JP5966443B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転可能で可撓性を有する定着スリーブを備えた定着装置、およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

近年、プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、省エネルギー化、高速化の要望が強くなりつつある。それに加えて、長期間の継続使用に耐えられる長寿命化、さらに印刷時の動作音が静かである静粛性も要望されている。これらの要望のうち、特に長寿命化を実現するため、現在の画像形成装置では、それを構成する個々の部品に対し、耐久性の向上が重視されている。さらにそれ以前に、各部品への機械的負荷を軽減させる技術も有効と考えられている。

しかし、高速化のために各動作部品を軽量化すると、強度が弱くなるので高速化と長寿命化を両立させることは困難である。したがって、従来の画像形成装置の動作を高速化し、かつ長寿命化することに限界があると考えられている。

ここで、従来の定着装置を図８に沿って説明する。図８は従来の定着装置の要部正面図である。図８に示す定着装置３０´は、可撓性を有する筒状の定着スリーブ３３と、その定着スリーブ３３を摺動自在、すなわち面接触して滑るように巻き掛けて支持する支持部材により主要部が構成されている。この支持部材は概ね筒状であり、定着スリーブ３３の内周面と面接触しながら、それを支持する構成である。ただし、図８において、支持部材の大半は、定着スリーブ３３の内側に隠れている。

フランジ３８の外周面において、端面保護リング３９´が、定着スリーブ３３のスラスト方向の端部３３ｂでその端面Ｅに対向して干渉する位置に、寄り止めとして設けられている。端面保護リング３９´は、端面保護リング３９´と基部４２の間に介在するように設けられている。そして、フランジ３８自身を保持する基部４２が定着装置３０´および画像形成装置本体１の筐体等に固定されている。

支持部材の一部は、熱伝導パイプを兼用している。また、一対のフランジ３８が、支持部材の両端に設けられ、定着スリーブ３３のスラスト方向の端部（以下、スリーブ端部ともいう）３３ａ，３３ｂを両側から挟むように対向している。そのため、一対のフランジ３８は、定着スリーブ３３のスラスト方向ｆ（以下、単にスラスト方向ｆという）への移動を規制するように作用する。

ただし、一対のフランジ３８の間に設定されたスリーブ巻き掛け用のスペースにおいて、定着スリーブ３３が円滑に高速回転するため、定着スリーブ３３がスラスト方向ｆに、ある程度動ける余裕が必要である。したがって、定着スリーブ３３のそれぞれの端部３３ａ，３３ｂとフランジ３８の対向面（以下、受け面）Ｇとの間には所定のすき間が設けてある。

そして、定着スリーブ３３の回転に伴い、定着スリーブ３３にスラスト方向ｆの寄り力（以下、寄り力、または単に寄りともいう）が発生する場合がある。しかし、この寄り力をコントロールすることは難しい。特に後述する加圧部材を構成するローラと定着スリーブ３３に、平行度のズレやニップ圧の左右差が大きくなると、強い寄り力が発生する。したがって、定着スリーブ３３は、一対のフランジ３８間のスペース、すなわちスリーブ幅よりわずかに広く設けられたスリーブ巻き掛け用のスペースにおいて、寄り力を受けることにより、スラスト方向ｆに移動する。

定着スリーブ３３が、寄り力に押されて一方向へ偏って移動すると寄り過ぎる。寄り過ぎると定着スリーブ３３の端面（以下、単にスリーブ端面ともいう）Ｅに応力が集中して定着スリーブ３３が変形するばかりでなく、故障に至ることもある。このような障害を防止するため、図８に示すように、寄り止めとして干渉させる干渉部材（以下、端面保護リングという）３９´を、定着スリーブ３３のそれぞれの端面（以下、スリーブ端面ともいう）Ｅと、フランジ３８の受け面Ｇとの間に挟んでいた。この端面保護リング３９´は定着スリーブ３３に寄りが生じても、寄り止めとして定着スリーブ３３の移動を阻止するように干渉して効力を発揮していた。

なお、定着スリーブに相当する回転部材のスラスト方向の端部に応力が集中することを防止する技術として、フィルム加熱方式の加熱装置において、金属フィルムで定着装置を構成し、そのフィルム端部にクラックを発生させないようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、プリンタ・複写機・ファクシミリなどの高速化により、定着スリーブにかかる寄り力による負荷が、より増大する傾向にある。そのため、定着スリーブが端面保護リングを乗り越えて、端面保護リングを変形させ、さらに、これを切断することもある。このような現象によって、定着スリーブが直接フランジの受け面等に接触することによって損傷するという問題があった。

