(57)【要約】【課題】電子写真機器に使用されるベルト定着方式では、ベルト駆動時のベルトの片寄りが生じやすく、ベルト端部の破損につながる。対策として、ベルトの内周面の寄り規制部材の貼付、ローラ軸端部へのベルト寄り止めリングの設置、ベルトの支持部材制御機構の搭載等が行われてきた。しかし、強い寄り力が生じた際には、規制部材や寄り止めリングでは防ぎきれなかった。ベルト寄り制御機構は設置スペースやコストの課題が残る。【解決手段】ローラ表層の研磨を行うに当って、砥石をローラ軸方向に移動させる方向が、従来一方向であったものを、例えばローラ中央を振り分け位置として、そこから左右の端部に向けて移動させる。これによって、ローラ表層に形成される研磨目が振り分け位置から２方向に分かれて形成され、研磨目によって発生するベルト片寄りの力が左右均等になって、片寄りが抑制される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石を用いた研磨によって表層が形成されるローラであって、前記表層は、前記ローラの長手方向における振り分け位置を境界として、研磨方向の違いにより生ずる２方向の研磨目が混在していることを特徴とするベルト用ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置は複数存在することを特徴とするベルト用ローラ。
【請求項３】
請求項１に記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置が１箇所であって、前記２方向の研磨目は、前記振り分け位置から両端部側に向けてそれぞれ研磨したときの研磨目であることを特徴とするベルト用ローラ。
【請求項４】
請求項１に記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置が１箇所であって、前記２方向の研磨目は、両端部側から前記振り分け位置に向けてそれぞれ研磨したときの研磨目であることを特徴とするベルト用ローラ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置近傍は、前記研磨目が消されていることを特徴とするベルト用ローラ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載のベルト用ローラにおいて、該ローラは発泡シリコンローラであることを特徴とするベルト用ローラ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載のベルト用ローラを用いたことを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載のベルト駆動装置において、前記振り分け位置は、ローラ長手方向のほぼ中央部にあることを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項９】
請求項７に記載のベルト駆動装置において、該ベルト駆動装置の設計上の特性から生ずる要因によって、ベルト片寄りが発生する場合、該ベルト片寄りを解消するために前記振り分け位置を、ローラ中央部から所定の方向へ所定の量だけずらしたことを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１つに記載のベルト駆動装置において、前記ローラは研磨時のローラ回転方向とは逆向きの回転方向で使用することを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載のベルト駆動装置において、前記ローラは定着ローラであり、前記ベルトは定着ベルトであり、さらに、少なくとも１つの熱源を有し、加熱定着装置として用い得ることを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のベルト駆動装置を加熱定着装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器に使用するベルト駆動装置、ベルト定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真機器に使用される定着装置として、ベルトを用いた定着方式が用いられているが、このベルト定着方式では、ベルト駆動時のベルトの片寄りによってベルト端部が破損すると、定着装置としての機能が著しく低下する。この対策として、ベルトの内周面の寄り規制部材の貼付、ローラ軸端部へのベルト寄り止めリングの設置、ベルトの支持部材制御機構の搭載（例えば、特許文献１  参照。）等がある。
