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技術 ベルト搬送装置、定着装置及び画像形成装置

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 花谷純次
出願日 2016年3月25日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-062506
公開日 2017年9月28日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-173749
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着 ベルト,ローラによる搬送 電子写真一般。全体構成、要素
主要キーワード 被搬送部材 圧接ユニット 乗り上がり ベルト規制部材 パッド部材 トルク上昇 ベルト搬送装置 アライメント誤差
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
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図面 (13)

課題

無端状のベルト駆動部材との接触で周回させる構成において、ベルトの回転軸方向の端部をベルトの回転軸方向と直交する面に接触させてベルトの回転軸方向の移動を阻止する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制する。

解決手段

定着装置は、被搬送部材と表面で接触する無端状のベルトと、前記ベルトの外周と接触し、前記ベルトが周回するように駆動する駆動部材と、前記ベルトの回転軸方向の端部における内周又は外周に接触し、前記ベルトの回転軸方向の移動を前記駆動部材の回転軸方向に対する傾きに変換する変換部材と、を有する。

概要

背景

特許文献1では、無端状のベルト回転軸方向の移動を規制するために、ベルトの回転軸方向の両端部にベルト規制部材をそれぞれ設けている。

概要

無端状のベルトを駆動部材との接触で周回させる構成において、ベルトの回転軸方向の端部をベルトの回転軸方向と直交する面に接触させてベルトの回転軸方向の移動を阻止する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制する。定着装置は、被搬送部材と表面で接触する無端状のベルトと、前記ベルトの外周と接触し、前記ベルトが周回するように駆動する駆動部材と、前記ベルトの回転軸方向の端部における内周又は外周に接触し、前記ベルトの回転軸方向の移動を前記駆動部材の回転軸方向に対する傾きに変換する変換部材と、を有する。

目的

本発明は、無端状のベルトを駆動部材との接触で周回させる構成において、ベルトの回転軸方向の端部をベルトの回転軸方向と直交する面に接触させてベルトの回転軸方向の移動を阻止する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被搬送部材と表面で接触する無端状のベルトと、前記ベルトの外周と接触し、前記ベルトが周回するように駆動する駆動部材と、前記ベルトの回転軸方向の端部における内周又は外周に接触し、前記ベルトの回転軸方向の移動を前記駆動部材の回転軸方向に対する傾きに変換する変換部材と、を有するベルト搬送装置

請求項2

前記変換部材は、前記駆動部材の回転軸方向に沿った断面で見て前記駆動部材の回転軸方向に対して傾斜し、回転軸方向に移動する前記ベルトの前記端部が乗り上がる傾斜部を有する、請求項1に記載のベルト搬送装置。

請求項3

前記傾斜部は、前記ベルトと前記駆動部材との接触部よりも前記ベルトの回転方向上流側に配置され、前記ベルトの回転軸方向の端部における内周と接触する、請求項2に記載のベルト搬送装置。

請求項4

前記傾斜部は、前記ベルトと前記駆動部材との接触部よりも前記ベルトの回転方向下流側に配置され、前記ベルトの回転軸方向の端部における外周と接触する、請求項2に記載のベルト搬送装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項に記載のベルト搬送装置と、前記駆動部材又は前記ベルトの内側に配置された加熱源と、を有する定着装置

請求項6

被搬送部材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって前記被搬送部材に形成された画像を該被搬送部材に定着させる請求項5に記載の定着装置と、を有する画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、ベルト搬送装置定着装置及び画像形成装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1では、無端状のベルト回転軸方向の移動を規制するために、ベルトの回転軸方向の両端部にベルト規制部材をそれぞれ設けている。

先行技術

0003

特開2006−051804号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、無端状のベルトを駆動部材との接触で周回させる構成において、ベルトの回転軸方向の端部をベルトの回転軸方向と直交する面に接触させてベルトの回転軸方向の移動を阻止する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

