WO2014045750A1 - ベルト駆動装置及びそれを備えた定着装置並びに画像形成装置 - Google Patents

ベルト駆動装置及びそれを備えた定着装置並びに画像形成装置 Download PDF

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昭浩 近藤
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京セラドキュメントソリューションズ株式会社
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    • G03G2215/2025Heating belt the fixing nip having a rotating belt support member opposing a pressure member
    • G03G2215/2032Heating belt the fixing nip having a rotating belt support member opposing a pressure member the belt further entrained around additional rotating belt support members

Definitions

  • the present invention relates to a belt driving device that regulates meandering of an endless belt stretched between a driving roller and a driven roller in the roller axial direction, a fixing device including the belt driving device, and an image forming apparatus. .
  • a toner image formed on an image carrier such as a photosensitive drum is transferred to a recording medium, and the recording medium carrying the toner image is conveyed toward a fixing device.
  • the toner image on the recording medium is fixed to the recording medium by applying pressure.
  • the fixing device includes a fixing belt that is rotatably stretched between a fixing roller and a heat roller, and a pressure roller that is pressed against the fixing belt, and the recording medium includes a fixing belt and a pressure roller.
  • the fixing belt when a fixing belt stretched between rollers is rotated, the fixing belt may meander on the roller while moving in the roller axis direction.
  • the fixing belt meanders there arises a problem of fixing failure such as the position of the toner image on the recording medium being shifted, and when the fixing belt meandering is continued, the end of the belt in the width direction is changed. There was a risk of damage.
  • the fixing device is not limited to a belt fixing type, and is an endless shape stretched around a plurality of rollers including a driving roller such as an intermediate transfer belt to which a toner image is transferred and a conveyance belt that carries and conveys a recording medium. The same problem occurs in this belt.
  • the belt driving device described in Patent Document 1 is provided with a pressure contact member that presses one end side in the width direction of the belt applied to the driving roller and the driven roller, so that the belt is shifted toward one end side. And the relative positional relationship of the driven roller is adjusted.
  • the belt is rotating, the belt 12 gradually moves toward one end, and as the belt approaches, one end of the belt is pressed against the pressure contact member.
  • the force that moves toward the other end of the belt gradually increases, and the force that is approached on both ends of the belt balances.
  • the force applied to both ends of the belt is balanced, the movement of the belt in the width direction is stopped, and the meandering of the belt is restricted.
  • the belt driving device described in Patent Document 2 is provided with a rib projecting annularly in the running direction of the belt at one end of the belt and a regulating member that can come into contact with the rib.
  • the ribs provided on the belt abut against the regulating member to regulate the meandering of the belt.
  • the belt driving device described in Patent Document 3 includes a belt stretched between a driving roller and a meandering correction roller, a meandering detection sensor that detects the meandering of the belt in contact with the end of the belt, and swings the meandering correction roller.
  • a meandering correction cam that rotates by driving the motor, and a clutch that rotates the motor by the detection result of the meandering detection sensor.
  • the meander detection sensor detects the meander of the belt
  • the clutch is turned on, and the rotational force of the motor is transmitted to the meander correction cam.
  • the meandering correction cam starts to rotate, and the meandering correction roller swings in a direction for correcting the meandering of the belt.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 5-132180 paragraphs [0020] to [0023], FIG. 1
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-89629 paragraphs [0028] and [0029], FIG. 3
  • Japanese Patent Laid-Open No. 5-297953 paragraphs [0013] to [0022], FIGS. 1 and 3)
  • the belt driving device described in Patent Document 3 includes a detection sensor, a motor, a clutch, and a meandering correction mechanism for correcting the meandering of the belt, and the device becomes complicated and expensive.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a belt driving device that stably regulates belt meandering for a long period of time with a low-cost and simple configuration, a fixing device including the belt driving device, and an image forming apparatus.
  • the purpose is to provide.
  • a first invention is a belt drive device that regulates meandering of an endless belt stretched between a drive roller and a driven roller in the roller axis direction, and the shaft of the driven roller
  • the roller member is disposed at both ends of the belt and restricts the meandering of the belt in the roller axis direction.
  • the roller member is fixed to the apparatus main body, and the roller member is rotatable to the shaft part.
  • An elastic roller portion that is supported and contacts an end in the width direction of the belt by meandering of the belt, and a braking portion that is disposed between the support shaft portion and the elastic roller portion and brakes the rotation of the elastic roller portion.
  • the elastic roller portion includes a side surface portion facing the end portion of the belt and an outer peripheral portion facing the outer peripheral surface of the driven roller with a predetermined gap therebetween, and the gap Is the thickness of the belt It is configured to be small, and by increasing the rotational load of the end of the belt that has entered the gap against the elastic force of the elastic roller portion by the braking force of the braking portion, It is characterized by regulating meandering.
  • the belt meanders in the roller axis direction when the belt meanders in the roller axis direction, one end of the belt resists the elastic force of the elastic roller portion, and the outer peripheral surface of the driven roller and the outer peripheral portion of the elastic roller portion. Enter the gap between.
  • the elastic roller portion rotates following the rotation of the belt.
  • the elastic roller portion rotates while receiving a rotational load by the braking portion. Therefore, one end of the belt that contacts the elastic roller part is also subjected to the rotational load of the elastic roller part and the rotational speed is reduced, while the other end of the belt rotates at a higher speed than the one end.
  • belt meandering can be regulated stably for a long period of time with an inexpensive and simple configuration in which roller members are disposed at both ends of the driven roller.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus including a belt driving device according to a first embodiment of the present invention.
  • Side surface sectional drawing which shows the structure of a fixing device provided with the belt drive device which concerns on 1st Embodiment.
  • the top view which shows the belt drive device provided with the roller member which concerns on 1st Embodiment.
