JP2021160917A - 蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ローラと従動ローラとの間に張架された無端状のベルトからなる走行装置であって、自動的に無端ベルトの蛇行や滑りを修正する蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置を提供する。【解決手段】無端状のベルトの両サイドには一対の嵌合爪からなる嵌合凸部が走行方向に沿って等間隔に複数対凸設されるとともに、駆動ローラおよび従動ローラの両サイドの表面には一対の該嵌合爪にそれぞれ嵌合する一対の嵌合切込みからなる嵌合凹部が等間隔に複数対凹設され、前記嵌合爪はローラ回転軸方向に細長い略長方形であって、背中合わせのコの字状の切れ込みが無端状のベルトの裏面方向にへの字状に折り曲げられて形成され、前記嵌合切込みは平面から見た形状がローラ回転軸方向に細長い略長方形であって、断面がローラ表面に対し略垂直の垂直面および斜めの斜面で形成されるレの字状で、かつ、該垂直面同士が背中合わせになるように凹設されて一対の嵌合切込みからなる前記嵌合凹部が形成される、構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動ローラと従動ローラとの間に張架された無端状のベルトのローラ軸方向への蛇行を自動的に修正し、かつ走行方向の滑りを防止することができるベルト走行装置に関する。

従来、画像形成装置においては、トナー像をフィルム等の記録媒体に転写し、そのトナー像を定着装置に搬送し、定着装置で熱及び圧力を加えることにより記録媒体に定着させている。

トナー像の転写に際しては、ローラ間で張架した無端ベルトを回転させているとき、無端ベルトがローラ軸方向に移動して蛇行する場合がある。無端ベルトの蛇行が発生すると、記録媒体上のトナー像の位置がずれて像が不鮮明になったり、所定の発色が得られない等の不具合が発生するばかりでなく、無端ベルトの蛇行が継続すると、ベルトの縁部が破損するおそれが生じる。

そこで、ベルトの蛇行を抑制する技術が従来から提案されていて、例えば、 特許文献１、特許文献２および特許文献３に公開されている。

特許文献１に公開されている技術は、発明の名称「画像形成装置の搬送装置」に係り、「駆動ローラの回転軸の傾きによる搬送ベルト の蛇行を防止する画像形成装置の搬送装置を提供する」ことを課題としていて、その解決手段を「画像形成装置の搬送装置は、スプロケットホイール、駆動ベルトおよびスプロケットホイールを介して駆動モータの駆動力が伝達される駆動ローラと、駆動ローラの回転軸を支持する支持板と、支持板の取付位置を調整するためにフレームに設けた長孔、 支持板に設けたボルト孔およびボルトとを備えている」構成としている。

また、特許文献２に公開されている技術は、発明の名称「画像形成装置」に係り、「駆動ローラ及びテンションローラ等により張架されて搬送されるベルトを有する画像形成装置において、複雑な機構を設けることなくベルトの蛇行を抑制することによって、安定したベルトの駆動を実現した画像形成装置を提供する」ことを課題としていて、その解決手段を「中間転写ベルトの蛇行方向に対して反対方向である補正方向側の中間転写ベルトの外周面上に、蛇行補正物質としてのトナーにより構成される画像パターンを担持させ、画像パターンがクリーニングブレードの当接部で掻き取られることで、蛇行方向と逆方向である補正方向に中間転写ベルトがシフトし、中間転写ベルトの蛇行が補正される」こととしている。

そして、特許文献３に公開されている技術は本願出願人の発明であるが、発明の名称「ベルト蛇行規制装置」に係り、「簡単な機械要素を組み合わせて極微少幅に蛇行を規制する精密制御のベルト蛇行規制装置を提供する」ことを課題としていて、その解決手段を「駆動ロールおよび従動ロールの間に、一対の電動シリンダで軸支されて無端ベルトを押圧するテンションロールが配置され、前記駆動ロールにはロータリエンコーダが添設され、無端ベルトのエッジライン上にはエッジライン位置を検出するラインセンサが添設され、エッジラインに付されたベルト周回マークを読み取る反射センサが添設され、ベルト周回マークを基点位置としてロータリエンコーダにより無端ベルトのエッジライン上に複数の測定ポイントを定めて、前周回目および後周回目の同一測定ポイントにおけるエッジライン位置をそれぞれの周回データとし、前周回データおよび後周回データの差分が規定値を超えた場合に第１の電動シリンダが送入または送出されるとともに第２の電動シリンダが送出または送入されるように構成」している。