請求項1に記載のベルト搬送装置は、被搬送部材と表面で接触する無端状のベルトと、前記ベルトの外周と接触し、前記ベルトが周回するように駆動する駆動部材と、前記ベルトの回転軸方向の端部における内周又は外周に接触し、前記ベルトの回転軸方向の移動を前記駆動部材の回転軸方向に対する傾きに変換する変換部材と、を有している。

0006

請求項2に記載のベルト搬送装置は、請求項1に記載のベルト搬送装置において、前記変換部材は、前記駆動部材の回転軸方向に沿った断面で見て前記駆動部材の回転軸方向に対して傾斜し、回転軸方向に移動する前記ベルトの前記端部が乗り上がる傾斜部を有している。

0007

請求項3に記載のベルト搬送装置は、請求項2に記載のベルト搬送装置において、前記傾斜部は、前記ベルトと前記駆動部材との接触部よりも前記ベルトの回転方向上流側に配置され、前記ベルトの回転軸方向の端部における内周と接触する。

0008

請求項4に記載のベルト搬送装置は、請求項2に記載のベルト搬送装置において、前記傾斜部は、前記ベルトと前記駆動部材との接触部よりも前記ベルトの回転方向下流側に配置され、前記ベルトの回転軸方向の端部における外周と接触する。

0009

請求項5に記載の定着装置は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のベルト搬送装置と、前記駆動部材又は前記ベルトの内側に配置された加熱源と、を有している。

0010

請求項6に記載の画像形成装置は、被搬送部材に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって前記被搬送部材に形成された画像を該被搬送部材に定着させる請求項5に記載の定着装置と、を有している。

発明の効果

0011

請求項1に記載のベルト搬送装置の構成によれば、無端状のベルトを駆動部材との接触で周回させる構成において、ベルトの回転軸方向の端部をベルトの回転軸方向と直交する面に接触させてベルトの回転軸方向の移動を阻止する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制することができる。

0012

請求項2に記載のベルト搬送装置の構成によれば、変換部材が駆動部材の回転軸方向に沿った断面で見て駆動部材の回転軸方向に対して段差を有する構成と比べて、ベルトの回転軸方向をスムーズに傾かせることができる。

0013

請求項3のベルト搬送装置の構成によれば、傾斜部がベルトと駆動部材との接触部よりもベルトの回転方向下流側に配置されかつベルトの回転軸方向の端部における内周と接触する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制することができる。

0014

請求項4のベルト搬送装置の構成によれば、傾斜部がベルトと駆動部材との接触部よりもベルトの回転方向上流側に配置されかつベルトの回転軸方向の端部における外周と接触する構成と比べて、ベルトの回転軸方向の端部の摩耗を抑制することができる。

0015

請求項5の定着装置の構成によれば、請求項1〜4のいずれか1項に記載のベルト搬送装置を有しない構成と比べて、ベルトの寿命が延びる。

0016

請求項6の画像形成装置の構成によれば、請求項5に記載の定着装置を有しない構成と比べて、消費電力を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0017

第1実施形態の画像形成装置を示す構成図である。
第1実施形態の定着装置の構成を示す概略断面図である。
(A)第1実施形態のベルト搬送装置で用いる変換部材の正面図である。(B)図3(A)の変換部材のB−B線断面図である。(C)図3(A)の変換部材を矢印3C方向で見た側面図である。
図2のベルトを回転方向と直交する方向から見た正面図である。
図4の矢印5で指し示す部分の拡大図であり、ベルトが回転軸方向の一方側に移動した状態を示している。
図4の矢印6で指し示す部分の拡大図であり、ベルトが回転軸方向の他方側に移動した状態を示している。
第1実施形態のベルト搬送装置の変形例の正面図である。
図7において、ベルトが回転軸方向の一方側に移動した状態を示している。
第1実施形態のベルト搬送装置のその他の変形例の正面図である。
図9において、ベルトが回転軸方向の一方側に移動した状態を示している。
比較例1〜3のベルト搬送装置におけるベルトの回転軸方向の移動量と時間との関係を示すグラフである。
実施例1〜3のベルト搬送装置におけるベルトの回転軸方向の移動量と時間との関係を示すグラフである。

