JP2013023292A - シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価・簡易な構成にて、シートの両方向のカールを補正することを可能とするシート搬送装置を提供することである。
【解決手段】 搬送ベルトと搬送ベルトの外面に押圧る押圧ロールとでカールを補正しながらシートを搬送するシート搬送装置において、搬送ベルト内側であって押圧ロールに対向した位置に押圧対向ロールを設ける。そして、押圧ロールは押圧対向ロールよりも硬度を低く、押圧ロールは、搬送ベルトを介して、押圧対向ロールが食い込んで変形される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シートを搬送するシート搬送装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体ドラム等に形成したトナー像を直接あるいは間接的にシート上に転写する。そしてシート上に転写されたトナーを定着装置により加熱・加圧することにより溶融させてシート上に定着させ、その後、シートを排出トレイに排出する。

画像形成装置でこのようにして排出される定着後のシートが表面側又は裏面側に反るように湾曲変形する現象、いわゆるカールが発生することがある。シートに生じるカールが原因となって発生する紙詰まりや、排出トレイでのかさばり等の不具合を回避する目的で、カールを補正するカール補正機構を備えたシート搬送装置が画像形成装置に設けられる。カール補正機構としては、カールしたシートを無端ベルトと押圧ロールとの間に挟み、押圧ロールによりカールしたシートをカールとは逆側に曲げるようにしごくことで、カールの補正を行うものがある。

ところで、シートに生じるカールには、シートの端部が下を向く下カール又はシートの端部が上を向く上カールがある。そして、シートにいずれの向きのカールが生じるか、また、カールの大きさであるカール量がどの程度であるのかは、シートの種類、環境、およびシート上に形成される画像の濃度等によって異なる。そこで、無端ベルトと押圧ロールとからなるカール補正機構を搬送路に対して直列または並列に２つ配置し、シートの種類や画像の濃度などに基づいてカールの補正量を調整する装置が提案されている（特許文献１）。

また、両方向のカールを補正するために、無端ベルトの外周に２つの押圧ロールを押圧させている。そして、シートのカール方向によってどちらかの押圧ロール側に選択的に通紙する装置も提案されている（特許文献２）。この装置では、カール方向が違うシートのカール補正をする場合、シートを一方の押圧ローラ側へ送る状態から他方の押圧ローラ側へ送る状態に切り換える共に、無端ベルトの回転方向を逆回転させる。

特開平６−１５６８５２号公報 特開２００６−２７３４７０号公報

カール補正機構を搬送路に対して直列または並列に２つ配置する特許文献１に開示された構成では、無端ベルトと押圧ローラとが２つづつ配置されるので、装置が大型であってコストが高い。

また、１つの無端ベルトの外周に２つの押圧ロールを押圧させる特許文献２で開示された構成では、シートのカール方向によって２つの押圧ロールのうちのどちらかの押圧ロールに選択的に通紙する。したがって、選択的にシートを案内する案内機構が必要である。また、シートを通過させるための通路（搬送ガイド等）を２つ設けなければならない。したがって、上記案内機構や２つの通路によって、装置が大型化しコストもかかる。

本発明は、かかる上記課題に鑑みてなされたものであって、安価で小型なシート搬送装置を提供することを目的としている。

本発明のシート搬送装置は、張架部材に張架され、シートを搬送するために回動可能に配設された無端ベルトと、前記無端ベルトの外面とでシートを挟んで搬送する搬送ローラと、前記無端ベルトの内側に配置された回転体と、前記無端ベルトの内面と前記回転体とが接触せずに、前記搬送ローラが前記無端ベルトの外面と接触する第１範囲と、前記搬送ローラに押し込まれることで前記無端ベルトの内面と前記回転体とが接触して、前記無端ベルトを介して前記搬送ローラが前記回転体によって変形される第２範囲との間で、前記搬送ローラを移動させる移動機構と、有する。