なお、特許文献１に開示されている技術は、定着スリーブに相当する回転部材として金属フィルムを用いて定着装置を構成し、そのフィルム端部にクラックを発生させないようにしたものであって、定着スリーブが、そのスラスト方向に偏って寄ることを規制するものではない。したがって、定着スリーブのスリーブ端部がフランジに接触して損傷するという問題を解決するための手段を示唆していない。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、定着スリーブがスラスト方向へ寄り付くことによって、定着スリーブの劣化および破損することを防止できる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、可撓性を有する筒状の定着スリーブと、前記定着スリーブの内周面と面接触しながら前記定着スリーブを回転自在に支持する概ね筒状の支持部材と、前記定着スリーブを挟んで前記支持部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着スリーブのスラスト方向の端部でその端面に対向して設けられ前記定着スリーブのスラスト方向への移動を規制するフランジと、を備え、前記ニップ部で画像を担持した記録材に画像を定着する定着装置において、外径と内径を有し前記定着スリーブの略同軸で空転自在の有孔円盤を複数備え、前記有孔円盤の外径と内径の寸法は、前記ニップ部およびその付近以外において、該外径と内径の間に前記定着スリーブが回転に伴ってその直径方向に変形する領域が含まれるような寸法であり、前記有孔円盤を前記定着スリーブの端面に面接触可能に配置し、前記複数の有孔円盤は、少なくとも２種類以上の異なる材質を各有孔円盤に使い分けて構成されることを特徴とする。

本発明によれば、定着スリーブがスラスト方向へ寄り付くことによって、定着スリーブの劣化および破損することを防止できる定着装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を使用した画像形成装置の全体略図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の要部正面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の要部説明図であり、定着スリーブが回転する状態と端面保護リングの直径との関係を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の要部正面図である。 本発明の実施形態に係る端面保護リングの熱変形を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係るフランジの正面図である。 従来の定着装置の要部正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る定着装置を使用したプリンタとしての画像形成装置の全体略図である。このプリンタは、画像形成装置本体１の下部に記録材としての用紙１１が収納される複数の給紙トレイ１２Ａ，１２Ｂ（以下、単に給紙トレイ１２ともいう）を備えた給紙部２が配設され、その上方に画像形成部３を配置した構成となっている。なお、本実施形態に係る用紙１１，１１Ａは、本発明に係る記録材に該当する。

画像形成部３には、像担持体として感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、単に感光体ドラム１０ともいう）を有する作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ（以下、単に作像ユニット８ともいう）と、複数のローラ４，５，６に巻き掛けられた可撓性を有する中間転写体としての中間転写ベルト７Ａを有する中間転写ユニット７と、各感光体ドラムに光書込みを行う書込ユニット１５と、用紙１１に未定着トナー画像Ｔを定着させる定着装置３０とが配設されている。給紙部２から定着装置３０までの間には、用紙１１を搬送する給紙ローラ１８Ａ，１８Ｂを備えた搬送路１６が形成されている。

各作像ユニット８は、各感光体ドラム１０と、その周囲に図１では不図示の帯電装置、現像装置、ベルトクリーニング装置がそれぞれ配置され、画像形成装置本体１から着脱可能である。各作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋが有する現像装置には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収納されている。なお、イエローはＹ、マゼンタＭは、シアンはＣ、ブラックはＫの文字がそれぞれ対応づけられており、それら各色を適宜Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと略す。

各現像装置は、トナーが減ると、不図示のトナーボトルから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。中間転写ベルト７Ａは、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと対向して配置され、不図示の駆動モータで何れかのローラが駆動されることにより、図１における反時計回りに回転移動する。

各感光体ドラム１０と対向する中間転写ベルト７Ａの内側には、一次転写手段としての転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋ（以下、単に転写ローラ１４ともいう）が、それぞれ配置され、一次転写用の転写バイアスが印加されるように構成されている。ローラ４と対向する部位には、ベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１７が配設されている。これら中間転写ベルト７Ａと、それを巻き掛けた複数のローラ４〜６と、転写ローラ１４およびベルトクリーニング装置１７は一体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体１に対して着脱可能である。

