JP4796511B2 - 無端ベルト装置、ベルト定着装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式，静電記録方式等を利用したＦＡＸ，プリンタ，複写機等，画像形成装置に適用されるベルト駆動装置に関する。

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状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。無端状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ために無端状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、ベルトを張架しているローラ端部で規制部材を受けることでベルトの寄りを規制していた（例えば、特許文献１ 参照。）。

またローラ端部のベルト寄り規制部材が接触する位置に回動自在に支持された回動部材（以下緩衝リングと呼ぶ）を搭載することでベルトのローラへの乗り上げを防止していた（例えば、特許文献２ 参照。）。緩衝リングはベルトが寄っても軸から抜ける方向には力を受けることはないため、緩衝リングと寄り規制部材の位置関係が常時不変の場合には軸方向の抜け止めは不要であったが、組付時の脱落を考慮して、樹脂製の支持部材に突起を設けて抜け止めとしたり、金属軸にＥリングを止めて抜け止めとする方法が考えられている。
しかしながら緩衝リングを定着ローラ端部に設けた場合で且つ定着ローラの高寿命化等のためにニップ部に脱圧機構を設けた場合、緩衝リングの外径はニップを形成するために定着ローラがつぶれた時の直径に合わせ定着ローラより小径としてあるため、脱圧機構で離間させた時の定着ローラ径が元に戻った状態の時には無端状ベルトの寄り規制部材が緩衝リングと接触せず抜け出てきてしまうという問題があり、機能上抜け止めが必要となった。
この場合定着ローラの芯金は通常金属製であるため、フランジ部も金属製の場合、突起を設けることは困難であり、またＥリングやＣリングを抜け止めとした場合、支持軸に深さ約１ｍｍ程度の深い溝を設ける必要があるが、芯金の強度低下を引き起こすためこれを防止するために芯金の肉厚を上げる必要があり、コストアップや立ち上がり時間の延長といった不具合が発生する可能性があり、またＥリングやＣリングは専用工具を必要とするため組付性も悪かった。

特開平０９−１０００４３号公報 特開２００２−３７２８７２号公報

本発明は上述事情に鑑みてなされたものであって、緩衝リングの弾性変形を利用して抜け止めを行うことで、コストアップや立ち上がり時間の延長といった上記不具合を発生させることなく組付け性が良く、ベルトの乗り上げが発生しにくいために高寿命となるベルトを搭載した画像形成装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明では、内側に向けて起立する寄り規制部材を内周面の幅方向両端
部に具備した無端ベルトと、該無端ベルトを張架する複数のローラ部材と、を備えた無端
ベルト装置において、前記複数のローラ部材の少なくとも１つは、軸と、該軸に一体的に形成されたローラ部とを有し、前記軸両端部近傍に設けられた浅溝部にそれぞれ抜け止め部材が装着され、該抜け止め部材には、前記寄り規制部材に対し前記幅方向内側から少なくとも一部が接触可能に配置された緩衝リングが嵌装され、前記抜け止め部材は、弾性素材からなり、前記軸の径よりやや小さい内径を有し、かつ、円周方向の一部が切断され欠落した欠落部を有し、該欠落部を拡開されることにより、前記軸を貫通させて前記浅溝部にはめ込まれ、前記抜け止め部材外径には複数の小さな突起を有し、前記緩衝リングは前記小さな突起を乗り越えて前記ローラ部に当接するまで嵌入されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の無端ベルト装置と、前記無端ベルトを加熱する加熱部材と、前記緩衝リングを有するローラ部材の１つに対向して前記無端ベルトを介して接触する加圧部材とを有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のベルト定着装置において、前記加圧部材に対向する前記ローラ部材は、ローラ部が弾性部材からなり、前記緩衝リング半径は、前記ローラ部が前記無端ベルトを介して前記加圧部材と接触することによって変形して形成される圧縮時半径より小さいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、少なくとも、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、請求項２または３に記載のベルト定着装置と、を有する画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、ベルト駆動装置におけるベルトのはずれ防止、乗り上げ防止を目的とした緩衝リングの、ローラ軸からの抜けを防止することができ、コストアップや立ち上がり時間の延長といった問題を発生することなく、組み付け性の良い緩衝リングが実現できる。