  • Sectional drawing which shows the roller member which concerns on 1st Embodiment Sectional drawing which shows the state which the edge part of the belt approached into the clearance gap in order to control the meandering of the belt which concerns on 1st Embodiment
  • Sectional drawing which shows the roller member which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the roller member which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus including a belt driving device according to an embodiment of the present invention.
  • the image forming apparatus 1 includes a sheet feeding unit 2 disposed in a lower portion thereof, a sheet conveying unit 3 disposed on a side of the sheet feeding unit 2, and an image forming unit disposed above the sheet conveying unit 3.
  • the image forming unit 4, the fixing device 5 disposed on the discharge side in the paper conveyance direction from the image forming unit 4, and the image reading unit 6 disposed above the image forming unit 4 and the fixing device 5. .
  • the paper feed unit 2 includes a plurality of paper feed cassettes 7 that store paper 9 that is a recording medium.
  • the paper 9 is sent to the paper transport unit 3 one by one.
  • the paper 9 sent to the paper transport unit 3 is transported toward the image forming unit 4 via the paper transport path 10 provided in the paper transport unit 3.
  • the image forming unit 4 forms a toner image on a sheet 9 by an electrophotographic process.
  • the image forming unit 4 is a photoconductor 11 supported so as to be rotatable in the direction of an arrow in FIG.
  • a charging unit 12, an exposure unit 13, a developing unit 14, a transfer unit 15, a cleaning unit 16, and a charge eliminating unit 17 are provided.
  • the charging unit 12 includes a charging wire to which a high voltage is applied.
  • a predetermined potential is applied to the surface of the photoconductor 11 by corona discharge from the charging wire, the surface of the photoconductor 11 is uniformly charged.
  • the surface potential of the photoconductor 11 is selectively attenuated, and the surface of the photoconductor 11 is irradiated. An electrostatic latent image is formed.
  • the developing unit 14 develops the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 11, and a toner image is formed on the surface of the photoconductor 11.
  • This toner image is transferred by the transfer unit 15 to the sheet 9 supplied between the photoconductor 11 and the transfer unit 15.
  • the sheet 9 on which the toner image has been transferred is conveyed toward the fixing device 5 arranged downstream of the image forming unit 4 in the sheet conveying direction.
  • the fixing device 5 the paper 9 is heated and pressurized, and the toner image is melted and fixed on the paper 9.
  • the sheet 9 on which the toner image is fixed is discharged onto the discharge tray 21 by the discharge roller pair 20.
  • the toner remaining on the surface of the photoconductor 11 is removed by the cleaning unit 16, and the residual charge on the surface of the photoconductor 11 is removed by the charge eliminating unit 17. Then, the photosensitive member 11 is charged again by the charging unit 12, and image formation is performed in the same manner.
  • the fixing device 5 having a belt driving device is configured as shown in FIG.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the fixing device 5.
  • the fixing device 5 includes a heating unit 18 and a pressure roller 19.
  • the heating unit 18 includes an endless fixing belt 26, a fixing roller 23 included in the fixing belt 26, a heat roller 27 that stretches the fixing belt 26 together with the fixing roller 23, and a heating unit included in the heat roller 27.
  • the heater 30 is provided.
  • the belt driving device includes a fixing roller 23 that is a driving roller, a heat roller 27 that is a driven roller, a fixing belt 26 that is a belt stretched between the fixing roller 23 and the heat roller 27, and a roller member 40. .
  • the pressure roller 19 is rotationally driven in the direction of the arrow in FIG. 2 by a drive source (not shown) such as a motor, and further pressurized with a predetermined pressure in the central axis direction of the fixing roller 23 by a pressure adjusting mechanism (not shown). Is done. As a result, the pressure roller 19 is pressed against the fixing roller 23 via the fixing belt 26, and the fixing belt 26 and the fixing roller 23 are rotated in the direction of the arrow in FIG. As the belt 26 rotates, the heat roller 27 is driven to rotate. A nip portion N is formed at a portion where the fixing belt 26 and the pressure roller 19 abut.
  • the pressure roller 19 includes a cylindrical cored bar 19a, an elastic layer 19b formed on the cored bar 19a, and a release layer 19c that covers the surface of the elastic layer 19b.
  • the fixing roller 23 has an elastic layer 23b on the core metal 23a.
  • the elastic layer 23b stretches the fixing belt 26 and rotates integrally with the fixing belt 26.
  • a coating such as Teflon (registered trademark) having good slidability is applied on the core metal. Yes.
  • the fixing belt 26 is an endless heat-resistant belt, has an elastic layer made of silicone rubber or the like on the inner peripheral side, and is made of a fluororesin tube or the like on the outer peripheral side of the elastic layer to melt an unfixed toner image at the nip portion N. It has a release layer that improves the releasability when fixing.
  • the fixing belt 26 When the fixing belt 26 is heated by the heater 30 via the heat roller 27 and rises to a predetermined temperature, the paper 9 sandwiched by the nip portion N is heated and is pressurized by the pressure roller 19. The powdery toner on the paper 9 is melted and fixed on the paper 9.
  • the fixing belt 26 is made of a thin material having a good thermal conductivity and has a small heat capacity. Therefore, the fixing belt 26 can be warmed up in a short time and image formation is started quickly.
  • the fixing belt 26 stretched between the fixing roller 23 and the heat roller 27 rotates, the fixing belt 26 moves in a roller axis direction (meandering) due to the inclination of the shaft centers of the fixing roller 23 and the heat roller 27.
  • the roller member 40 restricts the meandering of the fixing belt 26 in the roller axial direction.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the belt driving device provided with the roller member 40.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the roller member 40
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the end of the fixing belt 26 enters the gap in order to restrict the meandering of the fixing belt 26.
  • 4 and 5 show the roller member 40 on the right side of the pair of roller members 40 and 40 in FIG.