本発明に依れば、シートのカールを補正できる、安価で小型なシート搬送装置を提供できる。

本発明に係るカール補正部の正面方向からの断面図（上カール補正時）。 カール補正部の正面方向からの断面図（下カール補正時）。 カール補正部の正面図。 カール補正部の背面図。 カール補正部の背面方向からの断面図。 ブロック図。 フローチャート。 本発明に係る画像形成装置の断面図。 カール補正条件に係るテーブル。

（第１実施形態）
まず図８を用いて、画像形成装置の全体構成について説明する。
図８に示す画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置（いわゆるプリンタ）である。

画像形成装置１００は、記録材としてのシートにトナー画像を形成する画像形成部１０８を有する。画像形成部１０８には像担持体としての感光体ドラム１０２が備えられている。感光体ドラム１０２の周りには帯電手段としての帯電器１０３が設けられており、感光体ドラム１０２の表面は帯電器１０３によって一様に帯電処理される。そして、露光手段としての露光装置１０４から画像に応じた光１０５を照射されることにより感光ドラム１０２上に静電潜像が形成される。

感光ドラム１０２に形成された静電潜像は現像手段としての現像器１０６によって現像されてトナー画像が形成される。一方、シートＳは装置下部の給送カセット１０８に収納されており、給送ローラ１１０によって給送される。シートは搬送手段としてのレジストローラ対１１１によって感光体ドラム１０２上のトナー画像と同期して搬送される。感光ドラム１０２上のトナー画像は転写手段としての転写ローラ１０７によってシート上に静電転写され、定着装置１１５へと搬送される。

画像形成部１０８によってシートＳ上に形成されたトナー画像は、定着装置１１５において加熱、加圧されることによってシート上に定着される。その後、トナー画像が定着されたシートＳは、シートを搬送しながらシートのカールを補正するシート搬送装置の一例であるカール補正部１１２でカールが補正される。その後、シートは、排出ローラ対１１３によって画像形成装置１００の上部の排出トレイ１１４へと搬送排出される。

次に図１乃至図５を使って、カール補正部１１２に関して詳細に説明する。図１、図２はカール補正部１１２の断面図である。図３は、カール補正部１１２の正面図であり、図４は、カール補正部１１２の背面図であり、図５はカール補正部１１２を背面側からみた断面図である。

図１および図２に示されているように、カール補正部１１２はシートを搬送するために回転可能に配設された搬送ベルト１１が設けられている。無端状のベルトである搬送ベルト１１は２個の張架部材、すなわち駆動ロール１２と従動ロール１３に掛け渡されて、駆動ロール１２と従動ロール１３に張架されている。搬送ベルト１１は、なお、搬送ベルト１１は、駆動ロール１２や従動ロール１３の軸方向に並ぶように同幅のベルト部材が８本配置して構成されている。駆動ローラ１２が回転駆動することで搬送ベルト１１が回転する。

搬送ベルト１１は弾性材料で、且つ定着装置１１５で加熱された高温のシートの温度に耐えうる耐熱性を具備したもが好ましい。本実施の形態での搬送ベルト１１の材質は、ＥＰＤＭゴム（ゴム硬度６０°、厚さ０．８ｍｍ、内周長８０ｍｍ）である。

駆動ロール１２は、搬送ベルト１１を安定的に駆動できるものであれば適宜選定して差し支えなく、本実施の形態においては、直径１２ｍｍのステンレス製の中実軸を使用している。従動ロール１３も駆動ロール１２と同様に、本実施の形態においては、直径１２ｍｍのステンレス製の中実軸を使用している。

カール補正部１１５の正面図である図３や背面図である図４で示したように駆動ロール１２と従動ロール１３のいずれも側板１４によって軸受け１５を介して回転自由に保持されている。

搬送ベルト１１のシート搬送面である外面側には、搬送ローラとしての押圧ロール１６が搬送ベルト１１の内側へ食い込むように配置されている。搬送ベルト１１の外面と押圧ロール１６の外周とで形成されるニップ部にシートが挟まれながらシートは搬送される。

