３２と、フッ素樹脂からなる離型層４３３とから構成されている。ベルト４３とベルト規制部材７との摩擦係数μ１は、０．５〜０．６になっている。また、ブッシュ７１は、ＰＰＳ等の樹脂からなっており、ベルト規制部材７とブッシュ７１との摩擦係数μ２は０．３〜０．４である。このままでも、上記（２）の関係を満足するため、ベルト規制部材７はベルト４３に従動するが、μ１とμ２の差が小さい場合は、ベルト規制部材７が安定してベルト４３に従動しにくいことが想定される。そこで、本実施の形態では、ブッシュ７１のフランジ部７１２に、フッ素樹脂をコーティングしている。これにより、ベルト規制部材７とブッシュ７１との摩擦係数μ２を０．０８〜０．２程度にまで小さくすることができ、μ１とμ２の差が大きくなるので、ベルト規制部材７が安定してベルト４３に従動回転することができる。
【００５０】
以上説明した定着ローラ４によると、初期状態では、芯金４１に取り付けられたベルト規制部材７は、軸方向中央に向かってねじりコイルばね７２とブッシュ７１によって付勢され、芯金４１の段差部４１５に受け止められることにより、芯金４１に従動回転するので、ベルト規制部材７が揺動してベルト４３に当たることがない。すなわち、異音の発生やベルト端部の摩耗を防ぐことができる。また、ベルト４３が蛇行してベルト規制部材７に接触すると、ベルト規制部材７は芯金４１の段差部４１５を離れて、ベルト４３とブッシュ７１に挟持され、ベルト４３に従動回転するため、ベルト規制部材７がベルト４３に当たったり離れたりすることがなく、やはり異音の発生やベルト端部の摩耗を生じることがない。
【００５１】
（実施の形態２）
図６に実施の形態２に係る定着ローラ４０の一部断面図を示す。実施の形態２においては、ベルト規制部材７が片側にのみ備えられている点が実施の形態１と異なるがその余は同じである。同じ部材には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００５２】
一般的に、ローラに巻きかけられたベルトが蛇行する方向は、設計誤差や組立時の誤差などによって一定の方向に定まっているのが通常である。従って、本実施の形態においては、ベルト４３の組み付け時に、定着ローラ４０を駆動させてベルト４３の蛇行する方向を確認し、ベルト４３が蛇行する方向にのみベルト規制部材７を備えるようにすればよい。
【００５３】
これにより、定着ローラ４の片側はベルト規制部材７を取り付ける必要がないので、組立上の自由度が増すだけでなく、ベルト規制部材７が一つでよいので、製造コストを抑えることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図７に実施の形態３に係るベルト規制部材７の断面図を示す。実施の形態３においては、芯金４１０に段差部がなく、ベルト規制部材は常にベルトに従動する構成となっている点が実施の形態１と異なるが、その余は同じである。同じ部材には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００５５】
実施の形態３では、定着ローラ４の芯金４１０には段差部はなく、芯金４１０の外周に備えられた弾性層４２の端部から軸方向約２５ｍｍ外側に溝部４１３が形成されているだけである。芯金４１０の外周には弾性層４２が形成され、弾性層４２の外周には無端状のベルト４３０が設けられている。ベルト４３０は、軸方向の長さが、弾性層４２よりも長くなっており、ベルト規制部材７に常時接触するようになっている。ベルト規制部材７は、芯金４１０に回転自在に取り付けられ、ブッシュ７１とねじりコイルばね７２により軸方向中央に向かって付勢されている。図示を省略するが、反対側の端部も同様にベルト規制部材７が備えられており、軸方向中央に向かって付勢されている。このように、ベルト４３０は、両側からベルト規制部材７を介してブッシュ７１とねじりコイルばね７２により軸方向中央に向かって付勢されるため、ベルトが蛇行して一方のねじりコイルばね７２を圧縮した場合には、この一方のねじりコイルばねの弾性力が他方のねじりコイルばね７２の弾性力に勝り、軸方向中央に向かって付勢され、両方のねじりコイルばね７２の弾性力が均衡となるところまで押し戻す。これにより、ベルトの蛇行が規制される。
【００５６】
このような構成とすることにより、ベルト規制部材７は常にベルト４３０に従動回転することができ、ベルト規制部材７がベルト４３０に当たったり離れたりすることによる異音や、ベルト４３の磨耗を防ぐことができる。
【００５７】
（変形例）
なお、本発明は以上の実施の形態に限られないことはいうまでもない。実施の形態１及び２では、ベルト規制部材受部として、芯金の段差部にてベルト規制部材を受け止めるように構成されていたが、図８に示すように、定着ローラの弾性層にベルト規制部材を接触させ、これをベルト規制部材受部とすることで、定着ローラに従動回転させるように構成してもよい。
【００５８】