しかし、強い寄り力が生じた際には、規制部材の貼付による対策では、部材の剥離やベルトの乗り上げが発生しやすくなり、ベルト寄り止めリングの設置による対策ではベルト端部の座屈による破損が生じやすくなる。また、ベルト寄り制御機構を定着装置に搭載した場合には設置スペースやコストの課題が残る。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は従来の構成に捕われずに定着ベルトの片寄りを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、砥石を用いた研磨によって表層が形成されるローラであって、前記表層は、前記ローラの長手方向における振り分け位置を境界として、研磨方向の違いにより生ずる２方向の研磨目が混在してい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に記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置は複数存在することを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置が１箇所であって、前記２方向の研磨目は、前記振り分け位置から両端部側に向けてそれぞれ研磨したときの研磨目であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置が１箇所であって、前記２方向の研磨目は、両端部側から前記振り分け位置に向けてそれぞれ研磨したときの研磨目であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のベルト用ローラにおいて、前記振り分け位置近傍は、前記研磨目が消されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のベルト用ローラにおいて、該ローラは発泡シリコンローラであることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のベルト用ローラを用いたベルト駆動装置を特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のベルト駆動装置において、前記振り分け位置は、ローラ長手方向のほぼ中央部にあることを特徴とする。
【０００８】
請求項９に記載の発明では、請求項７に記載のベルト駆動装置において、該ベルト駆動装置の設計上の特性から生ずる要因によって、ベルト片寄りが発生する場合、該ベルト片寄りを解消するために前記振り分け位置を、ローラ中央部から所定の方向へ所定の量だけずらしたことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項７ないし９のいずれか１つに記載のベルト駆動装置において、前記ローラは研磨時のローラ回転方向とは逆向きの回転方向で使用することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載のベルト駆動装置において、前記ローラは定着ローラであり、前記ベルトは定着ベルトであり、さらに、少なくとも１つの熱源を有し、加熱定着装置として用い得ることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載のベルト駆動装置を加熱定着装置として備えた画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ローラ軸方向の研磨をローラ全長に関して一方向でなくすることによって、構成や部材の左右偏差によって生じるベルトの片寄りを抑制することができる。これまでの機械的な制御技術を用いることなく、低コストに実現が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１はベルト定着装置の概念図である。
同図において符号１は定着ベルト、２は定着ローラ（駆動ローラ）、３は従動ローラ、４はテンションローラ、５は加圧ローラ、６は熱源としてのハロゲンヒータをそれぞれ示す。
図２はベルト定着装置の斜視図である。
同図において符号Ａはベルト寄り方向を示す。
定着ベルト１は、定着ローラ２、従動ローラ３、およびテンションローラ４に架かっており、加圧ローラ５は、ニップ確保のため、定着ベルト１に対して加圧支持されている。
加熱定着装置の場合、従動ローラ３の内部にハロゲンヒータなどの熱源６が組み込まれていて、従動ローラ３の表面を介してベルト１を加熱するようになっている。このほかに、加圧ローラ５の内部に熱源を組み込んだものもある。
このようなベルト定着装置においては、構成や部材の左右偏差によって図２に示すようにローラの軸方向（同図中の矢印Ａ方向）へのベルトの片寄りが生じる。