  • the pair of roller members 40, 40 are arranged so that the directions in the left-right direction are different from each other as shown in FIG.
  • the pressure roller 19, the fixing roller 23, and the heat roller 27 are rotatably supported by the apparatus main body 5a of the fixing apparatus 5.
  • roller members 40 and 40 are disposed at both ends of the heat roller 27 in the axial direction, and support shaft portions 41 that are fixed to the apparatus main body 5a, elastic roller portions 42, and powder 43 that is a braking portion (FIG. 4). Reference).
  • the elastic roller portion 42 is formed in a cylindrical shape with an elastic material such as silicone rubber, and can be rotated on the support shaft portion 41 without moving in the axial direction with respect to the support shaft portion 41. Retained.
  • the side surface portion 42 a of the elastic roller portion 42 is provided to face the end portion 26 a in the width direction of the fixing belt 26 (perpendicular to the traveling direction of the fixing belt 26).
  • the elastic roller portion 42 is disposed with a gap in the width direction so that the side surface portion 42 a does not contact the end portion 26 a of the fixing belt 26.
  • the outer peripheral portion 42 b of the elastic roller portion 42 is provided to face the outer peripheral surface of the heat roller 27 with a gap D therebetween.
  • the gap D is configured to be slightly smaller than the thickness T of the fixing belt 26.
  • the powder 43 is made of particles having a relatively small particle size such as sand, and is enclosed in a space formed by the outer peripheral surface of the support shaft portion 41 and the inner peripheral surface and both side surfaces of the elastic roller portion 42.
  • the elastic roller portion 42 rotates relative to the support shaft portion 41.
  • the rotational load of the elastic roller portion 42 is increased by the braking force (frictional force) of the powder 43. Note that the braking force of the powder 43 is changed by changing the amount and particle size of the powder 43 to be enclosed, and the rotational load of the elastic roller portion 42 with respect to the support shaft portion 41 can be changed.
  • the end portion 26a of the fixing belt 26 enters the gap D against the elastic force of the elastic roller portion 42 as shown in FIG.
  • the elastic roller portion 42 is driven to rotate as the fixing belt 26 rotates.
  • the elastic roller portion 42 rotates while receiving a rotational load by the braking force of the powder 43 at the time of driven rotation. Accordingly, the rotation speed of the one end portion 26a of the fixing belt 26 that contacts the elastic roller portion 42 (the right end portion of the fixing belt 26 in FIG. 3) is also reduced due to the rotational load of the elastic roller portion 42.
  • the other end 26a of the fixing belt 26 (the left end of the fixing belt 26 in FIG. 3) rotates at a higher speed than the one end 26a, and the fixing belt 26 moves to the other end 26a side. To do. That is, returning to the state of FIG. 4, the meandering of the fixing belt 26 is corrected.
  • belt meandering can be stably controlled for a long period of time with an inexpensive and simple configuration in which the roller members 40 are disposed at both ends of the heat roller 27.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a roller member 40 according to the second embodiment of the present invention.
  • a chamfered portion is formed at the edge of the roller member 40 so that the end portion 26a of the fixing belt 26 can easily enter the gap D when the fixing belt 26 meanders.
  • the roller member 40 different from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same part as that of the first embodiment will be omitted.
  • the roller member 40 includes a support shaft part 41 fixed to the apparatus main body 5a, an elastic roller part 42, and a powder 43.
  • the elastic roller portion 42 is formed in a cylindrical shape with an elastic material such as silicone rubber, and is held by the support shaft portion 41 so as to be rotatable without moving in the axial direction with respect to the support shaft portion 41.
  • the side surface portion 42 a of the elastic roller portion 42 is provided to face the end portion 26 a of the fixing belt 26.
  • the outer peripheral portion 42 b of the elastic roller portion 42 faces the outer peripheral surface of the heat roller 27 with a gap D therebetween.
  • An annular chamfered portion 42 c is formed at the edge between the side surface portion 42 a and the outer peripheral portion 42 b of the elastic roller portion 42.
  • the gap D is configured to be slightly smaller than the thickness T of the fixing belt 26.
  • the powder 43 is made of particles having a relatively small particle size such as sand, and is enclosed in a space formed by the outer peripheral surface of the support shaft portion 41 and the inner peripheral surface and both side surfaces of the elastic roller portion 42.
  • the elastic roller portion 42 rotates relative to the support shaft portion 41.
  • the rotational load of the elastic roller portion 42 is increased by the braking force of the powder 43.
  • the end portion 26a of the fixing belt 26 contacts the chamfered portion 42c of the elastic roller portion 42 and resists the elastic force of the elastic roller portion 42. Enter the gap D.
  • the elastic roller portion 42 is driven to rotate as the fixing belt 26 rotates.
  • the elastic roller portion 42 rotates while receiving a rotational load by the braking force of the powder 43 at the time of driven rotation. Accordingly, the end portion 26a of the fixing belt 26 that contacts the elastic roller portion 42 (the right end portion of the fixing belt 26 in FIG.
  • belt meandering can be stably controlled for a long period of time with an inexpensive and simple configuration in which the roller members 40 are disposed at both ends of the heat roller 27.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a roller member 40 according to the third embodiment of the present invention.
  • the outer peripheral portion 42b of the roller member 40 is formed in a tapered shape.
  • the roller member 40 includes a support shaft part 41 fixed to the apparatus main body 5a, an elastic roller part 42, and a powder 43.
  • the elastic roller portion 42 is formed in a cylindrical shape with an elastic material such as silicone rubber, and is held by the support shaft portion 41 so as to be rotatable without moving in the axial direction with respect to the support shaft portion 41.
  • the side surface portion 42 a of the elastic roller portion 42 is provided to face the end portion 26 a of the fixing belt 26.
  • the outer peripheral portion 42 b of the elastic roller portion 42 faces the outer peripheral surface of the heat roller 27 with a gap D therebetween.
