JP6481958B2 - ベルト装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る画像形成装置1は、一般的な電子写真方式のカラープリンタである。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。モノクロプリンタや、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置にも本発明の構成を適用可能である。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット2Y,2M,2C,2Bkにて各色の画像が形成される。詳しくは、各プロセスユニット2Y,2M,2C,2Bkにおいて、感光体が回転駆動され、帯電装置によって感光体の表面が所定の極性に一様に帯電される。次いで、露光装置4によって、感光体の表面が露光され、静電潜像が形成される。このとき、露光装置4が露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。そして、現像装置によって、各感光体上の静電潜像にトナーが供給され、静電潜像がトナー画像として現像(可視像化)される。
図2に示すように、定着装置7は、無端状のベルトである定着ベルト20と、定着ベルト20の外周面に接触し回転駆動する回転駆動体としての加圧ローラ21と、加圧ローラ21と対向する位置で定着ベルト20の内周面に接触する対向支持体としての定着パッド22と、定着パッド22に対して加圧ローラ21側とは反対側に離れた位置で定着ベルト20の内周面に接触する回転支持体としての加熱ローラ23と、発熱体としてのハロゲンヒータ24と、定着ベルト20に張力を付与する張力付与手段としての板バネ25と、定着パッド22を保持する対向ベルト支持体保持部材としての定着ステー26等を備える。
画像形成装置の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ24に電力が供給されると共に、加圧ローラ21及び加熱ローラ23が回転駆動を開始する。これにより、加熱ローラ23はハロゲンヒータ24によって加熱され、定着ベルト20が従動回転することで、加熱ローラ23の熱が定着ベルト20に伝わり、ニップ部Nが加熱される。
まず、駆動伝達系は、加圧ローラ21の軸方向一端部に設けられた加圧端部ギヤ30と、加熱ローラ23の軸方向一端部に設けられた加熱端部ギヤ31と、2つの中継ギヤ32,33とで構成されている。以下、便宜的に、2つの中継ギヤ32,33のうち、加熱端部ギヤ31と噛み合っている方を第1のギヤ32と称し、加圧端部ギヤ30と噛み合っている方を第2のギヤ33と称することにする。
加圧ローラ21は、その軸方向両端部がそれぞれ軸受40を介して定着装置7が備える一対の板状のフレーム41に回転可能に保持されている。各軸受40は、各フレーム41に形成された加圧ローラ保持孔41aに嵌め込まれ固定されている。このため、加圧ローラ21は、フレーム41に対して軸心位置が変化しないように保持されている。
まず、比較例に係る定着装置の構成及びその問題点について説明する。
比較例に係る定着装置は、上記本発明の第1実施形態と同様に、定着ベルト20と、加圧ローラ21と、定着パッド22と、加熱ローラ23と、ハロゲンヒータ24と、定着ステー26等を備える。加圧ローラ21と加熱ローラ23は、図の矢印A方向、矢印B方向にそれぞれ回転駆動し、定着ベルト20は定着パッド22に摺接しながら図の矢印C方向に従動回転するようになっている。
比較例に係る定着装置の駆動伝達系は、基本的に本発明の第1実施形態と同様である。すなわち、比較例に係る定着装置も、駆動伝達系として、加圧端部ギヤ30と、加熱端部ギヤ31と、中継ギヤである第1のギヤ32及び第2のギヤ33とを備え、これらのギヤを介して加圧ローラ21及び加熱ローラ23に回転駆動力が伝達される。