また、実施の形態１乃至３では、ブッシュ７１のフランジ部７１２にフッ素コーティングをすることとしたが、ベルト規制部材７のブッシュ７１と対向する面にフッ素コーティングをしてもよい。あるいは、ブッシュ７１の素材として予めＰＰＳにフッ素樹脂を含有したものを採用することにより、ブッシュ７１とベルト規制部材７との摩擦係数μ２を小さくすることができる。
【００５９】
更に、実施の形態１乃至３では、付勢部材として、ブッシュ７１とねじりコイルばね７２を用いたが、これに限られず、ベルト規制部材７に対して軸と平行に周方向に均等に付勢することができる部材であれば良い。例えば、図９（ａ）に示すようなリング状の薄板７２１に周方向均等に３つの足部７２２をもつ板ばね７２０を付勢部材として用いてもよい。図９（ｂ）に示すように、板ばね７２０を、ベルト規制部材７に足部７２２が接触するように取付け、止め輪７３で固定することにより、ベルト規制部材７に対して均等に力をかけることができ、ベルト規制部材７の揺動を抑えることができ、同様の効果を得ることができる。この場合、足部７２２又はベルト規制部材７の足部７２２に接触する面に、フッ素コーティングを施すことが好ましい。
【００６０】
最後に、定着装置は、電磁誘導加熱方式に限られず、加熱ローラにベルトを巻きかけたベルト式定着装置であっても同様の効果を得る事ができるのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 画像形成装置
４ 定着ローラ
５ 加圧ローラ
６ 磁束発生部
４３、４３０ ベルト
４１、４１０ 芯金
７１ ブッシュ
７２ ねじりコイルばね
７２０ 板ばね
４１５ 段差部
４３１ 電磁誘導発熱層
４３３ 離型層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機、レーザプリンタやファクシミリ等に用いられる定着装置、及び、この定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着装置としては、加熱される定着ローラと加圧ローラとからなるローラ対を備え、そのローラ対のニップ部を記録紙が通過することによりトナーの定着を図るローラ加熱方式が広く採用されている。近年、ローラより熱容量が小さく、短い時間で昇温可能なベルト式の定着装置、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置が増えている。
【０００３】
電磁誘導加熱方式の定着装置としては、誘導発熱層を有する無端状の定着ベルトの内側に定着ローラを挿入すると共に、定着ベルトの外側から定着ベルトを介して定着ローラを加圧ローラで圧接して定着ニップを確保しつつ、ベルト外側に誘導発熱層を発熱させるための磁束を発生させる磁束発生部を配置する構成が知られている。
【０００４】
このようなベルトを用いる構成では、定着ローラの回転駆動中に定着ローラに対して定着ローラの軸方向に定着ベルトが動く、いわゆるベルトの蛇行が発生しやすい。そこで、ベルトの蛇行を防止するための規制部材を設ける構成が知られている（例えば特許文献１参照）。図１０に従来のベルト規制部材１９０の一例を示す。この図は、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を含む断面を示しており、ベルト部材（誘導発熱ベルト８）の端部がベルト規制部材１９０に当接している。このベルト規制部材１９０は略リング状の部材であり、定着ローラ１の両端部において芯金１１に固定されている。従って、ベルト規制部材１９０は、定着ローラ１とともに回転し、ベルト部材の端面に接触してベルト部材の蛇行を防止している。しかし、この定着装置では、定着ニップ領域で定着ローラの弾性層が撓むことにより定着ベルトと定着ローラとの間にわずかな隙間ができてスリップすることにより、定着ベルトと定着ローラとの間にわずかな周速差が発生する。ベルト規制部材は定着ローラに固定された状態で取り付けられているため、結果的に定着ベルトと規制部材との間でも周速差が生じることとなる。その結果、定着ベルト端面とベルト規制部材とが擦れて摺動音が発生するという問題があった。また、併せて、定着ベルト端面がベルト規制部材に擦れることにより、定着ベルト端面が磨耗するという問題もあった。
【０００５】
そこで、特許文献１では、ベルト規制部材とベルトのビッカーズ硬度差ΔＨｖを４００以下とするものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４５９５８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、特許文献１に記載の定着装置においては、定着ベルト端面とベルト規制部材との接触により生じる異音については何ら考慮されていない。
【０００８】
