JP6111464B2 - ベルト駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローラに巻き掛けられたベルトが回転軸方向に寄ることを規制する寄り止め部材を備えたベルト駆動装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

従来、この種のベルト駆動装置は、例えば、下記の特許文献１に記載のように、画像形成装置に備わるベルト式定着器に用いられる。このベルト駆動装置では、定着ベルトが掛けまわされる加熱ローラの端部側の外径は、例えば切削加工により、その中央部側の外径よりも小さくされ、これにより、加熱ローラの端部側に段差が設けられる。また、この段差の端面には、ベルト寄り止め部材の端面が当接する。これにより、寄り止め部材の寸法誤差や熱膨張等に起因して、ベルト寄り止め部材の内周面と加熱ローラの外周面との間に隙間が生じ、かかる隙間に定着ベルトが挟み込まれることを防止している。

特許第４６９１４２５号

近年、定着器に関しては、省エネルギ化の要請から、加熱ローラの低熱容量化が求められる。加熱ローラを低熱容量にするには、その体積を小さくすることが効果的である。より具体的には、加熱ローラの外径を小さくすることが効果的である。

また、上記ベルト駆動装置は、定着器に限らず、様々な装置に用いられる。これらに関してもローラの小径化が望まれる。

そこで、本発明の目的は、ローラの外径を小さくすることが可能なベルト駆動装置および画像形成装置を提供することである。

本発明の一局面は、ベルト駆動装置であって、軸周りに回転可能なローラと、前記ローラの外周面に巻き掛けられるベルトと、前記ローラの端部に取り付けられる寄り止め部材であって、前記ベルトにおける前記軸方向の端部が突き当たる寄り止め部材と、を備え、前記寄り止め部材は、弾性変形可能であって、環状形状を有し、前記寄り止め部材の内周面の径は、前記ローラへの取り付け前には、前記ローラの外径よりも小さくなっており、さらに、前記寄り止め部材は、前記軸方向に互いに対向する第一端面および第二端面であって、前記内周面により接続される第一端面および第二端面と、前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第三端面と、前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第四端面であって、前記第三端面に対して間隔があけて設けられた第四端面と、を含み、前記間隔は、前記ローラへの取り付け前よりも、前記ローラへの取り付け後の方が広くなっており、前記寄り止め部材は、前記内周面上であって前記第三端面および前記第四端面の近傍に設けられた第一凸部および第二凸部をさらに含み、前記ローラは、前記第一凸部および前記第二凸部の両方が嵌合される第一嵌合部をさらに含む。
本発明の別局面は、ベルト駆動装置であって、軸周りに回転可能なローラと、前記ローラの外周面に巻き掛けられるベルトと、前記ローラの端部に取り付けられる寄り止め部材であって、前記ベルトにおける前記軸方向の端部が突き当たる寄り止め部材と、を備え、前記寄り止め部材は、弾性変形可能であって、環状形状を有し、前記寄り止め部材の内周面の径は、前記ローラへの取り付け前には、前記ローラの外径よりも小さくなっており、さらに、前記寄り止め部材は、前記軸方向に互いに対向する第一端面および第二端面であって、前記内周面により接続される第一端面および第二端面と、前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第三端面と、前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第四端面であって、前記第三端面に対して間隔があけて設けられた第四端面と、を含み、前記間隔は、前記ローラへの取り付け前よりも、前記ローラへの取り付け後の方が広くなっており、前記寄り止め部材は、前記内周面上であって前記第三端面および前記第四端面の近傍に設けられた第一凸部および第二凸部をさらに含み、前記ローラは、前記第一凸部および前記第二凸部が個々に嵌合される二つの第一嵌合部をさらに含む。

また、本発明の他の局面は、上記ベルト駆動装置を用いた定着器を備えた画像形成装置に向けられる。

上記各局面によれば、ローラの外径を小さくすることが可能なベルト駆動装置および画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の全体構成を示す図である。 図１の定着器の詳細な構成を示す図である。 一実施形態に係る寄り止め部材および加熱ローラ等を示す斜視図である。 図３の寄り止め部材をＹ軸方向から見た形状を左側に、Ｙ軸，Ｚ軸の直交方向から見た形状を右側に示す図である。 外径φ₅₃に対する内径φ_57aの差と、寄り止め部材の締め付け力との関係を示すグラフである。 一実施形態に係る寄り止め部材に生じうる段差を示す図である。 第一変形例に係る寄り止め部材および加熱ローラを示す斜視図である。 図７の寄り止め部材をＹ軸方向から見た形状を左側に、Ｙ軸，Ｚ軸の直交方向から見た形状を右側に示す図である。 図７の寄り止め部材の作用・効果を示す図である。 第二変形例に係る寄り止め部材および加熱ローラを示す斜視図である。 図１０の寄り止め部材をＹ軸方向から見た形状を左側に、Ｙ軸，Ｚ軸の直交方向から見た形状を右側に示す図である。 第三変形例に係る寄り止め部材を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態に係るベルト駆動装置、およびそれを備えた画像形成装置について説明する。

《第一欄：画像形成装置の全体構成・印刷動作》
図１において、画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、画像をシート状の印刷媒体Ｍ（例えば用紙）に印刷する。そのために、画像形成装置１は、大略的に、給紙部２と、レジストローラ対３と、画像形成部４と、定着器５と、制御部６と、を備える。以下、画像形成装置１の印刷動作中の各構成の動作について説明する。