中間転写ベルト７Ａには、二次転写バイアスが印加される二次転写手段としての二次転写ローラ２０が、ローラ６と対向する部位で当接している。二次転写ローラ２０と中間転写ベルト７Ａの一部は搬送路２３に臨むように配設されている。

書込ユニット１５は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラム１０の表面に照射して、感光体表面にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の潜像を形成するものである。書込ユニット１５は、作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの下方に配置されていて、装置下方から装置上方に向かってレーザ照射が行われるように構成されている。

つぎに、プリンタの動作を図１に沿って簡単に説明する。画像形成動作が開始されると、各作像ユニット８の感光体ドラム１０が不図示の駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラム１０の表面が各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム１０の表面には、書込ユニット１５からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。

この時、各感光体ドラムに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色別の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラム１０と現像装置との間を通る時に、各現像装置のトナーによって画像形成されたトナー画像として可視化される。

中間転写ベルト７Ａが、不図示の駆動手段によって反時計回り方向に移動することにより、中問転写ベルト７Ａの表面にフルカラーのトナー画像を担持する。詳しくは、ベルト移動方向の最上流から下流に向かって、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の順に転写ローラ１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋによって中問転写ベルト７Ａの表面に重ね転写される。

まず、イエローのトナー画像（以下、Ｙ画像という）が、Ｙ専用の現像装置を備えた作像ユニット８Ｙで形成される。そのＹ画像は、転写ローラ１４Ｙによって中問転写ベルト７Ａの表面に転写される。転写されたＹ画像の上に、作像ユニット８Ｍで形成されたマゼンタのＭ画像が、転写ローラ１４Ｍにより重ね転写される。その上に、作像ユニット８Ｃで形成されたシアンのＣ画像が、転写ローラ１４Ｃにより重ね転写される。その上さらに、作像ユニット８Ｋで形成されたブラックのＫ画像が、転写ローラ１４Ｋにより重ね転写される。このようにして中問転写ベルト７Ａは、その表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

各感光体ドラム１０の表面は、トナー画像が転写された後に残留トナーが付着している。この残留トナーは、ベルトクリーニング装置１７によって除去される。各感光体ドラム１０の表面は、このように、クリーニングされた後、不図示の除電装置によって除電処理されることにより、表面電位が初期化されて次の画像形成に備えて待機する。

一方、用紙１１は、給紙ローラ１８Ａまたは給紙ローラ１８Ｂの回転駆動により、給紙部２から給紙されて搬送路１６へと送られる。なお、用紙１１の大きさや厚みを検知するために、搬送路１６に不図示の用紙検知機構を設けることが好ましい。

搬送路１６へ送られた用紙１１は、二次転写ローラ２０よりも給紙側の搬送路１６上に設けられたレジストローラ対１９によって、給紙タイミングをコントロールされ、ローラ６と二次転写ローラ２０との対向部に送られる。

二次転写ローラ２０には、中間転写ベルト７Ａの表面に担持されたトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されている。この逆極性の転写電圧によって中間転写ベルト７Ａの表面のトナー画像が用紙１１上に一括して転写される。なお、レジストローラ対１９は二次転写ローラ２０よりも給紙側、すなわち上流側の搬送路１６上に設けられている。

トナー画像を転写された用紙１１は、定着装置３０へと搬送され、定着装置３０を通過する際に熱と圧着力が加えられ、トナー画像が溶融されて用紙１１上に定着される。トナー画像が定着された用紙１１Ａは、搬送路２３の終端に位置する排出部２１に向かって搬送される。

排出部２１へ搬送された用紙１１Ａは、画像形成装置本体１の上部に設けられた排紙トレイ２２へと排出される。なお、トナー画像を用紙１１に転写した後の中間転写ベルト７Ａは、このベルトに残留したトナーを、ベルトクリーニング装置１７によって除去される。

つぎに、図２に沿って定着装置に関する構成と動作を併せて説明する。図２は、本実施形態に係る定着装置の拡大断面図である。図２に示す定着装置３０は、定着スリーブ３３と、加圧部材３１と、ニップ形成部材３２と、熱伝導パイプ３４と、赤外線ヒータ３６と、不図示のサーモスタット機能部および駆動源等を備えている。

