JP2002173212A

JP2002173212A - ベルト駆動装置、定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002173212A
Application number: JP2001105987A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kurotaka; 重夫黒高; Satohiko Baba; 聡彦馬場; Takashi Fujita; 貴史藤田; Hirokazu Ikegami; 廣和池上; Hisashi Kikuchi; 尚志菊地; Atsushi Nakato; 淳中藤; Kiyoshi Oshima; 清大嶋; Jun Yura; 純由良
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】寄り解消動作の際に速やかに寄りを解消でき
るベルト駆動装置を提供する。【解決手段】少なくとも２つのローラ１，２により張
架されたベルト３と、該ベルトの外周面に接触してベル
トとの間でニップを形成する加圧ローラ１２と、上記張
架ローラの少なくとも１つに設けられたベルト寄り防止
手段とを備えたベルト駆動装置において、ベルト寄り防
止手段を備えたローラでの摩擦力が他のローラの個所で
の摩擦力の総和よりも大きいか、少なくとも等しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ファク
シミリ、複写機などの画像形成装置における複数のロー
ラに巻き掛けられた無端ベルトを有する装置、特に走行
する無端ベルトの寄りを規制するベルト駆動装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置では、複数のローラ
に巻き掛けられた無端ベルトを用いることが知られてい
る。例えばベルト定着装置、転写ベルト、感光体ベルト
などである。無端ベルトは走行中に幅方向（ローラ軸線
方向）への寄りを生じることがある。この寄りを規制す
る構成が以下のように種々提案されている。

【０００３】例えば、特公平６−９９０５５号公報、実
開平４−６０９１６号公報に開示されているように、無
端ベルトの回転トルクを利用して該ベルトの寄りを規制
する。具体的には、無端ベルトを揺動可能なローラに巻
き掛け、特公平６−９９０５５号の場合には無端ベルト
が寄りを生じたときに乗り上げる検知部材を、実開平４
−６０９１６号の場合には無端ベルト端部が当接する垂
直な面を有する検知部材を、揺動可能なローラと一体的
に設け、無端ベルトの回転トルクにより検知部材が回転
駆動されると、一端を検知部材に固定され他端を不動部
に固定された糸が検知部材に巻き取られ、揺動可能なロ
ーラが他のローラから離間する向き、即ち、寄りを規制
する向きに変位する。

【０００４】また無端ベルト端部の内周面あるいは外周
面にベルト寄り規制部材を貼り付けたり、ローラ軸端部
にベルト寄り止めリングを設けることも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
６−９９０５５号公報や実開平４−６０９１６号公報に
開示された構成では、揺動可能なローラが寄りを規制す
る向きに変位した際に速やかに無端ベルトの寄りが解消
しないと該ベルトが検知部材との摺動摩擦により摩耗し
て劣化してしまうという不具合がある。ベルト端部周面
に貼り付けられたベルト寄り規制部材は、ベルトに大き
な寄り力が作用したときにベルト寄り規制部材が剥がれ
たり、ベルトが規制部材を乗り越えたりする不具合があ
る。ベルト寄り止めリングの構成では、無端ベルトに大
きな寄り力が作用したとき無端ベルトの座屈現象によ
り、ベルト端部が破損する恐れがある。

【０００６】揺動ローラの変位でベルトの寄りが速やか
に解消しない原因を考えると、寄り解消のために無端ベ
ルトを寄り方向と逆向きに移動するにあたり、その移動
を可能とする力が足りないか、それを妨げる力が働いて
いるからである。図９、図１０に示すように、ベルトに
対して元に戻る作用を与えるためには、その寄ってしま
った方のローラ１，２の軸間距離を他方の軸間距離より
も大きくするのであるが、その態様としては、図９のよ
うに、従動ローラ２の軸方向に直角な方向であってロー
ラ１，２が互いに非平面上に位置するように変位する場
合と、図１０のように、従動ローラ２の軸方向に直角な
方向であってローラ１，２が互いに平面上に位置するよ
うに変位する場合とがある。いずれにせよ、寄り方向と
逆向きのベルト移動は、揺動可能なローラとベルト表面
の摩擦力（摩擦係数、ベルト張力）やベルト巻き付け角
度に依存することとなる。

【０００７】そこで本発明は、寄り解消動作の際に速や
かに寄りを解消できるベルト駆動装置を提供することを
課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、少なくとも２つのローラにより張架されたベルト
と、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間でニップ
を形成する加圧ローラと、上記ベルトの幅方向端部に設
けられたベルト寄り防止手段とを備えたベルト駆動装置
において、ベルト寄り防止手段に関わるローラでの軸線
方向移動力を他のローラの個所での軸線方向移動力より
も大きくすることによって、解決される。軸線方向での
移動力は、ベルト張力又はベルト押圧力と、これらの力
が作用する面積と、これらの力が作用する面での摩擦係
数又は表面粗さとに関わっている。したがってこれらフ
ァクターを適宜設定することによって、ベルト寄り防止
手段に関わるローラの軸線方向移動力を他のローラ部分
での移動力よりも大きくすることができる。上記張架ロ
ーラの少なくとも１つにベルト寄り防止手段が設けられ
る場合、ベルト寄り防止手段を備えたローラでの軸線方
向移動力が他のローラの個所での軸線方向移動力のいず
れよりも大きいことが課題解決に必要である。

【０００９】上記のような構成のベルト駆動装置におい
て、ベルト寄り防止手段に関わるローラでの摩擦係数、
上記張架ローラの少なくとも１つにベルト寄り防止手段
が設けられている場合にはベルト寄り防止手段を備えた
ローラでの摩擦係数が他のローラの個所での摩擦係数よ
りも大きいことで、上記課題を解決できる。

【００１０】更に、寄り解消のために無端ベルトを寄り
方向と逆向きに移動するにあたって、その移動を妨げる
ように働く力について考察すると、この「妨げる力」に
は、寄り防止手段を付設したローラでの移動力に抵抗す
るものとして、定着ローラとベルト内周面との摩擦力
や、加圧ローラとベルト外周面との摩擦力がトータル的
に関わってくることになる。