給紙部２には、未使用の印刷媒体Ｍが積載される。給紙部２は、印刷媒体Ｍを一枚ずつ、図１中に破線で示す搬送経路ＦＰに送り出す。レジストローラ対３は、搬送経路ＦＰ上であって、給紙部２の下流側に設けられる。レジストローラ対３は、給紙部２から送り出された印刷媒体Ｍを一旦停止させた後、所定のタイミングで二次転写領域に送り出す。

画像形成部４は、例えば、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、トナー画像を中間転写ベルト上に生成する。かかるトナー画像は、中間転写ベルトにより担持され、二次転写領域に向けて搬送される。

二次転写領域には、レジストローラ対３から印刷媒体Ｍが送り込まれ、また、画像形成部４からトナー画像が搬送されてくる。二次転写領域において、トナー画像は中間転写ベルトから印刷媒体Ｍに転写される。

定着器５には、二次転写領域から送り出された印刷媒体Ｍが導入される。定着器５は、印刷媒体Ｍに付着した未定着トナーを定着させて送り出す。

制御部６において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使いながら実行する。制御部６は、様々な制御を行うが、本実施形態で重要であるのは、定着器５の駆動である。

《第二欄：定着器の大略的な構成》
図２において、定着器５は、熱ベルト定着方式を採用しており、大略的に、定着ローラ５２と、加熱ローラ５３と、好ましくは二本のヒータ５４と、定着ベルト５５と、加圧ローラ５６と、モータＭ１と、を含む。ここで、少なくとも、定着ローラ５２と、加熱ローラ５３と、定着ベルト５５とは、ベルト駆動装置５１の構成でもある。

定着ローラ５２は、円柱状で中実の芯金を有する。この芯金は、例えばＳＵＭ２４等の鋼材で作製される。なお、ＳＵＭ２４はＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）規格にて定義されている。この芯金の外径φ₅₂は、例えば２５ｍｍである。また、この芯金の周面には、定着ローラ５２の中心軸方向のほぼ全域にわたり略一定の厚さｔ_52aを有するシリコンゴム層が形成される。また、シリコンゴム層の周面には、中心軸方向のほぼ全域にわたり略一定の厚さｔ_52bを有するシリコンスポンジ層が形成される。厚さｔ_52a，ｔ_52bはそれぞれ例えば約２ｍｍである。

加熱ローラ５３は、円筒状の芯金を有する。この芯金は、熱伝導性が高くかつ熱容量が低い管状材料（例えばＳＴＫＭ等の鋼管）で作製され、好ましくは、加熱ローラ５３の中心軸方向全域にわたり段差の無いストレート形状を有する。なお、ＳＴＫＭもＪＩＳ規格にて定義されている。また、この芯金の外径φ₅₃は、中心軸方向の全域にわたって例えば約１８ｍｍであり、その厚さｔ₅₃は約０．３ｍｍである。また、加熱ローラ５３の内周面は例えば黒で塗装され、その外周面は、例えばＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）でコートされる。

外径φ₅₃および厚さｔ₅₃の寸法は上記の通りである。従来の一般的な加熱ローラの外径φ₀₁および厚さｔ₀₁は約２５ｍｍおよび約０．５ｍｍであったから、加熱ローラ５３は従来よりも小径で肉薄になっている。周知の通り、熱容量が小さい物体程、昇温のために熱エネルギを必要としない。ここで、加熱ローラ５３の中心軸方向への長さは、印刷媒体Ｍのサイズで決まるため変更しにくい。したがって、熱容量を小さくして省エネルギ化するには、加熱ローラ５３の外径φ₅₃を小さくすると共に厚さｔ₅₃を薄くすることが好ましい。

各ヒータ５４は、例えば、ストレート形状のハロゲンヒータである。各ヒータ５４の出力Ｐ₅₄は約１２００Ｗである。また、一方のヒータ５４における加熱領域の長さｌ_54aは例えば約３００ｍｍであり、他方のヒータ５４の加熱領域の長さｌ_54bは例えば約２１０ｍｍである。各ヒータ５４の外径φ₅₄は、例えば約６ｍｍである。かかる二本の両ヒータ５４は、加熱ローラ５３の芯金の内部に、この芯金の内周面に接しないように配設される。より具体的には、両ヒータ５４の表面と、芯金の内周面との間に、少なくとも約２ｍｍ程度の空隙が確保される。

ヒータ５４を二本使用するのは、印刷媒体Ｍのサイズに応じて加熱領域の異なるヒータを使用するためである。例えばＡ３サイズへの印刷時には、Ａ３サイズの短辺方向の２９７ｍｍ全域を略均等に加熱すべく、長さｌ_54aが約３００ｍｍのヒータ５４が使用される。また、Ａ４サイズへの印刷時には、Ａ４サイズの短辺方向の２１０ｍｍ全域を略均一に加熱すべく、長さｌ_54bが約２１０ｍｍのヒータ５４が使用される。もし、Ａ４サイズの印刷時に約３００ｍｍのヒータ５４を使用すると、定着ベルト５５および加圧ローラ５６において印刷媒体Ｍが通過しない部分が不必要に高温になる。そこで、本定着器５では、印刷媒体Ｍのサイズに応じて異なる長さｌ_54a，ｌ_54bのヒータ５４を使い分けて、不必要な箇所が高温になることを防止している。これによって、不必要に高温になった部分の温度を下げる手段（例えば冷却ファン）を定着器５に追加したり、温度が下がるまでの印刷動作を停止するという処理を実装したりしないでいいようにしている。逆に、もし温度を下げる手段または処理が画像形成装置１に実装されているのであれば、画像形成装置１が印刷可能な全サイズをカバーする一本のヒータ５４が備わっていれば良い。この場合、加熱ローラ５３の外径φ₅₃を更に小さくすることもできる。