図１は本発明のベルト定着装置の断面模式図である。
同図において符号１は加熱ローラ、２は対向ローラとしての定着ローラ、３は無端状の定着ベルト、４は加圧部材としての加圧ローラ、１０はベルト定着装置、Ｈ１、Ｈ２は加熱部材としてのヒータをそれぞれ示す。また、２ａは定着ローラの弾性部材、２ｂは定着ローラの芯金をそれぞれ示す。
本発明は、複写機などに用いられる搬送用ベルトや、転写用ベルト、定着用ベルトなど、一般に無端ベルトを駆動する装置であれば、ベルトの用途にかかわらず適用可能であるが、理解を容易にするために、定着装置に用いられるベルトを例に採って説明する。
定着ベルト３は内部にヒータＨ１を備えた加熱ローラ１と、芯金が金属製でローラ部が弾性体からなる定着ローラ２により張架されている。定着ローラ２は加圧ローラ４に対する対向ローラとしての役割を担っている。
図示していないが、定着ベルト３はテンションローラやテンションスプリング等により所定の張力がかかっている。また加圧ローラ４は必要があればヒータＨ２を内蔵し、使用状態ではベルト３を介して定着ローラ２に圧力をかけて所望の幅のニップを形成する。定着ローラ２の弾性体２ａの高寿命化を目的にモータとカムを利用した脱圧機構により上下に移動可能となっており、装置未使用時や立上動作時等不要な時は圧を解除している。
定着装置のほかに、少なくとも、帯電装置と、露光装置と、現像装置とを備えて画像形成装置を構成することができる。

図２は本発明の緩衝リングの参考例を説明するための図である。
同図において符号５は緩衝リング、Ａは定着ローラ非圧縮部と定着ベルトとの隙間を示す。また、３ａは寄り規制部材、５ａは棒状部、５ｂは抜け止めの爪部をそれぞれ示す。 同図は定着ローラ２の下方から加圧ローラ４で加圧した状態（脱圧機構は効いていない状態）を示している。
寄り規制部材３ａは、ベルト３の内側に向けて、内周面の幅方向両端部に起立している。幅方向の内側に向いた部分は４５度を中心としてある程度の幅内の任意の角度に切り落とされている。
緩衝リング５は定着ローラ２の両端部に設けられており、緩衝リング５の半径は定着ローラ２が加圧ローラ４に加圧されてつぶれたときの最も小さくなったときの半径（この半径を圧縮時半径と言う）とほぼ等しく（やや小さく）出来ている。
緩衝リング５は、軸２ｂに回転可能にゆるく装着（嵌装）されており、定着ローラ２が加圧されている状態ではニップ近傍でベルトの寄り規制部材３ａによって抑えられているためベルトの外側へ飛び出すことはないが、上記脱圧機構により圧解除した時には定着ローラ２の外径が元に戻り、寄り規制部材３ａによる抑えが効かなくなる為、抜け止めが必要となる。すなわち、脱圧時は加圧ローラ４が下がり、隙間Ａが緩衝リング５の全周に亘ってできるため、爪部５ｂがないと抜ける。
緩衝リング５は、ベルト３の寄り規制部材３ａとの接触部を寄り規制部材３ａと同角度に切り落としておくのがよい。

図３は緩衝リングの斜視図である。
同図において符号Ｂ、Ｃは爪部の幅と、切り欠き部の幅をそれぞれ示す。
緩衝リング５は定着ローラ２の芯金２ｂを支軸として回動するが、緩衝リング５の軸受部の一部は、軸方向に沿って延伸した棒状部５ａの先端部に、抜け止め用の爪部５ｂとして軸心側に約０．３ｍｍの爪（凸）形状が少なくとも１個形成されている。棒状部５ａ周辺は弾性変形しやすいように切り欠きを設けている。棒状部５ａ一体が撓むことで芯金への装着が可能となる。棒状部５ａの幅Ｂと切り欠きの幅Ｃ（両側にあるので２Ｃ）は合わせても円周長さの１／４以下であるため、緩衝リング５の軸心がズレる事はない。棒状部５ａと切り欠きの幅が小さく作れる場合は円周方向をほぼ等分にして複数個設けてもよい。
また定着ローラのジャーナル部には深さ約０．４ｍｍ程度の浅溝を設けており、緩衝リング５の棒状部５ａが撓むことなく収まるようになっている。浅溝の深さは０．４ｍｍ程度であれば芯金の強度に大きく影響することはない。
本実施形態によれば、緩衝リング５の抜け止めを、半径方向の弾性変形を利用して行うことで、コストアップや立ち上がり時間の延長といった問題を発生することなく、組み付け性の良い緩衝リングが実現できる。
図２、３の形状は半径方向の弾性を利用するため半径方向に余裕があることが前提であるが、レイアウト上の制約により半径方向にスペースがない場合は、後述の実施形態のように、円周の接線方向（単に円周方向という）に弾性変形させることで実施可能である。