【００１１】したがって、ベルト寄り防止手段を備えた
ローラでの軸線方向移動力が、他のローラの個所での軸
線方向移動力の総和よりも大きいか、等しいことによっ
て、寄り解消動作の際に、寄り解消移動を妨げる力に打
ち勝って寄りを解消することが確実速やかに可能とな
る。とりわけ摩擦力や摩擦係数が問題である。

【００１２】摩擦係数を相対的に低く設定されるべきロ
ーラの外周面及び／又はベルト表面にフッ素樹脂層が設
けられているのが好適である。上記ローラが芯金、中間
耐熱弾性層及びフッ素樹脂チューブを被覆して形成され
た表面層を備えて構成されていれば一層効果的である。
あるいは上記ベルトが耐熱弾性層とフッ素樹脂チューブ
を被覆して形成された表面層とを備えて構成されていて
も良い。更には、ベルト寄り防止手段を備えたローラが
耐熱ゴム層を備えているのが良い。

【００１３】摩擦係数を相対的に低く設定されるべきロ
ーラの外周面及び／又はベルト表面に対して摩擦係数低
減手段を付設しているのも好適である。上記摩擦係数低
減手段はオイル塗布手段、あるいはワックス塗布手段で
あり得る。

【００１４】少なくとも２つのローラにより張架された
ベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間で
ニップを形成する加圧ローラと、上記ベルトの幅方向端
部に設けられたベルト寄り防止手段とを備えたベルト駆
動装置において、ベルト寄り防止手段に関わるローラ、
上記張架ローラの少なくとも１つにベルト寄り防止手段
が備えられている場合には該ローラでのローラ外周面の
表面粗さが他のローラの個所でのローラ外周面の表面粗
さよりも大きいか等しいことで、上記課題を解決でき
る。表面粗さを相対的に低く設定されるべきローラ外周
面が０．４μｍ以下の表面粗さであれば好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。先ず本発明に係る画像形成装置につい
て説明する。画像形成装置全体の構成は基本的には従来
のものと共通しており、図１において、静電潜像担持体
である感光体ドラム２１の周囲には、該ドラム表面を帯
電するための帯電チャージャ２２、一様帯電処理面に潜
像を形成するための書込み部（マルチビーム書込み）２
３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでト
ナー像を形成する現像装置２４、形成されたドラム上の
トナー像を用紙（記録シート）へ転写するための転写装
置（転写搬送ベルトユニット）２５、ドラム上の残留ト
ナーを除去するためのクリーニング装置２７、ドラム上
の残留電位を除去するための除電装置２８が順に配設さ
れている。このような構成において、画像形成がＮ／Ｐ
（ネガポジ）で行われる場合、帯電チャージャ２２によ
って表面を一様に負に帯電された感光体２１は、書込み
部２３によって静電潜像を形成され、現像装置２４によ
ってトナー像を形成される。該トナー像は、転写ベルト
２９などでなる転写装置２５によって、感光体ドラム２
１表面から、装置下部のタンデムトレイ、ユニバーサル
トレイ、固定トレイなどを組み合わせてなる給紙バンク
２６或いは横付け給紙トレイ乃至手差しトレイから搬送
された用紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラム
２１に静電的に付着した用紙は、分離爪によって感光体
ドラム２１から分離される。そして未定着の用紙上のト
ナー像は本発明に係るベルト定着装置３０によって用紙
に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム２１上
に残留したトナーは、クリーニング装置２７によって除
去され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラ
ム２１は除電ランプ２８で初期化され、次回の画像形成
プロセスに供される。

【００１６】次に、本発明に係るベルト定着装置３０を
図２において説明する。以降共通するが、図において一
対で構成されていて特別に区別して説明する必要がない
構成部品については、その片方を適宜記載することでそ
の説明に代える。該ベルト定着装置は、一般にコピーな
どに用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、葉
書といった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ^２相当以上の
厚紙や、封筒などの、用紙よりも熱容量が大きな所謂特
殊シートとのいずれをも記録材として用いることが可能
である。

【００１７】ベルト定着装置３０は、定着ベルト３と、
該定着ベルト３を巻き掛けた定着ローラ１及び加熱ロー
ラ２と、定着ベルト３を加熱する加熱手段として加熱ロ
ーラ２内に設けられたヒータ１９と、定着ベルト３及び
該定着ベルト３を介して定着ローラ１に圧接された圧接
部材たる加圧ローラ１２とを有している。加熱ローラ２
は金属製表面、特にアルミニウム表面を有するのに対し
て、定着ローラ１は芯金とフッ素樹脂乃至シリコーンゴ
ムの表層を有している。定着ローラ１にはシリコーンゴ
ム、フッ素ゴムなどのような耐熱中間弾性層が備えられ
ていてもよい。フッ素樹脂を付与する際、チューブ状に
して被覆すると、表面粗さを０．１μｍ以下にすること
ができる。図１で認識可能なように、定着ローラ１と加
圧ローラ１２の間のニップ部の記録材搬送方向上下流に
ガイド部材を備えていることも好ましい。フッ素樹脂表
層を有する加圧ローラ１２には、その軸１２ａにスプリ
ング１０が係合しており、該スプリング１０により、定
着ローラ１に対して下方から圧接されている。加圧ロー
ラ１２にも耐熱中間弾性層が備えられていてもよい。ス
プリング１０は、軸１２ａの両端に一対配設されている
加圧バネである。スプリング１０の付勢力Ｐ１は、スプ
リング１４の張力Ｐ２よりも十分に大きく設定されてい
る。また加圧ローラ１２表面にシリコーンオイルを塗布
すべく、摩擦係数低減手段であるオイル塗布装置４が加
圧ローラ１２に付設されている。当該オイル塗布装置は
定着ベルト３に付設されていてもよい。オイル塗布装置
に代えてワックス塗布装置であってもよい。