定着スリーブ３３は、可撓性を有する筒状で回転可能である。加圧部材３１は、定着スリーブ３３の径方向外側に設けられ、定着スリーブ３３を径方向内側に押圧するローラであり、ニップ部２９を構成している。ニップ形成部材３２は、定着スリーブ３３の径方向内側に設けられ、加圧部材３１との間に定着スリーブ３３と記録材としての用紙１１を挟んで互いに押圧する。定着スリーブ３３は、トナーＴによって画像を担持した転写紙Ｐを加熱することにより、トナー画像を転写紙Ｐに定着させる。なお、図２および図４に示す転写紙Ｐは、図１に示した用紙１１を拡大して模式説明している。

熱伝導パイプ３４は、概ね筒状であり、定着スリーブ３３の内周側に設けられ、定着スリーブ３３を回転可能に支持する。赤外線ヒータ３６は熱伝導パイプ３４の内部に設けられ、熱伝導パイプ３４を加熱する。熱伝導パイプ３４は、その外周に面接触して滑るように定着スリーブ３３を支持している。赤外線ヒータ３６は熱伝導パイプ３４から、定着スリーブ３３を介して用紙１１を加熱する。トナー画像を担持した用紙１１は、加熱されることにより、トナー画像を定着する。

なお、本実施形態に係るニップ部２９、加圧部材３１、定着スリーブ３３は、本発明に係るニップ部、加圧部材、定着スリーブである。また、本実施形態に係る熱伝導パイプ３４およびニップ形成部材３２は、本発明に係る支持部材に該当する。

加圧部材３１は例えば金属の芯金とシリコーンゴムで構成されている。ニップ形成部材３２は、例えばフッ素ゴム等をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シート等で巻いて構成された部材である。定着スリーブ３３は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）やＮｉ（ニッケル）等の基材とシリコーンゴムの弾性層と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）の離型層で構成される部材である。

熱伝導パイプ３４は、例えばＳＵＳやＮｉ等の基材からなり，定着スリーブ３３と接する外周面にはスベリ性と耐摩耗性を兼ね揃えた性質（以下、摺動性という）の塗装、例えば、フッ素系の塗装を施すことが望ましい。熱伝導パイプ３４は、その内部側を固定板３５ａにより固定されている。また、熱伝導パイプ３４は、その外部側で固定板３５ｂにより固定されている。そして、補強ステー３７により熱伝導パイプ３４の内部側の各部を連結して補強するように構成されている。

加圧部材３１は、不図示のスプリングや板バネ等の弾性部材の付勢手段によりニップ形成部材３２にニップ圧を加えている。なお、加熱手段は、熱伝導パイプ３４のニップ上流側、すなわち図２に示す熱伝導パイプ３４の下側を瞬時に加熱する作用効果のある構成であれば、赤外線ヒータ３６に限定する必要はない。すなわち、赤外線ヒータ３６に代わる加熱手段として、誘導加熱、抵抗発熱体等であっても構わない。さらに、熱伝導パイプ３４を用いずに定着スリーブ３３を加熱させる方法があればそれでも良い。

赤外線ヒータ３６が発熱すると熱伝導パイプ３４が加熱され、熱伝導パイプ３４に面接触している定着スリーブ３３に熱が伝わる。熱伝導パイプ３４から定着スリーブ３３への、熱伝導率の向上するために、熱伝導パイプ３４と定着スリーブ３３を均一かつ緊密に接触させる良好な接触性が必要である。

特に、熱伝導パイプ３４と定着スリーブ３３が局部的に非接触になることで空気層を生じる。この空気層による断熱部が熱伝導率を悪化させ、定着スリーブ３３への熱供給を不足させる。これに対して規定の温度を維持するため、より多く加熱する必要があり、当然に省エネ性に反する結果となる。また、熱伝導パイプ３４を規定温度以上に過熱するため、表面の塗膜の耐久性、すなわち寿命にも悪影響を及ぼす。

一方、熱伝導パイプ３４と定着スリーブ３３の接触性を高めるような設定のため、摩擦が過度に増加すると定着スリーブ３３の回転負荷が大きくなり、定着スリーブ３３の回転に支障をきたす。つまり、定着スリーブ３３が不図示の駆動源により回転駆動される加圧部材３１の外周面に対してスリップするという問題が生じる。

定着スリーブ３３がスリップすると回転による熱の拡散がなくなり、局所的な過熱によって部品が劣化し、耐久性の低下につながる。また、転写材の搬送性も低下し、熱の供給量に偏差が生じて定着不良や光沢偏差等の画質異常を生じる。したがって、熱伝導パイプ３４の外周面の摺動性、すなわちスベリ性と耐摩耗性を兼ね揃えた性質が、省エネ性、耐久性および画質を決める重要な要素となる。