実施例

0018

本発明の一実施形態に係るベルト搬送装置、定着装置及び画像形成装置について説明する。

0019

<第1実施形態>
図1には、第1実施形態の画像形成装置10が示されている。なお、以下の説明では、図1に矢印Yで示す方向を装置高さ方向、矢印Xで示す方向を装置幅方向とする。また、装置高さ方向及び装置幅方向のそれぞれに直交する方向(Zで示す)を装置奥行き方向とする。そして、画像形成装置10を正面視して、装置高さ方向、装置幅方向、装置奥行き方向をY方向、X方向、Z方向と記載する。さらに、X方向、Y方向、Z方向のそれぞれ一方側と他方側を区別する必要がある場合は、画像形成装置10を正面視して、上側をY側、下側を−Y側、右側をX側、左側を−X側、奥側をZ側、前側を−Z側と記載する。

0020

画像形成装置10は、一例として、用紙Pを搬送するロール対13を含む搬送部12と、搬送部12により搬送される用紙P上にトナーTを用いてトナー像Gを形成する画像形成部14と、トナー像Gを加熱及び加圧して用紙Pに定着する定着装置30と、を有する。図1に示す符号Kの線は、用紙Pの搬送経路を表している。本実施形態の用紙Pは、本発明における被搬送部材の一例である。

0021

画像形成部14は、画像形成ユニット20と、画像形成ユニット20の各部の動作を制御して用紙P上にトナー像Gを形成させる制御部22とを有している。画像形成ユニット20は、一例として、公知の電子写真方式である帯電露光現像転写の各工程を行うように構成されている。

0022

〔要部構成〕
次に、本発明における要部構成について説明する。

0023

まず、定着装置30について説明する。
図2に示されるように、定着装置30は、ベルト32と、駆動部材の一例としての加熱ロール34と、変換部材の一例としてのサイドガイド36、38(図4参照)と、傾斜部37、39とを備えるベルト搬送装置40を有している。また、定着装置30は、加熱ロール34の内側に配置される加熱源の一例としてのハロゲンランプ42とを有している。

0024

ベルト32は、無端状とされ、表面(外周面)32Sで用紙Pと接触するようになっている。このベルト32の内側には、Z軸方向に延びるメインフレーム44と、ベルト32を内側から押して表面32Sを加熱ロール34に圧接させるパッド部材46と、メインフレーム44に取り付けられてパッド部材46を支持する支持部材48とを含んで構成される圧接ユニット50が設けられている。

0025

加熱ロール34は、Z方向を回転軸方向として図示しないフレーム部材に回転可能に支持されている。この加熱ロール34は、図示しない電動モータからの駆動力で回転するようになっている。また、加熱ロール34は、ベルト32と接触しており、加熱ロール34の回転(図2では、矢印R1方向の回転)にともなってベルト32を周回(図2では、矢印R2方向の周回)させる。なお、回転軸方向に移動していない状態のベルト32の回転軸方向は、Z方向とされている。

0026

図4に示されるように、サイドガイド36は、メインフレーム44の長手方向の一端部(図4では左側の端部)に取り付けられており、ベルト32の回転軸方向(幅方向)の一端部32Aよりも回転軸方向の外側に配置されている。

0027

図3(A)〜図3(C)に示されるように、サイドガイド36は、板状のベース部52と、ベース部52の一方の板面52Aから突出した円弧状の支持部54とを備えている。支持部54は、外面54Aがベルト32の内面に接触するように構成されている。ベルト32の内面には、ベルト32の内面に対する傷や摩耗、さらにトルク上昇の抑制などのために摺動オイルが塗られている。