  • the outer peripheral portion 42b of the elastic roller portion 42 forms a gap D together with the outer peripheral surface of the heat roller 27 on the side surface portion 42a side, and the gap D is formed on the side surface portion 42a on the end side in the roller axial direction (right side in FIG. 7). It is formed in a tapered shape so as to be smaller than the side.
  • the gap D is configured to be slightly smaller than the thickness T of the fixing belt 26.
  • the fixing belt 26 moves (meanders) in the roller axis direction
  • the end portion 26 a of the fixing belt 26 enters the gap D against the elastic force of the elastic roller portion 42.
  • the contact pressure is increased by the tapered outer peripheral portion 42b and is reliably stopped at a predetermined position.
  • the powder 43 is made of particles having a relatively small particle size such as sand, and is enclosed in a space formed by the outer peripheral surface of the support shaft portion 41 and the inner peripheral surface and both side surfaces of the elastic roller portion 42.
  • the elastic roller portion 42 rotates relative to the support shaft portion 41.
  • the rotational load of the elastic roller portion 42 is increased by the braking force of the powder 43.
  • the end portion 26a of the fixing belt 26 enters the gap D against the elastic force of the elastic roller portion 42.
  • the contact pressure is increased by the tapered outer peripheral portion 42b, and is reliably stopped at a predetermined position.
  • the elastic roller portion 42 is driven to rotate as the fixing belt 26 rotates. At the time of driven rotation, the elastic roller portion 42 rotates while receiving a rotational load by the braking force of the powder 43.
  • the end portion 26a of the fixing belt 26 that contacts the elastic roller portion 42 (the right end portion of the fixing belt 26 in FIG. 3) is also subjected to the rotational load of the elastic roller portion 42, and the rotation speed is lowered.
  • the other end portion 26a of 26 (the left end portion of the fixing belt 26 in FIG. 3) rotates at a higher speed than the one end portion 26a, and the fixing belt 26 moves toward the other end portion 26a. That is, returning to the state of FIG. 7, the meandering of the fixing belt 26 is corrected.
  • belt meandering can be stably controlled for a long period of time with an inexpensive and simple configuration in which the roller members 40 are disposed at both ends of the heat roller 27.
  • the structure which formed the outer peripheral part 42b of the elastic roller part 42 in the taper shape was shown, this invention is not restricted to this,
  • the outer peripheral part 42b and the side part 42a which were formed in the taper shape You may comprise so that the chamfer part 42c may be formed in the edge part.
  • the end portion 26a of the fixing belt 26 is likely to enter the gap D, and reliably stops at a predetermined position of the gap D.
  • the braking portion is configured by the powder 43 in the first to third embodiments.