熱伝導パイプ３４は、開口面積により外周長が定められ、その開口部は、内部の固定板３５ａとの固定板３５ｂに挟持された構造である。そして、寸法に制約のある熱伝導パイプ３４の内部に、赤外線ヒータ３６などを、スペースの無駄なく収納するように構成されている。

これらの固定板３５ａ，３５ｂは、それぞれの断面がコの字形（Ｕ字形）であり、固定板３５ｂの凹部にニップ形成部材３２が保持されている。定着スリーブ３３は加圧部材３１とニップ形成部材３２からニップ圧を受けて挟まれている。加圧部材３１が不図示の駆動源により回転駆動されると、摩擦力の反作用を受けた定着スリーブ３３も従動的に回転するように構成されている。

図２に示すトナーＴによって画像が形成された転写紙Ｐは、ニップ部２９で加圧部材３１による圧力と定着スリーブ３３の熱により定着される。定着動作により温度が下がった定着スリーブ３３は、再び赤外線ヒータ３６で加熱される。なお、不図示のサーモスタット機能部により、目標温度で安定するように、赤外線ヒータ３６のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

（第１実施形態）
つぎに、図３、図４に沿って定着スリーブ３３と端面保護リング３９について詳細に説明する。図３は本発明の第１実施形態に係る定着装置の要部正面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の要部説明図であり、定着スリーブ３３が回転する状態と端面保護リング３９の直径との関係を説明する図である。端面保護リング３９は、外径Ｄ１、内径Ｄ２の有孔円盤状であり、スリーブ端面Ｅに面接触しながら、そのスリーブ端面Ｅを保護する。なお、符号Ｄ１，Ｄ２のほか後述する符号Ｄ３は、それらＤ１，Ｄ２，Ｄ３のそれぞれと略同等の寸法を示す内径、外径、穴径などにも適用している。

ニップ部２９では、定着スリーブ３３が、その回転に伴う変形よって、最も内回りとなる半径よりもさらに回転軸寄りの内側まで潜り込む。このように定着スリーブ３３が大きく変形している状態において、端面保護リング３９が、定着スリーブ３３の端面Ｅを保護する。なお、スリーブ端面Ｅについては、図３，図５，図７，図８に明示している。

図３に示す定着装置の要部は、フランジ７０と、可撓性を有する筒状の定着スリーブ３３と、その定着スリーブ３３を摺動自在、すなわち面接触して滑るように巻き掛けて支持する支持部材により主要部が構成されている。この支持部材は概ね筒状であり、定着スリーブ３３の内周面と面接触しながら、それを支持する構成である。ただし、図３において、支持部材の大半は、定着スリーブ３３の内側に隠れている。

以下、本実施形態に係るフランジ７０と、定着スリーブ３３と、端面保護リング３９と、を詳細に説明する。フランジ７０の外周面において、端面保護リング３９が、定着スリーブ３３のスラスト方向の端部３３ｂでその端面Ｅに対向して干渉する位置に、寄り止めとして設けられている。端面保護リング３９は、端面保護リング３９と基部４２の間に介在するように設けられている。そして、フランジ７０自身を保持する基部４２が定着装置３０および画像形成装置本体１の筐体等に固定されている。

なお、本実施形態に係る「フランジ７０の外周面において、端面保護リング３９が、定着スリーブ３３のスラスト方向の端部３３ｂでその端面Ｅに対向して干渉する位置に、寄り止めとして設けられている」とは、本発明に係る「定着スリーブのスラスト方向の端部でその端面に対向して設けられ前記定着スリーブのスラスト方向への移動を規制するフランジ」に該当する。

図４に示すニップ解放部５１は、Ｐの搬送方向に対するニップ部２９の下流側である。このニップ解放部５１で端面保護リング３９の内径側から外径側に向かう応力と、端面保護リング３９の回転を妨げる方向の応力が相乗的に作用し、スリーブ端面Ｅが、端面保護リング３９を乗り越える危険性がある。

このとき、定着スリーブ３３の端部３３ａ，３３ｂが、端面保護リング３９に対して擬似的に回転刃のように作用し、端面保護リング３９を損傷する害が生ずることもある。逆に、端面保護リング３９が、定着スリーブ３３の端部３３ａ，３３ｂに対して擬似的に回転刃のように作用し、スリーブ３３端部３３ａ，３３ｂを損傷する害が生ずることもある。また、スリーブ端部３３ａ，３３ｂが、端面保護リング３９に対して、回転を妨げる方向の応力を作用させることにより、異音を伴う振動を生じることもある。

