JP5895804B2 - ベルト駆動装置、定着装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ベルト駆動装置、定着装置、および画像形成装置に関する。
従来、定着装置として、加熱され循環移動する無端ベルトと、その無端ベルトの外面に接する接触部材とで共同してトナー像を用紙等の媒体に定着させる定着装置が知られている。
ここで、定着装置において、無端ベルトの幅方向の位置制御を、無端ベルトを内側から支持するロールの支持シャーシの、中央部を回転中心とした回転により行う構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、定着装置ではないが、無端ベルトとなっている感光体ベルトの幅方向の位置制御を、感光体ベルトを内側から支持するロールの支持機構の、中央部を回転中心とした回転により行う構造が知られている(例えば、特許文献2)。
また、無端ベルトとなっている中間転写ベルトの幅方向の位置制御を、感光体ベルトを内側から支持するロールの、そのロールの一端部を回転中心とした回転により行う構造が知られている(例えば、特許文献3)。
本発明は、無端ベルトの弛みが抑えられたベルト駆動機構、定着装置、および画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1のベルト駆動装置は、
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
上記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが無端ベルトの幅方向に延び、無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、無端ベルトを支持して無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
上記制御部材の一方の端部を駆動することにより、制御部材を、上記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構とを備え、
上記複数の支持部材のうちの上記循環移動方向について上記制御部材に隣接する2つの支持部材が、制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
上記駆動機構が、上記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を、上記第2の支持部材から遠ざけて第1の支持部材に近づける第1の向き、および、上記第2の支持部材に近づけて第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
上記駆動機構が、上記基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を上記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と上記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、制御部材の、上記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、一方の端部を、上記第1の向きに移動させるときには、上記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする。
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
上記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが無端ベルトの幅方向に延び、無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、無端ベルトを支持して無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
上記制御部材の一方の端部を駆動することにより、制御部材を、上記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構とを備え、
上記複数の支持部材のうちの上記循環移動方向について上記制御部材に隣接する2つの支持部材が、制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
上記駆動機構が、上記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を、上記第2の支持部材から遠ざけて第1の支持部材に近づける第1の向き、および、上記第2の支持部材に近づけて第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
上記駆動機構が、上記基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を上記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と上記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、制御部材の、上記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、一方の端部を、上記第1の向きに移動させるときには、上記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする。
請求項2の定着装置は、
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
上記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが無端ベルトの幅方向に延び、無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、無端ベルトを支持して無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
上記制御部材の一方の端部を駆動することにより、制御部材を、上記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構と、
上記無端ベルトの外面に接し無端ベルトとの間に未定着のトナー像を保持した媒体を挟んで無端ベルトと共同してトナー像を媒体に定着させる接触部材とを備え、
上記複数の支持部材のうちの上記循環移動方向について上記制御部材に隣接する2つの支持部材が、制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