しかし、特許文献１、特許文献２および特許文献３に公開されている技術はいずれもきめ細かい制御が必要となり、装置もそれなりの大掛かりなものとなる可能性がある。さらに、特許文献１に公開されている技術は、「駆動モータの駆動力がスプロケットホイール、駆動ベルト、スプロケットホイールを介して駆動ローラの回転軸に伝達されるように構成されている」（段落番号〔００３２〕の記載）ことからもスプロケットホイールは間接的に使用されているに過ぎない。

特開平１１−３２７３１４号公報 特開２０１１−１９７４１４号公報 特開２０１７−２０７６７４号公報

そこで、本願発明は、駆動ローラと従動ローラとの間に張架された無端状のベルトからなる走行装置であって、スプロケット型に準じた駆動ローラと従動ローラおよびベルト自体の構成により、自動的に無端ベルトの蛇行を修正する蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置を提供する。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置は、円筒状のスチール製駆動ローラと円筒状のスチール製従動ローラおよびこれらに張架されたスチール製無端ベルトからなる該無端ベルトの蛇行や滑りを自動的に修正するベルト走行装置であって、前記無端ベルトの両サイドには一対の嵌合爪からなる嵌合凸部が走行方向に沿って等間隔に複数対凸設されるとともに、前記駆動ローラおよび前記従動ローラの両サイドの表面には一対の該嵌合爪にそれぞれ嵌合する一対の嵌合切込みからなる嵌合凹部が等間隔に複数対凹設され、前記嵌合爪はローラ回転軸方向に細長い略長方形であって、背中合わせのコの字状の切れ込みが無端ベルトの裏面方向にへの字に折り曲げられて形成され、前記嵌合切込みは平面の形状が前記嵌合爪と同様にローラ回転軸方向に細長い略長方形であって、断面がローラ表面に対し略垂直の垂直面および斜めの斜面で形成されるレの字および逆レの字で、かつ、該垂直面同士が背中合わせになるように凹設されて一対の嵌合切込みからなる前記嵌合凹部が形成され、前記嵌合凹部に前記嵌合凸部が嵌合する際には前記嵌合切込みの垂直面と前記嵌合爪の先端縁同士が互いに線接触する、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置は、請求項１に記載の蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置であって、前記嵌合爪は先端縁の幅が狭まった等脚台形であって該先端縁の等脚台形の角は面取りされ、前記嵌合切込みの平面から見た形状は該嵌合爪と同一の形状であって該嵌合切込みに該嵌合爪は略密着して嵌合する、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置は、請求項１または請求項２に記載の蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置であって、前記嵌合爪の折り曲げ部の曲げ半径は前記嵌合切込みの斜面の始端部の曲げ半径よりも小さい、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置であって、前記嵌合凹部を含む前記駆動ローラおよび前記従動ローラの表面は焼き入れ処理またはＤＬＣコーティングが施されている、ことを特徴としている。

上記構成により本願発明は以下の効果を奏する。
（１）本願発明に係るベルト走行装置は、両サイドに嵌合凹部が凹設された円筒状のスチール製駆動ローラと両サイドに嵌合凹部が凹設された円筒状のスチール製従動ローラとこれらに張架され両サイドの裏面に凸設される嵌合凸部を有するスチール製無端ベルトと、から構成されていて、他に無端ベルトの蛇行修正に関する装置はなく、極めて単純な構成であることから、装置自体も大掛かりなものとはならない。
そして、嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、無端ベルトの走行方向に直交する方向のズレ（蛇行）は勿論のこと、走行方向のズレ（滑り）も生じない。さらに、嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合に際しては、嵌合切込みの垂直面と嵌合爪の先端縁同士が互いに線接触することから、嵌合爪の先端縁の接触による無端ベルトの損傷を免れることができる。
（２）嵌合爪および嵌合切込みの平面から見た形状は等脚台形であってその狭まった先端縁の等脚台形の角は面取りされていることから、嵌合爪は嵌合切込みに対してわずかにズレていても自動修正して密着して嵌合する。そして、スチール製無端ベルトの走行により、嵌合爪および嵌合切込みは絶え間なく嵌合することになるので、常に自動修正して、無端ベルトの直交方向のズレ（蛇行）を修正するとともに、走行方向のズレ（滑り）を防止することができる。
（３）嵌合爪の折り曲げ部の曲げ半径が前記嵌合切込みの斜面の始端部の曲げ半径よりも小さいことにより、嵌合凸部と嵌合凹部が嵌合する際に、嵌合爪の折り曲げ部が嵌合切込みの斜面の始端部に突き上げられることがなく、そのため、嵌合凸部が嵌合凹部から浮き上がって外れることがない。
（４）嵌合凹部を含む駆動ローラおよび従動ローラの表面に焼き入れ処理またはＤＬＣコーティングを施してロックウェル硬度を５５以上とすることにより、潤滑性や耐摩耗性などが向上して長寿命となる。