0028

また、ベース部52の板面52Aは、周縁部と支持部54との間の部分がベルト32の一端部32Aと対向する対向面53とされている。この対向面53にベルト32の一端部32Aが接触した場合には、ベルト32の回転軸方向の移動が阻止される。

0029

傾斜部37は、2つの支持部54のうち、一方の支持部54の外面54Aに形成されている。また、傾斜部37は、支持部54に形成されていることから、対向面53よりもベルト32の回転軸方向の内側に配置されている。ここで、図5に示されるように、ベルト32が回転軸方向に移動した場合、ベルト32の一端部32Aが傾斜部37に乗り上がり、ベルト32の回転軸方向が加熱ロール34の回転軸方向に対して傾く図5では、傾斜角を符号θで示す。)。すなわち、ベルト32が回転軸方向に移動する移動力が、ベルト32の回転軸方向を加熱ロール34の回転軸方向に対して傾かせる力に変換される構成とされている。具体的には、傾斜部37は、加熱ロール34の回転軸方向(言い換えると、Z方向、メインフレーム44の長手方向)に沿った断面で見て加熱ロール34の回転軸方向に対して傾斜している。なお、図4図6では、ベルト32の回転軸を符号32ALで示し、加熱ロール34の回転軸を符号34ALで示している。

0030

また、傾斜部37は、ベルト32と加熱ロール34との接触部(以下、適宜「ニップ部N」と記載する。)よりもベルト32の回転方向上流側に配置されている。さらに、傾斜部37は、加熱ロール34の回転軸方向に対してベルト32の回転軸方向が傾いていない状態でベルト32の回転軸方向から見て(言い換えると、Z方向、メインフレーム44の長手方向から見て)、支持部54の外面54Aに沿うように円弧状に形成されている。

0031

サイドガイド38は、メインフレーム44の長手方向の他端部(図4では右側の端部)に取り付けられており、ベルト32の回転軸方向(幅方向)の他端部32Bよりも回転軸方向の外側に配置されている。

0032

サイドガイド38は、サイドガイド36と同様の構成を有しており、サイドガイド36を反転させた形状とされている。なお、図6で示される符号39はサイドガイド38の傾斜部であり、符号56、56Aはサイドガイド38のベース部と該ベース部の一方の板面であり、符号57はサイドガイド38の対向面であり、符号58、58Aはサイドガイド38の支持部と該支持部の外面である。また、図6では、ベルト32の他端部32Bが傾斜部39に乗り上がってベルト32の回転軸方向が加熱ロール34の回転軸方向に対して傾いたときの傾斜角を符号−θで示している。

0033

次に、本実施形態の作用について説明する。
図4ではベルト32が回転軸方向に移動する前の状態を示している。ここで、例えば、ベルト32と圧接ユニット50との組み付け誤差などに起因して、図5に示されるように、ベルト32が回転軸方向の一方側(図5では、左側)に移動する場合、ベルト32の一端部32Aの内周が傾斜部37に接し、ベルト32の回転軸方向が加熱ロール34の回転軸方向に対して傾きながら、ベルト32の回転にともなって一端部32Aが傾斜部37を乗り上がる。すなわち、ベルト32の回転軸方向の移動力が傾斜部37によってベルト32の回転軸方向を加熱ロール34の回転軸方向に対して傾かせる力に変換されて一端部32Aが傾斜部37を乗り上がる。このとき、傾斜部37に乗り上がったベルト32の一端部32Aは、他端部32Bに対して大回りに旋回するため、ベルト32のニップ部N近傍において回転軸方向の他方側(図5では右側)へ向かう力(図5で示す矢印F方向の力)が作用する。そのため、ベルト32は、ベルト32を回転軸方向の一方側へ移動させる力(図5で示す矢印−F方向の力)とベルト32を回転軸方向の他方側へ移動させる力との釣り合いが取れる位置に移動する。

