JP2000198572A - シ―ト材搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数の低加圧ローラ対からなり、かつ各ロー
ラ対の搬送速度の大小関係（すなわち加圧バランス）を
崩すことなく加圧調整可能なシート材搬送装置、及びこ
れを有する画像形成装置を提供する。 【解決手段】 主ローラ１７と、該主ローラに対向配置
された複数の副ローラ１８とを離接方向に移動可能に支
持する結合手段とによって一体化されたローラ対ユニッ
ト手段と、主ローラの軸部を加圧する加圧手段１３と、
複数の副ローラの軸部を支持する支持手段と、連結手段
とからなるケース手段とを有し、ケース手段は、連結手
段によって加圧手段と支持手段とを連結することによ
り、ローラ対ユニット手段を収納可能であると共に、主
ローラと複数の副ローラとの間でニップが同時形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二以上の対向する
ローラにてシート材を挟持搬送するシート材搬送装置で
あって、搬送速度を崩すことなくニップ力の調整を可能
とし、さらに前記複数のローラを一体に着脱可能とした
シート材搬送装置及びこれを備える画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、特に電子写真方式の記録手段
を有する画像形成装置においては、記録媒体であるシー
ト材に熱と圧力を印加するための定着器が設けられてい
る。図19に、従来の定着器の第一の例を示す。図19にお
いて定着器100はケーシング101内にメインローラ102と
ニップローラ104とが収納されている。

【０００３】メインローラ102は図示しない駆動手段に
よって回転駆動されると共に、内部にヒータ103を有し
てシート材Ｓを加熱する。ニップローラ104は加圧手段1
05によってメインローラ102に加圧されており、回転自
在に支持されてメインローラ102の駆動に従動する。こ
のメインローラ102とニップローラ104の少なくとも一方
は軟質材表面層を有し、これらのニップによりシート材
Ｓを挟持して搬送する。

【０００４】より大きなニップ幅を形成するとシート材
Ｓへの熱伝達の効率が向上するため、従来はニップロー
ラ104に大きな加圧力を加えていた。しかし多大な加圧
をローラ対に加えると、ローラ自身に機械的変形が生じ
るため、安定したローラ回転が行われず、シート材Ｓの
搬送速度にムラが生じてしまう。この搬送速度ムラは供
給熱エネルギーの変動という形でシート材表面に定着ム
ラを引き起こし、その結果記録画像の品位悪化を招いて
しまう場合があった。

【０００５】そこで従来から、加圧力によるローラ変形
を防止し、ローラに過大な加重をかけずに所定量のニッ
プ幅形成を行うために、図20に示す如き定着器106が提
供されている。第二の従来例である定着器106は上記第
一の従来例に比して二つのニップローラ104を有し、そ
の夫々が加圧手段105によってメインローラ102に加圧さ
れ、二つのニップ部が形成されている。

【０００６】このように構成することにより、ニップロ
ーラ104一本あたりの加圧力を低減しすると共に、ニッ
プ幅をより多く生成することができる。従ってローラの
機械的変形を減少させるには有効であるが、加圧手段10
5を二つ同時に調整する必要が生じてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般的に対向するロー
ラ対でシート材搬送を行う場合、シート材の真の搬送量
は主ローラ径と回転数から算出される搬送量とは異なる
ことが実験的に確認されている。その原因としてローラ
加圧力、加圧によって変形した主ローラ表面形状、主ロ
ーラ硬度、シート材硬度、ローラとシート材表面の摩擦
抵抗等多くの要素に起因しているが、概ね使用するシー
ト材、ローラ材（主に硬度）を規定することにより、 （ローラ回転数から算出する搬送量）≦（真の搬送量） となる特性がある。この特性は周知の事例として取り扱
われ、モデル解析も多くなされている。