【００１８】図３に示すように、基体３ａとコート層３
ｂとから構成され厚さが５０〜４００μｍ程度の定着ベ
ルト３は、記録材上の未定着トナーを定着させる機能す
るものであるから、耐熱性及び熱応答性が要求される。
それで、基体３ａはフィルム状にポリイミド、ニッケ
ル、ステンレススチール、あるいは鉄などで構成され、
コート層（離型層）３ｂは離型性の良い材料として知ら
れたシリコーンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱ゴムの他、
フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなど）などの耐
熱樹脂で構成され得る。フッ素樹脂の離型層と基体との
間に、中間耐熱弾性層としてシリコーンゴムやフッ素ゴ
ムなどを１００μｍ〜３００μｍの厚みで配するように
してもよい。本例では基体をポリイミド製（厚み５０〜
１００μｍ）とし、離型層をフッ素樹脂（ＰＦＡ）製
（厚み１０〜３０μｍ）としている。コート層３ｂは、
定着ベルト３の端部が寄り防止手段（寄り検知回転体
５）と係合した際に摺動摩擦が生じると摩耗してしま
い、その摩耗粉が装置内に飛散して様々な部位に付着し
てしまうため、定着ベルト３の端部には設けられておら
ず、非コート領域１３が形成されている。

【００１９】上記ベルト定着装置３０の主たる構成要素
であるベルト駆動装置は、幅が比較的広く図４において
時計回りに走行する無端ベルトとしての、平ベルト３
と、該平ベルト３を掛け渡し両端が変位可能な可変ロー
ラとしての従動ローラ２を含む複数のローラとしての、
駆動ローラ（定着ローラ）１及び従動ローラ（加熱ロー
ラ）２と、上記ベルト３の外周面に接触してベルトとの
間でニップを形成する加圧ローラ１２と、ベルト寄り防
止手段とを有している。ベルト寄り防止手段は、基本的
に寄り検知回転体５と紐部材７とで構成されている。駆
動ローラ１はその軸１ａと、従動ローラ２はその軸２ａ
とそれぞれ一体的に形成されており、各駆動ローラ１、
従動ローラ２は、各軸１ａ，２ａによりそれぞれ、図４
において時計回りに回転自在に支持されている。ベルト
３を掛け渡した方向をＹ方向（従動ローラ２から駆動ロ
ーラ１へ向くＹ１方向と、駆動ローラ１から従動ローラ
２へ向くＹ２方向）、各ローラ１，２の軸方向をＺ方向
（紙面の奥方向に向くＺ１方向と、手前方向に向くＺ２
方向）、及びＹ方向とＺ方向に垂直な方向をＸ方向（上
方向であるＸ１方向と、下方向であるＸ２方向）とする
と、従動ローラ２の両端はそれぞれ、その軸２ａに直角
な方向であるＸ方向、Ｙ方向のうち、従動ローラ２と駆
動ローラ１とが互いに非平面上に位置する方向であるＸ
方向に変位可能である。

【００２０】図５に、従動ローラ２のＺ１方向端部に設
けられているベルト寄り防止手段を構成する寄り検知回
転体５を示し、これについて説明する。従動ローラ２の
両端側方に該寄り検知回転体５が備えられていてもよ
い。寄り検知回転体５は、従動ローラ２の端部からの距
離が大きくなるにつれて径が大きくなる截頭円錐形状を
なしており、軸２ａ上で回転する。

【００２１】ベルト寄り検知部材５は、従動ローラ側の
端部５ａと、次第に径が大きくなる部分の外周面である
テーパ面５ｂとを有している。端部５ａの径は、従動ロ
ーラ２の径と同径か、僅かに小さく形成され、またテー
パ面５ｂの傾斜角は、平ベルト３の側端部の座屈を考慮
して好ましくは１°〜６°程度に形成されている。寄り
検知回転体５を含む各図においてはテーパ面５ａの傾斜
角を誇張して描いている。ベルト寄り検知部材５は、平
ベルト３がＺ１方向に寄ってテーパ面５ｂに乗り上げた
とき、その乗り上げ量が大きくなるにつれて伝達される
回転トルクを比例的に増加させることができる。

【００２２】寄り検知回転体５は、Ｚ１方向端部に、テ
ーパ面５ｂをなす部分よりも大きな径を有しテーパ面５
ｂとの間で段部６ａを形成するストッパ６を一体に有し
ている。寄り検知回転体５は、テーパ面５ｂをなす部分
とストッパ６との間に凹部５ｃを有する。該凹部５ｃに
は、その一端を凹部５ｃに突設された係合部５ｄに固定
され、他端を不動部材に固定された紐部材７（変位手
段）が巻き掛けられている。紐部材７は本例では糸状を
なしているが、帯状であってもよい。ストッパ６の下
方、即ち、Ｘ２方向近傍には、平ベルト３がストッパ６
に当接したことを検知するための、周知構成のフォトセ
ンサ１５（当接検知手段）が配設されている。

【００２３】軸２ａの、寄り検知回転体５よりもＺ１方
向側の端部は、軸受１１によって支持されている。軸受
１１はベルト駆動装置の筐体の一部をなす側壁２０に設
けられた穴８に遊嵌されている。軸受１１は、軸２ａの
端部に固設された軸受支持板９を介して側壁２０に支持
されている。軸２ａ端部は、Ｃリング形の止め輪１６に
より抜け止めが施されているが、止め輪１６にはＥリン
グ形のものを用いることもできる。

【００２４】寄り検知回転体５は、軸２ａに対して摺動
回転する一定高さの突条５ｅを有している。突条５ｅの
先端部の内側、即ち、軸受１１のインナーリング１１ａ
に対応する部分は切り欠かれており、突条５ｅの端面が
軸受１１のアウターリング１１ｂにのみ当接することに
より、インナーリング１１ａの回転が寄り検知回転体５
に伝達されることなく、寄り検知回転体５と軸受１１と
の距離が一定に保たれることとなる。なお突条５ｅに代
えて、ストッパ６の、インナーリング１１ａに対応する
部分を切り欠いた構成によっても、同様の機能を得るこ
とができる。