そこで、本発明の定着装置及びこれを備えた画像形成装置は、定着ベルトと定着ローラを備える定着装置において、定着ローラに設けられた定着ベルトの蛇行防止のためのベルト規制部材と定着ベルトとの摺擦による異音を防止すると共に、摺擦による定着ベルトの疲弊を防ぎ、その寿命を長くしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、無端状のベルトの内側に配されている第１ローラを、ベルトの外側からベルトを介して第２ローラで押圧して、ベルト表面と第２ローラの間に定着ニップを確保し、未定着画像の形成されたシートを定着ニップに通過させ、未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、第１ローラの軸方向の少なくとも一方の端部に配設され、第１ローラの軸に回転可能に篏合したベルト規制部材と、ベルト規制部材がベルトと接触した状態において、規制部材がベルトに従動回転するように、規制部材を付勢する付勢部材とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る定着装置は、第１ローラには、前記ベルト規制部材を前記付勢部材による付勢に抗して受け止めるベルト規制部材受部が更に配設され、ベルト規制部材は、前記ベルト規制部材受部と接触した状態において、前記第１ローラに従動回転することを特徴とする。
【００１１】
前記ベルト規制部材は、前記ベルトの軸方向の両端部にそれぞれ配設されていても良い。また、前記付勢部材とベルト規制部材との接触面のうち少なくとも一方の面は、低摩擦材料からなっていても構わない。
【００１２】
更に、本発明に係る画像形成装置は、これらの定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の定着装置とそれを用いた画像形成装置によれば，定着ベルトが蛇行してベルト規制部材と擦れることによる異音の発生を防ぎ、かつ、定着ベルトの疲弊を防いでその寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】定着ローラの概略構成を示す一部断面図である。
【図４】実施の形態１に係るベルト規制部材が定着ローラに従動している様子を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るベルト規制部材がベルトに従動している様子を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る定着ローラの概略構成を示す一部断面図である。
【図７】実施の形態３に係るベルト規制部材の断面図である。
【図８】実施の形態２に係るベルト規制部材の変形例である。
【図９】付勢部材の変形例を示す図である。
【図１０】従来の定着装置に係るベルト規制部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」と記すことがある）である。もちろん、プリンタの他、更にスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。なお、以下において、説明の対象である装置又は部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）若しくはブラック（Ｋ）のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「（Ｙ）」、「（Ｍ）」、「（Ｃ）」、「（Ｋ）」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。
【００１７】
プリンタ１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２、テンションローラ１３、ガイドローラ１４、１５の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。テンションローラ１３は、外側へスライド可能に取り付けられていると共に、押しバネＳによって中間転写ベルト１１の内側から外側に向かって付勢されている。これにより、中間転写ベルト１１は、常に張力がかかった状態となっている。
【００１８】
中間転写ベルト１１の下部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂが、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。各作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂは、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂをそれぞれ有している。各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｂと、プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂと、現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｂと、クリーナ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｂとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。