0034

また、図6で示されるように、ベルト32が回転軸方向の他方側(図6では、右側)に移動した場合も同様に、ベルト32の他端部32Bの内周がサイドガイド38の傾斜部39に接し、ベルト32の回転軸方向が加熱ロール34の回転軸方向に対して傾きながら、ベルト32の回転にともなって他端部32Bが傾斜部39を乗り上がる。そして、傾斜部39に乗り上がったベルト32の他端部32Bが一端部32Aに対して大回りに旋回して、ベルト32が、ベルト32を回転軸方向の他方側へ移動させる力(図6で示す矢印F方向の力)とベルト32を回転軸方向の一方側へ移動させる力(図6で示す矢印−F方向の力)との釣り合いが取れる位置に移動する。

0035

したがって、ベルト搬送装置40では、ベルト32の一端部32Aをサイドガイド36の対向面53に接触させてベルト32の回転軸方向一方側の移動を阻止する構成と比べて、傾斜部37によってベルト32の一端部32Aが対向面53に接触するのが抑制されるため、ベルト32の一端部32Aの摩耗が抑制される。また、上記一端部32Aを対向面53に接触させる構成と比べて、ベルト32の回転軸方向一方側の移動にともなうトルク上昇が抑制される。同様に、ベルト搬送装置40では、ベルト32の他端部32Bをサイドガイド38の対向面57に接触させてベルト32の回転軸方向他方側の移動を阻止する構成と比べて、傾斜部39によってベルト32の他端部32Bが対向面57に接触するのが抑制されるため、ベルト32の他端部32Bの摩耗が抑制される。また、上記他端部32Bを対向面57に接触させる構成と比べて、ベルト32の回転軸方向他方側の移動にともなうトルク上昇が抑制される。これにより、ベルト32の一端部32A及び他端部32Bをそれぞれ対向面53、57に接触させる構成と比べて、ベルト32の寿命が延び、さらに、ベルト32を周回させる加熱ロール34のトルク上昇が抑制されてベルト搬送装置40の消費電力の上昇が抑制される。

0036

また、ベルト搬送装置40では、サイドガイド36に加熱ロール34の回転軸方向に沿った断面で見て加熱ロール34の回転軸方向に対して傾斜する傾斜部37を設けているため、サイドガイド36がベルト32の回転軸方向に対して段差を有する構成と比べて、一端部32Aが傾斜部37に対しスムーズに乗り降りできるため、ベルト32の回転軸方向がスムーズに傾く。なお、サイドガイド38の傾斜部39についても上記と同様の作用が得られる。

0037

さらに、ベルト搬送装置40では、サイドガイド36の傾斜部37をニップ部Nよりもベルト32の回転方向上流側に配置しかつベルト32の一端部32Aにおける内周と接触させていることから、ニップ部Nよりもベルト32の回転方向下流側に配置しかつベルト32の一端部32Aにおける内周と接触させる構成と比べて、ニップ部Nの直前で傾斜部37に乗り上げた一端部32Aが他端部32Bと比べて大回りに旋回できる。このため、ベルト32のニップ部N近傍において作用する回転軸方向の他方側へ向かう力(図5参照)が大きくなり、ベルト32の回転軸方向一方側の移動にともなうトルク上昇が抑制される。なお、サイドガイド38の傾斜部39についても上記と同様の作用が得られる。