この端面保護リング３９は、外径Ｄ１、内径Ｄ２の有孔円盤状であり、スリーブ端面Ｅに面接触しながら、そのスリーブ端面Ｅを保護する。その、端面保護リング３９の外径Ｄ１と内径Ｄ２は、定着スリーブ３３が回転に伴ってその直径方向に変形する領域を含むような寸法に設定されている。なお、本実施形態に係る「外径Ｄ１、内径Ｄ２」は、本発明に係る「定着スリーブが回転に伴ってその直径方向に変形する領域を含む外径と内径」に該当する。

定着スリーブ３３の端面Ｅが、端面保護リング３９によって保持されたならば、スリーブ端面Ｅの劣化および破損することを防止できる。すなわち、端面保護リング３９は、規定通りの外径Ｄ１と内径Ｄ２に寸法設定されており、その外径Ｄ１と内径Ｄ２の範囲内のより広い面積で、スリーブ端面Ｅのスラスト方向ｆの寄りに対し、スリーブ端面Ｅの一部に応力が集中することなく、均等に応力を受容することができる構成となっている。なお、図３，図５，図７では、フランジ３８や定着スリーブ３３の片側の構成を示しているが、不図示の反対側も左右対称に構成されている。

つぎに、定着スリーブ３３に発生する寄りに関し、各図を用いて説明する。定着装置３０において、定着スリーブ３３の回転に応じて用紙１１を通紙する際、定着スリーブ３３と加圧部材３１との接触摩擦等が必ずしも用紙１１に均等でない。それに加えて、回転機械の精度の問題等により、図３，図８に示すように、定着スリーブ３３は、ｆ方向の寄りが生じてしまう。なお、寄りの方向は、部品の寸法精度誤差をはじめ、スラスト方向の温度偏差等、影響する要因が多いため、ｆ方向に限らず予測が困難である。

以上のように、本実施形態に係る定着装置３０および画像形成装置は、定着スリーブ３３に寄りが発生した時、定着スリーブ３３の端面Ｅを、フランジ７０側の端面保護リング３９ａが、直接または間接的に、より広い面積の受け面Ｇで安定的に保持しながら、定着スリーブ３３のスラスト方向ｆへの移動を規制する。すなわち、定着スリーブ３３がフランジ７０に寄り付くことによるスリーブ端部３３ａ，３３ｂへの応力集中を緩和できる。その結果、定着スリーブ３３の破損を防止することができる。したがって、定着スリーブ３３のスラスト方向ｆへの寄り付きによる、定着スリーブ３３の劣化および破損を防止できる。

（第２実施形態）
図４に沿って上述した端面保護リング３９の損傷する害を無くす対策を第２実施形態に示す。図４に明示したニップ部２９において、定着スリーブ３３が、回転軸寄りの内側に潜り込むことによる移動最小半径よりも、さらに回転軸寄りの内側まで端面保護リング３９の盤面を拡充することが考えられる。ただし、図３からも自明であるように、端面保護リング３９の最小内径Ｄ２を、定着スリーブ保持面を形成する円柱７９の外径よりも小さくすると、その円柱７９には端面保護リング３９を嵌められない。

図５は本発明の第２実施形態に係る定着装置の要部正面図である。図５に示すように、フランジ７０ａと、フランジ７０ｂの二体結合型に構成されている。フランジ７０ａには、くびれ部７１を設け、端面保護リング３９ａを空転自在に嵌める。フランジ７０ｂは、くびれ部７１の細い直径Ｄ３にかかわりなく、必要な太さを有している。その必要な太さを有するフランジ７０ｂに、定着スリーブ３３を巻き掛けて回転自在に支持する。

上述した構成により、端面保護リング３９ａは、保護できる範囲を回転軸中心寄りに拡幅した。そして、フランジ７０ａには、直径Ｄ３以下に細くしたくびれ部７１を備えた。そのくびれ部７１には、小さくなった穴径Ｄ３であっても、その穴径Ｄ３に貫通させながら嵌められる。すなわち、フランジ７０ａには、内径Ｄ３に狭めた端面保護リング３９ａを、空転自在に嵌められるように直径Ｄ３以下に細くしたくびれ部７１を設けた構成である。