図４は本発明の実施形態を説明するための図である。
図５は緩衝リングの組み立て状態を示す斜視図である。
両図において符号６は抜け止め部材を示す。また、符号６ａは抜け止め部材の突起、６ｂは抜け止め部材の切断部をそれぞれ示す。
本実施形態は、図２における緩衝リングを２点の部品に分け、緩衝リング５と抜け止め部材６とした点に特徴がある。抜け止め部材６には、弾性変形が可能な素材を用いる。
定着ローラ芯金２ｂの端部はローラ部に隣接する部分の外径を０．２ｍｍ程度細くして浅溝を形成してある。抜け止め部材６には、６ｂで示す円周方向の一部が切断されているため切断部を円周方向に押し広げることが可能で、芯金の浅溝部分に装着できるようになっている。軸受部の内径は芯金の浅溝部分の外径と同じ寸法か、少し小さくできていて、止まり嵌め、ないしは締まり嵌めの状態になっている。抜け止め部材６を芯金に装着した後、緩衝リング５をはめ込む。抜け止め部材６の外周には高さ０．２ｍｍ程度の突起６ａを３ヶ所設けてある（同図では１ヶ所のみ見えている）。緩衝リング５の内径は抜け止め部材６の外径よりも０．１ｍｍ程度大きく出来ている。突起６ａは、内側が抉られたようになっていて、中心側に撓みやすく形成されており、緩衝リング５をはめ込むとき、突起６ａのわずかな撓みで緩衝リング５が突起６ａを乗り越えることができ、緩衝リング５を装着した時に抜け止めとなるとともに、抜け止め部材６の外周上を緩衝リング５がスムーズに回動できるようになっている。緩衝リング５が装着されれば軸受部は押し広げられることは出来ないため、芯金に対して抜け止めとなる。
本実施形態によれば、緩衝リングの抜け止めを、抜け止め部材６の外周に設けた突起６ａで行い、抜け止め部材６の軸に対する抜け止めは、抜け止め部材６の軸の浅溝への嵌合によって行い、浅溝への嵌合は、抜け止め部材６の円周方向の弾性変形を利用して行うことで、コストアップや立ち上がり時間の延長といった問題を発生することなく、組み付け性の良い緩衝リングが実現できる。

図６は抜け止め部材の斜視図である。同図（ａ）は１実施形態、同図（ｂ）は変形実施形態をそれぞれ示す図である。
図７、８は緩衝リングの斜視図である。図７はローラ軸端側から見た図、図８はローラの弾性部材側から見た図である。
図６（ａ）において、図４に示した抜け止め部材６と同様に、外径を大径部と小径部から構成されたものとして示しているが、同図（ｂ）に符号６’で示すように小径部のみから構成される形状としてもかまわない。このとき、緩衝リング５の形状の自由度が増すが、図４および図８に示した形状のままであっても特に問題は生じない。
図３、５とも、ベルト３の寄り規制部材３ａとの接触部は寄り規制部材３ａと同角度に切り落とされている。また緩衝リングの材質は、定着装置の一部として用いる場合、例えばポリイミドのように耐熱性と摺動性両方を兼ね備えた材質でなければならない。

本発明のベルト定着装置の断面模式図である。 本発明の緩衝リングの参考例を説明するための図である。 緩衝リングの斜視図である。 本発明の実施形態を説明するための図である。 緩衝リングの組み立て状態を示す斜視図である。 抜け止め部材の斜視図である。 緩衝リングの斜視図である。 緩衝リングの斜視図である。

符号の説明

１ 加熱ローラ
２ 定着ローラ
３ 定着ベルト
４ 加圧ローラ
５ 緩衝リング
６ 抜け止め部材
１０ ベルト定着装置

Claims (4)

1. 内側に向けて起立する寄り規制部材を内周面の幅方向両端部に具備した無端ベルトと、
   該無端ベルトを張架する複数のローラ部材と、を備えた無端ベルト装置において、前記複
   数のローラ部材の少なくとも１つは、軸と、該軸に一体的に形成されたローラ部とを有し
   、前記軸両端部近傍に設けられた浅溝部にそれぞれ抜け止め部材が装着され、該抜け止め
   部材には、前記寄り規制部材に対し前記幅方向内側から少なくとも一部が接触可能に配置
   された緩衝リングが嵌装され、前記抜け止め部材は、弾性素材からなり、前記軸の径より
   やや小さい内径を有し、かつ、円周方向の一部が切断され欠落した欠落部を有し、該欠落
   部を拡開されることにより、前記軸を貫通させて前記浅溝部にはめ込まれ、前記抜け止め
   部材外径には複数の小さな突起を有し、前記緩衝リングは前記小さな突起を乗り越えて前
   記ローラ部に当接するまで嵌入されることを特徴とする無端ベルト装置。
2. 請求項１に記載の無端ベルト装置と、前記無端ベルトを加熱する加熱部材と、
   前記緩衝リングを有するローラ部材の１つに対向して前記無端ベルトを介して接触する加
   圧部材とを有することを特徴とするベルト定着装置。
3. 請求項２に記載のベルト定着装置において、前記加圧部材に対向する前記ローラ部材は、ローラ部が弾性部材からなり、前記緩衝リング半径は、前記ローラ部が前記無端ベルトを介して前記加圧部材と接触することによって変形して形成される圧縮時半径より小さいことを特徴とするベルト定着装置。
4. 少なくとも、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、請求項２または３に記載のベルト定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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