本実施形態の押圧ロール１６は、ステンレス製の中実軸に取り付けられたシリコンスポンジゴムであって、シリコンスポンジゴムの表層にはＰＦＡチューブを接着して、構成している。ステンレス製の中実軸の直径は６ｍｍであり、シリコンスポンジゴムの直径は１０ｍｍであり、ＰＦＡチューブの厚さは１５μｍである。

押圧ロール１６の両端部は、カール補正部１１５の正面図である図３や背面図である図４で示したように可動な軸受２５によって支持されている。可動な軸受２５はガイド側板２６によって、押圧ロール１６の搬送ベルト１１への食い込み方向に移動可能に支持されている。

搬送ベルト１１のシート搬送面とは逆側（搬送ベルト１１の内側）には押圧対向ロール１７が配置されている。本実施の形態においては、押圧対向ロール１７は、直径６ｍｍのステンレス製の中実の回転体である。押圧ロール１６の硬度よりも押圧対向ロール１７の硬度が高い。搬送ベルト１１を介して押圧ロール１６が押圧対向ロール１７によって変形された状態（図２参照）でのニップ部の屈曲が、搬送ベルト１１の内側が押圧対向ロール１７に接触していない状態のニップ部の屈曲の方向と反対になるように前述した各ロールの硬度を選定した。押圧ロール１６が搬送ベルト１１を介して押圧対向ロール１７によって変形された状態（図２参照）でのカール補正能力が高まるように、押圧ロール１６及び押圧対向ロール１７の径を選定した。

本実施の形態においては搬送ベルト１１は弾性材料を選定した。しかし、例えばＮｉなどの金属製ベルトでも構わない。なお、搬送ベルト１１として金属製ベルトを用いる場合には、金属製ベルトが伸縮しない。そのため、押圧ロール１６の食い込み位置によって従動ロール１３の位置が変化できるように、従動ロール１３を一定のテンションによって位置が変動するテンションロールとして使用する。

また、駆動ロール１２には、搬送ベルト１１を回転させるための、ベルト駆動モーター５６（図６参照）からの駆動を入力するためのギア１８（図５参照）が配置されている。

ここで、図１、図２に示されるように、押圧ロール１６の軸方向の両端にはカム受け１９が配置される。このカム受け１９は、カム軸２０に配置されたカム２１を受ける。背面図である図４に示されたように、カム軸２０の端部には、カム軸２０を回転させるための、カム駆動モーター５７（図６参照）からの駆動力が入力されるギア２２が配置される。

カム軸２０に配置されたカム２１によってカム受け１９を介して押圧ロール１６は動かされる。具体的には、押圧ロール１６は、搬送ベルト１１の内面が押圧対向ロール１７と接触しない第１範囲（図１）と、搬送ベルト１１の内面と押圧対向ロール１７とが接触して、搬送ベルト１１を介して押圧ロール１６が押圧対向ロール１７によって変形される第２範囲（図２）との間を移動する。カム駆動モータ５７、カム軸２０、カム２１は、押圧ロール１６を移動させるための移動機構を構成する。

なお、図４に示されたように、カム２１の位相、すなわち押圧ロール１６の位置を判断するためのセンサー２３及びセンサーフラグ２４が配置されている。以上の構成により、センサー２３及びセンサーフラグ２４によって検知される初期位置からのカム２１の回転角度を制御することで、押圧ロール１６の搬送ベルト１１への食い込み量を決定することができる。

図６は、制御部４０の機能を説明するためのブロック図である。なお、制御部４０は、画像形成装置全体の制御を行っているが、図６には、カール補正部１１２におけるカール補正の制御に関連する機能ブロックを示している。

制御部４０のＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ２０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。そして、制御部４０には、タイマ２０４が設けられている。

制御部４０には、入出力インタフェース２０５を介して、操作パネル５０にて受け付けられたジョブ開始指示情報、シート種類情報（給送カセット１０９に収納されるシートＰの情報）が入力される。さらに、制御部４０には、入出力インタフェース２０５を介して、シートＰに形成される画像の密度情報５５（画像密度情報）がシートＰ一枚毎に入力される。さらにまた、制御部４０には、入出力インタフェース２０５を介して、温度センサ５２からの温度情報、湿度センサ５３からの湿度情報、およびシート検知センサ５４からのシート検知情報が入力される。シート検知センサ５４は、カール補正部１１２よりもシート搬送上流に設けられ、カール補正部１１２に搬送されるシートの有無、時期をＣＰＵ２０１を認識するためのセンサである。