上記駆動機構が、上記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を、上記第2の支持部材から遠ざけて第1の支持部材に近づける第1の向き、および、上記第2の支持部材に近づけて第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
上記駆動機構が、上記基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を上記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と上記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、制御部材の、上記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、一方の端部を、上記第1の向きに移動させるときには、上記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする。
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
上記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが無端ベルトの幅方向に延び、無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、無端ベルトを支持して無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
上記制御部材の一方の端部を駆動することにより、制御部材を、上記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構と、
上記無端ベルトの外面に接し無端ベルトとの間に未定着のトナー像を保持した媒体を挟んで無端ベルトと共同してトナー像を媒体に定着させる接触部材とを備え、
上記複数の支持部材のうちの上記循環移動方向について上記制御部材に隣接する2つの支持部材が、制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
上記駆動機構が、上記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を、上記第2の支持部材から遠ざけて第1の支持部材に近づける第1の向き、および、上記第2の支持部材に近づけて第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
上記駆動機構が、上記基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を上記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と上記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、制御部材の、上記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、一方の端部を、上記第1の向きに移動させるときには、上記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする。
請求項3の画像形成装置は、
静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成しトナー像を媒体に引き渡す像形成部と、
上記媒体に引き渡された未定着のトナー像を媒体上に定着させる定着部とを備え、
上記定着部が、
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
上記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが無端ベルトの幅方向に延び、無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、無端ベルトを支持して無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
上記制御部材の一方の端部を駆動することにより、制御部材を、上記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構と、
上記無端ベルトの外面に接し無端ベルトとの間に未定着のトナー像を保持した媒体を挟んで無端ベルトと共同してトナー像を媒体に定着させる接触部材とを備え、
上記複数の支持部材のうちの上記循環移動方向について上記制御部材に隣接する2つの支持部材が、制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
上記駆動機構が、上記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を、上記第2の支持部材から遠ざけて第1の支持部材に近づける第1の向き、および、上記第2の支持部材に近づけて第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
上記駆動機構が、上記基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を上記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と上記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、制御部材の、上記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、一方の端部を、上記第1の向きに移動させるときには、上記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする。
静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成しトナー像を媒体に引き渡す像形成部と、
上記媒体に引き渡された未定着のトナー像を媒体上に定着させる定着部とを備え、
上記定着部が、
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
上記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが無端ベルトの幅方向に延び、無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、無端ベルトを支持して無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
上記制御部材の一方の端部を駆動することにより、制御部材を、上記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構と、
上記無端ベルトの外面に接し無端ベルトとの間に未定着のトナー像を保持した媒体を挟んで無端ベルトと共同してトナー像を媒体に定着させる接触部材とを備え、