定着ベルト５５は、エンドレスベルトであって、基材を有する。この基材は、例えばＰＩ（ポリイミド）からなる。この基材の内径φ₅₅は例えば４０ｍｍである。また、この基材の外周面には、定着ベルト５５の中心軸方向のほぼ全域にわたり、略一定の厚さｔ_55aを有するシリコンゴム層が形成される。厚さｔ_55aは例えば約１００μｍである。シリコンゴム層の周面には、中心軸方向のほぼ全域にわたり、略一定の厚さｔ_55bのＰＦＡ層が形成される。厚さｔ_55bは例えば約１２μｍである。

加圧ローラ５６は、円柱状で中実の芯金を有する。この芯金は、例えばＳＴＫＭ等の鋼材で作製される。この芯金の外径φ₅₆は例えば２７ｍｍである。また、この芯金の周面には、加圧ローラ５６の中心軸方向のほぼ全域にわたり、略一定の厚さｔ_56aを有するシリコンゴム層が形成される。厚さｔ_56aは例えば約４ｍｍである。シリコンゴム層の周面には、この中心軸方向のほぼ全域にわたり、略一定の厚さｔ_56bを有するＰＦＡ層が形成される。厚さｔ_56bは例えば約３０μｍである。

ローラ５２，５３は、画像形成装置１の奥行き方向（図２のＹ軸方向）と略平行でかつ所定距離だけ離隔するように配設される。これらローラ５２，５３に定着ベルト５５が張架される。また、加熱ローラ５３は、定着ベルト５５に対し、定着ベルト５５が張る方向に例えば５０Ｎのテンションを加える。

加圧ローラ５６もまた、上記Ｙ軸方向と略平行に、かつ搬送経路ＦＰ上でニップを形成するように、定着ローラ５２に巻き掛けられた定着ベルト５５を定着ローラ５２に押圧するよう配設される。また、加圧ローラ５６は例えば約４００Ｎの力を定着ベルト５５に加える。ニップの通紙方向（図２のＺ軸方向）への幅ｗ₅₆は、例えば約８ｍｍとしている。

また、モータＭ１は、制御部６の制御下で、加圧ローラ５６に対して回転力を与える。加圧ローラ５６が回転すると、定着ベルト５５が加圧ローラ５６との摩擦力で従動して回転する。この回転に従動して、ローラ５２，５３も回転する。また、モータＭ１は、ニップに導入された印刷媒体ＭがＺ軸方向に約２１０ｍｍ／ｓｅｃで搬送される程度の回転力を発生する。

印刷動作中、制御部６は、ヒータ５４の点灯制御を実行すると共に、モータＭ１を駆動させている。定着器５のニップには、未定着トナーＴが付着した印刷媒体Ｍが二次転写領域からニップに導入される。印刷媒体Ｍは、ニップを通過中、ヒータ５４により加熱された定着ベルト５５により効率的に加熱されると共に、両ローラ５２，５６により加圧される。その結果、トナーＴは印刷媒体Ｍ上に定着させられる。

上記のように、定着プロセスを高速で信頼性のあるものとすべく、数々の工夫がなされている。例えば、加熱ローラ５３は、高熱伝導度で低熱容量の芯金であって内周面が黒塗りされた芯金を有する。加熱ローラ５３は定着ベルト５５に必要なテンションを加え、これによって、加熱ローラ５３と定着ベルト５５との接触面積を広げている。これらの結果、ヒータ５４からの熱が効率的に定着ベルト５５に伝わる。また、約８ｍｍという広いニップ幅ｗ₅₆により、定着ベルト５５から印刷媒体Ｍに熱が効率的に伝わる。

また、厚さｔ₅₅は全体的に非常に薄くなっているため、１０ｓｅｃ前後という短時間で、定着ベルト５５を所望の定着温度にすることができる。昇温に要する時間が短縮化できると、ヒータ５４の点灯時間を短縮化できるため、省エネルギの観点で有効である。

《第三欄：寄り止め部材の詳細》
従来から知られているように、ローラ５２，５３の平行度のずれ，ローラ５２，５６の平行度のずれ、各ローラ５２，５３，５６の円周振れ、ニップに加わる力のばらつき等、様々な要因が複合して、定着ベルト５５には加熱ローラ５３の回転軸方向への寄り力が加わる。このような定着ベルト５５の寄りを防止すべく、従来から、加熱ローラ５３の両端に寄り止め部材が取り付けられている。

また、省エネルギおよびコストメリットの観点では、加熱ローラ５３はストレート形状を有することが望ましい。しかし、定着ベルト５５の厚さは上記の通り薄い。それゆえ、寄り止め部材の内径φ₀₂と加熱ローラ５３の内径とを一致させてしまうと、定着ベルト５５が、寄り発生時に、加熱ローラ５３と寄り止め部材との隙間に入り込んで破損してしまう可能性があるという問題点が想定される。また、たとえ定着ベルト５５が単に隙間に引っ掛かるだけであっても、何度も繰り返し引っ掛かると、繰り返し疲労により破損してしまうこともある。