制御部４０は、入出力インタフェース２０５を介して、搬送ベルト１１を回転駆動するベルト駆動モーター５６を制御している。また、制御部４０は、押圧ロール１６の位置を変化させるためのカム軸２０を駆動するカム駆動モーター５７を制御している。

続いて、カール補正動作の概要について説明する。定着装置１１５から排出されたシートは画像形成面が内側となるように湾曲したり、あるいは画像形成面が外側となるように湾曲したりすることがある。本実施の形態の画像形成装置の場合、前者は搬送方向両端部が上がるカール（以下上カールと呼ぶ）となり、後者はシートの搬送方向両端部が下がるカール（以下下カールと呼ぶ）となる。

上カールのシートのカール補正する場合について説明する。上カールのシートのカール補正する際には、図１に示すように、押圧ロール１６の位置は、押圧ロール１６と搬送ベルト１１は当接しているものの、搬送ベルト１１の内面と押圧対向ロール１７とは接触しない位置に設定される。押圧ロール１６と搬送ベルト１１は当接しているが搬送ベルト１１の内面と押圧対向ロール１７とは接触しないような押圧ローラ１６の移動範囲を、以下では第１範囲（上カール補正状態）と呼ぶ。第１範囲内に押圧ロール１６が位置することで、押圧ロール１６の食い込みによって屈曲した搬送ベルト１１によってカール補正を行う。

次に、下カールのシートのカール補正する場合について説明する。下カールのシートのカール補正する際には、図２に示すように、押圧ロール１６の位置は、押圧ロール１６と搬送ベルト１１が当接し、且つ、搬送ベルト１１の内面が押圧対向ロールに押される位置に設定される。そして、押圧ローラ１６が押圧対向ローラ１７によって搬送ベルト１１を介して変形する。即ち、押圧ロール１６と押圧対向ロール１７の硬度差から、押圧ロール１６が押圧対向ロール１７の外周形状に沿って変形する。押圧ロール１６と搬送ベルト１１が当接し、且つ、搬送ベルト１１の内面が押圧対向ロール１７に押されて押圧ロール１６が変形する押圧ロール１６の移動範囲を、以下では第２範囲（下カール補正状態）と呼ぶ。第２範囲内に押圧ローラ１６が位置することで、押圧対向ロール１７の形状に沿って変形した押圧ロール１６の変形部に沿ってシートが通過することで、下カールのカール補正を行う。

次に、カール補正の係る制御動作について説明する。
制御部４０では、操作パネル５０を介して、使用されるシートの情報（厚いシートか薄いシートかなどのシートの種類）が入力される。そして、制御部４０では、操作パネル５０を介して入力されたシートの種類、温度センサ５２からの温度情報、湿度センサ５３からの湿度情報、シートに形成される画像の画像密度情報に基づき、ＲＯＭ２０２に蓄えた予測テーブルを参照して適切なカール補正条件を取得する。カール補正条件は予め実験によって求めておく。予測テーブルの例については後述する。

即ち、制御部４０は、入力される情報と、カール補正部１１２に搬送されてくるシートに生じているであろうカールの向きおよびカールの大きさとを関連付けされたデータを参照して、押圧ロール１６の位置を制御する。なお、ここでのカールの向きとは上カールと下カールのいずれが生じているかであり、カールの大きさとは、どの程度の量のカールが生じているかである。押圧ロール１６の搬送ベルト１１に対する食い込み状態の選択・設定を制御部４０が行って、自動的に適宜なカール補正をカール補正部１１２に実行させる。