  • the present invention is not limited thereto, and the braking portion may be configured by a torque limiter. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the configuration using the heater 30 as the heating means is shown.
  • the present invention is not limited to this, and the fixing belt 26 may be heated by electromagnetic induction.
  • the present invention is not limited to this, and for example, an image forming apparatus for color.
  • the present invention may be applied to an endless intermediate transfer belt to which toner images of respective color photoconductors are sequentially transferred, and an endless transport belt for carrying and transporting paper.
  • the present embodiment may be appropriately applied to apparatuses other than the image forming apparatus according to the necessity and application.
  • the present invention is used for a belt driving device that regulates meandering of an endless belt stretched between a driving roller and a driven roller in the roller axis direction, a fixing device including the belt driving device, and an image forming apparatus. Can do.

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Abstract

 ベルト駆動装置は、熱ローラー27の両端部に配設され、定着ベルト26のローラー軸方向への蛇行を規制するコロ部材40を備える。コロ部材40は、装置本体5aに固定される支軸部41と、熱ローラー27の外周面に対して隙間Dを有して配設され、定着ベルト26の蛇行によって定着ベルト26の端部26aが接触する弾性ローラー部42と、支軸部41と弾性ローラー部42との間に配設され弾性ローラー部42の回転を制動する粉体43と、を有する。隙間Dは、定着ベルト26の厚みTより小さく構成され、定着ベルト26の蛇行によって、弾性ローラー部42の弾性力に抗して定着ベルト26の端部26aが進入する。

Description

ベルト駆動装置及びそれを備えた定着装置並びに画像形成装置
 本発明は、駆動ローラーと従動ローラーとの間に張架された無端状のベルトのローラー軸方向への蛇行を規制するベルト駆動装置、及びそれを備えた定着装置並びに画像形成装置に関するものである。
 従来、画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写し、トナー像を担持する記録媒体を定着装置に向けて搬送し、定着装置において、熱及び圧力を加えることにより記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させている。そして定着装置には、定着ローラーと熱ローラーとの間で回転可能に張架された定着ベルトと、定着ベルトに圧接される加圧ローラーとを備え、記録媒体が定着ベルトと加圧ローラーとの間のニップ部を通過する間にトナー像を記録媒体に定着されるベルト定着方式がある。
 ベルト定着方式の定着装置では、ローラー間で張架した定着ベルトを回転させているとき、定着ベルトがローラー上でローラー軸方向に移動して蛇行する場合がある。定着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る等の定着不良の要因となってしまうという問題が生じ、また定着ベルトの蛇行が継続すると、ベルトの幅方向の端部が破損するおそれがあった。また、ベルト定着方式の定着装置に限らず、例えばトナー像が転写される中間転写ベルトや記録媒体を担持して搬送する搬送ベルト等の、駆動ローラーを含む複数のローラーに張架された無端状のベルトにおいては同様の問題が発生する。
 そこで、ベルトの蛇行を抑制する技術が従来から知られている。例えば、特許文献1記載のベルト駆動装置は、駆動ローラーと従動ローラーにかけられたベルトの幅方向の一端側を圧接する圧接部材を設けて、ベルトが一端側に寄りが発生するように、駆動ローラー及び従動ローラーの相対位置関係を調整しておく。ベルトが回転していると、ベルト12は徐々に一端側へ寄り、ベルトが寄るにしたがって、ベルトの一端部が圧接部材に押圧される。ベルトの一端部が圧接部材に押圧されるにつれて、ベルトの他端側に寄らせる力が徐々に増加し、ベルトの両端側の寄せられる力がつりあう。ベルトの両端側の寄せられる力がつりあうことで、ベルトの幅方向への移動が停止し、ベルトの蛇行が規制されている。
 また、特許文献2記載のベルト駆動装置は、ベルトの一端部にベルトの走行方向に環状に突出したリブと、リブに当接可能となる規制部材とを設けて、ベルトが蛇行したとき、ベルトに設けたリブが規制部材に当接することで、ベルトの蛇行を規制している。
 また、特許文献3記載のベルト駆動装置は、駆動ローラー及び蛇行修正ローラーに張架されるベルトと、ベルトの端部に接触しベルトの蛇行を検知する蛇行検知センサーと、蛇行修正ローラーを揺動させるためにモーターの駆動により回転する蛇行修正カムと、蛇行検知センサーの検知結果によりモーターを回転させるクラッチと、を備える。蛇行検知センサーがベルトの蛇行を検知すると、クラッチがオンし、モーターの回転力が蛇行修正カムに伝達される。これにより蛇行修正カムが回転し始め、蛇行修正ローラーがベルトの蛇行を修正する方向に揺動する。
特開平5-132180号公報(段落[0020]~[0023]、第1図) 特開平7-89629号公報(段落[0028]、[0029]、第3図) 特開平5-297953号公報(段落[0013]~[0022]、第1図、第3図)
 しかしながら、特許文献1記載のベルト駆動装置は、ベルトの一端部が圧接部材に押圧される構成であるために、強度が比較的に小さいベルトの端部に常に曲げ応力が作用することになり、ベルトの耐久性が低下するという問題があった。
 また、特許文献2記載のベルト駆動装置は、ベルトとは別材質のリブを接着等によってベルトの外周面に固着した場合、ベルトの蛇行によって規制部材がリブに当接した状態にあると、リブがベルトの外周面から剥がれるおそれがある。