上記背景から、加熱ローラ５３の両端部に、図３，図４に示す寄り止め部材５７が取り付けられる。ここで、図４左側には、寄り止め部材５７のＹ軸方向から見た時の平面形状（つまり、正面図）が示され、図４右側には、Ｙ軸，Ｚ軸の直交方向から見た時の寄り止め部材５７および加熱ローラ５３の平面形状（つまり、側面図）が示される。各寄り止め部材５７は、熱抵抗が高く（つまり、熱伝導度が低く）かつ耐熱性が高い材料で作製される。具体的には、熱伝導度が加熱ローラ５３の材料より低い耐熱樹脂で、各寄り止め部材５７は作製される。この種の耐熱樹脂としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）が例示される。また、各寄り止め部材５７は、大略的には、Ｙ軸方向からの平面視でＣ字型をなす部分環状形状を有する。本実施形態では、各寄り止め部材５７の表面（つまり、外部との境界面）は、第一端面Ｓ１と、第二端面Ｓ２と、第三端面Ｓ３と、第四端面Ｓ４と、内周面Ｓ５と、外周面Ｓ６と、を備える。

端面Ｓ１，Ｓ２は、Ｙ軸方向に距離ｄ₁だけ離れて互いに対向する。第一端面Ｓ１は、取り付け時、加熱ローラ５３の端部側に位置し、第二端面Ｓ２は、取り付け時、加熱ローラ５３の中央寄りに位置する。

また、端面Ｓ１は、Ｙ軸方向からの平面視で、大略的にはＣ字型をなす部分環状形状を有し、自身の内周側に半径ｒ_S11で弧長ｌ_S11の第一円弧を、また、自身の外周側に半径ｒ_S12（ｒ_S12＞ｒ_S11）で弧長ｌ_S12（ｌ_S12＞ｌ_S11）の第二円弧を有する。また、両円弧の中心角度θ_S11，θ_S12はそれぞれ１８０°を超えるが、３６０°に極力近い値であることが好ましい。端面Ｓ１はさらに、両円弧の一方端同士を繋ぐ第一線分と、それらの他方端同士を繋ぐ第二線分とを有する。両線分の長さｌ_S13は、概ね（ｌ_S12−ｌ_S11）である。

端面Ｓ２は、端面Ｓ１と同様、部分環状形状を有するが、自身の内周側に半径ｒ_S21（ｒ_S21＝ｒ_S11）で弧長ｌ_S21（ｌ_S21＝ｌ_S11）の第一円弧を、また、自身の外周側に半径ｒ_S22（ｒ_S22≧ｒ_S21，ｒ_S22≧ｒ_S12）で弧長ｌ_S22（ｌ_S22≧ｌ_S21，ｌ_S22≧ｌ_S12）の第二円弧を有する。両円弧の中心角度θ_S21，θ_S22はそれぞれ、少なくとも１８０°超であるが、３６０°に極力近い値であることが好ましい。また、中心角度θ_S21は中心角度θ_S11と実質的に等しい。端面Ｓ２はさらに、両円弧の一方端同士を繋ぐ第一線分と、それらの他方端同士を繋ぐ第二線分とを有する。両線分の長さｌ_S3は、概ね（ｌ_S22−ｌ_S21）である。

次に、内周面Ｓ５について説明する。内周面Ｓ５は、端面Ｓ１，Ｓ２の第一円弧同士を接続する面であって、Ｙ軸方向からの平面視で、半径ｒ_S11で弧長ｌ_S11の円弧形状をなす。また、外周面Ｓ６は、端面Ｓ１，Ｓ２の第二円弧同士を繋ぐ面であって、Ｙ軸方向からの平面視で、半径ｒ_S12で弧長ｌ_S12の円弧形状をなす。

第三端面Ｓ３は、端面Ｓ１，Ｓ２の第一線分同士を接続する矩形状の面である。また、第四端面Ｓ４は、端面Ｓ１，Ｓ２の第二線分同士を接続する矩形状の面であって、第三端面Ｓ３と間隔ｇ_S3をあけて略平行となっている。また、定着ベルト５５の引っ掛かりをより低減すべく、第三端面Ｓ３と外周面Ｓ６とは、Ｙ軸方向からの平面視で、外周面Ｓ６の外方向に突出する曲面にて接続される。この点は、第四端面Ｓ４および外周面Ｓ６にも同様に当てはまる。

また、寄り止め部材５７の内径φ_57aを内周面Ｓ５の直径（つまり、ｒ_S11×２）とする。この内径φ_57aは、加熱ローラ５３の外径φ₅₃よりも小さい値に設計される。より好ましくは、内径φ_57aは、０．９７×φ₅₃≦φ₅₇≦０．９９×φ₅₃を満たす値に設計される。また、寄り止め部材５７の距離ｄ₁，外径φ_57bは、寄り止め部材５７が定着器５の組み立て工程において適切に弾性変形するよう、適切な値に設計される。