図6に示すように、本発明の第2実施形態に係る定着装置7は、定着ベルト20と、加圧ローラ21と、定着パッド22と、加熱ローラ23と、ハロゲンヒータ24と、定着ステー26のほか、温度検知手段としてのサーミスタ48及びサーモスタット49を保持する温度検知手段保持部材50を備える。なお、本実施形態では、上記張力付与手段としての板バネ25(図2参照)を設けていない。その代りに、定着パッド22と加熱ローラ23とが、定着ベルト20に所定の張力を付与できる距離で固定されており、張力付与手段としての機能を兼ねている。
温度検知手段保持部材50は、長方形状の板材をその2つの長辺側で直角に折り曲げたような形状に形成されている。温度検知手段保持部材50には、サーミスタ48に設けられた突起48aを挿入する孔部50aと、サーミスタ48をネジ止めするためのネジ孔50bと、サーモスタット49の本体部を装着する孔部50cと、サーモスタット49をネジ止めするためのネジ孔50dとが形成されている。さらに、温度検知手段保持部材50には、ハロゲンヒータ24の両端部を保持する一対の発熱体保持部50eが設けられている。
図8に示すように、本発明の第2実施形態では、保持部材保持孔41bのガイド部41cが、第1のギヤ32の回転中心を中心とする円弧状に形成されている。このため、ベルト支持体保持部材42が円弧状のガイド部41cに沿って移動すると、これに保持される加熱ローラ23及び加熱端部ギヤ31は円弧状に移動する。このとき、加熱端部ギヤ31は、これと噛み合う第1のギヤ32の回転中心を中心として円弧状に移動するので、第1のギヤ32と加熱端部ギヤ31との回転中心間の距離が一定に維持される。
図9に示すように、本発明の第3実施形態では、保持部材保持孔41bが、円弧状ガイド部41gと直線状ガイド部41hとを有する。円弧状ガイド部41gは、第1のギヤ32の回転中心を中心とする円弧状に形成され、直線状ガイド部41hは、加圧ローラ21に対して接近離間する方向に直線状に形成されている。
加熱ローラ保持部42dには、加熱ローラ23の端部が回転可能に挿入される加熱ローラ保持孔42bと、定着パッド保持部42eを組み付けるための嵌合孔42fとが形成されている。一方、定着パッド保持部42eには、前記嵌合孔42fに嵌め込まれる嵌合凸部42gと、定着ステー26が嵌め込まれる定着パッド保持孔42aとが形成されている。
加熱ローラ保持部42dと定着パッド保持部42eは、嵌合凸部42gが嵌合孔42fに嵌め込まれることで互いに組み付けられる。嵌合凸部42g及び嵌合孔42fは、いずれも円形に形成されている。このため、加熱ローラ保持部42dと定着パッド保持部42eは、互いに組み付けられた状態で、嵌合凸部42gの外周円中心を中心として相対的に回転可能となっている。なお、加熱ローラ23と定着パッド22は、加熱ローラ保持部42d及び定着パッド保持部42eに保持された状態で、これらに対して図の奥側に配置される。
図12において、(a)に示す状態から(b)に示す状態へ、加熱ローラ保持部42dと定着パッド保持部42eとが図の右側へ移動すると、加熱ローラ保持部42dの摺動凸部42hは、円弧状ガイド部41gに沿って円弧状(図の矢印K方向)に移動する。一方、定着パッド保持部42eは、直線状ガイド部41hに沿って直線状(図の矢印L方向)に移動する。このように、加熱ローラ保持部42dの摺動凸部42hと定着パッド保持部42eとでは、それぞれ移動軌跡が異なる。このため、これらの移動に伴って両者の位置関係が図の上下方向に変化するが、この上下方向の位置関係の変化は、加熱ローラ保持部42dが定着パッド保持部42eの嵌合凸部42gを軸として図の矢印S方向に回転することで許容される。また、加熱ローラ保持部42dが嵌合凸部42gを軸として回転することで、加熱ローラ23と定着パッド22との距離も維持される。
図13において、点線αは、耐久試験前の加圧ローラを用いた場合の第2実施形態及び第3実施形態におけるニップ圧及びニップ幅を示すグラフである。一方、一点鎖線β及び実線γは、耐久試験後の加圧ローラを用いた場合のニップ圧及びニップ幅を示すグラフである。また、これらのうち、一点鎖線βは、第2実施形態のニップ圧及びニップ幅を示し、実線γは、第3実施形態のニップ圧及びニップ幅を示す。なお、耐久試験後の加圧ローラとしては、画像面積率が5%のチャートで片面印刷3枚のジョブを、合計100k枚印刷するまで繰り返し行った結果、表面硬度及び外径が低下した加圧ローラを用いた。