【００１９】
そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されている。２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙（記録材）Ｐに転写される。
【００２０】
プリンタ１の下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、２次転写領域１７、及び定着装置Ｔを通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。
【００２１】
定着装置Ｔは、定着ローラ４と、定着ローラ４に圧接する加圧ローラ５と、定着ローラ４の外周に離隔して配置された磁束発生部６とを備える。定着ローラ４と加圧ローラ５とのニップ部を用紙Ｐが通過することによって、用紙Ｐ上に２次転写されたトナー像が加熱溶融されて用紙Ｐに定着する。この定着装置Ｔの詳細については後述する。
【００２２】
このような構成のプリンタ１の概略動作について説明する。まず、カラー画像を出力するフルカラーモードの場合、外部装置（例えばパソコン）からプリンタ１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂのプリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２３】
各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂ上に形成された静電潜像は、各現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｂによってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。
【００２４】
このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が２次転写領域１７に達するタイミング合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして、２次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して２次転写される。なお、２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、不図示のベルトクリーナにより回収される。
【００２５】
トナー像が２次転写された用紙Ｐは、搬送路９３を通って定着装置Ｔに送られ、そこでニップ部を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは排紙トレイ９８に排出される。
【００２６】
＜定着装置＞
図２に、図１のプリンタ１で使用されている定着装置Ｔの概説図を示す。定着装置Ｔは、定着ローラ４と加圧ローラ５とが圧接してなり、定着ローラ４の外周には定着ローラ４に対して離隔対向する位置に磁束発生部６が設けられている。以下、各部材について順に説明する。
【００２７】
定着ローラ４は、中空円筒状の芯金４１と、芯金４１の外周に形成された弾性層４２と、弾性層４２の外周に非接着状態に設けられた無端状のベルト４３とを備える。
【００２８】
芯金４１の材料としてはアルミニウムや鉄などの金属材料の他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性樹脂などを使用できる。なお、本実施形態のように加熱手段として電磁誘導加熱手段を用いている場合には、芯金４１が電磁誘導によって加熱されるのを防ぐためアルミニウムなどの非磁性材料を用いるのが好ましい。
【００２９】
この芯金４１の外周に形成された弾性層４２は耐熱性及び弾性を有する部材から形成される。例えばシリコンスポンジ体が好適である。
【００３０】
この弾性層４２の外周に設けられているベルト４３は、図２の部分拡大図のように、内周側から電磁誘導発熱層４３１、弾性層４３２、離型層４３３の積層構造を有する。電磁誘導発熱層４３１は、磁束発生部６による励磁によりジュール熱を発生させる層である。その材料としては、ニッケルや磁性ステンレス鋼、鉄などの磁性金属材料が望ましい。
【００３１】
ベルト４３の弾性層４３２は、用紙Ｐとベルト４３表面との密着性を高めるための層であって、耐熱性及び弾性を有する部材が使用される。例えば、シリコンゴム等の耐熱性エラストマーが好適に使用される。
【００３２】
ベルト４３の離型層４３３は、ベルト４３の表面離型性を高めるための層であり、例えば、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂が例示される。
【００３３】