《第四欄：寄り止め部材の作用・効果》
以上説明したように、寄り止め部材５７によれば、加熱ローラ５３と寄り止め部材５７との間に定着ベルト５５が入り込む隙間が実質的に生じない。よって、加熱ローラ５３の端部に切削加工や絞り加工等により段差を設けなくとも良くなる。換言すると、寄り止め部材５７を用いることで、加熱ローラ５３として、少なくとも外径の小さいストレート型鋼管を、より好ましくは、外径が小さく肉薄のストレート型鋼管を採用することが可能となる。その結果、定着器５を低コストで作製することが可能となる。また、ストレート型鋼管を加熱ローラ５３に用いることが可能となるため、加熱ローラ５３の体積を小さくすることが可能となる。これにより、加熱ローラ５３の熱容量を小さくできるため、省エネルギに寄与できる定着器５を提供することが可能となる。

また、以上のように距離ｄ₁，内径φ_57a，外径φ_57bを定めることで、定着器５の組み立て工程において、寄り止め部材５７は、端面Ｓ３，Ｓ４で定義される間隔ｇ_S3を若干広げて加熱ローラ５３に挿通させると共に、挿通後には、寄り止め部材５７は、弾性変形により、加熱ローラ５３の外周面を強い力で締め付けることが可能となる。この時、端面Ｓ３，Ｓ４の間の間隔ｇ_S3は取り付け前（つまり、力が加わっていない自然状態）と比較して若干広がる。また、寄り止め部材５７を用いることで、加熱ローラ５３の周方向のどの位置にも略均等な力が作用する。ここで、出願人の実験によれば、かかる力が５Ｎ以上であれば、加熱ローラ５３の外周面と寄り止め部材５７の内周面Ｓ５との間に隙間は実質的に生じないことが分かっている。出願人は、下記仕様の寄り止め部材５７のサンプルを試作した。
・材質：ＰＰＳ
・線膨張係数：３×１０^-5／℃
・内径φ_57a：１８ｍｍ
・外径φ_57b：２０ｍｍ、
・距離ｄ₁：２０ｍｍ

また、出願人は、加熱ローラ５３の外径φ₅₃に対する寄り止め部材５７のサンプルの内径φ_57aの差と、寄り止め部材５７の締め付け力との関係を測定した。その結果を図５に示す。図５に示す測定結果によれば、５Ｎ以上の締め付け力を確保するには、内径φ_57aを外径φ₅₃より０．１％以上小さくする必要がある。もし０．９９×φ₅₃≦φ₅₇と設計すると、内径φ_57aの公差により内径φ_57aが外径φ₅₃以上になってしまい、締め付け力が小さくなってしまう恐れがある。

逆に、内径φ_57aを外径φ₅₃より３％小さくすると、組み立て工程において寄り止め部材５７の間隔ｇ_S3を広げるために大きな力が必要になる。したがって、組み立てが難くなるばかりか、大きな力を寄り止め部材５７に加えて間隔ｇ_S3を広げる必要が生じるため、寄り止め部材５７が破損する可能性もある。

以上のような寄り止め部材５７を使用した結果、定着ベルト５５は、Ｙ軸方向への寄りが発生した時であっても、寄り止め部材５７の端面Ｓ２を摺擦しつつ適切に回転する。換言すると、定着ベルト５５が寄り止め部材５７の端面Ｓ２に突き当たり、端面Ｓ２のＹ軸方向位置を超えて移動し難くなっている。それゆえ、定着ベルト５５は、加熱ローラ５３および寄り止め部材５７の間に入り込んだり引っ掛かったりすることが抑制され、その結果、破損し難くなる。

定着器５は、印刷動作中、１００℃〜２００℃の高温下で動作する。かかる高温下、定着器５の構成部品は熱膨張する。ここで、鋼材からなる加熱ローラ５３と比較すると、寄り止め部材５７は、樹脂からなるため、熱膨張により大きく変形する。また、寄り止め部材５７は、高温下では熱膨張により周方向に伸びるため、端面Ｓ３，Ｓ４の間隔ｇ_S3は、常温下よりも高温下の方が狭くなる。また、加熱ローラ５３と寄り止め部材５７との間には、たとえ高温下であっても隙間は実質的に生じさせないことが好ましい。したがって、間隔ｇ_S3は、高温下でも０以上になるように設計しておかなければならない。なぜならば、もし、間隔ｇ_S3が０になった後も熱膨張がさらに進行すると、寄り止め部材５７の内径φ_57aが大きくなる方向に力が働いてしまう。その結果、加熱ローラ５３と寄り止め部材５７との間には、定着ベルト５５が入り込む隙間ができる可能性が高くなるからである。

また、線膨張係数が３×１０^-5／℃のＰＰＳで内径φ_57aが１８ｍｍの寄り止め部材５７が作製されるとする。この場合、内周面Ｓ５の周長（つまり、弧長ｌ_S11）は約６０ｍｍとなる。かかる寄り止め部材５７は、室温（約２０℃）から２００℃まで加熱されると、内周面Ｓ５の周方向に約０．３ｍｍ熱膨張する。したがって、間隔ｇ_S3は、室温下で少なくとも約０．３ｍｍに設計される必要がある。

《第五欄：第一変形例》
上記実施形態に係る寄り止め部材５７では、端面Ｓ３，Ｓ４の間はＹ軸方向全域にわたって空間となっている。よって、図６に示すように、端面Ｓ３，Ｓ４の位置がＹ軸方向にずれて正対しなくなり、段差Ｓ７ができるおそれがある。かかる段差Ｓ７に、回転する定着ベルト５５がひっかかったり、乗り上げたりすることが想定される。かかる状態で、定着ベルト５５が回転し続けると、定着ベルト５５にはストレスが繰り返しかかり、破損するおそれがある。