【００２５】軸受１１として、従動ローラ２の軸端部を
回転自在に支持する際の回転トルクを極力減少するため
に転がり軸受のうちの玉軸受を用いているので、平ベル
ト３が回転しているとき、従動ローラ２にはベルト３の
回転による張力によって駆動ローラ１を支点とする回転
トルクが働き、従動ローラ２全体がＸ２方向に移動する
力が働く場合があるが、軸２ａを支持する軸受１１が玉
軸受であるから、駆動ローラ１を支点に回転トルクが作
用しても従動ローラ２がＸ２方向に変位する力は極めて
小さくなる。したがって、平ベルト３が回転していると
き、従動ローラ２が下方向に移動する力によって、スプ
リング１４の付勢力に抗して従動ローラ２が不安定な動
きをすることがない。

【００２６】図６に示すように、軸２ａは、軸受１１、
軸受支持板９を介して、ベルト駆動装置の筐体である不
図示の不動部材との間に張設されたスプリング１４（引
っ張りバネ／弾性部材）により、Ｘ１方向及びＹ２方向
に付勢される。Ｘ１方向の付勢力は、軸受１１を穴８の
内周縁の上方位置に当接させて、Ｘ２方向、即ち、従動
ローラ２と駆動ローラ１とが互いに非平面上に位置する
ように変位可能に位置保持し、Ｙ２方向の付勢力は、平
ベルト３に所定の張力を与えている。図４で明らかなよ
うに、紐部材７は、従動ローラ２の端部が変位するＸ方
向と略平行に張設されている。

【００２７】寄り検知回転体５の材質は、金属製のもの
であってもよいが、平ベルト３の側端部と接触した時に
ベルト端部に破損を生じさせるおそれがある点を考慮し
て、ポリイミド樹脂（ＰＩ）により形成されている。他
にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェ
ニレンサリファイド樹脂（ＰＰＳ）などの耐熱エンジニ
アリングプラスチックや耐熱性ではないがポリアセター
ルなどのプラスチックを用いることができるし、金属製
とする場合には、アルミニウムや銅系の材料を用いるこ
とができる。

【００２８】平ベルト３が摩耗しないためには、その係
合する相手である寄り検知回転体５が平ベルト３に比し
て軟らかく、適度に摩耗する材料で形成されていること
が望ましい。寄り検知回転体３の方が摩耗すれば、平ベ
ルト３と寄り検知回転体５との摩擦熱により焼き付きが
生じることがなく、また摩耗により平ベルト３の張力が
大きくなっても平ベルト３が摩耗してしまうことがな
く、その摩耗粉が潤滑剤的な働きをする作用を生じると
いう相乗効果により、平ベルト３の寿命が延びるからで
ある。本例での基体３ｂ及び寄り検知回転体５の材料選
択において、平ベルト３の対摩耗性、即ち、基体３ｂの
対摩耗性は寄り検知回転体５のそれよりも大きくしてい
る。更に、材料選択に加えて、基体３ｂ、寄り検知回転
体５の表面を加工して凹凸を適当な状態にし、これら部
材の硬度を調節してもよい。

【００２９】本例のベルト駆動装置は以上のような構成
であるから、図４，５に示すように正常な状態で平ベル
ト３が回転走行されている状態から、図７に示すように
平ベルト３がＺ１方向に寄った状態になると、同図７に
示すように平ベルト３が寄り検知回転体５に乗り上げて
係合し、平ベルト３とテーパ面５ｂとの摩擦力とベルト
張力により、図８において矢印Ｒで示すように、寄り検
知回転体５が紐部材７を巻き取る方向に回転駆動力を受
ける。寄り検知回転体５がスプリング１４に抗して紐部
材７を巻き取ると、図９に示すように従動ローラ（加熱
ローラ）２の端部はＸ２方向に変位する。換言すれば、
ローラ１，２が互いに捩じれる方向に押し下げられる。
つまり平ベルト３の回転トルクによる寄り検知回転体５
の回転運動が、従動ローラ２の直線運動に変換される。

【００３０】この際、突条部５ｅと軸受１１との摺擦面
積は小さいので、寄り検知回転体５と軸受１１との摩擦
は寄り検知回転体５の回転の妨げとなることはなく、ま
た穴８は軸受１１の変位を許容する大きさを有するの
で、軸受１１の変位が穴８によって妨げられることはな
く、従動ローラ２のＺ１方向端部のＸ２方向への変位は
滑らかに行われる。

【００３１】平ベルト３の寄り量が大きいほど、平ベル
ト３の内周面と寄り検知回転体５との係合面積が大きく
なるので、従動ローラ５２の変位量も大きくなり、平ベ
ルト３を元の状態に戻そうとする力も大きくなる。かく
して従動ローラ２はベルトの寄りを戻すべく所定の量だ
け変位し、従動ローラ２の変位に伴い平ベルト３はＺ２
方向に戻され始め、平ベルト３の寄り量も漸次減少して
いき、それと共に従動ローラ２の変位量も減少し、平ベ
ルト３と従動ローラ２とは、元の正常な状態に復帰す
る。かかる正常な状態に復帰する際には、スプリング１
４の付勢力により、寄り検知回転体５に巻き取られてい
た紐部材７が繰り出される。

【００３２】ローラ１，２を互いに捩じれた関係とする
ことにより平ベルト３の寄りを制御することに加えて、
平ベルト３及び寄り検知回転体５の材料を適宜選択して
いるため、平ベルト３の寄り検知回転体５との摺擦によ
る摩耗は小さく、平ベルト３の側端部の破損を防止でき
ると共に、ベルト寄り防止作用が確実に働き、平ベルト
３の側端部の経時劣化を大幅に遅らせることとなり、亀
裂破損などを防止してベルトの寿命を延ばすことができ
る。