【０００８】例えば、日本ゴム協会誌1989年第62巻第11
号〜「紙送り装置とゴム材料」河内政隆氏〜には、下記
の通り本特性に関する報告がなされている。

【０００９】ゴムの体積一定の性質から、加重に対する
ゴムローラの変形量の関係を求め、それを基にシート材
の搬送誤差量を算出する。ローラとシート材の間には滑
りが発生しないという条件で、ゴムローラと剛体ローラ
の組み合わせを考え、それぞれの回転量の差として搬送
誤差量を求める。

【００１０】図21にその解析モデルを示す。変形前のゴ
ムローラ107の半径をr0、ゴムローラ107のゴム部107ａ
の肉厚をｂ、ニップ幅をｈ、剛体ローラ108によって排
除されたゴム部107ａの体積を△Ｖとすると、ゴムロー
ラ107の仮想半径Ｒは次式 R={r0²(1+△V/hb)}^1/2 で表記できる。ニップ幅や体積△Ｖはある程度補正係数
をもって修正計算することになる。

【００１１】図22は加圧力Ｗと回転数誤差（比率）、す
なわち(R-r0)/r0の関係を示す。ここで(I)は上述の排除
されたゴム体積△Ｖの変形域の体積に対する割合から求
めた計算結果を示す。(II)はニップ部における剛体ロー
ラの周長とゴムローラの周長の比率から求めた結果であ
る。●印は実験値であり、(I)の計算方法が実際と非常
によく一致していることがわかる。

【００１２】更に図23はゴムローラ107の変形量δと回
転数誤差（比率）を求めたものでいずれも実験結果と計
算結果が一致していることがわかる。このように、搬送
（回転数）誤差は (搬送(回転数)誤差)=(ローラ回転数から算出する搬送
量)-(真の搬送量) で表される。この特性は、現実には他にもゴムの物性、
シート材の物性、ゴムとシート材との接点の問題：例え
ば摩擦搬送のメカニズム、滑り現象などのゴム材料と機
構系ダイナミクスとが入り組む難しい問題である。

【００１３】従って図20に示す第二従来例においては、
上述したローラ回転量とシート材搬送量との大小比較を
鑑みて搬送対象となるシート材Ｓに対するローラ材を選
定し、さらにシート材搬送量に関して搬送路の上流／下
流に位置するニップ部で下流側が速くなる条件を満足す
るよう各加圧手段105のバランス調整を行わなければな
らない。その調整が適切に行われなければ図示の如くシ
ート材Ｓは二つのニップ間で搬送量の大小関係が逆転、
すなわち上流側が速くなってしまい、ジャムを起こして
しまう。

【００１４】そこで本発明は、ローラ対で構成されたシ
ート材搬送手段が誤差特性として変形量δが大きくなる
（加圧力Ｗが大きくなる）と搬送（回転数）誤差も数％
発生するという条件を鑑みて、複数の低加圧ローラ対か
らなり、かつ各ローラ対の搬送速度の大小関係（すなわ
ち加圧バランス）を崩すことなく加圧調整可能なシート
材搬送装置、及びこれを有する画像形成装置を提供する
ことを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかるシート搬送装置及び画像形成装置の
代表的な構成は、主ローラと、該主ローラに対向配置さ
れた複数の副ローラと、前記主ローラと前記複数の副ロ
ーラとを離接方向に移動可能に支持する結合手段とによ
って一体化されたローラ対ユニット手段と、前記主ロー
ラの軸部を加圧する加圧手段と、前記複数の副ローラの
軸部を支持する支持手段と、連結手段とからなるケース
手段とを有し、前記ケース手段は、前記連結手段によっ
て前記加圧手段と前記支持手段とを連結することによ
り、前記ローラ対ユニット手段を収納可能であると共
に、前記主ローラと前記複数の副ローラとの間でニップ
が同時形成されるよう構成したことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】［第一実施形態］本発明にかかる
シート搬送装置及び画像形成装置の第一実施形態につい
て、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係るシー
ト搬送装置を示す図、図２はシート搬送装置の構成を示
す詳細図、図３はローラの構成を説明する図、図４は主
ローラと副ローラのリンク手段を説明する側面図、図５
はリンク手段を説明する上面図、図６はシート搬送装置
の加圧力の配分を説明する図、図７はシート搬送手段に
よるシートの搬送状態を説明する図、図８は本発明を満
たさない構成において生じる不具合を説明する図、図９
は加圧力と搬送速度の関係を説明する図、図10は画像形
成装置の全体構成図である。 （全体構成）図10に示す画像形成装置１は、図示しない
ホストコンピュータなどから送出される画像信号に基づ
いて画像形成が行われる。まずシートカセット２に積載
したシート材Ｓを給送ローラ３によってピックアップ
し、搬送ローラ対４ａによって記録部へと搬送する。シ
ート材Ｓは初期状態においてインクを透過可能な表面コ
ート層と、その下層でインクを吸収保持しうる保持層と
を有する多層構造からなり、表面コート層を加熱するこ
とによって平滑化させ、保持層を庇護し得るよう構成さ
れている。

