JP6736939B2 - ベルト搬送装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

特許文献１では、無端状のベルトの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。

特開２００６−０５１８０４号公報

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。

第１態様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。

第２態様のベルト搬送装置は、第１態様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。

第３態様のベルト搬送装置は、第２態様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。

第４態様のベルト搬送装置は、第２態様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。

第５態様の定着装置は、第１態様〜第４態様のいずれか１態様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。

第６態様の画像形成装置は、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第５態様の定着装置と、を有している。

第１態様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。

第２態様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。

第３態様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。

第４態様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。

第５態様の定着装置の構成によれば、第１態様〜第４態様のいずれか１態様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。

第６態様の画像形成装置の構成によれば、第５態様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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

（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。

（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。

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。

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）

Claims (3)

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、
   を有し、
   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、
   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のみ配置され、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、ベルト搬送装置。
2. 請求項１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。
3. 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２に記載の定着装置と、
   を有する画像形成装置。