【００３３】以上本例のベルト駆動装置を説明したが、
従動ローラ２の端部をＸ２方向でなくＸ１方向に変位す
ることによりベルト寄りを規制、制御することもでき
る。そのためには、紐部材７の巻き掛け態様、スプリン
グ１４の張設方向を従動ローラ２に関し対称とすればよ
い。寄り検知回転体の軸は従動ローラの軸と別体として
もよいし、寄り検知回転体を従動ローラの軸と非同軸上
で回転する構成としてもよい。ベルトを掛け渡すローラ
は３本以上でもよく、その場合、２本以上のローラを変
位させることもできる。上記例においては、従動ローラ
２のＺ方向端部についてのみ説明したが、Ｚ２方向端部
も同様に構成されており、同様の機能を有する。しか
し、予め平ベルト３を従動ローラ２のいずれか決まった
一方に寄るように構成すれば、寄り検知回転体などの構
成はベルトの寄りが生じる側にのみ設ければ足りる。

【００３４】またベルト寄り防止手段として、寄り検知
回転体と紐部材とで構成されるものを説明したが、当然
ながら該ベルト寄り防止手段はこれに限定されるもので
はなく、上記従来の技術の項で指摘した各種の寄り規制
構成、例えば無端ベルト端部の内周面あるいは外周面に
貼り合わされたベルト寄り規制部材や特公平６−９９０
５５号公報に開示された構成に対しても本発明を適用す
ることが可能である。また加熱ローラ（従動ローラ）に
ベルト寄り防止手段を付設した構成として説明したが、
上記ベルト寄り防止手段は加熱ローラに付設されなけれ
ばならないものではなく、他の巻回ローラの１つ又は複
数に付設させることも可能である。

【００３５】以上のようなベルト駆動装置は定着装置と
してでなく、作像装置における感光体ベルト駆動装置、
中間転写ベルト駆動装置、転写ベルト駆動装置、或いは
転写と定着機能を有するベルト転写定着装置として用い
ることも可能である。

【００３６】ベルトの寄り或いは寄り戻しについて改め
て考えると、その変位には、図９のように、従動ローラ
２の軸方向に直角な方向であってローラ１，２が互いに
非平面上に位置して変位する場合と、図１０のように、
従動ローラ２の軸方向に直角な方向であってローラ１，
２が互いに平面上に位置して変位する場合とがある。例
えば図１０のような関係の場合、変位現象は従動ローラ
２が駆動ローラ１に接近した方へ起こる。この時、発生
する変位力（寄り力または寄り戻し力：軸線方向移動
力）Ｆと変位量の関係は実験結果から図１１で表わされ
る曲線となり、ローラ位置を固定とする駆動ローラを基
準としたとき、Ｆ＝Ａ×ｆ（χ）という指数関数で近似
できた。ここで、Ａ＝Ｋ×μ×Ｐ×θ（Ｋ；定数、Ｐ；
従動ローラがベルト張力ローラとした場合のベルト張
力、θ；従動ローラに対するベルトの巻き付け角、μ；
従動ローラとベルト内周面の摩擦係数、χ；変位量／時
間）である。摩擦力Ｍ＝μ×Ｐであるから、軸線方向移
動力Ｆは少なくとも、摩擦力とベルト巻き付け角との積
で表される。また、駆動ローラと加圧ローラとの間で
発生する寄り力も同様にベルトと加圧ローラ間の摩擦係
数、巻き付け角度、加圧力に比例する。上記の例ではベ
ルト寄り防止手段が従動ローラ（加熱ローラ）軸端部に
設けられ、寄り現象が発生した方向の従動ローラ軸端部
を所定の方向に変位させて寄り防止を行うようになって
いる。かかる状態においては加圧ローラに起因して発生
する寄り力が上記ベルト寄り防止手段によるベルト寄り
防止作用の円滑な動作の妨げとなる。

【００３７】そこでベルトとローラの間で発生する変位
力に関して実験を行った。上記説明に係るベルト寄り防
止手段によってベルト寄りを防止できた場合を○、でき
なかた場合を×として、目視確認にてベルト制御性の良
否を判断した。実験条件は以下の通りである：・ベルト速度（２００ｍｍ／秒）、・ベルト張力（１．５ｋｇ／片側）、・ベルト構成（ポリイミド内周＋フッ素樹脂外周，ポリ
イミド厚１００μｍ，フッ素樹脂厚３０μｍ）、・定着温度（１６０℃）、・オイルレス、・従動（加熱）ローラ表面：アルミニウム、・駆動（定着）ローラ表面：フッ素樹脂又はシリコーン
ゴム。