【００１１】
図３はベルト端部位置の時間的な変化（片寄り）を示す模式図である。同図（ａ）は片寄り方向の定義を示す図、同図（ｂ）はベルトの変位を模式的に示すグラフである。
同図（ａ）において、ベルトの右端部の設計上の基準位置を変位０の位置として、それより右方向を＋側とする。
同図（ｂ）において縦軸はベルト端部の位置、横軸は累積使用時間をそれぞれ示す。
２本のローラに架け渡された無端ベルトは、ローラの回転によって一方向に回転するが、ローラの平行度のずれや、ベルトの左右の張力のバランス崩れなどのさまざまな要因で、片寄りが発生することがある。多くの場合、一旦片寄りが発生すると、図３に示すように、同方向に片寄りが進行し、ついにはベルトがローラから外れてしまったり、ベルト端部が他の部材に接触して破損をしてしまうという不具合が生ずる。
【００１２】
図４は定着装置に用いるローラの一般的な作製方法を示す図である。
図５はローラの表面に生ずる研磨目を模式的に示す図である。同図（ａ）は砥石を左から右方向に移動させた場合、同図（ｂ）は砥石を右から左方向に移動させた場合を示す図である。
定着装置では、ニップ領域を確保するため、定着ローラに発泡シリコンローラを使用することが多い。図４に示す通り、発泡シリコンローラは、芯金の周囲にシリコンゴムを発泡させ、矢印Ｂ方向に回転する砥石により表面を軸方向の矢印Ｃ方向の一方向に研磨して製造される。本発明においては、矢印Ｃ方向を研磨方向と呼ぶ。このとき、定着ローラも回転させるが、矢印Ｂや、矢印Ｃの方向（すなわち、研磨方向）を変えることで、特性の異なるローラが形成できる。
なお、以下では、定着ローラ２を例に採って説明するが、ベルトを架け渡すローラであれば、同様の構成にすることによって同様の効果が期待できる。
【００１３】
それぞれの研磨方向により、図５に示すようにローラ回転方向に対して傾いた方向の研磨目が生成され、ベルト寄りの原因である部材の左右偏差の一つになると考えられる。
定着ローラと砥石の回転方向は相対速度が大きくなる方向、すなわち、一方の軸端から見て共に時計回り、もしくは共に反時計回りに回転させる。これにより両者の接触点（研磨位置）では相対速度が最大になる。砥石の横送り速度は小さいほど、研磨目の傾き量が小さくなるため、それによるベルト寄りは小さくなる可能性があるが、加工能率の問題があるので余り遅くすることは得策ではない。
研磨により、ローラ表面には微小なささくれが生ずる。このささくれは、微視的に見ると、ローラの回転方向下流に向かって流れるようなうろこ状になっている。実使用時において、定着ローラを作成時の回転方向と同じ方向に回転させて使用する場合を「順目」で使用すると言い、その逆の使用方法を、「逆目」で使用すると呼ぶ。
【００１４】
図６はローラの研磨目の違いによるベルト片寄りの違いを示す図である。図６（ａ）は図５（ａ）に示すローラを用いたときの片寄りのグラフ、図６（ｂ）は図５（ｂ）に示すローラを用いたときの片寄りのグラフである。
図５（ａ）の発泡シリコンローラ左端部（転写紙進行方向のローラ左端部）から右端部へと一方向に研磨した定着ローラ、および図５（ｂ）の右端部から左端部へと一方向に研磨した定着ローラを使用した際の寄り量の時間履歴を図６に示す。研磨方向の変化によってベルトの寄り量が変化することが明確になった。また、研磨なしのローラについて確認したところ寄りは生じなかった。
この結果から、研磨目に関して左右方向の違いがないローラを用いることが、ベルトの片寄りを小さくする方策になると考えられる。
【００１５】
図７は本発明のベルト用ローラの研磨方法を説明するための図である。同図（ａ）はローラ中央から左右の端部方向に向けた２方向に分けて研磨した場合の研磨目の図、同図（ｂ）は左右端部から中央に向けた２方向に分けて研磨した場合の研磨目の図である。
同図は研磨目を左右対称に形成したローラの模式図である。２方向の研磨目の境界部分を、研磨方向の振り分け位置と名づける。この例のほかに、図示はしないがローラ長手方向を４分割して研磨目を交互に分けてもよいし（振り分け位置が３箇所）、４分割の中央側の２つを同じ研磨方向にして、両端の４分の１ずつを逆の研磨方向にしてもよい（振り分け位置が２箇所）。要は、同一のローラ表層において両方向の研磨目を混在させることが本発明の基本である。そして原則として、それぞれの方向の研磨目を有する領域（の合計）が、互いにほぼ同じ長さになるようにする。ただし、加工工程が複雑になると、製造の能率が下がるので、必要最小限に留めるほうがよい。
振り分け位置においては、研磨残りが無いように、砥石を振り分け位置に位置決めして移動させないで所定時間研磨し、砥石の幅分だけ境界部の斜めの研磨目を消してもよい。ただし、研磨目を消すと、２方向の研磨目の境界部が無くなるが、この場合も、研磨目が消された部分を振り分け位置と呼ぶことにする。