上記複数の支持部材のうちの上記循環移動方向について上記制御部材に隣接する2つの支持部材が、制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
上記駆動機構が、上記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を、上記第2の支持部材から遠ざけて第1の支持部材に近づける第1の向き、および、上記第2の支持部材に近づけて第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
上記駆動機構が、上記基準姿勢にある上記制御部材の一方の端部を上記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と上記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、制御部材の、上記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、一方の端部を、上記第1の向きに移動させるときには、上記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする。
請求項1のベルト駆動装置によれば、制御部材の一方の端部を上記第1の向きと上記第2の向きとに同じ距離だけ移動させるときよりも、無端ベルトの弛みが抑えられる。
請求項2の定着装置および請求項3の画像形成装置についても、制御部材の一方の端部を上記第1の向きと上記第2の向きとに同じ距離だけ移動させるときよりも、無端ベルトの弛みが抑えられる。
以下、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す構成図である。
図1に示す画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)の各色毎に像形成部10Y,10M,10C,10Kを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタである。この画像形成装置1では、単色の画像のプリントが実行されるほか、4色のトナー像からなるフルカラーの画像のプリントも実行される。トナーカートリッジ18Y,18M,18C,18Kには、YMCK各色のトナーが収容されている。トナーは、例えば平均粒径が2μm以上7μm以下であり、円相当径が0.95以上1.0以下である。また、トナーカートリッジ18Y,18M,18C,18Kには、トナーの外添剤として潤滑剤も含まれている。
4つの像形成部10Y,10M,10C,10Kは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する像形成部10Yを取り上げて説明する。像形成部10Yは、感光体11Y、帯電器12Y、露光器13Y、現像器14Y、および一次転写器15Yを備えている。また、像形成部10Yには、感光体11Yを清掃する感光体クリーナ16Yが設けられている。
感光体11Yは円筒状の基体表面に感光体層が設けられたドラムであり、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印A方向に回転する。帯電器12Y、露光器13Y、現像器14Y、一次転写器15Y、および感光体クリーナ16Yは、感光体11Yの周囲に矢印A方向の順に配置されている。
帯電器12Yは、感光体11Yの表面を帯電させる。帯電器12Yは、感光体11Yの表面に接触する帯電ロールである。帯電器12Yには、現像器14Yにおけるトナーと同極性の電圧が印加されており、接触する感光体11Yの表面を帯電させる。露光器13Yは、感光体11Yに露光光を照射することで、感光体11Yの表面を露光する。露光器13Yは、画像形成装置1外部から供給される画像信号に応じたレーザ光を発光し、レーザ光で感光体11Yの表面を走査する。
現像器14Yは、現像剤を用いて感光体11Yの表面を現像する。現像器14Yにはトナーカートリッジ18Yからトナーが供給される。現像器14Yは、磁性キャリアとトナーが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体11Y表面を現像する。一次転写器15Yは、中間転写ベルト30を挟んで感光体11Yに対向したロールである。一次転写器15Yは、感光体11Yに対する電圧が印加されることで、感光体11Y上のトナー像を中間転写ベルト30に転写する。
感光体クリーナ16Yは、感光体11Yの表面のうち、一次転写器15Yで転写が行われた部分に残ったトナー(残留トナー)を除去することによって、感光体11Yの表面を清掃する。
画像形成装置1には、中間転写ベルト30、定着装置100、用紙搬送部80、および制御部1Aも備えられている。中間転写ベルト30は、ベルト支持ロール31〜34に架け渡された無端のベルトである。中間転写ベルト30は、像形成部10Y,10M,10C,10K、および二次転写器50を経由する矢印Bの方向に循環移動する。中間転写ベルト30には、像形成部10Y,10M,10C,10Kから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト30は、これら各色のトナー像を保持しながら移動する。
二次転写器50は、ベルト支持ロール31〜34の一つであるバックアップロール34との間に中間転写ベルト30および用紙Pを挟んで回転するロールである。二次転写器50は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト30上のトナー像を用紙Pに転写する。
像形成部10Y,10M,10C,10K、中間転写ベルト30、および二次転写器50を合わせたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。
定着装置100は、トナー像を用紙P上に定着させる装置である。定着装置100が、本発明にいう定着装置の一実施形態に相当する。また、この定着装置100は、本発明にいう画像形成装置が有する定着部の一例にも相当している。この定着装置100については、後で詳細に説明する。
用紙搬送部80は、用紙収容器Tに収容された用紙Pを取り出す取出ロール81、取り出された用紙Pを捌く捌きロール82、用紙Pを搬送する搬送ロール83を備えている。用紙搬送部80は、さらに、用紙Pを二次転写器50に搬送するレジストレーションロール84、および、用紙Pを外部に排出する排出ロール86も備えている。用紙搬送部80は、用紙Pを、二次転写器50および定着装置100を経由する用紙搬送路Rに沿って搬送する。