図14に示すように、本発明の第4実施形態では、第1のギヤ32が、ギヤ保持部材52によって第2のギヤ33の回転中心を中心として円弧状(図の矢印M方向)に移動可能に保持されている。
図15に示すように、本発明の第5実施形態では、上記本発明の第4実施形態と比べて、ギヤの配置が異なる。具体的には、第1のギヤ32及び第2のギヤ33が、加熱端部ギヤ31よりも上方に配置され、さらに、画像形成装置本体側の駆動ギヤと噛み合う第3のギヤ34が設けられている。回転駆動力は、第3のギヤ34を介して加圧端部ギヤ30に伝達され、加圧端部ギヤ30から第2のギヤ33及び第1のギヤ32を介して加熱端部ギヤ31に伝達される。
−90°−α≦θ≦90°−α・・・式(1)
構成1は、無端状のベルトと、前記ベルトの外周面に接触し回転駆動する回転駆動体と、前記回転駆動体と対向する位置で前記ベルトの内周面に接触する対向支持体と、前記対向支持体に対して前記回転駆動体側とは反対側に離れた位置で前記ベルトの内周面に接触する回転支持体と、前記ベルトに張力を付与する張力付与手段とを備えるベルト装置であって、前記対向支持体と前記回転支持体との距離を維持しつつ、これらを前記回転駆動体に対して接近離間する方向に一体的に移動可能に保持するベルト支持体保持部材と、前記対向支持体を前記回転駆動体に向かって付勢する付勢手段とを備えるベルト装置である。
構成2は、上記構成1において、前記回転支持体の軸方向一端部側に回転駆動力が付与されるように構成し、前記ベルト支持体保持部材は、回転駆動力が付与されることによって前記回転支持体の軸方向一端部側に生じる付勢力を受ける。
構成3は、上記構成2において、前記回転支持体は、その軸方向一端部に端部ギヤを有すると共に、前記端部ギヤにこれと噛み合うギヤから回転駆動力が伝達されるように構成され、前記ベルト支持体保持部材を、前記端部ギヤと噛み合う前記ギヤの回転中心を中心として円弧状に移動可能に構成した。
構成4は、上記構成3において、前記ベルト支持体保持部材は、前記回転支持体を保持する回転支持体保持部と、前記対向支持体を保持する対向支持体保持部とを有し、前記回転支持体保持部を、前記端部ギヤと噛み合う前記ギヤの回転中心を中心として円弧状に移動可能に構成し、前記対向支持体保持部を、前記回転駆動体に対して接近離間する方向に直線状に移動可能に構成した。
構成5は、上記構成4において、前記回転支持体保持部を前記端部ギヤと噛み合う前記ギヤの回転中心を中心として円弧状に案内する円弧状ガイド部と、前記対向支持体保持部を前記回転駆動体に対して接近離間する方向に直線状に案内する直線状ガイド部とを備え、前記回転支持体保持部と前記対向支持体保持部とを相対的に回転可能に組み付けた。
構成6は、上記構成2において、前記ベルト支持体保持部材を、前記回転駆動体に対して接近離間する方向に直線状に移動可能に構成し、前記回転支持体は、その軸方向一端部に端部ギヤを有すると共に、前記端部ギヤにこれと噛み合う第1のギヤ及び当該第1のギヤと噛み合う第2のギヤを介して回転駆動力が伝達されるように構成され、前記第1のギヤを、前記ベルト支持体保持部材の移動に伴って前記第2のギヤの回転中心を中心として円弧状に移動可能に構成した。
構成7は、上記構成6において、前記第1のギヤを前記端部ギヤに向かって付勢する付勢部材を備える。
構成8は、上記構成6において、前記端部ギヤの回転中心と前記第1のギヤの回転中心とを通る直線から、前記第1のギヤの回転方向に向かって、前記第1のギヤの回転中心と前記第2のギヤの回転中心とを通る直線に至るまでの角度をθ、前記第1のギヤから前記端部ギヤへ伝達される回転駆動力の圧力角をαとすると、−90°−α≦θ≦90°−αの関係を満たすようにθ及びαを設定した。
構成9は、上記構成6から8のいずれかの構成において、前記端部ギヤと前記第1のギヤとの回転中心間距離が一定となるように前記端部ギヤに対する前記第1のギヤの接近を規制する規制部を備える。