このような段差Ｓ７の発生を、第一変形例に係る寄り止め部材５７ａは防止する。そのために、寄り止め部材５７ａは、図７，図８に示すように、寄り止め部材５７と比較すると、第一凸部Ｐ１、第二凸部Ｐ２および第一スリット部Ｃ１をさらに備える。それ以外に、両寄り止め部材５７，５７ａに相違点は無い。それゆえ、図７，図８において、図３，図４に示す構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

第一凸部Ｐ１および第二凸部Ｐ２は、内周面Ｓ５上であって第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４の近傍に形成され、内周面Ｓ５の中心軸に向かって突出する。また、第一凸部Ｐ１および第二凸部Ｐ２は、第二端面Ｓ２からは若干離れた位置に形成されることが好ましい。

より具体的には、第一凸部Ｐ１は、図８左側に例示するように、Ｙ軸方向からの平面視で、内周面Ｓ５の中心軸側に、半径ｒ_P1で弧長ｌ_P1の円弧をなす円弧面を有する。また、この円弧面は、中心軸方向に一定の平行な幅ｗ_P1を有する。ここで、半径ｒ_P1は、端面Ｓ１，Ｓ２（つまり、内周面Ｓ５）の半径ｒ_S11よりも小さな値に、また、弧長ｌ_P1は、例えば弧長ｌ_S11の半分未満の値に設計される。また、幅ｗ_P1は、少なくとも、端面Ｓ１，Ｓ２間の距離ｄ₁よりも小さな値に設計される。ここで、第一基準面Ｆ_ref1を、前述の自然状態での端面Ｓ３，Ｓ４の丁度中間を通過する仮想的な面と定義する。第二凸部Ｐ２は、第一基準面Ｆ_ref1に対して第一凸部Ｐ１と略対称な形状を有する。

第一スリット部Ｃ１は、寄り止め部材５７ａを加熱ローラ５３に装着した時に、両凸部Ｐ１，Ｐ２が嵌まり込む第一嵌合部の一例である。より具体的には、第一スリット部Ｃ１は、装着時に端面Ｓ２と平行となるように加熱ローラ５３に形成され、加熱ローラ５３の中心軸方向に幅ｗ_C1（ｗ_C1＝ｗ_P1）を有すると共に、加熱ローラ５３の周方向に長さｌ_C1を有する。ここで、幅ｗ_C1は、第一スリット部Ｃ１の周方向の一方端から他方端に至るまで略一定である。

寄り止め部材５７ａを加熱ローラ５３に取り付ける際に寄り止め部材５７ａを広げる必要がある。よって、長さｌ_C1は、第一凸部Ｐ１の一方端から、第一凸部Ｐ１の他方端、間隔ｇ_G3および第二凸部Ｐ２の一方端をこの順番に介して、第二凸部Ｐ２の他方端までの円弧面に沿う沿面距離（換言すると、加熱ローラ５３の回転方向への長さ）、より具体的には、２×ｌ_P1＋ｇ_S3よりも大きな値に設計される。また、この値に設計することで、各凸部Ｐ１，Ｐ２が加熱ローラ５３に乗り上げて、寄り止め部材５７ａと加熱ローラ５３の間に隙間ができることを防止することも可能となる。

《第六欄：第一変形例の作用・効果》
第一変形例によれば、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４の近傍に設けられた第一凸部Ｐ１および第二凸部Ｐ２と、加熱ローラ５３側に設けられた第一スリット部Ｃ１とにより、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４は、Ｙ軸方向にずれることなく正対するよう位置決められる。これにより、前述のような段差Ｓ７の発生を防止して、定着ベルト５５の破損を防止することが可能となる。

また、両凸部Ｐ１，Ｐ２は、上記の通り、好ましくは、第二端面Ｓ２からＹ軸方向に若干離れた位置に形成される。その結果、回転する定着ベルト５５は、図９左側に示すように、両凸部Ｐ１，Ｐ２と接触しなくなるため、寄り止め部材５７ａに引っ掛かり難くなる。これにより、定着ベルト５５の破損を防止することが可能となる。逆に、もし、両凸部Ｐ１，Ｐ２が第二端面Ｓ２に沿って形成されると、両凸部Ｐ１，Ｐ２が、図９右側に示すように、回転する定着ベルト５５と接触し易くなり、その結果、定着ベルト５５が寄り止め部材５７ａに引っ掛かり易くなる。また、定着ベルト５５が第１スリット部Ｃ１に入り込み易くもなる。

《第七欄：付記》
第一変形例では、第一嵌合部として第一スリット部Ｃ１を例示した。しかし、これに限らず、厚さｔ₅₃が０．５ｍｍ程度の肉厚の鋼管が加熱ローラ５３として使用されるのであれば、第一嵌合部は、加熱ローラ５３を貫通しない溝部であっても構わない。ただし、前述の通り、加熱ローラ５３としては、厚さｔ₅₃が０．３ｍｍ程度の鋼管が使用されることが好ましい。この場合、第一嵌合部を溝部（凹部）とすると、溝部は０．１ｍｍ程度と浅くなる。その結果、両凸部Ｐ１，Ｐ２が溝部から外れやすくなってしまう。よって、第一嵌合部としては加熱ローラ５３を貫通する第一スリット部Ｃ１の方が好ましい。