【００３８】第１の実験では、加圧ローラの部分での摩
擦力の影響をできるかぎり低減するために定着圧力を通
常の２０ｋｇ／片側から１０ｋｇ／片側に下げ、加圧ロ
ーラ表面はフッ素樹脂層とし、従動ローラと駆動ローラ
での軸線方向移動力（変位力）の大小とベルト制御性の
関係を、両ローラのベルト巻き付け角を等しくすること
で両ローラの摩擦係数の大小とベルト制御性の関係とし
て測定した。・従動ローラとベルト内周面の摩擦係数μ１、・フッ素樹脂表面駆動ローラとベルト内周面の摩擦係数
μ２、・シリコーンゴム表面駆動ローラとベルト内周面の摩擦
係数μ３、・μ３＞μ１＞μ２なお、摩擦係数は本来、ローラと当該ローラに接触する
ベルトとの間での摩擦係数を考えるべきであるが、実際
にはこれらの摩擦係数は測定困難で数値化できないの
で、相対的な摩擦係数の大小で表すこととした。結果を
表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】次に、加圧ローラとベルト外周面での摩擦
力の影響を調べるため、上記μ１とμ２のもとで、摩擦
係数の大小とベルト制御性の関係を測定した。定着圧力
を通常の２０ｋｇ／片側として摩擦係数の大小で確認す
べく、加圧ローラのベルト巻き付け角（図２の符号４
０）を従動ローラのベルト巻き付け角に対して、ベルト
張力に対する定着圧力の逆比（１．５／２０）に対応す
るように調整した。・オイル塗布状態の加圧ローラとベルト外周面の摩擦係
数μ４、・フッ素樹脂表面加圧ローラとベルト外周面の摩擦係数
μ５、・シリコーンゴム表面加圧ローラとベルト外周面の摩擦
係数μ６、・μ４＜μ５＜μ１＜μ６結果を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】次に摩擦係数に代えて表面粗さ（Ｒａ値：
μｍ）に基づいて、ベルト制御性との関係を調べた。こ
の際、ローラとベルトの擦れ状態を共通にするためにベ
ルトの表裏を等しくするため、ベルト基体の表と裏の両
面に同じコート層を施した。先ず、加圧ローラの部分で
の摩擦力の影響をできるかぎり低減するために定着圧力
を通常の２０ｋｇ／片側から１０ｋｇ／片側に下げ、従
動ローラと駆動ローラでの軸線方向移動力（変位力）の
大小とベルト制御性の関係を、両ローラのベルト巻き付
け角を等しくすることで両ローラの表面粗さの大小とベ
ルト制御性の関係として測定した。結果を表３に示す。

【００４３】

【表３】

【００４４】次に、加圧ローラとベルト外周面での摩擦
力の影響を調べるため、上記駆動ローラ及び従動ローラ
が共に０．４μｍのもとで、表面粗さの大小とベルト制
御性の関係を測定した。加圧ローラのベルト巻き付け角
を従動ローラのベルト巻き付け角に対して１．５／２０
になるように調整することは摩擦係数の実験と同じであ
る。結果を表４に示す。

【００４５】

【表４】

【００４６】更に、定着ローラとベルト内周面との摩擦
力や、加圧ローラとベルト外周面との摩擦力のトータル
的な「妨げ力」に関して実験を行った。実験条件は以下
の通りである：・ベルト速度（２００ｍｍ／秒）、・ベルト張力（１．５ｋｇ／片側）、・ベルト構成（ポリイミド内周＋フッ素樹脂外周，ポリ
イミド厚１００μｍ，フッ素樹脂厚３０μｍ）、・定着温度（１６０℃）、・オイルレス、・従動（加熱）ローラ表面：フッ素樹脂（Ａ１）又はシ
リコーンゴム（Ｂ１）・駆動（定着）ローラ表面：フッ素樹脂（Ａ２）又はシ
リコーンゴム（Ｂ２）。

【００４７】この第５の実験でも、上記第１の実験と同
じように、加圧ローラの部分での摩擦力の影響をできる
かぎり低減するために定着圧力を通常の２０ｋｇ／片側
から１０ｋｇ／片側に下げ、加圧ローラ表面は摩擦係数
の小さなフッ素樹脂層とし、従動ローラと駆動ローラで
の軸線方向移動力の大小とベルト制御性の関係を、両ロ
ーラのベルト巻き付け角を等しくすることで両ローラの
摩擦係数の大小とベルト制御性の関係として測定した。・従動ローラとベルト内周面との摩擦力Ｆ１、従動ロー
ラ表面がフッ素樹脂の場合をＦ１(A1)、シリコーンゴム
の場合をＦ１(B1)、このローラの摩擦力の大小関係はＦ
１(A1)＜Ｆ１(B1)である。・駆動ローラとベルト内周面との摩擦力Ｆ２、駆動ロー
ラ表面がフッ素樹脂の場合をＦ２(A2)、シリコーンゴム
の場合をＦ２(B2)、このローラの摩擦力の大小関係はＦ
２(A2)＜Ｆ２(B2)である。・従動ローラと駆動ローラの摩擦力の大小関係は、Ｆ１
(B1)＞Ｆ２(B2)＞Ｆ２(A2)＞Ｆ１(A1)である。

【００４８】上記条件において、従動ローラとベルト内
周面の摩擦力とベルト制御性の関係を調べた結果、表５
のようになった。

【００４９】

【表５】

【００５０】次に、加圧ローラとベルト外周面での摩擦
力の影響を調べるため、上記制御性の良好な結果（○の
欄）のもとで、加圧ローラとベルト外周面での摩擦力の
大小とベルト制御性の関係を測定した。定着圧力を１０
ｋｇ／片側として摩擦力の大小で確認すべく、ベルト巻
き付け角因子の影響をできるだけ受けないようにするた
め、加圧ローラのベルト巻き付け角（図２の符号４０）
を従動ローラのベルト巻き付け角に対して、ベルト張力
に対する定着圧力の逆比（１．５／１０）に対応するよ
うに調整した。・加圧ローラとベルト外周面との摩擦力Ｆ３、加圧ロー
ラ表面がフッ素樹脂の場合をＦ３(A3)、シリコーンゴム
の場合をＦ３(B3)、このローラの摩擦力の大小関係はＦ
３(A3)＜Ｆ３(B3)である。・従動ローラと加圧ローラの摩擦力の大小関係は、Ｆ３
(B3)＞Ｆ１(B1)＞Ｆ３(A3)である。