 また、特許文献3記載のベルト駆動装置は、ベルトの蛇行修正のために検知センサー、モーター、クラッチ及び蛇行修正機構を備え、装置が複雑で高価なものとなる。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、安価で簡単な構成で長期間安定してベルト蛇行を規制するベルト駆動装置及びそれを備えた定着装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために第1の発明は、駆動ローラーと従動ローラーとに張架された無端状のベルトのローラー軸方向への蛇行を規制するベルト駆動装置であって、前記従動ローラーの軸方向の両端部に配設され、前記ベルトのローラー軸方向への蛇行を規制するコロ部材を備え、前記コロ部材は、装置本体に固定される支軸部と、該支軸部に回転可能に支持され前記ベルトの蛇行によって前記ベルトの幅方向の端部が接触する弾性ローラー部と、前記支軸部と前記弾性ローラー部との間に配設され前記弾性ローラー部の回転を制動する制動部と、を有し、前記弾性ローラー部は、前記ベルトの端部に対向する側面部と、前記従動ローラーの外周面に所定の隙間を隔てて対向する外周部とを有してなり、前記隙間は、前記ベルトの厚みより小さく構成されており、前記弾性ローラー部の弾性力に抗して前記隙間に進入した前記ベルトの端部の回転負荷を前記制動部の制動力によって増大させることで前記ベルトのローラー軸方向への蛇行を規制することを特徴としている。
 第1の発明によれば、ベルトがローラー軸方向へ蛇行した場合、ベルトの一方の端部は、弾性ローラー部の弾性力に抗して、従動ローラーの外周面と弾性ローラー部の外周部との間の隙間に進入する。ベルトの一方の端部が隙間に進入しベルトと弾性ローラー部が接触した状態では、ベルトの回転にともなって、弾性ローラー部は従動回転する。従動回転時、弾性ローラー部は制動部によって回転負荷を受けながら回転する。従って、弾性ローラー部に接触するベルトの一方の端部も弾性ローラー部の回転負荷が加えられて回転速度が低下する一方、ベルトの他方の端部は、一方の端部より高速で回転することになり、ベルトは他方の端部側に移動して、ベルトの蛇行は補正される。このように、従動ローラーの両端部にコロ部材を配設するという安価で簡単な構成で、長期間安定してベルト蛇行を規制することができる。
本発明の第1実施形態に係るベルト駆動装置を備える画像形成装置の全体構成を示す概略図 第1実施形態に係るベルト駆動装置を備える定着装置の構成を示す側面断面図 第1実施形態に係るコロ部材を備えたベルト駆動装置を示す平面図 第1実施形態に係るコロ部材を示す断面図 第1実施形態に係るベルトの蛇行を規制するためにベルトの端部が隙間に進入した状態を示す断面図 本発明の第2実施形態に係るコロ部材を示す断面図 本発明の第3実施形態に係るコロ部材を示す断面図
 以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
  (第1実施形態)
 図1は、本発明の実施形態に係るベルト駆動装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置1は、その下部に配設された給紙部2と、給紙部2の側方に配設された用紙搬送部3と、用紙搬送部3の上方に配設された画像形成部4と、画像形成部4よりも用紙搬送方向の排出側に配設された定着装置5と、画像形成部4及び定着装置5の上方に配設された画像読取部6とを備えている。
 給紙部2は、記録媒体である用紙9を収容する複数の給紙カセット7を備えており、給紙ローラー8の回転により、複数の給紙カセット7のうち選択された給紙カセット7から用紙9を1枚ずつ用紙搬送部3に送り出す。
 用紙搬送部3に送られた用紙9は、用紙搬送部3に備えられた用紙搬送経路10を経由して画像形成部4に向けて搬送される。画像形成部4は、電子写真プロセスによって、用紙9にトナー像を形成するものであり、図1の矢印方向に回転可能に支持された感光体11と、この感光体11の周囲にその回転方向に沿って、帯電部12、露光部13、現像部14、転写部15、クリーニング部16、及び除電部17を備えている。
 帯電部12は、高電圧を印加される帯電ワイヤーを備えており、この帯電ワイヤーからのコロナ放電によって感光体11表面に所定電位を与えると、感光体11表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部6によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光部13により感光体11に照射されると、感光体11の表面電位が選択的に減衰され、感光体11表面に静電潜像が形成される。
 次いで、現像部14が感光体11表面の静電潜像を現像し、感光体11表面にトナー像が形成される。このトナー像が転写部15によって感光体11と転写部15との間に供給される用紙9に転写される。
 トナー像が転写された用紙9は、画像形成部4の用紙搬送方向の下流側に配置された定着装置5に向けて搬送される。定着装置5では用紙9が加熱及び加圧され、用紙9上にトナー像が溶融定着される。次いで、トナー像が定着された用紙9は、排出ローラー対20によって排出トレイ21上に排出される。
 転写部15による用紙9へのトナー像の転写後、感光体11表面に残留しているトナーは、クリーニング部16により除去され、また感光体11表面の残留電荷は除電部17により除去される。そして、感光体11は帯電部12によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
 ベルト駆動装置を備えた定着装置5は図2に示すように構成される。図2は定着装置5の構成に示す側面断面図である。
 定着装置5は加熱部18と加圧ローラー19とを備える。加熱部18は、無端状の定着ベルト26と、定着ベルト26に内包される定着ローラー23と、定着ローラー23とともに定着ベルト26を張架する熱ローラー27と、熱ローラー27に内包される加熱手段であるヒーター30と、を備える。ベルト駆動装置は、駆動ローラーである定着ローラー23と、従動ローラーである熱ローラー27と、定着ローラー23と熱ローラー27に張架されるベルトである定着ベルト26と、コロ部材40と、を備える。
 加圧ローラー19は、モーター等の駆動源(図略)によって図2の矢印方向に回転駆動させられ、さらに圧調整機構(図略)によって定着ローラー23の中心軸方向に所定の圧力で加圧される。これにより、加圧ローラー19が定着ベルト26を介して定着ローラー23に圧接し、加圧ローラー19の回転駆動によって、定着ベルト26と定着ローラー23とが図2の矢印方向に回転し、さらに定着ベルト26の回転にともなって熱ローラー27が従動回転する。定着ベルト26と加圧ローラー19との当接する部分にニップ部Nが形成される。
 また、加圧ローラー19は、円筒型の芯金19aと、芯金19a上に形成される弾性層19bと、弾性層19bの表面を覆う離型層19cと、を備える。定着ローラー23は、芯金23a上に弾性層23bを有し、弾性層23bが定着ベルト26を張架して、定着ベルト26と一体回転する。熱ローラー27は、定着ベルト26とともに回転可能とするために、定着ベルト26の内周面を張架し、芯金上に摺動性が良好なテフロン(登録商標)等のコーティングが施されている。定着ベルト26は、無端状の耐熱ベルトであり、内周側にシリコーンゴム等からなる弾性層を有し、弾性層の外周側にフッ素樹脂チューブ等からなりニップ部Nで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層を有して構成される。