構成10は、構成1から9のいずれかにおいて、前記ベルトと前記回転支持体の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段を保持する温度検知手段保持部材とを備え、前記温度検知手段保持部材は、前記温度検知手段と前記回転支持体との距離を維持しつつ、前記ベルト支持体保持部材と一緒に移動可能に構成された。
構成11は、上記構成10において、前記回転支持体を加熱する発熱体を備え、前記温度検知手段保持部材は、前記発熱体を保持する発熱体保持部を有する。
構成12は、上記構成1から11のいずれかにおいて、前記ベルト支持体保持部材は、前記付勢手段によって前記回転駆動体側とは反対側の端部を前記回転駆動体に向かって押圧され、前記ベルト支持体保持部材に設けられた保持孔の前記付勢手段による押圧方向の寸法を、前記保持孔に回転可能に挿入される前記回転支持体の端部の同方向の寸法よりも大きくした。
構成13は、上記構成1から12のいずれかにおいて、前記ベルト支持体保持部材を、前記回転支持体の軸方向両端部側にそれぞれ配置し、各ベルト支持体保持部材を同一部品にて構成した。
構成14は、上記構成1から13のいずれかのベルト装置を用いて、前記ベルトと前記回転駆動体との間に記録媒体を通過させて当該記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置である。
構成15は、上記構成14の定着装置を備える画像形成装置である。
7 定着装置
20 定着ベルト
21 加圧ローラ(回転駆動体)
22 定着パッド(対向支持体)
23 加熱ローラ(回転支持体)
24 ハロゲンヒータ(発熱体)
25 板バネ(張力付与手段)
31 加熱端部ギヤ
32 第1のギヤ
33 第2のギヤ
41 フレーム
41g 円弧状ガイド部
41h 直線状ガイド部
42 ベルト支持体保持部材
42b 加熱ローラ保持孔
42d 加熱ローラ保持部(回転支持体保持部)
42e 定着パッド保持部(対向支持体保持部)
42j 規制部
43 加圧レバー(付勢手段)
44 加圧バネ(付勢手段)
48 サーミスタ(温度検知手段)
49 サーモスタット(温度検知手段)
50 温度検知手段保持部材
50e 発熱体保持部
52 ギヤ保持部材
52a 規制部
53 加圧バネ(付勢部材)
Claims (14)
- 無端状のベルトと、
前記ベルトの外周面に接触し回転駆動する回転駆動体と、
前記回転駆動体と対向する位置で前記ベルトの内周面に接触する対向支持体と、
前記対向支持体に対して前記回転駆動体側とは反対側に離れた位置で前記ベルトの内周面に接触する回転支持体と、
前記ベルトに張力を付与する張力付与手段とを備えるベルト装置であって、
前記対向支持体と前記回転支持体との距離を維持しつつ、これらを前記回転駆動体に対して接近離間する方向に一体的に移動可能に保持するベルト支持体保持部材と、
前記対向支持体を前記回転駆動体に向かって付勢する付勢手段とを備え、
前記回転支持体の軸方向一端部側に回転駆動力が付与されるように構成し、
前記ベルト支持体保持部材は、回転駆動力が付与されることによって前記回転支持体の軸方向一端部側に生じる付勢力を受けることを特徴とするベルト装置。 - 無端状のベルトと、
前記ベルトの外周面に接触し回転駆動する回転駆動体と、
前記回転駆動体と対向する位置で前記ベルトの内周面に接触する対向支持体と、
前記対向支持体に対して前記回転駆動体側とは反対側に離れた位置で前記ベルトの内周面に接触する回転支持体と、
前記ベルトに張力を付与する張力付与手段とを備えるベルト装置であって、
前記対向支持体と前記回転支持体との距離を維持しつつ、これらを前記回転駆動体に対して接近離間する方向に一体的に移動可能に保持するベルト支持体保持部材と、
前記対向支持体を前記回転駆動体に向かって付勢する付勢手段とを備え、
前記回転支持体は、その軸方向一端部に端部ギヤを有すると共に、前記端部ギヤにこれと噛み合うギヤから回転駆動力が伝達されるように構成され、
前記ベルト支持体保持部材を、前記端部ギヤと噛み合う前記ギヤの回転中心を中心として円弧状に移動可能に構成したことを特徴とするベルト装置。 - 無端状のベルトと、
前記ベルトの外周面に接触し回転駆動する回転駆動体と、
前記回転駆動体と対向する位置で前記ベルトの内周面に接触する対向支持体と、