なお、本実施形態に係る「フランジ７０ａには、内径Ｄ３に狭めた端面保護リング３９ａを、空転自在に嵌められるように直径Ｄ３以下に細くしたくびれ部７１を設けた構成」とは、本発明に係る「フランジは、前記定着スリーブが直径方向に変形する領域を含む内径より小さな外径のくびれ部を備え、前記くびれ部は前記有孔円盤の穴を貫通する構成」に該当する。また、図５に示す符号Ｄ３は、端面保護リング３９ａの内径Ｄ３と、くびれ部７１の直径Ｄ３を兼用して示しているが、両者には僅かな寸法差を含んでいる。

フランジ７０ａとフランジ７０ｂは、端面保護リング３９をくびれ部７１に嵌めた後、定着スリーブ３３の回転軸上でくびれ部７１により結合する。また、フランジ７０ａとフランジ７０ｂは、強固に接着することが望ましい。このような構成により、定着スリーブ３３が高速回転による高負荷に対応できる。また、定着スリーブ３３が端面保護リング３９の回転軸方向の内側に潜り込むこと防止できる。したがって、定着スリーブ３３のスラスト方向ｆへの寄り付きによる定着スリーブ３３の劣化および破損を防止できる。

なお、本実施形態に係る「フランジ７０ａとフランジ７０ｂは、端面保護リング３９をくびれ部７１に嵌めた後、定着スリーブ３３の回転軸上でくびれ部７１により結合する」とは、本発明に係る「フランジは、定着スリーブの回転軸上で前記くびれ部を結合する二体結合型の構成」に該当する。

つぎに、図６に沿って、端面保護リング３９の熱変形を説明する。図６は、本発明の実施形態に係る端面保護リングのため説明図である。図６に示すニップ部２９において、フランジ７０の受け面Ｇに対し、端面保護リング３９の一部がはみ出している。したがって、フランジの受け面Ｇにおいて、端面保護リング３９の全面を、均等に受けているわけではなかった。

つまり、図４に沿って上述したように、ニップ部２９において、端面保護リング３９の内径Ｄ２より内側に曲り込む定着スリーブ３３の端面Ｅを保護することができなかった。さらに、端面保護リング３９は、ニップ部２９において、その回転時に、フランジ７０の受け面Ｇと接触する部分に対してのみ摩擦抵抗が生じる。このため、端面保護リング３９は、その回転を妨げるような応力を、受け面Ｇと接触しない部分との間で不均等に受けて変形していた。これを改善するために、端面保護リング３９はフランジの受け面Ｇの全面で均等に支える必要がある。

また、端面保護リング３９に柔らかい材質を用いた場合、熱変形が生じ易い。また、端面保護リング３９を、より厚くすると、変形し難くなる代わりに、端面保護リング３９の回転に支障をきたすほか、定着スリーブ３３との間で生じる摩耗が激しくなり、端面保護リング３９が切断し易くなる。逆に、端面保護リング３９の材質を硬いものにすると、柔らかいものに比べて摩擦抵抗が増加して回転が円滑でなくなり、スリーブ端部Ｅと擦れる端面保護リング３９から異音が発生し易くなる。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係るフランジの正面図であり、図５に示したフランジ７０ａと、フランジ７０ｂの二体結合型に構成されている。一方のフランジ７０ａのくびれ部７１には、２枚の端面保護リング３９ａ，３９ｂを、空転自在に嵌める構成である。他方のフランジ７０ｂに、定着スリーブ３３を巻き掛けて、回転自在に支持する。

２枚の端面保護リング３９ａ，３９ｂは、図３に示した１枚の端面保護リング３９を用いたフランジ７０に比べて、定着スリーブ３３側の端面保護リング３９ｂが回転し易くなり、定着スリーブ３３の回転による端面保護リング３９ａ，３９ｂの局所摩耗を防止させる。さらに、端面保護リング３９ａ，３９ｂの変形を防ぎ易いという効果がある。

また、厚みの薄い端面保護リング３９ａ，３９ｂを２枚重ねて用いる方が、厚い端面保護リング３９を１枚用いた場合よりも回転が滑らかになる。したがって、１枚の端面保護リング３９よりも、定着スリーブ端面Ｅからの寄り力に対する変形対抗性が増し、変形し難くなる。なお、本実施形態に係る「端面保護リング３９ａ，３９ｂを２枚重ねて用いる」ことは、本発明に係る「有孔円盤を複数備えた」ことを意味する。