図1に示す画像形成装置1の基本動作を説明すると、イエローに対応する像形成部10Yでは、感光体11Yが矢印A方向に回転し、感光体11Yの表面が帯電器12Yによって帯電する。露光器13Yは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体11Yの表面に照射することで、感光体11Yの表面に静電潜像を形成する。現像器14Yは、トナーカートリッジ18Yからイエローのトナーの供給を受け、感光体11Yの静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体11Yは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体11Yの表面に形成されたトナー像は、一次転写器15Yによって中間転写ベルト30に転写される。転写後、感光体11Yに残留した残留トナーは、感光体クリーナ16Yによって除去される。
中間転写ベルト30は、矢印B方向に巡回移動している。イエロー以外の色に対応する像形成部10M,10C,10Kは、像形成部10Yと同様、それぞれの色に対応するトナー像を形成する。そして、中間転写ベルト30に、像形成部10Yで転写されたトナー像に重ねられて、それぞれの色のトナー像が転写されていく。
用紙収容器Tからは、用紙Pが取出ロール81によって取り出される。用紙Pは、搬送ロール83およびレジストレーションロール84によって、用紙搬送路Rを二次転写器50に向かう矢印C方向に搬送される。レジストレーションロール84は、用紙Pを、中間転写ベルト30上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写器50に送り込む。二次転写器50は、中間転写ベルト30のトナー像を用紙Pに転写する。トナー像が転写された用紙Pは定着装置100に搬送され、定着装置100によって用紙P上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙Pに画像が形成される。画像が形成された用紙Pは排出ロール86によって画像形成装置1の外部に排出される。
次に、定着装置100について説明する。
図2は、定着装置の内部構造を模式的に示す図であり、図3は、図2に模式的に示す定着装置の斜視図である。尚、図3では、定着装置の内部構造が見えるように、無端ベルト104が外された状態で定着装置が図示されている。また、この図3では、位置的に他の構造物に隠れてほとんど見えない後述の加圧ロールの図示が省略されている。
定着装置100は、ステアリングロール101、駆動ロール102、固定パッド103、無端ベルト104、および加圧ロール105を備えている。ステアリングロール101、駆動ロール102、および固定パッド103が、本発明にいう複数のベルト支持部材の一例に相当する。また、ステアリングロール101が本発明にいう制御部材の一例に相当する。また、無端ベルト104が、本発明にいう無端ベルトの一例に相当する。そして、加圧ロール105が、本発明にいう接触部材の一例に相当する。
無端ベルト104は、ステアリングロール101、駆動ロール102、および固定パッド103に掛け回されている。駆動ロール102は、不図示のモータによって回転駆動される。これにより、無端ベルト104は、矢印D方向に循環移動する。この循環移動の際には、ステアリングロール101は無端ベルト104に従動して回転し、固定パッド103は無端ベルト104の内面を摺擦する。また、ステアリングロール101、駆動ロール102、および固定パッド103それぞれは、内部に不図示のヒータが組み込まれている。そして、循環移動中の無端ベルト104は、このヒータからの熱により加熱される。
加圧ロール105は、固定パッド103との間に無端ベルト104に挟んで、この固定パッド103に向かって押し当てられて無端ベルト104の外面に接している。この加圧ロール105は、無端ベルト104の循環移動に従動して回転する。
この定着装置100は、図1にも示す矢印Cが示す用紙搬送方向について、無端ベルト104と加圧ロール105とが接している接触領域の上流側に、搬送されて来た用紙Pを、この接触領域へと導く第1のガイド106を備えている。
未定着のトナー像を保持して搬送されて来た用紙Pは、第1のガイド106によって上記の接触領域へと導かれ、接触領域を通過中に無端ベルト104による加熱と加圧ロール105による加圧を受けつつさらに搬送される。この接触領域での加熱と加圧により、未定着のトナー像が用紙Pに定着する。
定着装置100は、矢印Cが示す用紙搬送方向について、上記の接触領域の下流側に、剥離板107と、第2のガイド108を備えている。剥離板107は、上記の接触領域から送り出される定着後の用紙Pの、用紙自身の剛性等による無端ベルト104からの剥離を助け、用紙Pが無端ベルト104に付いて行かないように阻止する役割を果たす。そして、無端ベルト104から剥離した定着後の用紙Pは、第2のガイド108によって、図1に示す排出ロール86へと導かれる。
ここで、定着装置100では、無端ベルト104が掛け回されているステアリングロール101、駆動ロール102、および固定パッド103は、以下に説明する支持体に支持されている。
定着装置100は、ステアリングロール101を支持する第1の支持体109と、駆動ロール102および固定パッド103を支持する第2の支持体110とを備えている。
図4は、定着装置における各支持体による各ロールの支持構造を、無端ベルトの幅方向に沿った模式的な断面で示す図である。
以下、各ロールの支持構造を、図2、図3、および図4を参照して説明する。
ステアリングロール101の両端部には、1端部につき2つずつベアリング101aが取り付けられている。
第1の支持体109は、無端ベルト104の内側に配置される平板部109aと、この平板部109aから立ち上がった2つの内側壁109bと、各内側壁109bに並んで外側に広がる2つの外側壁109cとを備えている。
各内側壁109bには、1端部につき2つずつ取り付けられたベアリング101aのうちの内側のベアリング101aが固定されている。これにより、ステアリングロール101は、2つの内側壁109bの間に回転自在に支持される。
また、各外側壁109cには、矢印Eが示す方向に延びる長穴109c_1が開けられている。
各外側壁109cの長穴109c_1には、1端部につき2つずつ取り付けられたベアリング101aのうちの外側のベアリング101aが、矢印Eが示す方向に移動自在に嵌めこまれている。そして、各外側壁109cは、一端が外側壁109cに固定され他端が第2の支持体110に固定されたバネ111によって矢印F方向に付勢されている。これにより、ステアリングロール101が矢印F方向に付勢され、延いては、このステアリングロール101に掛けまわされた無端ベルト104に張力が付与される。
第2の支持体110は、第1の支持体109の平板部109aに対向して配置される平板部110aと、この平板部110aを両端側から挟んで固定している2つの側壁110bを有している。