【００１７】記録部には画像形成手段であるインクジェ
ット記録手段５が設けられている。インクジェット記録
手段４はシャフト６に沿って搬送方向と直交方向（主走
査方向）に往復移動可能であり、記録ヘッド５ａからイ
ンクを吐出して画像を記録することができる。そして搬
送ローラ対４ａ、４ｂによって間欠搬送（副走査方向）
しながら画像を記録することにより、シート材全面に画
像が記録される。また記録ヘッド５ａの下方にはプラテ
ン７が設けられており、シート材Ｓの平面を担保するよ
う構成されている。

【００１８】インクジェット記録手段５の下流側にはシ
ート搬送手段である定着器８が設けられており、その詳
細については後述する。この定着器８によって熱と圧力
を加えられることによりシート材Ｓのコート層が溶融し
て平滑化し、保持層が庇護されると共に、インクの蒸発
を促進して定着を確実なものとすることができる。定着
器８を通過したシート材Ｓは、排出ローラ対９によって
機外に排出される。

【００１９】なお、本発明にかかるシート搬送装置は、
シート材を加熱搬送する場合に汎用性を有するものであ
り、インクジェット記録手段と共にシート材表面のコー
ト層を溶かすために限定されるものではない。 （シート搬送装置）図１に示すように、本実施形態に係
るシート搬送装置である定着器８は、ケース手段である
ユニットケース10の内部に、ローラユニット16を収納し
て構成されている。以下、それぞれについて説明する。

【００２０】ローラユニット16は一本の主ローラである
メインローラ17と、二本の副ローラであるニップローラ
18を有し、これらを四本のリンク19によって連結して構
成している。これらのローラは図３に示す如くアルミニ
ウム製のローラの外周に軟質材料のシリコン樹脂によっ
て覆っている。本実施形態においてはメインローラ17の
表面厚さｔは約３mm、ニップローラ18の表面厚さｔは１
mmとし、それぞれの表面硬度を60°、80°としている。

【００２１】リンク19は図４(a)に示すように、一端に
丸孔19ａ、他端に長穴19ｂを有している。そして図４
(b)に示すように、丸孔19ａにメインローラの軸部17ａ
を連結し、長穴19ｂにニップローラ18の軸部を連結する
ことにより、二本のニップローラ18はメインローラ17に
対して離接可能に、且つメインローラ17を中心に独立し
て遊星運動できる一体構成となっている。なお図５に示
すように、メインローラの軸部17ａ端部には軸受20が取
り付けられており、該軸受20を介して二枚のリンク19の
丸孔19ａが嵌合されている。同様にニップローラの軸部
18ａの端部には軸受21が取り付けられており、これを介
してリンク19の長穴19ｂが嵌合されている。