また、第一変形例では、両凸部Ｐ１，Ｐ２を同一の第一スリット部Ｃ１に嵌め込むことで、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４を高精度に正対させている。しかし、これに限らず、各凸部Ｐ１，Ｐ２が個々に嵌まり込む二つのスリット部（つまり、第一嵌合部）が加熱ローラ５３に形成されても構わない。

また、第一変形例では、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４のＹ軸方向への位置ずれが生じ難くなるように、第一凸部Ｐ１および第二凸部Ｐ２は、第一端面Ｓ１の近傍では無く、第二端面Ｓ２の近傍に形成されることが好ましい。しかし、これに限らず、両凸部Ｐ１，Ｐ２は第一端面Ｓ１の近傍に形成されても構わない。

《第八欄：第二変形例》
第一変形例に係る寄り止め部材５７ａでは、第一凸部Ｐ１および第二凸部Ｐ２を同一の第一スリット部Ｃ１に嵌め込むことで、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４の平行度等を高精度に確保していた。しかし、寄り止め部材５７ａに元々傾きやねじれが生じていると、第一凸部Ｐ１、第二凸部Ｐ２および第一スリット部Ｃ１だけでは、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４の平行度等を高精度に確保できないこともある。

上記に鑑み、第二変形例に係る寄り止め部材５７ｂは、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４の平行度等をさらに高精度に確保する。そのために、寄り止め部材５７ｂは、図１０，図１１に示すように、寄り止め部材５７ａと比較すると、第三凸部Ｐ３および第二スリット部Ｃ２をさらに備える。それ以外に、両寄り止め部材５７ａ，５７ｂに相違点は無い。それゆえ、図１０，図１１において、図７，図８に示す構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

第三凸部Ｐ３は、内周面Ｓ５上であって、両凸部Ｐ１，Ｐ２の形成位置以外の位置に形成、内周面Ｓ５の中心軸に向かって突出する。より好ましくは、第三凸部Ｐ３は、Ｙ軸方向からの平面視で、内周面Ｓ５の中心軸を挟んで両凸部Ｐ１，Ｐ２と対向する位置に形成される。

より具体的には、第三凸部Ｐ３は、図１１左側に例示するように、Ｙ軸方向からの平面視で、内周面Ｓ５の中心軸側に、半径ｒ_P3で弧長ｌ_P3の円弧をなす円弧面を有する。また、この円弧面は、この中心軸方向に沿う幅ｗ_P3であって、内周面Ｓ５の周方向に略一定の幅ｗ_P3を有する。ここで、半径ｒ_P3は、内周面Ｓ５の半径ｒ_S11よりも小さな値に設計される。また、弧長ｌ_P3および幅ｗ_P3は、寄り止め部材５７ｂの大きさ等を考慮して適切に定められる。

第二スリット部Ｃ２は、寄り止め部材５７ｂの装着時に、第三凸部Ｐ３が嵌まり込む第二嵌合部の一例であって、より具体的には、装着時に端面Ｓ２と平行となるように加熱ローラ５３に形成される。かかる第二スリット部Ｃ２は、加熱ローラ５３の中心軸に沿う方向に幅ｗ_C2（ｗ_C2＝ｗ_P3）を有すると共に、加熱ローラ５３の周に沿う方向に長さｌ_C2を有する。ここで、幅ｗ_C2は、第二スリット部Ｃ２の周方向の一方端から他方端に至るまで略一定である。

《第九欄：第二変形例の作用・効果》
第二変形例によれば、第一凸部Ｐ１および第二凸部Ｐ２が第一スリット部Ｃ１に嵌まり込むだけでなく、第三凸部Ｐ３が第二スリット部Ｃ２に嵌まり込む。ここで、両凸部Ｐ１，Ｐ２の幅ｗ_P1は第一スリット部Ｃ１の幅ｗ_C1と実質的に等しく、第三凸部Ｐ３の幅ｗ_P3は第二スリット部Ｃ２の幅ｗ_C2と実質的に等しい。よって、寄り止め部材５７ｂの装着時、寄り止め部材５７ｂに元々生じていた傾きまたはねじれは、第三端面Ｓ３および第四端面Ｓ４の平行度等が設計通りになるように矯正される。

《第十欄：付記》
第二変形例でも、第一変形例と同様に、第二嵌合部は、加熱ローラ５３を貫通しない溝部であっても構わない。
また、第二変形例でも、第一変形例と同様に、第三凸部Ｐ３は、第二端面Ｓ２の近傍に形成されることが好ましい。

《第十一欄：第三変形例》
また、加熱ローラ５３の両端部は高温となる。かかる両端部をベアリングで支持する際、ベアリングが高温になりすぎないように、従来から、加熱ローラ５３とベアリングとの間に、熱抵抗が鋼材よりも高い樹脂材料等からなる断熱ブッシュを介在させていた。

もし、仮にベアリングと加熱ローラ５３が直接接していると、ベアリングが高温になり、ベアリングに封入されているグリースの劣化が促進される。これにより、ベアリングの内輪と外輪との間で摩擦力が高まり、内輪がすべりにくくなる。その結果、加熱ローラ５３は、ベアリング内輪の表面上を摺動することとなり、摩耗し変形する。