駆動ロール102の両端部には、1端部につき1つずつベアリング102aが取り付けられている。第2の支持体110の各側壁110bには、駆動ロール102の各端部に取り付けられたベアリング102aが固定されている。これにより、駆動ロール102は、2つの側壁110bの間に回転自在に支持される。上述したように、この駆動ロール102は、不図示のモータによって、無端ベルト104を矢印D方向に循環移動する向きに回転駆動される。また、2つの側壁110bの間には、固定パッド103が配置されており、この固定パッド103の両端それぞれが、各側壁110bに固定されている。
ここで、第1の支持体109の平板部109aからは、第2の支持体110の平板部110aに向かって回転軸109a_1が突出している。
一方、第2の支持体110の平板部110aには、この回転軸109a_1が挿入され、その回転軸109a_1を回転自在に支持するベアリング軸受け110a_1が設けられている。これにより、第1の支持体109は、支持しているステアリングロール101ごと、第2の支持体110に、回転軸109a_1の回りに回転自在に支持されることとなっている。
さらに、定着装置100は、ステアリングロール101の一端を、図3に示す矢印Eが示す方向に往復移動させるステアリング機構150を備えている。この結果、ステアリングロール101は、回転軸109a_1を回転中心として往復回転移動する。このステアリング機構150が、本発明にいう駆動機構の一例に相当する。
定着装置100における、ステアリングロール101、駆動ロール102、固定パッド103、無端ベルト104、第1の支持体109、第2の支持体110、およびステアリング機構150を合わせたものが、本発明のベルト駆動装置の一実施形態に相当する。
図5は、ステアリング機構の内部機構を示す図である。
ステアリング機構150は、モータ151、伝達ギア152、往復移動用ギア153、コロ付き連結部154、およびアーム155を備えている。
このステアリング機構150では、モータ151の回転軸が伝達ギア152と噛み合い、伝達ギア152が往復移動用ギア153と噛み合っている。往復移動用ギア153には、長穴153aが開けられている。この長穴153aには、図4にも示すコロ付き連結部154の先端のコロ154aが嵌めこまれている。そして、コロ付き連結部154は、上述した第1の支持体109の内側壁109bと一体となってステアリング機構側に延び出したアーム155に固定されている。
ステアリング機構150では、モータ151による矢印Gが示す方向への回転駆動力が、伝達ギア152によって往復移動用ギア153に伝えられる。そして、これによる往復移動用ギア153の、矢印Hが示す方向への往復回転移動が、コロ付き連結部154を介して、アーム155の、矢印Eが示す方向の往復直線移動に変えられる。
バネ111で矢印Fが示す方向に外側壁109cごと付勢されているステアリングロール101は、アーム155の往復直線移動により、矢印Eが示す方向に往復移動する。このとき、ステアリングロール101のベアリング101aが、外側壁109cの長穴109c_1内を移動する。
ステアリング機構150によって、一端がモータ151側に引かれると、ステアリングロール101は、図4等に示す回転軸109a_1の回りに回転して、モータ151から見て、そのモータ151側の一端が下がり他端が上がった傾斜姿勢となる。そして、この傾斜姿勢では、ステアリングロール101に掛け回されて循環移動中の無端ベルト104は、幅方向について、ステアリング機構150の方に片寄り移動する。
無端ベルト104が、ステアリング機構150の方に予め定められた位置まで片寄ったことが不図示のセンサにより検知されると、ステアリング機構150によって、このステアリングロール101の一端がモータ151とは反対側に押される。すると、ステアリングロール101は、図4等に示す回転軸109a_1の回りに回転して、モータ151から見て、そのモータ151側の一端が上がり他端が下がった傾斜姿勢となる。この傾斜姿勢では、無端ベルト104は、今度はステアリング機構150とは反対の方に片寄り移動する。
そして、無端ベルト104が、この反対の方に予め定められた位置まで片寄ったことが不図示のセンサにより検知されると、ステアリング機構150によって、このステアリングロール101の一端が再びモータ151の方に引かれる。
無端ベルト104の循環移動中は、ステアリングロール101の一端のこのような往復移動がステアリング機構150によって繰り返され、無端ベルト104は、幅方向について上述した往復の片寄り移動を繰り返す。この結果、無端ベルト104は、幅方向について移動しながら、ステアリングロール101、駆動ロール102、および固定パッド103から加熱される。これにより、無端ベルト104は、温度ムラが抑えられて均一に加熱されることとなる。
また、このステアリング機構150によるステアリングロール101の往復移動は、この無端ベルト104の伸縮を免れる向き、具体的には無端ベルト104を捩じる向きの移動となっている。このため、この定着装置100では、無端ベルト104として、ポリイミド等で形成された非伸縮性のベルトが採用されている。
ここで、ステアリングロール101の一端が上記のように移動するときには、ステアリングロール101の、無端ベルト104の幅方向両縁それぞれと重なる2点P1,P2(図4)双方の移動距離が互いに等距離に近いほど望ましい。
即ち、ステアリングロール101の、無端ベルト104のステアリング機構側の縁と重なる第1の点P1が、図4中の方向印E1の向きに移動すると、反対側の縁と重なる第2の点P2は逆向きの方向印E2の向きに等距離だけ移動することが望ましい。
逆に、第1の点P1が、図4中の方向印E2の向きに移動すると、反対側の縁と重なる第2の点P2は逆向きの方向印E1の向きに等距離だけ移動することが望ましい。
これら2点P1,P2双方の移動距離の相互間の差が大きいと、移動量の少ない側で無端ベルト104の弛みが発生する恐れがある。
ここで、ステアリングロール101の一端が方向印E1の向きおよび方向印E2の向きに移動するときには、ステアリングロール101は、駆動ロール102や固定パッド103と平行に延びた基準姿勢を経ていずれかの向きに傾いた傾斜姿勢に至る。そして、このような移動において、ステアリングロール101の一端をステアリング機構150により次のように移動させても差し支えないように予想される。即ち、基準姿勢にあるステアリングロール101の一端を、方向印E1の向きへの移動量と方向印E2の向きへの移動量とが互いに等しくなるように対称に移動させても差し支えないように思われる。
しかし、これに反し、基準姿勢にあるステアリングロール101の一端を対称に移動させると、上記の2点P1,P2双方の移動距離の相互間に差異が生じる。
これは、バネ111によるステアリングロール101の付勢によって無端ベルト104に付与される次のような張力に起因している。
図6は、無端ベルトに付与される張力について説明する説明図である。
ステアリングロール101から無端ベルト104には、図5等に示すバネ111の付勢により荷重が掛かっている。この荷重と、無端ベルト104に付与される張力との間には、荷重を「N」、張力を「T」とすると次式で表される関係がある。
T=N/sin(θ/2) ・・・(1)