図２において、加圧ローラ５は、中空円筒状の芯金５１上に、弾性層５２と離型層（不図示）とがこの順で積層されている。芯金５１としては、アルミニウムや鉄などの金属材料の他、ＰＰＳなどの耐熱性樹脂も使用できる。また弾性層５２としては、定着ローラ４の弾性層４２と同じ材用がここでも好適に使用できる。離型層としては、ベルト４３の離型層４３２と同じ材料がここでも好適に使用できる。
【００３４】
加圧ローラ５は、バネ等によって定着ローラ４側に付勢され、定着ローラ４との間でニップ部を形成する。加圧ローラ５は、モータ等の駆動機構により所定の速度で回転駆動され、定着ローラ４は加圧ローラ５との圧接摩擦力によって加圧ローラ５の回転に従動回転する。なお、これらの回転駆動は、定着ローラ４を主駆動として、加圧ローラ５を従動回転としてもよい。
【００３５】
図２において、磁束発生部６は、コイル部６１、コア部６２、コイルガイド６３等で構成されている。コイル部６１は、定着ローラ４の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド６３上に細線を束ねたリッツ線を巻回して定着ローラの軸と並行な方向に延設したものである。コイルガイド６３は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部６１を保持する。コア部６２は、フェライト等の強磁性体からなり、発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア６２ａやサイドコア６２ｂが設けられている。コア部６２は、上述の軸方向に延設されたコイル部６１に対向するように設置されている。
【００３６】
磁束発生部６には、不図示の高周波インバータが接続されており、高周波インバータからコイル部６１に１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流が印加されることによって、ベルト４３の電磁誘導発熱層４３１が発熱し、ベルト４３の表面温度は所定温度に維持される。
【００３７】
＜ベルト規制部材＞
図３に定着ローラ４の一部断面図を示す。定着ローラ４の軸方向両端部には、ベルト４３の軸方向の移動を規制する略円板状の一対のベルト規制部材７、７が設けられている。このベルト規制部材７の外径Ｒ１は、定着ローラ４のベルト４３の外径Ｑ１より大きく、中心に貫通孔が形成されている。この貫通孔の径Ｒ２は、後述する芯金４１の径Ｑ３よりわずかに大きく、ベルト規制部材７は芯金４１に対し、軸方向に移動可能であり、かつ回転可能に篏合している。
【００３８】
図４にベルト規制部材７が定着ローラ４の芯金４１に取り付けられた状態の断面図を示す。図示を省略するが、反対側の端部の構成も同じである。芯金４１には、その外周に取り付けられた弾性層４２の端部から軸方向約２ｍｍ外側に、軸と直交する方向に一周にわたって段差があり、この段差部４１５より外側の外径Ｑ３は、中央部４１１の外径Ｑ２より小さくなっている。段差部４１５から軸方向約２０ｍｍ外側には、一周にわたって約２ｍｍ幅の溝部４１３が形成されており、溝部４１３の径Ｑ４は、段差部４１５より外側の外径Ｑ３より小さい。溝部４１３から約２５ｍｍ外側が芯金の最端部となる。
【００３９】
なお、段差部４１５から溝部４１３までの間約２０ｍｍがベルト規制部材７を取り付けるためのベルト規制部材取付部４１２となる。
【００４０】
ベルト規制部材７の芯金４１への取り付けは、まず、芯金４１のベルト規制部材取付部４１２に、ベルト規制部材７の貫通孔を嵌め入れ、次いでブッシュ７１を嵌め込む。ブッシュ７１は、円筒部７１１と円筒部７１１の一端に形成された円盤状のフランジ部７１２とからなり、円筒部７１１の内径は、芯金４１のベルト規制部材取り付け部４１２の外径Ｑ３より少し大きく、フランジ部７１２の外径は芯金４１の中央部の外径Ｑ２より少し大きくなっている。ブッシュ７１は、フランジ部７１２をベルト規制部材７に面するようにして芯金４１に嵌め込まれる。次に、ねじりコイルばね７２をブッシュ７１の円筒部７１１の外周に取り付け、最後に、芯金４１に形成された溝部４１３に止め輪７３を嵌めこむ。これにより、ブッシュ７１とねじりコイルばね７２は芯金４１に対して抜け止めされる。なお、ベルト規制部材７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料で構成されており、ブッシュ７１はＰＰＳ等の樹脂材料で構成され、そのフランジ部７１２にはフッ素樹脂がコーティングされている。ねじりコイルばね７２は鉄など金属材料で構成されている。
【００４１】
このようにして芯金４１のベルト規制部材取付部４１２に取り付けられたベルト規制部材７は、付勢部材であるねじりコイルばね７２とブッシュ７１とにより軸方向中央部に向かって付勢されることにより、芯金４１の段差部４１５に押しつけられた状態で、芯金４１に従動回転する。ここで、ねじりコイルばね７２の付勢力は、回転中にベルト規制部材７が振動することがないように０．５Ｎ以上であることが好ましい。
【００４２】