上記に鑑み設けられる断熱ブッシュは、周知のように、寄り止め部材５７，５７ａ，５７ｂと似た形状を有する。よって、部品点数削減等の観点から、図１２に示すように、ベアリング５８と加熱ローラ５３の間に設けられる断熱ブッシュ５９を寄り止め部材５７，５７ａ，５７ｂと一体化することが好ましい。

《第十二欄：付記》
上記実施形態、第一変形例、第二変形例および第三変形例では、定着器５に用いられたベルト駆動装置５１について説明した。しかし、ベルト駆動装置５１は、定着器５に限らず、他の装置にも応用可能である。

本発明に係るベルト駆動装置は、ローラの外径を小さくすることが可能であり、定着器に好適である。また、本発明に係る画像形成装置は、ローラの外径を小さくすることが可能であり、印刷機、複写機、ファクシミリまたはそれらの機能を備えた複合機に好適である。

１ 画像形成装置
５ 定着器
５３ 加熱ローラ
５５ 定着ベルト
５７，５７ａ，５７ｂ 寄り止め部材
Ｓ１ 第一端面
Ｓ２ 第二端面
Ｓ３ 第三端面
Ｓ４ 第四端面
Ｐ１ 第一凸部
Ｐ２ 第二凸部
Ｐ３ 第三凸部
Ｃ１ 第一スリット部（第一嵌合部）
Ｃ２ 第二スリット部（第二嵌合部）

Claims (10)

1. 軸周りに回転可能なローラと、
   前記ローラの外周面に巻き掛けられるベルトと、
   前記ローラの端部に取り付けられる寄り止め部材であって、前記ベルトにおける前記軸方向の端部が突き当たる寄り止め部材と、を備え、
   前記寄り止め部材は、弾性変形可能であって、環状形状を有し、
   前記寄り止め部材の内周面の径は、前記ローラへの取り付け前には、前記ローラの外径よりも小さくなっており、さらに、
   前記寄り止め部材は、
   前記軸方向に互いに対向する第一端面および第二端面であって、前記内周面により接続される第一端面および第二端面と、
   前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第三端面と、
   前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第四端面であって、前記第三端面に対して間隔があけて設けられた第四端面と、を含み、
   前記間隔は、前記ローラへの取り付け前よりも、前記ローラへの取り付け後の方が広くなっており、
   前記寄り止め部材は、前記内周面上であって前記第三端面および前記第四端面の近傍に設けられた第一凸部および第二凸部をさらに含み、
   前記ローラは、前記第一凸部および前記第二凸部の両方が嵌合される第一嵌合部をさらに含む、ベルト駆動装置。
2. 軸周りに回転可能なローラと、
   前記ローラの外周面に巻き掛けられるベルトと、
   前記ローラの端部に取り付けられる寄り止め部材であって、前記ベルトにおける前記軸方向の端部が突き当たる寄り止め部材と、を備え、
   前記寄り止め部材は、弾性変形可能であって、環状形状を有し、
   前記寄り止め部材の内周面の径は、前記ローラへの取り付け前には、前記ローラの外径よりも小さくなっており、さらに、
   前記寄り止め部材は、
   前記軸方向に互いに対向する第一端面および第二端面であって、前記内周面により接続される第一端面および第二端面と、
   前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第三端面と、
   前記第一端面、前記第二端面および前記内周面に接続される第四端面であって、前記第三端面に対して間隔があけて設けられた第四端面と、を含み、
   前記間隔は、前記ローラへの取り付け前よりも、前記ローラへの取り付け後の方が広くなっており、
   前記寄り止め部材は、前記内周面上であって前記第三端面および前記第四端面の近傍に設けられた第一凸部および第二凸部をさらに含み、
   前記ローラは、前記第一凸部および前記第二凸部が個々に嵌合される二つの第一嵌合部をさらに含む、ベルト駆動装置。
3. 前記内周面は、前記ローラへの取り付け前、前記ローラの外径の９７％以上９９．９％以下の径を有する、請求項１または２に記載のベルト駆動装置。
4. 前記間隔は、前記寄り止め部材の取り付け後に前記寄り止め部材が加熱された時でも０以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のベルト駆動装置。
5. 前記ローラには、前記第一嵌合部としての貫通孔が形成されている、請求項１に記載のベルト駆動装置。
6. 前記ローラの回転方向への前記第一嵌合部の長さは、前記第一凸部の一方端から、前記第一凸部の他方端、前記間隔および前記第二凸部の一方端を介して前記第二凸部の他方端に至るまでの前記ローラの回転方向への長さよりも大きい、請求項１または５に記載のベルト駆動装置。
7. 前記第一凸部および前記第二凸部は、前記第一端面および前記第二端面のうち、前記ローラへの取り付け時に前記軸方向の中央寄りにくるものから離れた位置に形成される、請求項１または２に記載のベルト駆動装置。
8. 前記ローラは金属製のストレート管材からなる、請求項１〜７のいずれかの記載のベルト駆動装置。
9. 前記寄り止め部材は、前記内周面上であって前記第一凸部および前記第二凸部とは異なる位置に設けられた第三凸部をさらに含み、
   前記ローラは、前記第三凸部が嵌合される第二嵌合部をさらに含む、請求項１に記載のベルト駆動装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のベルト駆動装置を用いた定着器を備える、電子写真方式の画像形成装置。

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