現状の製造工程では研磨目の指定は加工能率の面から一方向に決められているが、左右の寄り特性を考慮し、研磨目を上記のように指定することで、寄りを抑制できる。
【００１６】
図８は中央から端部に向けて研磨したローラによるベルト寄りを示す図である。
図９は端部から中央に向けて研磨したローラによるベルト寄りを示す図である。
両図には図５で示した２種類のローラを取りつけたそれぞれの場合のベルト片寄りの図を参考として破線で示している（以下の図も同様）。
図８において、ローラ中央部から端部へと表層を研磨することにより、ベルトがローラから受ける軸方向の力は、ローラ中央部から右端部側においてに正であるものの、ローラ軸方向中央を境目に左側にも逆向きの同程度の力が対称に働いているため、結果的に合成の寄りは抑制される。寄りが完全に０にならないのは、この構成において、ベルト片寄りの要因が研磨目以外にもあるためと推定される。確認のため研磨無しの定着ローラを取りつけてベルト片寄りを調べたところ、上記と同様な片寄りが生じた。
【００１７】
図９において、ローラ端部から中央部へと表層を研磨することにより、ベルトがローラから受ける軸方向の力は、ローラ左端部から中央部方向に正であるものの、ローラ軸方向中央を境目に右側からも逆向きの同程度の力が対称に働いているため、結果的に合成の寄りは抑制される。
図８、９に示すように、ローラの研磨方向を軸方向中央から外側に、あるいは端部から中央方向へ研磨することによって、ベルトを駆動した際にローラの摩擦力の偏差によって生じるベルトの片寄りを抑制することができる。
図８、９の結果から分かるように、研磨目は左右対称であれば、中央部から端部に向けて研磨しても、端部から中央部に向けて研磨しても、ベルトの片寄りにはほとんど差がない。以下の図においては、ローラ中央部から端部に向けて研磨した場合についてのみ考察する。
【００１８】
図１０は装置の設計上の特性を要因としてベルト片寄りが発生する場合の対処法を示す図である。
同図において符号Ｇ０はローラ中央振り分けで研磨したローラによるベルト片寄りのグラフ、Ｇ１／４は振り分け位置を中央から右にローラ全長の４分の１ずらして研磨したローラによるベルト片寄りのグラフをそれぞれ示す。
図８、９に示したように、研磨目以外にベルト片寄りの要因があるような構成の場合、それが、その機種独特のずれであって、単なる製造誤差でないことが分かっている場合には、そのベルトずれ量を考慮したローラ研磨のしかたを設定することができる。
すなわち、本例では、中央振り分けで研磨してもなお、プラス側にベルト片寄りが残っているので、マイナス側に片寄る要因を大きくするような振り分けを考える。この構成においては、左右の振り分け位置を、ローラ中央からローラ全長の４分の１だけ右方向にずらして、振り分け位置から端部に向けて研磨した。
この定着ローラを用いてベルト駆動をした結果、ベルトのずれはほとんどなくなった。
したがって、この構成の定着装置には、すべての定着ローラの研磨方法を上記の方法に固定して製造すればよい。
本例のように定着装置その他の構成上の理由により、発生するベルト片寄りは、その程度によって上記のずらし方向、およびずらし量を適正に設定すればよい。
【００１９】
図１１は駆動源との関係で振り分け位置のずらし量を変えた場合を示す図である。
同図において符号Ｇ１／３は振り分け位置を中央から右にローラ全長の３分の１ずらして研磨したローラによるベルト片寄りのグラフを示す。
定着装置は、片側ギヤ駆動すると、非駆動側へのベルト片寄りが発生する。その結果の片寄りが同図実線のＧ０（中央→端部）であったとする。
この構成においては、左右の振り分け位置を、ローラ中央からローラ全長の３分の１だけ右方向にずらして、振り分け位置から端部に向けて研磨した。
この定着ローラを用いてベルト駆動をした結果、同図実線Ｇ１／３として示すように、ベルトのずれはほとんどなくなった。
したがって、この構成の定着装置には、すべての定着ローラの研磨方法を、上記所定方向（この例では中央部から右方向）、所定量（この例ではローラ全長の３分の１）に固定して製造すればよい。ただし、振り分け位置の設定は、上記３分の１に限るわけではなく、実際の装置の特性に対応させて、ベルトの片寄りを最も小さくできる値に定める。
図１０、１１に示した例はすべてベルト片寄りがプラス方向であったので、研磨開始の左右振り分け位置を右方向にずらしたが、ベルト片寄りがマイナス方向であれば、研磨開始の左右振り分け位置を左方向に所定量ずらせばよい。
このように、定着装置の構成や本体構成に起因する片寄りがある場合、表層研磨の振り分け位置を中央からずらすことによって、ベルトの片寄りを抑制することができる。