図１は、蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置（以下、単に「ベルト走行装置」という。）の全体図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、である。 図２は、駆動ローラまたは従動ローラの嵌合凹部の詳細図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、である。 図３は、無端ベルトの詳細図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、である。 図４は、駆動ローラと無端ベルトの嵌合状態を示す断面図である。

以下、本願発明を実施するための形態に係るベルト走行装置について、図１ないし図４に基づいて説明する。なお、図１ないし図４において、符号１は実施例に係るベルト走行装置、符号１１は駆動ローラ、符号１２は駆動モータ、符号１３は従動ローラ、符号１４は無端ベルト、符号２０は嵌合凹部、符号２１および符号２２は嵌合切込み、符号３０は嵌合凸部、符号３１および符号３２は嵌合爪、である。

先ず、図１を参照してベルト走行装置１の構成を説明する。
ベルト走行装置１は、主に、駆動ローラ１１と、従動ローラ１３と、駆動ローラ１１および従動ローラ１３に張架される無端ベルト１４と、から構成されていて、駆動ローラ１１は駆動モータ１２に連動して駆動するようになっている。

駆動ローラ１１および従動ローラ１３はともに円筒状のスチール製であって、その両サイドには、一対の嵌合切込み２１および嵌合切込み２２から構成される嵌合凹部２０が凹設されていて、嵌合切込み２１および嵌合切込み２２はともにその断面が垂直の垂直面および斜めの斜面から構成されるが、垂直面同士は背中合わせになるように配置されて、嵌合凹部２０が形成されている。

無端ベルト１４はスチール製であって、駆動ローラ１１および従動ローラ１３の凹設された嵌合凹部２０に対置する両サイドの位置に、嵌合凸部３０が等間隔に複数対凸設されている。嵌合凸部３０は一対の嵌合爪３１および嵌合爪３２から構成されていて、嵌合爪３１および嵌合爪３２はともにローラ回転軸方向に細長い等脚台形であって、背中合わせのコの字状の切れ込みが図３（ａ）に示す点線を山折りするようにへの字に折り曲げられて形成されている。すなわち、への字に折り曲げられて形成される一対の嵌合爪３１および嵌合爪３２同士は側面から見て逆さとなった「ハ」の字を呈している。

その結果、一対の嵌合切込み２１および嵌合切込み２２に一対の嵌合爪３１および嵌合爪３２かそれぞれ嵌合すると、嵌合切込みの垂直面に嵌合爪の先端縁が点ではなく線で接触するため、無端ベルト１４側に損傷が生じにくい。一方、通常のスプロケット型では、ローラ側に突起などの嵌合凸部を設置し、ベルト側に嵌合孔を設けることが多いが、この場合には嵌合凸部と嵌合孔は互いに点で接触するため、ベルト側に損傷が生じやすい。

実施例における嵌合爪３１および嵌合爪３２は、前述したように先端縁が幅の狭い上辺となる等脚台形であって、上辺の幅は略６ｍｍ、底辺に対する斜辺の角度は略４５°となっていて、先端縁の角は丸み面取りされている。そして、無端ベルト１４に対する嵌合爪３１および嵌合爪３２の折り曲げ角度は略１９．５°となっている。
また、嵌合凸部３０についても平面から見た形状は、嵌合爪３１および嵌合爪３２と同一形状の等脚台形であって、嵌合切込み２１および嵌合切込み２２の垂直面方向に向かってその幅が狭まっている。そして、嵌合切込み２１および嵌合切込み２２のそれぞれに嵌合爪３１および嵌合爪３２は密着して嵌合する。