ここで、「θ」は、ステアリングロール101と固定パッド103との間に掛かっている無端ベルト104に直行する面と、ステアリングロール101と駆動ロール102との間に掛かっている無端ベルト104に直行する面とがなす角度である。以下、この角度のことを広がり角と呼ぶ。
ここで、「θ」は、ステアリングロール101と固定パッド103との間に掛かっている無端ベルト104に直行する面と、ステアリングロール101と駆動ロール102との間に掛かっている無端ベルト104に直行する面とがなす角度である。以下、この角度のことを広がり角と呼ぶ。
ここで、本実施形態の定着装置100では、ステアリングロール101に対し、固定パッド103が相対的に近距離に配置され、駆動ロール102が相対的に遠距離に配置されている。このため、ステアリングロール101と固定パッド103との間に掛かっている無端ベルト104の長さ「L1」は、ステアリングロール101と駆動ロール102との間に掛かっている無端ベルト104の長さ「L2」よりも短い。
このような位置関係にあるとき、基準姿勢にあるステアリングロール101の一端が矢印E2の向きに移動するときのこの一端側での広がり角「θ2」は、この一端が、逆向きに、矢印E1の向きに移動するときのこの一端側での広がり角「θ1」よりも大きい。
上記の(1)式によると、このことは、一端が矢印E1の向きに移動するときの張力「T1」が、この一端が逆向きの矢印E2の向きに移動するときの張力「T2」よりも大きくなることを意味する。
ステアリングロール101の、この移動する一端は、無端ベルト104から張力を受ける。この張力は、ステアリングロール101のこの移動する一端を、駆動ロール102や固定パッド103の方に引っ張る働きをする。そして、本実施形態の定着装置100では、この移動する一端が受ける張力は、この一端が矢印E1の向きの移動する時の方が矢印E2の向き移動する時よりも大きくなる。そして、この移動する一端には、このような各方向の張力の差により、矢印E1の向き、即ち固定パッド103に近づこうとする向きの力が働く。
ステアリングロール101のステアリング機構側の一端は、矢印E1の向きにも矢印E2の向きにも、上記の力に関わらず、ステアリング機構150によって規定された移動距離で移動する。このとき、ステアリングロール101の他端は、このステアリング機構側の一端の移動に応じて逆向きに移動する。
ステアリングロール101の他端は、ステアリング機構側の一端の矢印E2の向きの移動時には、上記の力の補助を受けつつ矢印E1の向きに移動する。そして、この他端は、この力の補助により、ステアリング機構側の一端の矢印E2の向きの移動に良好に追随して矢印E1の向きに移動する。
一方、ステアリングロール101の他端は、ステアリング機構側の一端の矢印E1の向きの移動時には、上記の力に抗して矢印E2の向きに移動することとなる。
ここで、図4等に示す回転軸109a_1とベアリング軸受け110a_1との間には、製造上の若干のガタがある。このガタのために、ステアリングロール101に力が加わると回転軸109a_1のズレや、ステアリングロールを支持する第1の支持体109の倒れ等が生ずる。また、ステアリングロール101や第1の支持体109には、ステアリングロール101に加わる力によって若干の撓みが発生する。
そして、ステアリングロール101の他端が上記の力に抗して矢印E2の向きの移動するときの移動距離は、この力による回転軸109a_1のズレや、第1の支持体1の倒れや、第1の支持体1の撓みによって短くなる。
図7は、基準姿勢にあるステアリングロールのステアリング機構側の一端を、固定パッドに近づける向きと遠ざける向きの各向きに移動させたときの、ステアリングロールの他端の動きを示す図である。
図7のパート(a)には、基準姿勢にあるステアリングロール101のステアリング機構側の一端を固定パッド103に近づける矢印E1の向きに段階的に移動させたときの、その一端と他端の各段階での位置が示されている。
本実施形態の定着装置150では、ステアリング機構150のモータ151としてステッピングモータが採用されている。このパート(a)では、ステアリング機構側の一端についての矢印E1の向きへの段階的な移動量として、ステッピングモータの回転量が、30ノッチ、50ノッチ、70ノッチ、90ノッチとなる移動量が採用されている。
このパート(a)では、これら各段階でのステアリング機構側の一端と他端それぞれの位置が、グラフG1上にプロットされている。
グラフG1の横軸には、ステアリングロール101の、無端ベルト104の幅方向の位置がとられている。尚、ここでは、横軸については、大まかに、ステアリング機構側の一端と、反対側の他端との2つの位置がとられている。また、縦軸には、ステアリング機構側の一端と他端それぞれの、移動方向に沿った位置がとられている。
一方、図7のパート(b)には、基準姿勢にあるステアリングロール101のステアリング機構側の一端を固定パッド103から遠ざける矢印E2の向きに段階的に移動させたときの、その一端と他端の各段階での位置が示されている。
このパート(b)では、ステアリング機構側の一端についての矢印E2の向きへの段階的な移動量として、ステッピングモータの回転量が、10ノッチ、30ノッチ、50ノッチ、70ノッチとなる移動量が採用されている。
このパート(b)では、これら各段階でのステアリング機構側の一端と他端それぞれの位置が、グラフG2上にプロットされている。
グラフG2でも、横軸には、ステアリングロール101の、無端ベルト104の幅方向の位置として、大まかに、ステアリング機構側の一端と、反対側の他端との2つの位置がとられている。また、縦軸には、ステアリング機構側の一端と他端それぞれの、移動方向に沿った位置がとられている。
パート(a)のグラフG1上のプロット点から分かるように、ステアリング機構側の一端が矢印E1の向きに移動するときには、反対側の他端の移動距離は、ステアリング機構側の一端の移動距離よりも短い。
一方、パート(b)のグラフG2上のプロット点から分かるように、ステアリング機構側の一端が矢印E2の向きに移動するときには、反対側の他端は、ステアリング機構側の一端の移動に良好に追随して移動している。
このように、基準姿勢にあるステアリングロール101のステアリング機構150の一端を固定パッド103に近づける矢印E1の向きに移動させるときと、逆向きの矢印E1の向きに移動させるときとでは、他端の追随性に差異が生じる。
この結果、この一端を矢印E1の向きと矢印E2の向きとに対称に移動させると、ステアリングロール101の、無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる上記の第1の点P1と第2の点P2との双方との間で移動距離に差異が生じる。
ここで、本実施形態の定着装置100では、ステアリング機構150は、基準姿勢にあるステアリングロール101のステアリング機構側の一端を矢印E1の向きに移動させるときは、矢印E2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させる。