【００２０】
図１２は順目と逆目の違いによる片寄りの違いを説明するための図である。
同図は、図５で示した２種類のローラを、それぞれ順目使用と逆目使用にした場合のベルト偏りを示したグラフである。
前述のように、研磨時と実使用時でローラの回転が同じ方向である場合を順目使用、逆の方向である場合を逆目使用と呼ぶ。
同図で明らかなように、２種類のローラのどちらでも、逆目使用にすると、順目使用の場合よりベルト移動量の絶対値が小さくなる。定着装置の構成に起因する片寄りであっても同様のことが言える。したがって、図７に示したような定着ローラを用いた場合も、逆目使用にすると合成の片寄り量が小さくなる。
【００２１】
逆目使用は順目使用に比べてベルトとの摩擦抵抗が大きくなることが知られている。この摩擦抵抗の大きさの違いにより、ベルトの横方向のずれの大きさが異なってくる。すなわち、研磨目による横移動の力に拮抗して摩擦抵抗力が発生するため、摩擦抵抗が大きいと、摩擦抵抗が小さい場合に比べて横移動量が小さくなると考えられる。
したがって、順目を選択する別の理由が無い限り、ベルト片寄りを小さくするためには逆目で使用する方がよい。
ローラの芯金がローラ中央部に関して対称に構成されている場合は、ローラを左右入れ替えると、順目と逆目が入れ替わるので、製造時の組み立てミスを防ぐためには芯金を非対称に設計しておくとよい。
【００２２】
以上は説明の便宜上、定着装置を例に採って説明してきたが、本発明の基本は、砥石を用いた研磨によって表層を形成するベルト用ローラと、そのローラに架け渡されるベルトの組み合わせを有するベルト駆動装置一般に適用できるものである。したがって、ローラも、発泡シリコンローラに限らず、研磨に適した素材を用いたものであれば特に限定されない。
【００２３】
図１３は本発明のベルト駆動装置を定着装置として用いた画像形成装置の一例を示す図である。
同図において符号１００は画像形成装置、１０１は像担持体としての感光体、１０２は画像情報によって変調した光束を感光体に与えて潜像を形成する露光装置、１０３は潜像をトナーで顕像化する現像装置、１０４は感光体上にできた複数色のトナー像を重ねて１次転写する転写ベルト、１０５は転写装置、１０６は転写ベルト上のトナー像を記録媒体である転写紙に転写する２次転写装置、１０７は本発明のベルト駆動装置を用いた定着装置、１０８は内臓給紙装置、１０９は外付け給紙装置、Ｐは転写紙をそれぞれ示す。
本発明のベルト駆動装置の従動ローラに熱源を内蔵させて、加熱定着装置１０７として画像形成装置１００に組み込む。転写ベルト１０４上に１次転写されたフルカラー画像は、２次転写装置１０６において記録紙Ｐに２次転写され、加熱定着装置１０７により記録紙上に転写されたトナー像が熱定着される。この定着装置は、本発明にかかわるローラを用いているので、長期間の使用においても、ベルトの片寄りが発生せず、安定した画像形成が行える。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ベルト定着装置の概念図である。
【図２】ベルト定着装置の斜視図である。
【図３】ベルト端部位置の時間的な変化（片寄り）を示す模式図である。
【図４】定着装置に用いるローラの一般的な作製方法を示す図である。
【図５】ローラの表面に生ずる研磨目を模式的に示す図である。
【図６】ローラの研磨目の違いによるベルト片寄りの違いを示す図である。
【図７】本発明のベルト用ローラの研磨方法を説明するための図である。
【図８】中央から端部に向けて研磨したローラによるベルト寄りを示す図である。
【図９】端部から中央に向けて研磨したローラによるベルト寄りを示す図である。
【図１０】装置の設計上の特性を要因としてベルト片寄りが発生する場合の対処法を示す図である。
【図１１】駆動源との関係で振り分け位置のずらし量を変えた場合を示す図である。
【図１２】順目と逆目の違いによる片寄りの違いを説明するための図である。
【図１３】本発明のベルト駆動装置を定着装置として用いた画像形成装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１      定着ベルト
２      定着ローラ
３      従動ローラ
４      テンションローラ
５      加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008139638.tif 000013
【図１２】
2008139638.tif 000014
【図１３】
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