【００２２】ユニットケース10は図２に示すように上ケ
ース10ａと下ケース10ｂとからなり、これらを回転支持
ダボ11によって開閉可能に連結し、連結手段である加圧
ネジ12によって閉じてローラユニット16を所定の状態で
固定保持している。またユニットケース10には、メイン
ローラ17を加熱するヒータ22が図示しない支持手段によ
って支持されている。

【００２３】上ケース10ａにはメインローラの軸部17ａ
を加圧する加圧手段として加圧部13が形成されており、
一方下ケース10ｂにはニップローラの軸部18ａを受ける
支持手段として凹形状の隅部14が二つ形成されている。
加圧部13は下流側に所定角θ傾斜して形成されており、
メインローラの軸部17ａに当接して加圧する。また二つ
の隅部14の略中央にはガイド板15が設けられており、搬
送されるシート材Ｓを下流側のニップへと導いている。

【００２４】ローラユニット16は二つのニップローラ18
を下ケース10ｂ側に回転させて挿入し、上ケース10ａを
閉じることによりメインローラ17を加圧され、メインロ
ーラ17と二つのニップローラ18との間にそれぞれニップ
が形成される。この状態で図示しない駆動手段からメイ
ンローラ17に駆動力が伝達され、二つのニップローラ18
はこれに従動する。このようにローラ対を一体に着脱す
ることにより、組付作業の簡易化を図ることができる。

【００２５】また加圧部13が所定角θ傾斜していること
から、図６に示す如くメインローラの軸部17ａは下流側
に傾斜した加圧力を受けるために、二つのニップ間の加
圧力に差異が生じ、すなわち下流側のニップ力の方が大
きくなる。

【００２６】ここで従来例にて説明した如く、ローラ対
のニップによる挟持搬送においては、加圧力に応じた搬
送誤差が生じる。例えば本実施形態に使用したローラ対
の構成においても、40Kgfの加圧を行った場合、約３％
のシート材搬送誤差が発生することが実験的に確認され
ている。この傾向は図９に示すように、加圧力が大きく
なるほど搬送誤差も大きくなり、ローラ回転量による搬
送速度よりも実際のシート材搬送速度の方が大きくな
る。

【００２７】従って仮に図８に示す如く加圧部13が所定
角θを有さないとすれば、Ｖ１とＶ２とが等しくなる
か、また上流側の搬送速度Ｖ２の方が速くなる場合もあ
り得る。この場合は両ニップ間でシート材Ｓが圧縮され
て座屈を生じ、ジャムの要因となるおそれがある。

【００２８】しかし上記構成により下流側のニップロー
ラ18における加圧力の方が高くなるため、上流側ニップ
の搬送速度Ｖ２よりも下流側ニップの搬送速度Ｖ１の方
が速くなることを保証することができる。 ［第二実施形態］次に、本発明にかかるシート搬送装置
の第二実施形態について、図を用いて説明する。図11及
び図12は本実施形態に係るシート搬送装置を説明する構
成図であって、上記第一実施形態と説明の重複する部分
については、同一の符号を付して説明を省略する。

【００２９】上記第一実施形態においては、加圧部13は
単に上ケース10ａの一部に傾斜を設けた構成であった。
しかしこの傾斜角によって二つのニップローラ18の加圧
力の配分が略決定されるものであり、また使用による摩
耗によって所定の加圧力の配分が維持できなくなる場合
もある。

【００３０】そこで本実施形態に係る定着器８において
は図11に示すように、加圧部13の代わりに加圧手段とし
て上ケース10ａとは別体の加圧部材23を設けている。加
圧部材23は円弧状のスリット23ａを有し、該スリット23
ａを締結部材24によって上ケース10ａに取り付けてい
る。従ってこの締結部材24をゆるめることによりメイン
ローラの軸部17ａを中心に回動可能であり、メインロー
ラの軸部17ａに当接する角度を調整することが可能とな
っている。