図５は、ベルト４３が定着ローラ４の軸方向端部に向かって蛇行したときの状態を示すものである。本実施例においてベルト４３が蛇行しベルト規制部材７に向かって付勢する力（以下「蛇行力」という。）は、最大で約３Ｎとなることが分かっている。そこで、ねじりコイルばね７２の付勢力は２Ｎ以下に設定されている。これにより、ベルト４３が蛇行してベルト４３の端面４３５がベルト規制部材７に接触すると、蛇行力がねじりコイルばね７２の付勢力を上回るため、ベルト規制部材７は芯金４１の段差部４１５から離接して、ベルト端面４３５とブッシュ７１に挟持される。ねじりコイルばね７２の付勢力は、ベルト規制部材７に対して、定着ローラ４の軸と平行に周方向に均等に付与されるので、ベルト規制部材７はベルト４３の端面４３５に均一な力で安定して接触する。このようにして、ベルト規制部材７は、ベルト４３の端面４３５と接触すると、ベルト４３に従動回転する。
【００４３】
以下、ベルト規制部材７がベルト４３に従動回転するための構成についてより詳細に説明する。ベルト４３の蛇行によりベルト４３がベルト規制部材７に接触したとき、ベルト規制部材７がベルト４３に従動回転しようとする力をＦ（ｆ）、ベルト規制部材７が定着ローラ４１、より具体的には定着ローラ４１に固定されたブッシュ７１に従動回転しようとする力をＦ（ｒ）とすると、以下の（１）の関係を成立させることにより、ベルト規制部材７をベルト４３に従動回転させることができる。
【００４４】
Ｆ（ｆ）＞Ｆ（ｒ）・・・（１）
ここで、ベルト規制部材７がベルト４３に従動回転する力Ｆ（ｆ）は以下のように規定される。
【００４５】
Ｆ（ｆ）＝Ｆ１＝μ１・Ｐ１
Ｆ１：ベルト４３とベルト規制部材７の摩擦抵抗
μ１：ベルト４３とベルト規制部材７の摩擦係数
Ｐ１：ベルト４３とベルト規制部材７の接触圧
また、ベルト規制部材７が定着ローラ４１に固定されたブッシュ７１に従動回転する力Ｆ（ｒ）は以下のように規定される。
【００４６】
Ｆ（ｒ）＝Ｆ２＋Ｆ３＝μ２・Ｐ２＋μ３＋Ｐ３
Ｆ２：ブッシュ７１とベルト規制部材７の摩擦抵抗
μ２：ブッシュ７１とベルト規制部材７の摩擦係数
Ｐ２：ブッシュ７１とベルト規制部材７の接触圧
Ｆ３：芯金４１とベルト規制部材７の摩擦抵抗
μ３：芯金４１とベルト規制部材の摩擦係数
Ｐ３：芯金４１とベルト規制部材７の接触圧
なお、ここでは、ベルト４３の蛇行により、ベルト規制部材７が芯金４１の段差部４１５から離接して、ベルト４３とブッシュ７１により挟持された状態なので、芯金４１とベルト規制部材７の摩擦抵抗Ｆ３とは、芯金４１のベルト規制部材取付部４１２とベルト規制部材７との間の摩擦抵抗と考える。そうすると、芯金４１とベルト規制部材７の接触圧は、ベルト規制部材７の自重によるものであり、本実施の形態においては０．１Ｎ程度と想定される。これは、想定されるベルト蛇行力（最大３Ｎ以上）に対して非常に小さいため、無視できるとし、「０」とする。すると、
Ｆ（ｒ）≒μ２・Ｐ２
と、することができる。
【００４７】
よって、（１）を満足するためには
μ１・Ｐ１＞μ２・Ｐ２
であればよい。
【００４８】
またベルト規制部材７は、ベルト４３からの端部へ向かう蛇行力とブッシュ７１からの中央部へ向かう付勢力との均衡が取れたところで挟持されているから、ベルト４３とベルト規制部材７の接触圧Ｐ１とブッシュ７１とベルト規制部材７の接触圧は同じで、Ｐ１＝Ｐ２である。よって、
μ１＞μ２・・・（２）
であれば（１）を満足し、ベルト規制部材７をベルト４３に従動回転させることができる。すなわち、ベルト４３の端部４３１とベルト規制部材７との摩擦係数が、ベルト規制部材７とブッシュ７１との摩擦係数より大きくなるようにすれば良い。
【００４９】
本実施の形態において、ベルト規制部材７はＳＵＳからなり、ベルト４３は前述の通り磁性金属材料からなる電磁誘導発熱層４３１と、シリコンゴムからなる弾性層４３２と、フッ素樹脂からなる離型層４３３とから構成されている。ベルト４３とベルト規制部材７との摩擦係数μ１は、０．５〜０．６になっている。また、ブッシュ７１は、ＰＰＳ等の樹脂からなっており、ベルト規制部材７とブッシュ７１との摩擦係数μ２は０．３〜０．４である。このままでも、上記（２）の関係を満足するため、ベルト規制部材７はベルト４３に従動するが、μ１とμ２の差が小さい場合は、ベルト規制部材７が安定してベルト４３に従動しにくいことが想定される。そこで、本実施の形態では、ブッシュ７１のフランジ部７１２に、フッ素樹脂をコーティングしている。これにより、ベルト規制部材７とブッシュ７１との摩擦係数μ２を０．０８〜０．２程度にまで小さくすることができ、μ１とμ２の差が大きくなるので、ベルト規制部材７が安定してベルト４３に従動回転することができる。
【００５０】