なお、実施例では駆動ローラ１１および従動ローラ１３の表面に炭素の同素体から成る非晶質（アモルファス）の硬質膜であるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングを施しているが、この処理により潤滑性や耐摩耗性などが向上して、長寿命の駆動ローラ１１および従動ローラ１３を得ることができる。

つぎに、ベルト走行装置１が無端ベルト１４の蛇行を自動的に修正する仕組みを、図４を参照して説明する。なお、図４では駆動ローラ１１が左回転していて、無端ベルト１４は左方向に走行している。

（１）駆動モータ１２が稼働するとそれに連動して駆動ローラ１１が回転し、無端ベルト１４が走行を開始する。それにつれて、個々の嵌合凹部２０と嵌合凸部３０が嵌合し、嵌合したまま駆動ローラ１１の周囲を半周して移動した後、離反する。
（２）無端ベルト１４が駆動ローラ１１に接近すると、嵌合切込み２１と嵌合爪３１が嵌合しその後に嵌合切込み２２が嵌合爪３２に嵌合する。嵌合爪３１の先端縁が嵌合切込み２１の垂直面に押されるようにして、無端ベルト１４が走行するが、嵌合爪３１と嵌合切込み２１は平面から見た形状が略同一の等脚台形であるものの、嵌合爪３１の先端縁の角が丸み面取りされていることから、嵌合爪３１は嵌合切込み２１に対してわずかにズレていても自動修正してぴったりと嵌合する。この事象が次々と絶え間なく生ずるため、その結果として無端ベルトの直交方向のズレ（蛇行）を矯正するとともに、走行方向のズレ（滑り）を防止することができる。
（３）加えて、嵌合爪３１および嵌合爪３２の折り曲げ部の曲げ半径を嵌合切込み２１および嵌合切込み２２の斜面の始端部の曲げ半径よりも小さくしていることにより、嵌合凸部２０と嵌合凹部３０が嵌合するときには、嵌合凸部２０が嵌合凹部３０に突き上げられることがなく、無端ベルト１４が駆動ローラ１１や従動ローラ１３から浮き上がって再びズレが生じることがない。

１ 実施例に係るベルト走行装置
１１ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１４ 無端ベルト
２０ 嵌合凹部
２１、２２ 嵌合切込み
３０ 嵌合凸部
３１、３２ 嵌合爪

Claims (4)

1. 円筒状のスチール製駆動ローラと円筒状のスチール製従動ローラおよびこれらに張架されたスチール製無端ベルトからなる該無端ベルトの蛇行や滑りを自動的に修正するベルト走行装置であって、
   前記無端ベルトの両サイドには一対の嵌合爪からなる嵌合凸部が走行方向に沿って等間隔に複数対凸設されるとともに、前記駆動ローラおよび前記従動ローラの両サイドの表面には一対の該嵌合爪にそれぞれ嵌合する一対の嵌合切込みからなる嵌合凹部が等間隔に複数対凹設され、
   前記嵌合爪はローラ回転軸方向に細長い略長方形であって、背中合わせのコの字状の切れ込みが無端ベルトの裏面方向にへの字に折り曲げられて形成され、
   前記嵌合切込みは平面の形状が前記嵌合爪と同様にローラ回転軸方向に細長い略長方形であって、断面がローラ表面に対し略垂直の垂直面および斜めの斜面で形成されるレの字および逆レの字で、かつ、該垂直面同士が背中合わせになるように凹設されて一対の嵌合切込みからなる前記嵌合凹部が形成され、
   前記嵌合凹部に前記嵌合凸部が嵌合する際には前記嵌合切込みの垂直面と前記嵌合爪の先端縁同士が互いに線接触する、ことを特徴とする蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置。
2. 前記嵌合爪は先端縁の幅が狭まった等脚台形であって該先端縁の等脚台形の角は面取りされ、前記嵌合切込みの平面から見た形状は該嵌合爪と同一の形状であって該嵌合切込みに該嵌合爪は略密着して嵌合する、ことを特徴とする請求項１に記載の蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置。
3. 前記嵌合爪の折り曲げ部の曲げ半径は前記嵌合切込みの斜面の始端部の曲げ半径よりも小さい、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置。
4. 前記嵌合凹部を含む前記駆動ローラおよび前記従動ローラの表面は焼き入れ処理またはＤＬＣコーティングを施した、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蛇行防止および滑り防止機能のあるベルト走行装置。

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