【００５１】上記条件において、従動ローラとベルト内
周面、加圧ローラとベルト外周面の摩擦力とベルト制御
性の関係を調べた結果、表６のようになった。

【００５２】

【表６】

【００５３】更に次に、加圧ローラとベルト外周面での
摩擦力の影響を調べるため、上記第６の実験において制
御性の良好な結果（○の欄）のもとで、加圧ローラとベ
ルト外周面での摩擦力の大小とベルト制御性の関係を測
定した。即ち、従動ローラ表面がシリコーンゴムであっ
て、その摩擦力がＦ１(B1)のもとで定着圧力を可変とし
て、摩擦力の大小で確認すべく、下記の如く設定した。・定着圧力；５，１０，１５，２０（ｋｇ／片側）、・加圧ローラとベルト外周面との摩擦力をＦ３、定着圧力５（ｋｇ／片側）の時の摩擦力をＦ３(5)、１
０（ｋｇ／片側）のときはＦ３(10)、同様にＦ３(15)、
Ｆ３(20)とする。・上記ローラの摩擦力の大小関係は、Ｆ３(20)＞Ｆ３(1
5)＞Ｆ３(10)＞Ｆ３(5)、・従動ローラと加圧ローラの摩擦力の大小関係は、Ｆ１
(B1)＞Ｆ３(20)＞Ｆ３(15)＞Ｆ３(10)＞Ｆ３(5)、・また前述の如く従動ローラと駆動ローラの摩擦力の大
小関係は、Ｆ１(B1)＞Ｆ２(B2)＞Ｆ２(A2)＞Ｆ１(A1)で
ある。

【００５４】上記条件において、更に従動ローラとベル
ト内周面の摩擦力；Ｆ１(B1)を固定条件として、従動ロ
ーラとベルト内周面、駆動ローラとベルト内周面及び加
圧ローラとベルト外周面の摩擦力と、ベルト制御性の関
係を調べた結果、表７のようになった。

【００５５】

【表７】

【００５６】上記結果から、従動ローラとベルト内周面
の摩擦力；Ｆ１(B1)に対して、駆動ローラとベルト内周
面及び加圧ローラとベルト外周面の摩擦力の大小関係を
見てみると、・駆動ローラ表面がシリコーンゴムの場合（Ｆ２(B
2)）、Ｆ２(B2)＋Ｆ３(20)＞Ｆ２(B2)＋Ｆ３(15)＞Ｆ１
(B1)＞Ｆ２(B2)＋Ｆ３(10)＞Ｆ２(B2)＋Ｆ３(5)となっ
た。・駆動ローラ表面がフッ素樹脂の場合（Ｆ2(A2)）、Ｆ
１(B1)＞Ｆ２(A2)＋Ｆ３(20)＞Ｆ２(A2)＋Ｆ３(15)＞Ｆ
２(A2)＋Ｆ３(10)＞Ｆ２(A2)＋Ｆ３(5)となった。

【００５７】即ち、摩擦力に注目すると、上記のような
構成のベルト駆動装置において、ベルト寄り防止手段に
関わるローラでの摩擦力（摩擦係数×ベルト張力）を他
のローラでの個所の摩擦力の総和よりも大きくすること
によって、確実速やかに寄りを解消できることが実験に
よって検証された。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、ベルト寄り防止手段に
関わるローラでの軸線方向移動力、若しくは摩擦力を他
のローラの個所での軸線方向移動力若しくは摩擦力より
も大きく、更にはそれら他のローラ個所での総和よりも
大きく、あるいは等しくすることによって、寄り解消動
作の際に確実速やかに寄りを解消できる。

【００５９】摩擦係数の観点で考慮すると、ベルト寄り
防止手段に関わるローラでの摩擦係数、上記張架ローラ
の少なくとも１つにベルト寄り防止手段が設けられてい
る場合にはベルト寄り防止手段を備えたローラでの摩擦
係数を他のローラの個所での摩擦係数よりも大きく、更
にはそれらの総和よりも大きく、あるいは等しくするこ
とに当たる。部材表面の摩擦係数に言及するものとして
例えば特開２０００−３５７２３号公報が存するが、当
該公報に開示された内容は、トナー離型性を改善するた
めに定着ベルトの表面層にフッ素ゴムを用い、それによ
ってトナーの付着残留を防止することを目的にしてお
り、ローラやベルトのそれぞれの摩擦係数の大小をベル
ト寄り解消の点で配慮しているものではない。

【００６０】またベルト寄り防止手段に関わるローラ、
上記張架ローラの少なくとも１つにベルト寄り防止手段
が備えられている場合には該ローラでのローラ外周面の
表面粗さを他のローラの個所でのローラ外周面の表面粗
さよりも大きくするか等しくすることも、摩擦力の大小
関係の調整に相当する。表面粗さに関しては例えば特開
平９−７３２４３号公報に開示されたものがあるが、こ
れは高光沢の画像を得るために表面を平滑にするために
提案されているもので、ベルト寄り解消を考慮していな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置全体の概念図であ
る。