以上説明した定着ローラ４によると、初期状態では、芯金４１に取り付けられたベルト規制部材７は、軸方向中央に向かってねじりコイルばね７２とブッシュ７１によって付勢され、芯金４１の段差部４１５に受け止められることにより、芯金４１に従動回転するので、ベルト規制部材７が揺動してベルト４３に当たることがない。すなわち、異音の発生やベルト端部の摩耗を防ぐことができる。また、ベルト４３が蛇行してベルト規制部材７に接触すると、ベルト規制部材７は芯金４１の段差部４１５を離れて、ベルト４３とブッシュ７１に挟持され、ベルト４３に従動回転するため、ベルト規制部材７がベルト４３に当たったり離れたりすることがなく、やはり異音の発生やベルト端部の摩耗を生じることがない。
【００５１】
（実施の形態２）
図６に実施の形態２に係る定着ローラ４０の一部断面図を示す。実施の形態２においては、ベルト規制部材７が片側にのみ備えられている点が実施の形態１と異なるがその余は同じである。同じ部材には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００５２】
一般的に、ローラに巻きかけられたベルトが蛇行する方向は、設計誤差や組立時の誤差などによって一定の方向に定まっているのが通常である。従って、本実施の形態においては、ベルト４３の組み付け時に、定着ローラ４０を駆動させてベルト４３の蛇行する方向を確認し、ベルト４３が蛇行する方向にのみベルト規制部材７を備えるようにすればよい。
【００５３】
これにより、定着ローラ４の片側はベルト規制部材７を取り付ける必要がないので、組立上の自由度が増すだけでなく、ベルト規制部材７が一つでよいので、製造コストを抑えることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図７に実施の形態３に係るベルト規制部材７の断面図を示す。実施の形態３においては、芯金４１０に段差部がなく、ベルト規制部材は常にベルトに従動する構成となっている点が実施の形態１と異なるが、その余は同じである。同じ部材には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００５５】
実施の形態３では、定着ローラ４の芯金４１０には段差部はなく、芯金４１０の外周に備えられた弾性層４２の端部から軸方向約２５ｍｍ外側に溝部４１３が形成されているだけである。芯金４１０の外周には弾性層４２が形成され、弾性層４２の外周には無端状のベルト４３０が設けられている。ベルト４３０は、軸方向の長さが、弾性層４２よりも長くなっており、ベルト規制部材７に常時接触するようになっている。ベルト規制部材７は、芯金４１０に回転自在に取り付けられ、ブッシュ７１とねじりコイルばね７２により軸方向中央に向かって付勢されている。図示を省略するが、反対側の端部も同様にベルト規制部材７が備えられており、軸方向中央に向かって付勢されている。このように、ベルト４３０は、両側からベルト規制部材７を介してブッシュ７１とねじりコイルばね７２により軸方向中央に向かって付勢されるため、ベルトが蛇行して一方のねじりコイルばね７２を圧縮した場合には、この一方のねじりコイルばねの弾性力が他方のねじりコイルばね７２の弾性力に勝り、軸方向中央に向かって付勢され、両方のねじりコイルばね７２の弾性力が均衡となるところまで押し戻す。これにより、ベルトの蛇行が規制される。
【００５６】
このような構成とすることにより、ベルト規制部材７は常にベルト４３０に従動回転することができ、ベルト規制部材７がベルト４３０に当たったり離れたりすることによる異音や、ベルト４３の磨耗を防ぐことができる。
【００５７】
（変形例）
なお、本発明は以上の実施の形態に限られないことはいうまでもない。実施の形態１及び２では、ベルト規制部材受部として、芯金の段差部にてベルト規制部材を受け止めるように構成されていたが、図８に示すように、定着ローラの弾性層にベルト規制部材を接触させ、これをベルト規制部材受部とすることで、定着ローラに従動回転させるように構成してもよい。
【００５８】
また、実施の形態１乃至３では、ブッシュ７１のフランジ部７１２にフッ素コーティングをすることとしたが、ベルト規制部材７のブッシュ７１と対向する面にフッ素コーティングをしてもよい。あるいは、ブッシュ７１の素材として予めＰＰＳにフッ素樹脂を含有したものを採用することにより、ブッシュ７１とベルト規制部材７との摩擦係数μ２を小さくすることができる。
【００５９】
更に、実施の形態１乃至３では、付勢部材として、ブッシュ７１とねじりコイルばね７２を用いたが、これに限られず、ベルト規制部材７に対して軸と平行に周方向に均等に付勢することができる部材であれば良い。例えば、図９（ａ）に示すようなリング状の薄板７２１に周方向均等に３つの足部７２２をもつ板ばね７２０を付勢部材として用いてもよい。図９（ｂ）に示すように、板ばね７２０を、ベルト規制部材７に足部７２２が接触するように取付け、止め輪７３で固定することにより、ベルト規制部材７に対して均等に力をかけることができ、ベルト規制部材７の揺動を抑えることができ、同様の効果を得ることができる。この場合、足部７２２又はベルト規制部材７の足部７２２に接触する面に、フッ素コーティングを施すことが好ましい。
【００６０】