そして、この矢印E1の向きへの移動量は、上記の第1の点P1および第2の点P2の双方の移動距離が、上記のように対称に移動させたときよりも互いに等距離に近づく量となっている。このように、定着装置100では、上記の第1の点P1および第2の点P2の双方の移動距離が上記の対称移動のときよりも互いに等距離に近づき、延いては無端ベルト104の弛みが抑えられている。
図8は、ステアリング機構側の一端を矢印E2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で矢印E1の向きに移動させ方が、ステアリングロールの、無端ベルトの幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくことを示す模式図である。
この図8には、ステアリングロール101の、無端ベルト104の幅方向両縁それぞれと重なる2点P1,P2双方の移動を、図4中の矢印I方向から見た模式図である。
また、この図8のパート(a)には、本実施形態との比較のための図が示されている。
このパート(a)では、基準姿勢にあるステアリングロール101の、ステアリング機構側の一端を矢印E1の向きと矢印E2の向きとで移動距離が等しくなるように対称に移動させた場合の上記の2点P1,P2双方の移動の様子が示されている。
ステアリング機構側の一端をこのように対称に移動させる場合、ステアリングロール101の、無端ベルト104のステアリング機構側の縁と重なる第1の点P1も、矢印E1の向きと矢印E2の向きとで対称に移動する。
一方、上述したようにステアリングロール101の他端は、ステアリング機構側の一端が矢印E1の向きに移動するときには、その他端の矢印E2の向きへの移動距離が、ステアリング機構側の一端の矢印E1の向きへの移動距離よりも短くなる。
このため、ステアリング機構側の一端が矢印E1の向きに移動するときには、ステアリングロール101の、無端ベルト104のこの他端側の縁と重なる第2の点P2の矢印E2の向きへの移動距離も、第1の点P1の矢印E1の向きへの移動距離よりも短くなる。
その結果、ステアリング機構側の一端を矢印E1の向きと矢印E2の向きとで対称に移動する場合の第2の点P2の総移動距離M’は、第1の点P1の総移動距離Mよりも短くなる。
図8のパート(b)には、本実施形態の定着装置100における上記の2点P1,P2双方の移動の様子が示されている。
本実施形態の定着装置100では、ステアリング機構150は、基準姿勢にあるステアリングロール101のステアリング機構側の一端を矢印E1の向きに移動させるときは、矢印E2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させる。
これにより、ステアリングロール101の他端は、上述した諸因に起因する減少分を補って矢印E2の向きに移動する。その結果、ステアリング機構側の一端を矢印E1の向きと矢印E2の向きとで対称に移動する場合よりも、第2の点P2の総移動距離が、第1の点P1の総移動距離Mに近づく。
そして、本実施形態では、この矢印E1の向きへの移動量として、第2の点P2の総移動距離が、第1の点P1の総移動距離Mとおよそ等距離となる量が採用されている。
また、本実施形態では、ステアリング機構側の一端を矢印E1の向きと矢印E2の向きとで対称に移動する場合に比べて、ステアリング機構側の一端の矢印E2の向きへの移動量が若干減らされている。これにより、ステアリング機構側の一端の矢印E1の向きへの移動量を増やした分の第1の点P1の総移動距離の増分が相殺されて、第2の点P2の総移動距離と、第1の点P1の総移動距離との一致の程度が高められている。
尚、本実施形態では、本発明の無端ベルトの一例として、内側から支持する駆動ロール102によって駆動される無端ベルト104が例示されている。しかしながら、本発明の無端ベルトはこれに限るものではない。本発明のベルト駆動装置は、例えば、定着装置100における加圧ロール105等といった、ベルト駆動装置の外部にあって無端ベルトの外面に接する要素から駆動力を受けて循環移動するもの等であっても良い。
また、本実施形態では、本発明のベルト駆動装置の一実施形態として、定着装置100に組み込まれた機構部分を例示している。しかしながら、本発明のベルト駆動装置はこれに限るものではない。本発明のベルト駆動装置は、例えば、用紙をベルトに載せて搬送するベルト搬送装置や、トナー像の定着後の用紙をベルトに載せて搬送しつつ冷却するベルト冷却装置等であっても良い。
また、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例としてタンデム型のカラープリンタが例示されている。しかしながら、本発明の画像形成装置は、複数の現像器が回転軸の回りに配置されたいわゆるロータリー型のカラープリンタであっても良く、あるいはモノクロのプリンタであっても良い。また、本発明の画像形成装置は、プリンタに限るものではなく、複写機やファクシミリ等であっても良い。
1 画像形成装置
1A 制御部
10Y,10M,10C,10K 像形成部
11Y,11M,11C,11K 感光体
12Y,12M,12C,12K 帯電器
13Y,13M,13C,13K 露光器
14Y,14M,14C,14K 現像器
15Y,15M,15C,15K 一次転写器
16Y,16M,16C,16K 感光体クリーナ
18Y,18M,18C,18K トナーカートリッジ
30 中間転写ベルト
31,32,33 ベルト支持ロール
34 バックアップロール
50 二次転写器
80 用紙搬送部
81 取出ロール
82 捌きロール
83 搬送ロール
84 レジストレーションロール
86 排出ロール
100 定着装置
101 ステアリングロール
101a,102a ベアリング
102 駆動ロール
103 固定パッド
104 無端ベルト
105 加圧ロール
106 第1のガイド
107 剥離板
108 第2のガイド
109 第1の支持体
109a 平板部
109a_1 回転軸
109b 内側壁
109c 外側壁
109c_1 長穴
110 第2の支持体
110a 平板部
110a_1 ベアリング軸受け
110b 側壁
111 バネ
1A 制御部
10Y,10M,10C,10K 像形成部
11Y,11M,11C,11K 感光体
12Y,12M,12C,12K 帯電器
13Y,13M,13C,13K 露光器
14Y,14M,14C,14K 現像器
15Y,15M,15C,15K 一次転写器
16Y,16M,16C,16K 感光体クリーナ
18Y,18M,18C,18K トナーカートリッジ
30 中間転写ベルト
31,32,33 ベルト支持ロール
34 バックアップロール
50 二次転写器
80 用紙搬送部
81 取出ロール
82 捌きロール
83 搬送ロール
84 レジストレーションロール
86 排出ロール
100 定着装置
101 ステアリングロール
101a,102a ベアリング