0038

定着装置30では、ベルト搬送装置40を有しない構成と比べて、ベルト32の寿命が延びる。

0039

画像形成装置10では、定着装置30を有しない構成と比べて、消費電力を抑制することができる。

0040

前述の実施形態では、サイドガイド36の支持部54の外面54Aに傾斜部37を形成しているが本発明はこの構成に限定されない。例えば、図7及び図8に示される変形例のベルト搬送装置60のように、メインフレーム44の長手方向の一端部にサイドガイド62を取り付ける構成としてもよい。このサイドガイド62では、板状のベース部66の周縁部から支持部68が張り出しており、支持部68の先端部に傾斜部70が形成されている。この傾斜部70は、ベルト32の一端部32Aの外周に接触すると共にニップ部Nよりもベルト32の回転方向下流側に配置されている。なお、メインフレーム44の長手方向の他端部には、サイドガイド62と同じ構成でかつ形状が反転された形状の他のサイドガイドを取り付けてもよいし、前述の実施形態のサイドガイド38を取り付けてもよい。上記構成によれば、前述の実施形態のベルト搬送装置40と同様の作用が得られる。

0041

前述の実施形態では、サイドガイド36に傾斜部37を形成しているが本発明はこの構成に限定されない。例えば、図9及び図10に示される他の変形例のベルト搬送装置80のように、メインフレーム44の長手方向の一端部に傾斜部82を設ける構成としてもよい。この傾斜部82は、ベルト32の一端部32Aの内周に接触すると共にニップ部Nよりもベルト32の回転方向上流側に配置されている。なお、メインフレーム44の長手方向の他端部には、傾斜部82と同じ構成でかつ形状が反転された形状の他の傾斜部を取り付けてもよいし、前述の実施形態のサイドガイド38を取り付けてもよい。上記構成によれば、前述の実施形態のベルト搬送装置40と同様の作用が得られる。なお、上記構成の場合、メインフレーム44が本発明の変換部材の一例である。

0042

前述の実施形態では、ベルト32の回転軸方向の両端部側にそれぞれ傾斜部を配置する構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。ベルト32の回転軸方向の移動の向きが予め分かっている場合には、ベルト32が移動する側にのみ傾斜部を配置する構成としてもよい。

0043

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した実施形態1〜3の要部構成を、適宜、組み合わせてもよい。

0044

実験例>
次に本発明における効果を確認するため、実施例のベルト搬送装置と比較例のベルト搬送装置を用いて以下の実験を行った。

0045

(実験内容)
以下で説明する比較例1〜3及び実施例1〜3の各ベルト搬送装置のベルトを一定時間連続して回転させたときの各ベルトの回転軸方向の移動量を測定した。比較例1〜3の実験結果を図11にグラフで示し、実施例1〜3の実験結果を図12にグラフで示している。なお、図11及び図12では、横軸が時間、縦軸がベルトの回転軸方向の移動量を示しており、縦軸、横軸とも同じスケールとされている。

0046

(実験に使用したベルト搬送装置)
実施例1:第1実施形態と同構造のベルト搬送装置でアライメント誤差が1mm。
実施例2:第1実施形態と同構造のベルト搬送装置でアライメント誤差が2mm。
実施例3:第1実施形態と同構造のベルト搬送装置でアライメント誤差が3mm。
比較例1:第1実施形態においてサイドガイドに傾斜部が形成されていないベルト搬送装置でアライメント誤差が1mm。
比較例2:比較例1と同構造のベルト搬送装置でアライメント誤差が2mm。
比較例3:比較例1と同構造のベルト搬送装置でアライメント誤差が3mm。

0047

図11及び図12の結果から、実施例のベルト搬送装置は、比較例のベルト搬送装置と比べて、同じアライメント誤差でもベルトの回転軸方向の移動量を抑制できることが分かる。

0048

10画像形成装置
30定着装置
32ベルト
32A 一端部(ベルトの回転軸方向の端部)
32B 他端部(ベルトの回転軸方向の端部)
34加熱ロール(駆動部材)
36サイドガイド(変換部材)
37 傾斜部
38 サイドガイド(変換部材)
39 傾斜部
40ベルト搬送装置
42ハロゲンランプ(加熱源)
60 ベルト搬送装置
62 サイドガイド
66ベース部
68 支持部
70 傾斜部
80 ベルト搬送装置
82 傾斜部
P 用紙(被搬送部材)

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