最後に、定着装置は、電磁誘導加熱方式に限られず、加熱ローラにベルトを巻きかけたベルト式定着装置であっても同様の効果を得る事ができるのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 画像形成装置
４ 定着ローラ
５ 加圧ローラ
６ 磁束発生部
４３、４３０ ベルト
４１、４１０ 芯金
７１ ブッシュ
７２ ねじりコイルばね
７２０ 板ばね
４１５ 段差部
４３１ 電磁誘導発熱層
４３３ 離型層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトの内側に配されている第１ローラを、前記ベルトの外側から前記ベルトを介して第２ローラで押圧して、前記ベルト表面と前記第２ローラの間に定着ニップを確保し、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通過させ、前記未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、
前記第１ローラの軸方向の少なくとも一方の端部に配設され、前記第１ローラの軸に回転可能に篏合したベルト規制部材と、
前記ベルト規制部材が前記ベルトと接触した状態において、前記規制部材が前記ベルトに従動回転するように、前記規制部材を付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１ローラには、前記ベルト規制部材を前記付勢部材による付勢に抗して受け止めるベルト規制部材受部が更に配設され、
前記ベルト規制部材は、前記ベルト規制部材受部と接触した状態において、前記第１ローラに従動回転する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ベルト規制部材は、前記ベルトの軸方向の両端部にそれぞれ配設されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記付勢部材とベルト規制部材との接触面のうち少なくとも一方の面は、低摩擦材料からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１ローラの外周部に、前記ベルトを加熱するための電磁誘導加熱部が配置され、
前記ベルトは磁性金属層を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ベルトは外周面に離型層を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【請求項１】
無端状のベルトの内側に配されている第１ローラを、前記ベルトの外側から前記ベルトを介して第２ローラで押圧して、前記ベルト表面と前記第２ローラの間に定着ニップを確保し、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通過させ、前記未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、
前記第１ローラの軸方向の少なくとも一方の端部に配設され、前記第１ローラの軸に回転可能に篏合したベルト規制部材と、
前記ベルト規制部材が前記ベルトと接触した状態において、前記規制部材が前記ベルトに従動回転するように、前記規制部材を付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１ローラには、前記ベルト規制部材を前記付勢部材による付勢に抗して受け止めるベルト規制部材受部が更に配設され、
前記ベルト規制部材は、前記ベルト規制部材受部と接触した状態において、前記第１ローラに従動回転する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ベルト規制部材は、前記ベルトの軸方向の両端部にそれぞれ配設されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記付勢部材とベルト規制部材との接触面のうち少なくとも一方の面は、低摩擦材料からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１ローラの外周部に、前記ベルトを加熱するための電磁誘導加熱部が配置され、
前記ベルトは磁性金属層を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ベルトは外周面に離型層を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６１４９９（Ｐ２０１３−６１４９９Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０００８５（Ｐ２０１１−２０００８５）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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