 定着ベルト26が熱ローラー27を介してヒーター30によって加熱され、所定の温度に上昇すると、ニップ部Nで挟持された用紙9が加熱されるとともに、加圧ローラー19によって加圧されることにより、用紙9上の粉体状態のトナーが用紙9に溶融定着される。このように、定着ベルト26は薄肉の熱伝導性の良好な材質からなり熱容量が小さいため、短時間でウォーミングアップを行なうことができ、画像形成が迅速に開始される。
 定着ローラー23と熱ローラー27とに張架された定着ベルト26が回転するとき、定着ローラー23及び熱ローラー27の互いの軸芯の傾き等によって、定着ベルト26はローラー軸方向に移動(蛇行)するが、コロ部材40は、定着ベルト26のローラー軸方向への蛇行を規制する。
 コロ部材40の詳細な構成を図3~図5に示す。図3はコロ部材40を備えたベルト駆動装置の構成を示す平面図である。図4はコロ部材40を示す断面図であり、図5は、定着ベルト26の蛇行を規制するために、定着ベルト26の端部が隙間に進入した状態を示す断面図である。尚、図4、図5では、図3の一対のコロ部材40、40の右側のコロ部材40を示す。一対のコロ部材40、40は、図3に示すように左右方向の向きが互いに異なるように配設されるが、同じ構成のものである。
 図3に示すように、加圧ローラー19と定着ローラー23及び熱ローラー27は、定着装置5の装置本体5aに回転可能に支持される。
 コロ部材40、40は、熱ローラー27の軸方向の両端部に配設され、装置本体5aに固定される支軸部41と、弾性ローラー部42と、制動部である粉体43(図4参照)とを有する。
 図4に示すように、弾性ローラー部42は、シリコーンゴム等の弾性を有する材料で円筒形に形成され、支軸部41に対して軸方向に移動することなく回転可能に支軸部41に保持される。
 弾性ローラー部42の側面部42aは、定着ベルト26の幅方向(定着ベルト26の走行方向に対して直角方向)の端部26aに対向して設けられる。定着ベルト26が蛇行することなく回転した場合、弾性ローラー部42は、その側面部42aが定着ベルト26の端部26aに当接しない程度に幅方向に空隙を有して配設される。
 弾性ローラー部42の外周部42bは、熱ローラー27の外周面に隙間Dを隔てて対向して設けられる。隙間Dは、定着ベルト26の厚みTより僅かに小さく構成される。定着ベルト26がローラー軸方向へ移動(蛇行)した場合、定着ベルト26の端部26aは弾性ローラー部42の弾性力に抗して隙間Dに進入することになる。
 粉体43は、砂等の粒径の比較的に小さい粒子からなり、支軸部41の外周面と弾性ローラー部42の内周面及び両側面によって形成される空間に封入される。粉体43が、装置本体5aに固定された支軸部41と、回転可能な弾性ローラー部42との間に介在することで、弾性ローラー部42が支軸部41に対して回転するとき、粉体43の制動力(摩擦力)によって弾性ローラー部42の回転負荷が増大する。尚、封入する粉体43の粒子の量や粒径を変えることによって、粉体43の制動力が変化し、支軸部41に対する弾性ローラー部42の回転負荷を変更させることができる。
 上記の構成において、定着ベルト26が蛇行せずに回転している場合、即ち定着ベルト26の端部26aが弾性ローラー部42の側面部42aに当接していない場合、コロ部材40は停止している。
 定着ベルト26がローラー軸方向へ蛇行した場合、図5に示すように、定着ベルト26の端部26aは、弾性ローラー部42の弾性力に抗して、隙間Dに進入する。定着ベルト26の端部26aが隙間Dに進入し、定着ベルト26と弾性ローラー部42が接触した状態では、定着ベルト26の回転にともなって、弾性ローラー部42は従動回転する。弾性ローラー部42は、従動回転時、粉体43の制動力によって回転負荷を受けながら回転する。従って、弾性ローラー部42に接触する定着ベルト26の一方の端部26a(図3の定着ベルト26の右側の端部)も弾性ローラー部42の回転負荷が加えられて回転速度が低下する一方、定着ベルト26の他方の端部26a(図3の定着ベルト26の左側の端部)は、一方の端部26aより高速で回転することになり、定着ベルト26は他方の端部26a側に移動する。即ち図4の状態に戻り、定着ベルト26の蛇行は補正される。
 このように、熱ローラー27の両端部にコロ部材40を配設するという安価で簡単な構成で、長期間安定してベルト蛇行を規制することができる。
  (第2実施形態)
 図6は、本発明の第2実施形態に係るコロ部材40を示す断面図である。第2実施形態は、コロ部材40の縁部に面取り部を形成して、定着ベルト26が蛇行した場合、定着ベルト26の端部26aが隙間Dへ進入し易くしたものである。以降の説明では、第1実施形態と異なるコロ部材40について主に説明し、第1実施形態と同じ部分の説明を省略する。
 コロ部材40は、装置本体5aに固定される支軸部41と、弾性ローラー部42と、粉体43とを有する。
 弾性ローラー部42は、シリコーンゴム等の弾性を有する材料で円筒形に形成され、支軸部41に対して軸方向に移動することなく回転可能に支軸部41に保持される。
 弾性ローラー部42の側面部42aは、定着ベルト26の端部26aに対向して設けられる。弾性ローラー部42の外周部42bは、熱ローラー27の外周面に隙間Dを隔てて対向する。弾性ローラー部42の側面部42aと外周部42bとの縁部には、環状の面取り部42cが形成される。
 隙間Dは、定着ベルト26の厚みTより僅かに小さく構成される。定着ベルト26がローラー軸方向へ移動(蛇行)した場合、定着ベルト26の端部26aは弾性ローラー部42の弾性力に抗して隙間Dに進入することになる。定着ベルト26の端部26aは隙間Dに進入する際、面取り部42cによって滑らに隙間D内へ移動することができる
 粉体43は、砂等の粒径の比較的に小さい粒子からなり、支軸部41の外周面と弾性ローラー部42の内周面及び両側面によって形成される空間に封入される。粉体43が、装置本体5aに固定された支軸部41と、回転可能な弾性ローラー部42との間に介在することで、弾性ローラー部42が支軸部41に対して回転するとき、粉体43の制動力によって弾性ローラー部42の回転負荷が増大する。
 上記の構成において、定着ベルト26がローラー軸方向へ蛇行した場合、定着ベルト26の端部26aは、弾性ローラー部42の面取り部42cに当接し、そして弾性ローラー部42の弾性力に抗して隙間Dに進入する。定着ベルト26の端部26aが隙間Dに進入し、定着ベルト26と弾性ローラー部42が接触した状態では、定着ベルト26の回転にともなって、弾性ローラー部42は従動回転する。弾性ローラー部42は、従動回転時、粉体43の制動力によって回転負荷を受けながら回転する。従って、弾性ローラー部42に接触する定着ベルト26の端部26a(図3の定着ベルト26の右側の端部)も弾性ローラー部42の回転負荷が加えられて回転速度が低下する一方、定着ベルト26の他方の端部26a(図3の定着ベルト26の左側の端部)は、一方の端部26aより高速で回転することになり、定着ベルト26は他方の端部26a側に移動する。即ち図6の状態に戻り、定着ベルト26の蛇行は補正される。