102 駆動ロール
103 固定パッド
104 無端ベルト
105 加圧ロール
106 第1のガイド
107 剥離板
108 第2のガイド
109 第1の支持体
109a 平板部
109a_1 回転軸
109b 内側壁
109c 外側壁
109c_1 長穴
110 第2の支持体
110a 平板部
110a_1 ベアリング軸受け
110b 側壁
111 バネ
Claims (3)
- 駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが該無端ベルトの幅方向に延び、該無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、該無端ベルトを支持して該無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
前記制御部材の一方の端部を駆動することにより、該制御部材を、前記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、該無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構とを備え、
前記複数の支持部材のうちの前記循環移動方向について前記制御部材に隣接する2つの支持部材が、該制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
前記駆動機構が、前記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある前記制御部材の一方の端部を、前記第2の支持部材から遠ざけて該第1の支持部材に近づける第1の向き、および、前記第2の支持部材に近づけて該第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
前記駆動機構が、前記基準姿勢にある前記制御部材の一方の端部を前記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と前記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、該制御部材の、前記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、該一方の端部を、前記第1の向きに移動させるときには、前記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とするベルト駆動装置。 - 駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが該無端ベルトの幅方向に延び、該無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、該無端ベルトを支持して該無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
前記制御部材の一方の端部を駆動することにより、該制御部材を、前記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、該無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構と、
前記無端ベルトの外面に接し該無端ベルトとの間に未定着のトナー像を保持した媒体を挟んで該無端ベルトと共同して該トナー像を該媒体に定着させる接触部材とを備え、
前記複数の支持部材のうちの前記循環移動方向について前記制御部材に隣接する2つの支持部材が、該制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
前記駆動機構が、前記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある前記制御部材の一方の端部を、前記第2の支持部材から遠ざけて該第1の支持部材に近づける第1の向き、および、前記第2の支持部材に近づけて該第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
前記駆動機構が、前記基準姿勢にある前記制御部材の一方の端部を前記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と前記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、該制御部材の、前記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、該一方の端部を、前記第1の向きに移動させるときには、前記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする定着装置。 - 静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成し該トナー像を媒体に引き渡す像形成部と、
前記媒体に引き渡された未定着のトナー像を該媒体上に定着させる定着部とを備え、
前記定着部が、
駆動力を受けて循環移動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御部材を含む、それぞれが該無端ベルトの幅方向に延び、該無端ベルトの循環移動方向3箇所以上の箇所で、該無端ベルトを支持して該無端ベルトの移動方向を変更する複数の支持部材と、
前記制御部材の一方の端部を駆動することにより、該制御部材を、前記無端ベルトと重なった位置にある回転中心の回りに、該無端ベルトの伸縮を免れる向きに往復移動させる駆動機構と、
前記無端ベルトの外面に接し該無端ベルトとの間に未定着のトナー像を保持した媒体を挟んで該無端ベルトと共同して該トナー像を該媒体に定着させる接触部材とを備え、
前記複数の支持部材のうちの前記循環移動方向について前記制御部材に隣接する2つの支持部材が、該制御部材に対し相対的にそれぞれ近距離および遠距離に配置された第1の支持部材および第2の支持部材であって、
前記駆動機構が、前記第1の支持部材と平行に延びた基準姿勢にある前記制御部材の一方の端部を、前記第2の支持部材から遠ざけて該第1の支持部材に近づける第1の向き、および、前記第2の支持部材に近づけて該第1の支持部材から遠ざける第2の向きに移動させるものであって、さらに、
前記駆動機構が、前記基準姿勢にある前記制御部材の一方の端部を前記第1の向きに移動させるときの第1の移動量と前記第2の向きに移動させるときの第2の移動量とが互いに等しくなるように駆動するときよりも、該制御部材の、前記無端ベルト幅方向両縁それぞれと重なる2点双方の移動距離が互いに等距離に近づくように、該一方の端部を、前記第1の向きに移動させるときには、前記第2の向きに移動させるときよりも大きな移動量で移動させるものであることを特徴とする画像形成装置。
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