【図２】本発明を適用したベルト駆動装置を備えたベル
ト定着装置を示す概略側面図である。

【図３】無端ベルトの構成を示すための拡大断面図であ
る。

【図４】図５に示したベルト駆動装置における紐部材の
張設の態様を示す概略側面図である。

【図５】本発明を適用したベルト駆動装置の要部であっ
て、通常の状態を示す一部を切り開いた正面図である。

【図６】図５に示したベルト駆動装置における変位ロー
ラの支持態様を示す概略側面図である。

【図７】本発明を適用したベルト駆動装置の要部であっ
て、ベルト寄りが生じた状態を示す一部を切り開いた正
面図である。

【図８】図７に示したベルト駆動装置における可変ロー
ラの一端が変位した状態を示す概略側面図である。

【図９】可変ローラの一端がＸ１方向に変位した状態を
示すベルト駆動装置の正面図である。

【図１０】可変ローラの一端がＹ２方向に変位した状態
を示すベルト駆動装置の正面図である。

【図１１】ベルト寄り力とベルト寄り量の関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１駆動（定着）ローラ２従動（加熱）ローラ３定着ベルト４オイル塗布装置１０，１４スプリング１２加圧ローラ１９ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 ３Ｆ０４９ 15/20 １０２ 15/20 １０２３Ｊ１０３ 21/00 ３５０ 21/00 ３５０ (72)発明者藤田貴史東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者池上廣和東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者菊地尚志東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者中藤淳東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者大嶋清東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者由良純東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H033 BA11 BA12 BB37 CA35 2H035 CA05 CB06 CF02 2H072 AA03 BA03 2H200 GA24 GB26 GB27 JA25 JA27 JA29 JB06 JB40 JB43 JB45 JB47 JB49 JB50 JC03 JC10 JC13 JC15 JC17 JC19 JC20 LA30 MA03 MA13 MC05 MC08 PA14 PB24 3F023 AA05 BA02 BC01 GA03 3F049 AA02 AA07 BA00 BB06 BB11 DA04 DB05 LA02 LA05 LA07 LB03 3J103 AA02 AA14 AA21 AA51 AA74 BA02 BA41 BA43 CA02 DA05 GA02 GA57 GA58 GA60 HA04 HA12 HA43 HA47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つのローラにより張架され
たベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間
でニップを形成する加圧ローラと、上記ベルトの幅方向
端部に設けられたベルト寄り防止手段とを備えたベルト
駆動装置において、ベルト寄り防止手段に関わるローラでの軸線方向移動力
が他のローラの個所での軸線方向移動力よりも大きいこ
とを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項２】少なくとも２つのローラにより張架され
たベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間
でニップを形成する加圧ローラと、上記張架ローラの少
なくとも１つに設けられたベルト寄り防止手段とを備え
たベルト駆動装置において、ベルト寄り防止手段を備えたローラでの軸線方向移動力
が他のローラの個所での軸線方向移動力のいずれよりも
大きいことを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項３】ベルト寄り防止手段を備えたローラでの
軸線方向移動力が他のローラの個所での軸線方向移動力
の総和よりも大きいか等しいことを特徴とする請求項２
に記載のベルト駆動装置。
【請求項４】少なくとも２つのローラにより張架され
たベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間
でニップを形成する加圧ローラと、上記張架ローラの少
なくとも１つに設けられたベルト寄り防止手段とを備え
たベルト駆動装置において、ベルト寄り防止手段を備えたローラでの摩擦力が他のロ
ーラの個所での摩擦力の総和よりも大きいか等しいこと
を特徴とするベルト駆動装置。
【請求項５】少なくとも２つのローラにより張架され
たベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間
でニップを形成する加圧ローラと、上記ベルトの幅方向
端部に設けられたベルト寄り防止手段とを備えたベルト
駆動装置において、ベルト寄り防止手段に関わるローラでの摩擦係数が他の
ローラの個所での摩擦係数よりも大きいことを特徴とす
るベルト駆動装置。
【請求項６】少なくとも２つのローラにより張架され
たベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの間
でニップを形成する加圧ローラと、上記張架ローラの少
なくとも１つに設けられたベルト寄り防止手段とを備え
たベルト駆動装置において、ベルト寄り防止手段を備えたローラでの摩擦係数が他の
ローラの個所での摩擦係数のいずれよりも大きいことを
特徴とするベルト駆動装置。
【請求項７】ベルト寄り防止手段を備えたローラでの
摩擦係数が他のローラの個所での摩擦係数の総和よりも
大きいか等しいことを特徴とする請求項６に記載のベル
ト駆動装置。
【請求項８】摩擦係数を相対的に低く設定されるべき
ローラの外周面及び／又はベルト表面にフッ素樹脂層が
設けられることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一
項に記載のベルト駆動装置。
【請求項９】上記ローラが芯金、中間耐熱弾性層及び
フッ素樹脂チューブを被覆して形成された表面層を備え
て構成されることを特徴とする請求項８に記載のベルト
駆動装置。
【請求項１０】上記ベルトが耐熱弾性層とフッ素樹脂
表層を備えて構成されることを特徴とする請求項８に記
載のベルト駆動装置。
【請求項１１】上記ベルト寄り防止手段を備えたロー
ラが耐熱ゴム層を設けていることを特徴とする請求項２
〜４、６及び７のいずれか一項にベルト駆動装置。
【請求項１２】摩擦係数を相対的に低く設定されるべ
きローラの外周面及び／又はベルト表面に対して摩擦係
数低減手段を付設したことを特徴とする請求項２〜１１
のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項１３】上記摩擦係数低減手段がオイル塗布手
段であることを特徴とする請求項１１に記載のベルト駆
動装置。
【請求項１４】上記摩擦係数低減手段がワックス塗布
手段であることを特徴とする請求項１１に記載のベルト
駆動装置。
【請求項１５】少なくとも２つのローラにより張架さ
れたベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの
間でニップを形成する加圧ローラと、上記ベルトの幅方
向端部に設けられたベルト寄り防止手段とを備えたベル
ト駆動装置において、ベルト寄り防止手段に関わるローラでのローラ外周面の
表面粗さが他のローラの個所でのローラ外周面の表面粗
さよりも大きいか等しいことを特徴とするベルト駆動装
置。
【請求項１６】少なくとも２つのローラにより張架さ
れたベルトと、該ベルトの外周面に接触してベルトとの
間でニップを形成する加圧ローラと、上記張架ローラの
少なくとも１つに設けられたベルト寄り防止手段とを備
えたベルト駆動装置において、ベルト寄り防止手段を備えたローラでのローラ外周面の
表面粗さが他のローラの個所でのローラ外周面の表面粗
さのいずれよりも大きいことを特徴とするベルト駆動装
置。
【請求項１７】表面粗さを相対的に低く設定されるべ
きローラ外周面が０．４μｍ以下の表面粗さであること
を特徴とする請求項１５又は１６に記載のベルト駆動装
置。
【請求項１８】上記ベルトが少なくとも、内蔵ヒータ
又は外方配置したヒータにより加熱される加熱ローラと
加圧ローラにベルトを介して圧接する定着ローラとによ
り張架されていることを特徴とする請求項１〜１７のい
ずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項１９】請求項１８に記載のベルト駆動装置を
備えた定着装置。
【請求項２０】請求項１８に記載のベルト駆動装置を
備えた画像形成装置。