なお、本実施形態では、上カールのシートに対しては、第１範囲内で、予想されるカールの程度に応じて押圧ロール１６の位置（食い込み量）を設定している。カールが大きい場合は食い込み量を大きくし、カールが小さい場合は食い込み量を小さくする。同様に、下カールのシートに対しては、第２範囲内で、カールの程度によって押圧ロール１６の位置（食い込み量）を設定し、カールが大きい場合は食い込み量を大きくし、カールが小さい場合は小さくする。なお、本実施の形態では、上カール、下カールについてそれぞれ２段階の補正位置が設定され、計４段階のカール補正を行うことで、画像形成装置の紙詰まり、排出トレイでのかさばりを防止している。

つづいて、図７に示すフローチャートに沿って、カール補正部１１２の動作を説明する。
カール補正部１１２よりもシート搬送方向の上流に設けられたシート検知センサー５４でシートの到達有無を検知する（Ｓ１０１）。制御部４０は、シート検知センサー５４がシートの到達を検知してからタイマ計時開始し（Ｓ１０２）、カール補正条件取得し（Ｓ１０３）、カール補正条件に合わせて押圧ロール１６の位置を設定する（Ｓ１０４）。

ここでのカール補正条件に合わせた押圧ロール１６の位置を設定は、カム２１によって押圧ローラ１６を設定位置に移動させるように制御部４０がカム駆動モータ５７の駆動を制御することによって行われる。より詳細には、センサー２３及びセンサーフラグ２４によってカム２１が初期位置にあることが検知される。そして、この初期位置からのカム２１の回転角度をカム駆動モータ５７の回転量を制御部４０が制御することで、押圧ロール１６を設定位置に位置させる。なお、ＪＯＢの１枚目のみの場合には、カール補正条件に合わせて押圧ロール１６の位置を設定するのと同じ時期に、搬送ベルト１１の回転を開始するようにベルト駆動モータ５６を制御部４０が制御する。連続通紙の２枚目以降は搬送ベルト１１は常時回転し続ける。

制御部４０は、シート検知センサー５４がシートの到達を検知してからから所定時間経過したかを判断し（Ｓ１０５）、所定時間経過したら次のシートの有無を判断する（Ｓ１０６）。次のシートが有る場合は、Ｓ１０１に移行する。次のシートが無い場合は押圧ロール１６の位置を初期位置（図５に示すセンサーフラグ２４がセンサー２３を切る位置）に戻すようにカム駆動モータ５７の駆動を制御部４０が制御し、搬送ベルト１１の駆動を停止する。

ここで、制御部４０での、カール補正条件の取得の一例を紹介する。上カールか下カールか、そのカールの程度を示す予測テーブル（図９参照）に基づいて、制御部４０がカール補正条件をきめる。ここで紹介する例では、制御部４０に入力されるシートの種類やシートに形成される画像の情報に基づいて、予測テーブルを参照して、カール補正条件を制御部４０が決定する。

図９で示されたように、シートが所定の厚さよりも厚い厚紙であって画像の画像密度情報が所定の密度よりも高い場合には、小さ目の上カールであると制御部４０が判断する。そして、図１の上カール補正状態であって、押圧ロール１６の搬送ベルト１１に対する食い込み量が小さ目の位置になるように、制御部４０がカム駆動モータ５７の駆動を制御する。

シートが所定の厚さよりも厚い厚紙であって画像の画像密度情報が所定の密度以下の場合には、小さ目の下カールであると制御部４０が判断する。そして、図２の下カール補正状態であって、押圧ロール１６の搬送ベルト１１に対する食い込み量が小さめの位置にするように、制御部４０がカム駆動モータ５７の駆動を制御する。

シートが所定の厚さよりも薄い薄いシートであって画像の画像密度情報が所定の密度よりも高い場合には、大きめ目の上カールであると制御部４０が判断する。そして、図２のダウンカールの補正状態であって、押圧ロール１６の搬送ベルト１１を介しての押圧対向ロール１７への食い込み量を大きめの位置になるように、制御部４０がカム駆動モータ５７の駆動を制御する。

シートが所定の厚さよりも薄い薄いシートであって画像の画像密度情報が所定の密度以下の場合には、大きめ目の下カールであると制御部４０が判断する。そして、図２の下カールの補正状態であって、押圧ロール１６の搬送ベルト１１を介しての押圧対向ロール１７への食い込み量を大きめの位置になるように、制御部４０がカム駆動モータ５７の駆動を制御する。