【００３１】また図12に示すように、締結部材24の代わ
りに係止手段25を用いて加圧部材23を摺動可能に支持
し、加圧部材駆動手段26を用いて当接角度を調整するよ
う構成してもよい。これにより当接角度を機械的、電気
的に調整、制御することができ、常に最適な加圧力の配
分を維持することが可能となる。 ［第三実施形態］次に、本発明にかかるシート搬送装置
の第三実施形態について図を用いて説明する。図13及び
図14は本実施形態に係るシート搬送装置を説明する構成
図であって、上記第一実施形態と説明の重複する部分に
ついては、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３２】上記第一実施形態においては、上ケース10
ａと下ケース10ｂとは連結手段である加圧ネジ12によっ
て単に固定保持されるだけであった。しかしメインロー
ラ17とニップローラ18との加圧力は専ら上ケース10ａと
下ケース10ｂとの位置関係により決定されている。

【００３３】そこで図13に示すように、本実施形態にお
いては加圧ネジ12部分における上ケース10ａと下ケース
10ｂとの間に隙間10ｃを設け、加圧ネジ12の締結力を変
化させることによりメインローラ17とニップローラ18と
の加圧力を調整可能に構成している。このように加圧部
13による加圧力を増減させた場合にも、加圧部13が所定
角度θをもって形成されていることから、常に下流側の
ニップの加圧力が上流側よりも高いという配分を維持す
ることができ、加圧バランスを崩すことなく加圧調整が
可能である。従って上記第一実施形態と同様に、上流側
ニップの搬送速度Ｖ２よりも下流側ニップの搬送速度Ｖ
１の方が速くなることを保証することができる。

【００３４】また図14に示すように、加圧ネジ12の代わ
りに駆動連結手段27を配置しして加圧力を調整可能に構
成することでも良い。これにより加圧力を機械的、電気
的に調整、制御することができ、常に最適な加圧力を得
る事ができる。 ［他の実施形態］また、上記第二又は第三実施形態に示
した加圧手段、連結手段を任意に組み合わせたものでも
良い。すなわち図15は上ケース10ａと別体の加圧部材23
を設けると共に上ケース10ａと下ケース10ｂとの間に隙
間10ｃを形成した例であり、同様に図16は別体の加圧部
材23と駆動連結手段27とを用いた例、図17は加圧部材駆
動手段26と隙間10ｃを設けた例、図18は加圧部材駆動手
段26と駆動連結手段27を用いた例である。これらのよう
に構成することにより、加圧力及びその配分の調整を容
易に、または自動で行うことが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】上記説明した如く、本発明にかかるシー
ト搬送装置及び画像形成装置においては、リンクにより
主ローラと複数の副ローラとを一体に構成したことによ
り、これらの着脱等取り回しが容易となり、組付が簡易
化する。

【００３６】また主ローラに対する複数の副ローラの加
圧配分をケース手段に設けた加圧手段の角度によって決
定するよう構成したことにより、加圧力の配分を簡易か
つ確実に設定することができ、ジャムの発生を抑えるこ
とができる。

【００３７】またこのように構成したことにより、加圧
力を調整可能に構成した場合にも加圧力の配分を必然的
に維持することができ、すなわち両ニップ間の搬送速度
関係を崩すことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係るシート搬送装置を示す図で
ある。