 このように、熱ローラー27の両端部にコロ部材40を配設するという安価で簡単な構成で、長期間安定してベルト蛇行を規制することができる。
  (第3実施形態)
 図7は、本発明の第3実施形態に係るコロ部材40を示す断面図である。第3実施形態は、コロ部材40の外周部42bをテーパー状に形成したものである。
 コロ部材40は、装置本体5aに固定される支軸部41と、弾性ローラー部42と、粉体43とを有する。
 弾性ローラー部42は、シリコーンゴム等の弾性を有する材料で円筒形に形成され、支軸部41に対して軸方向に移動することなく回転可能に支軸部41に保持される。
 弾性ローラー部42の側面部42aは、定着ベルト26の端部26aに対向して設けられる。弾性ローラー部42の外周部42bは、熱ローラー27の外周面に隙間Dを隔てて対向する。さらに、弾性ローラー部42の外周部42bは、側面部42a側では熱ローラー27の外周面とともに隙間Dを形成し、ローラー軸方向の端部側(図7の右側)では隙間Dが側面部42a側より小さくなるようにテーパー状に形成される。
 隙間Dは、定着ベルト26の厚みTより僅かに小さく構成される。定着ベルト26がローラー軸方向へ移動(蛇行)した場合、定着ベルト26の端部26aは弾性ローラー部42の弾性力に抗して隙間Dに進入する。定着ベルト26の端部26aが隙間Dの奥側へ進入するに従って、テーパー状の外周部42bによって接触圧が大きくなり、所定の位置で確実に停止させられる。
 粉体43は、砂等の粒径の比較的に小さい粒子からなり、支軸部41の外周面と弾性ローラー部42の内周面及び両側面によって形成される空間に封入される。粉体43が、装置本体5aに固定された支軸部41と、回転可能な弾性ローラー部42との間に介在することで、弾性ローラー部42が支軸部41に対して回転するとき、粉体43の制動力によって弾性ローラー部42の回転負荷が増大する。
 上記の構成において、定着ベルト26がローラー軸方向へ蛇行した場合、定着ベルト26の端部26aは、弾性ローラー部42の弾性力に抗して隙間Dに進入する。定着ベルト26の端部26aが隙間Dの奥側に進入するに従って、テーパー状の外周部42bによって接触圧が大きくなり、所定の位置で確実に停止させられる。定着ベルト26の端部26aが隙間Dに進入し、定着ベルト26と弾性ローラー部42が接触した状態では、定着ベルト26の回転にともなって、弾性ローラー部42は従動回転する。従動回転時、弾性ローラー部42は、粉体43の制動力によって回転負荷を受けながら回転する。従って、弾性ローラー部42に接触する定着ベルト26の端部26a(図3の定着ベルト26の右側の端部)も弾性ローラー部42の回転負荷が加えられて回転速度が低下する一方、定着ベルト26の他方の端部26a(図3の定着ベルト26の左側の端部)は、一方の端部26aより高速で回転することになり、定着ベルト26は他方の端部26a側に移動する。即ち図7の状態に戻り、定着ベルト26の蛇行は補正される。
 このように、熱ローラー27の両端部にコロ部材40を配設するという安価で簡単な構成で、長期間安定してベルト蛇行を規制することができる。
 尚、上記第3実施形態では、弾性ローラー部42の外周部42bをテーパー状に形成した構成を示したが、本発明はこれに限らず、テーパー状に形成した外周部42bと側面部42aとの縁部に面取り部42cを形成するように構成してもよい。この場合、定着ベルト26の端部26aは、隙間Dに進入し易くなり、また隙間Dの所定の位置で確実に停止する。
 また、上記第1~第3実施形態では、制動部を粉体43にて構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、制動部はトルクリミッターで構成してもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果が得られる。
 また、上記第1~第3実施形態では、加熱手段としてヒーター30を用いた構成を示したが、本発明はこれに限らず、電磁誘導により定着ベルト26を加熱する構成にしてもよい。
 また、上記第1~第3実施形態では、本発明のベルト駆動装置を定着装置5の定着ベルト26に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、例えばカラー用の画像形成装置において、各色の感光体のトナー像が順次転写される無端状の中間転写ベルトや、用紙を担持して搬送する無端状の搬送ベルトに適用してもよい。また画像形成装置以外の装置に、その必要性および用途等に応じて、適宜本実施形態を適用してもよい。
 本発明は、駆動ローラーと従動ローラーとの間に張架された無端状のベルトのローラー軸方向への蛇行を規制するベルト駆動装置、及びそれを備えた定着装置並びに画像形成装置に利用することができる。

Claims (6)

  1.  駆動ローラーと従動ローラーとに張架された無端状のベルトのローラー軸方向への蛇行を規制するベルト駆動装置であって、
     前記従動ローラーの軸方向の両端部に配設され、前記ベルトのローラー軸方向への蛇行を規制するコロ部材を備え、
     前記コロ部材は、装置本体に固定される支軸部と、該支軸部に回転可能に支持され前記ベルトの蛇行によって前記ベルトの幅方向の端部が接触する弾性ローラー部と、前記支軸部と前記弾性ローラー部との間に配設され前記弾性ローラー部の回転を制動する制動部と、を有し、
     前記弾性ローラー部は、前記ベルトの端部に対向する側面部と、前記従動ローラーの外周面に所定の隙間を隔てて対向する外周部とを有してなり、
     前記隙間は、前記ベルトの厚みより小さく構成されており、前記弾性ローラー部の弾性力に抗して前記隙間に進入した前記ベルトの端部の回転負荷を前記制動部の制動力によって増大させることで前記ベルトのローラー軸方向への蛇行を規制することを特徴とするベルト駆動装置。
  2.  前記制動部は、前記支軸部と前記弾性ローラー部との間に封入された粉体からなることを特徴とする請求項1に記載のベルト駆動装置。
  3.  前記外周部は、前記側面部から離間するにつれて前記隙間が小さくなるようにテーパー状に形成されることを特徴とする請求項1に記載のベルト駆動装置。
  4.  前記弾性ローラー部の前記側面部及び前記外周部の縁部には、環状の面取り部が形成されることを特徴とする請求項1に記載のベルト駆動装置。
  5.  請求項1に記載のベルト駆動装置を備えた定着装置であって、
     前記ベルトは加熱手段によって加熱され、
     前記駆動ローラーは前記ベルトを介して加圧ローラーに圧接され、
     前記従動ローラーは前記駆動ローラーとともに前記ベルトを回転可能に張架してなり、
     記録媒体を前記ベルトと前記加圧ローラーとの間で挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着することを特徴とする定着装置。
  6.  請求項5に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
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