なお、上記の例は一例であって、予め行う実験の結果に基づいて、装置に適したカール補正条件を決めておいて実験結果に応じた予測テーブルをメモリに記憶させておく。この図９の例では、シートの種類として厚紙かどうかと、シートに形成される画像の画像密度情報が高密度かどうかによってカール補正条件を決めることを例示している。しかし上述のように温度情報、湿度情報に基づいてもよく、また、図９で示したものシートの種類とシートに形成される画像の画像密度情報に更に、温度情報や湿度情報を加味してカール補正条件を決めるように構成してもよい。カール補正を４段階で切り換えている例を示したが、初期位置からのカム２１の回転量をカム駆動モータ５７の回転で制御するので４段階よりも多く切り換えるようにすることもできる。

以上の構成によって、装置の小型化・高速化に対応可能で、且つ安価・簡易な構成にて、シートの両方向のカールを補正することが可能となる。

なお、無端ベルトの外周に２つの押圧ロールを設けた従来の構成（上述の特開２００６−２７３４７０）では、以下の理由によってシート搬送の生産性を高くできない。この従来の構成では、互いにカール方向が違う連続するシートを通紙するとき、先行シートを搬送した後であって後続シートを搬送するまでの間に無端ベルトの回転方向を逆回転させる。つまり、先行するシートの後端が無端ベルトから離れてから逆回転させ、逆転を開始した後でないと、先行するシートとはカール方向が逆である後続シートを無端ベルトに到達させることができない。したがって、従来の構成では、連続通紙させるような場合では、シート同士の間隔を大きく確保する必要があってシート搬送の生産性を高くできない。しかし、本実施形態では、無端ベルト１１は、補正するカールの向きに依らずに一定方向に回転するので、従来の構成と比較して、シート同士の間隔を大きく確保しておく必要が少ないのでシート搬送の生産性を高くすることができる。

本実施形態では、押圧ロール１６の径よりも押圧対向ロール１７が小さい。したがって、押圧ロール１６が搬送ベルト１１を介して押圧対向ロール１７によって変形された状態（図２参照）での下カールを補正する補正能力が高い。図２で示したように、押圧ロール１６の外周のうち押圧対向ロール１７によって変形されていない部分では、本来カール補正のために反らせる方向とは反対方向にシートを反らせている。本実施形態では、押圧ロール１６の径よりも押圧対向ロール１７が小さくすることで下カールを補正する補正能力が高くなるように構成されているので、図２で示した下カール補正状態で、適切な下カール補正を行うことが可能である。

１００ 画像形成装置
１１２ カール補正部
１１５ 定着装置
１１ 搬送ベルト
１６ 押圧ロール
１７ 押圧対向ロール
１９ カム受け
２０ カム軸
２１ カム
４０ 制御部
５７ カム駆動モータ

Claims (4)

1. 張架部材に張架され、シートを搬送するために回動可能に配設された無端ベルトと、
   前記無端ベルトの外面とでシートを挟んで搬送する搬送ローラと、
   前記無端ベルトの内側に配置された回転体と、
   前記無端ベルトの内面と前記回転体とが接触せずに、前記搬送ローラが前記無端ベルトの外面と接触する第１範囲と、前記搬送ローラに押し込まれることで前記無端ベルトの内面と前記回転体とが接触して、前記無端ベルトを介して前記搬送ローラが前記回転体によって変形される第２範囲との間で、前記搬送ローラを移動させる移動機構と、有することを特徴とするシート搬送装置。
2. 搬送されるシートの種類もしくはシートに形成されている画像密度に応じて前記移動機構が前記搬送ローラの位置を変更することを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
3. 前記回転体の径は、前記搬送ローラの径よりも小さいを特徴とする請求項１または２に記載のシート搬送装置。
4. シート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画像が形成されたシートを搬送する請求項１乃至３のいずれかに記載のシート搬送装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

Images