前記対向支持体に対して前記回転駆動体側とは反対側に離れた位置で前記ベルトの内周面に接触する回転支持体と、
前記ベルトに張力を付与する張力付与手段とを備えるベルト装置であって、
前記対向支持体と前記回転支持体との距離を維持しつつ、これらを前記回転駆動体に対して接近離間する方向に一体的に移動可能に保持するベルト支持体保持部材と、
前記対向支持体を前記回転駆動体に向かって付勢する付勢手段とを備え、
前記ベルト支持体保持部材を、前記回転駆動体に対して接近離間する方向に直線状に移動可能に構成し、
前記回転支持体は、その軸方向一端部に端部ギヤを有すると共に、前記端部ギヤにこれと噛み合う第1のギヤ及び当該第1のギヤと噛み合う第2のギヤを介して回転駆動力が伝達されるように構成され、
前記第1のギヤを、前記ベルト支持体保持部材の移動に伴って前記第2のギヤの回転中心を中心として円弧状に移動可能に構成したことを特徴とするベルト装置。 - 前記ベルト支持体保持部材は、前記回転支持体を保持する回転支持体保持部と、前記対向支持体を保持する対向支持体保持部とを有し、
前記回転支持体保持部を、前記端部ギヤと噛み合う前記ギヤの回転中心を中心として円弧状に移動可能に構成し、
前記対向支持体保持部を、前記回転駆動体に対して接近離間する方向に直線状に移動可能に構成した請求項2に記載のベルト装置。 - 前記回転支持体保持部を前記端部ギヤと噛み合う前記ギヤの回転中心を中心として円弧状に案内する円弧状ガイド部と、前記対向支持体保持部を前記回転駆動体に対して接近離間する方向に直線状に案内する直線状ガイド部とを備え、
前記回転支持体保持部と前記対向支持体保持部とを相対的に回転可能に組み付けた請求項4に記載のベルト装置。 - 前記第1のギヤを前記端部ギヤに向かって付勢する付勢部材を備える請求項3に記載のベルト装置。
- 前記端部ギヤの回転中心と前記第1のギヤの回転中心とを通る直線から、前記第1のギヤの回転方向に向かって、前記第1のギヤの回転中心と前記第2のギヤの回転中心とを通る直線に至るまでの角度をθ、前記第1のギヤから前記端部ギヤへ伝達される回転駆動力の圧力角をαとすると、
−90°−α≦θ≦90°−αの関係を満たすようにθ及びαを設定した請求項3に記載のベルト装置。 - 前記端部ギヤと前記第1のギヤとの回転中心間距離が一定となるように前記端部ギヤに対する前記第1のギヤの接近を規制する規制部を備える請求項3、6、7のいずれか1項に記載のベルト装置。
- 前記ベルトと前記回転支持体の少なくとも一方の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段を保持する温度検知手段保持部材とを備え、
前記温度検知手段保持部材は、前記温度検知手段と前記回転支持体との距離を維持しつつ、前記ベルト支持体保持部材と一緒に移動可能に構成された請求項1から8のいずれか1項に記載のベルト装置。 - 前記回転支持体を加熱する発熱体を備え、
前記温度検知手段保持部材は、前記発熱体を保持する発熱体保持部を有する請求項9に記載のベルト装置。 - 前記ベルト支持体保持部材は、前記付勢手段によって前記回転駆動体側とは反対側の端部を前記回転駆動体に向かって押圧され、
前記ベルト支持体保持部材に設けられた保持孔の前記付勢手段による押圧方向の寸法を、前記保持孔に回転可能に挿入される前記回転支持体の端部の同方向の寸法よりも大きくした請求項1から10のいずれか1項に記載のベルト装置。 - 前記ベルト支持体保持部材を、前記回転支持体の軸方向両端部側にそれぞれ配置し、
各ベルト支持体保持部材を同一部品にて構成した請求項1から11のいずれか1項に記載のベルト装置。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載のベルト装置を用いて、前記ベルトと前記回転駆動体との間に記録媒体を通過させて当該記録媒体上の未定着画像を定着することを特徴とする定着装置。
- 請求項13に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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