さらに、材料別の組み合わせ実験を行った結果、端面保護リング３９ａと３９ｂは異種材料の方が、これら２枚の有孔円盤を重ねて回転させる時の摩擦係数を軽減させるので、回転し易いことが分かっている。定着スリーブ３３の寄りによる擬似的な回転刃を想定すると、定着スリーブ３３の端面Ｅに直接対面する方の端面保護リング３９ｂに硬い材質、端面Ｅから遠い方の端面保護リング３９ａに剛性が低くかつ摩擦係数が低い材質を用いることが好ましい。

なお、本実施形態に係る「端面保護リング３９ａと３９ｂは異種材料の方が、これら２枚の有孔円盤を重ねて回転させる時の摩擦係数を軽減させる」ことは、本発明に係る「複数の有孔円盤は、少なくとも２種類以上の異なる材質を各有孔円盤に使い分けて構成されたこと」を意味する。また、本実施形態に係る「定着スリーブ３３の端面Ｅに直接対面する方の端面保護リング３９ｂに硬い材質、端面Ｅから遠い方の端面保護リング３９ａに剛性が低くかつ摩擦係数が低い材質を用いる」ことは、本発明に係る「定着スリーブの端面から離隔する側に剛性が低くかつ摩擦係数が低い材質の有孔円盤を配置したこと」を意味する。

以上のように、本実施形態に係る定着装置３０および画像形成装置は、定着スリーブ３３に寄りが発生した時、定着スリーブ３３の端面Ｅを、端面保護リング３９ａ，３９ｂが、直接または間接的に、より広い面積の受け面Ｇで安定的に保持しながら、定着スリーブ３３のスラスト方向ｆへの移動を規制する。すなわち、定着スリーブ３３がフランジ７０，７０ａに寄り付くことによるスリーブ端部３３ａ，３３ｂへの応力集中を緩和できる。その結果、定着スリーブ３３の破損を防止することができる。したがって、定着スリーブ３３がスラスト方向ｆへ寄り付くことによって、定着スリーブ３３の劣化および破損することを防止できる。

１１，１１Ａ 用紙（記録材）
３０，３０´ 定着装置
３２ ニップ形成部材（支持部材）
３３ 定着スリーブ
３３ａ，３３ｂ スリーブ端部
３８，７０，７０ａ，７０ｂ フランジ
３９，３９ａ，３９ｂ 端面保護リング（有孔円盤）
３４ 熱伝導パイプ（支持部材）
５１ ニップ解放部
７１ くびれ部
Ｄ１ 外径
Ｄ２ 内径，穴径，直径
Ｄ３ 内径，穴径，直径
Ｅ スリーブ端面
ｆ スラスト方向
Ｇ 受け面

特開２００６−２９３２２５号公報

Claims (6)

1. 可撓性を有する筒状の定着スリーブと、前記定着スリーブの内周面と面接触しながら前記定着スリーブを回転自在に支持する概ね筒状の支持部材と、前記定着スリーブを挟んで前記支持部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着スリーブのスラスト方向の端部でその端面に対向して設けられ前記定着スリーブのスラスト方向への移動を規制するフランジと、を備え、前記ニップ部で画像を担持した記録材に画像を定着する定着装置において、
   外径と内径を有し前記定着スリーブの略同軸で空転自在の有孔円盤を複数備え、前記有孔円盤の外径と内径の寸法は、前記ニップ部およびその付近以外において、該外径と内径の間に前記定着スリーブが回転に伴ってその直径方向に変形する領域が含まれるような寸法であり、前記有孔円盤を前記定着スリーブの端面に面接触可能に配置し、前記複数の有孔円盤は、少なくとも２種類以上の異なる材質を各有孔円盤に使い分けて構成されることを特徴とする定着装置。
2. 前記フランジは、前記定着スリーブが直径方向に変形する領域を含む内径より小さな外径のくびれ部を備え、
   前記くびれ部は前記有孔円盤の穴を貫通する構成であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記フランジは、前記定着スリーブの回転軸上で前記くびれ部を結合する二体結合型の構成であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記複数の有孔円盤は、前記定着スリーブの端面から離隔する側に剛性が低くかつ摩擦係数が低い材質の有孔円盤を配置したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記複数の有孔円盤のうち、前記定着スリーブの端面から遠い方の盤面の全面を、前記フランジの受け面で受けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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