【図２】シート搬送装置の構成を示す詳細図である。

【図３】ローラの構成を説明する図である。

【図４】主ローラと副ローラのリンク手段を説明する側
面図である。

【図５】リンク手段を説明する上面図である。

【図６】シート搬送装置の加圧力の配分を説明する図で
ある。

【図７】シート搬送手段によるシートの搬送状態を説明
する図である。

【図８】本発明を満たさない構成において生じる不具合
を説明する図である。

【図９】加圧力と搬送速度の関係を説明する図である。

【図１０】画像形成装置の全体構成図である。

【図１１】第二実施形態に係るシート搬送装置を説明す
る構成図である。

【図１２】第二実施形態に係るシート搬送装置を説明す
る構成図である。

【図１３】第三実施形態に係るシート搬送装置を説明す
る構成図である。

【図１４】第三実施形態に係るシート搬送装置を説明す
る構成図である。

【図１５】本発明にかかるシート搬送装置の他の実施形
態を説明する図である。

【図１６】本発明にかかるシート搬送装置の他の実施形
態を説明する図である。

【図１７】本発明にかかるシート搬送装置の他の実施形
態を説明する図である。

【図１８】本発明にかかるシート搬送装置の他の実施形
態を説明する図である。

【図１９】シート搬送装置の第一の従来例を説明する図
である。

【図２０】シート搬送装置の第二の従来例を説明する図
である。

【図２１】ゴムローラと剛体ローラの解析モデルを説明
する図である。

【図２２】加圧加重と回転数誤差（比率）の関係を説明
する図である。

【図２３】ゴムローラの変形量と回転数誤差（比率）の
関係を説明する図である。

【符号の説明】

Ｓ …シート材 １ …画像形成装置 ２ …シートカセット ３ …給送ローラ ４ａ …搬送ローラ対 ５ …インクジェット記録手段 ５ａ …記録ヘッド ６ …シャフト ７ …プラテン ８ …定着器 ９ …排出ローラ対 10 …ユニットケース 10ａ …上ケース 10ｂ …下ケース 10ｃ …隙間 11 …回転支持ダボ 12 …加圧ネジ 13 …加圧部 14 …隅部 15 …ガイド板 16 …ローラユニット 17 …メインローラ 17ａ …軸部 18 …ニップローラ 18ａ …軸部 19 …リンク 19ａ …丸孔 19ｂ …長穴 20 …軸受 21 …軸受 22 …ヒータ 23 …加圧部材 23ａ …スリット 24 …締結部材 25 …係止手段 26 …加圧部材駆動手段 27 …駆動連結手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ローラと、該主ローラに対向配置され
   た複数の副ローラと、前記主ローラと前記複数の副ロー
   ラとを離接方向に移動可能に支持する結合手段とによっ
   て一体化されたローラ対ユニット手段と、 前記主ローラの軸部を加圧する加圧手段と、前記複数の
   副ローラの軸部を支持する支持手段と、連結手段とから
   なるケース手段とを有し、 前記ケース手段は、前記連結手段によって前記加圧手段
   と前記支持手段とを連結することにより、前記ローラ対
   ユニット手段を収納可能であると共に、前記主ローラと
   前記複数の副ローラとが同時に加圧されるよう構成した
   ことを特徴とするシート材搬送装置。
2. 【請求項２】 前記主ローラと前記複数の副ローラとの
   加圧による各ニップ量が意図的に差異を持って形成され
   るように、前記ケース手段によって前記主ローラの軸部
   と前記複数の副ローラの軸部とを保持するよう構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のシート材搬送装置。
3. 【請求項３】 前記結合手段とはリンク手段であって、
   前記リンク手段の両端部のうち一端を主ローラの軸部
   に、他端を前記複数の副ローラ夫々の軸部に結合し、 前記各副ローラは前記主ローラを中心として遊星運動可
   能に構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のシ
   ート搬送装置。
4. 【請求項４】 前記副ローラの軸部を支持する支持手段
   は、前記ケース手段に形成された凹形状の隅部であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のシ
   ート搬送装置。
5. 【請求項５】 前記加圧手段の前記主ローラの軸部に対
   する当接角度を可変とすることにより、前記主ローラと
   前記複数の副ローラとの加圧力の配分を調整可能に構成
   したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記
   載のシート搬送装置。
6. 【請求項６】 前記連結手段の締結力を可変とすること
   により、前記主ローラと前記複数の副ローラとの加圧力
   を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至５
   のいずれか１項記載のシート搬送装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項記載のシ
   ート搬送装置と、画像形成手段とを有することを特徴と
   する画像形成装置。