JP2015171922A - 用紙搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙搬送における上流側と下流側との速度差を簡易な構成で解消する。【解決手段】第１のモータ５３により駆動される第１の搬送部材５０と、第１の搬送部材５０よりも用紙搬送方向Ｓの下流側に配置されて第２のモータ６３により駆動される第２の搬送部材６０と、第２の搬送部材６０よりも用紙搬送方向Ｓの更に下流側に配置されて第２の搬送部材６０とともに第２のモータ６３により駆動される第３の搬送部材７０と、第２の搬送部材６０および第３の搬送部材７０の双方と第２のモータ６３との間に介在し過負荷時に駆動力の伝達を遮断するトルクリミッタ６４とを備え、第２のモータ６３が、第２の搬送部材６０および第３の搬送部材７０に、第１のモータ５３が第１の搬送部材５０に用紙を搬送させる第１の搬送速度よりも速い第２の搬送速度で用紙を搬送させ、第２の搬送部材６０の方が第３の搬送部材７０よりも強いニップ力に設定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、用紙搬送装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、下流側用紙搬送装置の搬送速度を上流側よりも遅くして用紙にループを形成することにより、上流側と下流側との速度差を解消することが開示されている。

特許文献２には、上流側の搬送速度を検知して下流側の用紙搬送装置に反映させることにより、速度差を解消することが開示されている。

特開２００７−０９５４７７号公報 特開２０１０−２０２３８８号公報

本発明は、上流側と下流側との搬送速度差を簡易な構成で解消した用紙搬送装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
第１の駆動源と、
前記第１の駆動源により駆動されて回転することにより用紙を挟み込んで搬送する第１の搬送部材と、
第２の駆動源と、
前記第１の搬送部材よりも用紙搬送方向下流側に配置され前記第２の駆動源により駆動されて回転することにより、該第１の搬送部材から用紙を受け取り該用紙を挟み込んでさらに下流側に搬送する第２の搬送部材と、
前記第２の搬送部材よりも用紙搬送方向の更に下流側に配置され該第２の搬送部材とともに前記第２の駆動源により駆動されて回転することにより該第２の搬送部材から用紙を受け取り該用紙を挟み込んでさらに下流側に搬送する第３の搬送部材と、
前記第２の搬送部材および前記第３の搬送部材の双方と前記第２の駆動源との間に介在し過負荷時に該第２の搬送部材および該第３の搬送部材への駆動力の伝達を遮断するトルクリミッタとを備え、
前記第２の駆動源が、前記第２の搬送部材および第３の搬送部材に、前記第１の駆動源が前記第１の搬送部材に用紙を搬送させる第１の搬送速度よりも速い第２の搬送速度で用紙を搬送させ、
用紙を挟み込んだときに挟み込まれた用紙を引き抜くのに要する引き抜き力に関し、前記第２の搬送部材の方が前記第３の搬送部材よりも強い引き抜き力に設定されていることを特徴とする用紙搬送装置である。

請求項２は、
前記第１の搬送速度が変動しても前記第２の搬送速度が常に該第１の搬送速度を上回るように該第２の搬送速度が設定されていることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置である。

請求項３は、
請求項１又は２記載の用紙搬送装置を備え、搬送中の用紙上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の用紙搬送装置および請求項３の画像形成装置によれば、上流側と下流側との一方の搬送速度を検出してもう一方の速度を制御するといった複雑な制御なしに上流側と下流側の速度差が解消される。

請求項２の用紙搬送装置によれば、速度変動があっても上流側と下流側との速度差が常に解消される。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の構成を示した模式図である。 本実施形態の用紙搬送系の要部を模式化して示した図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の構成を示した模式図である。この画像形成装置は、本発明の一実施形態としての用紙搬送装置を包含している。

この画像形成装置１には、ユーザインタフェース２と制御部３が備えられている。この画像形成装置１は、ユーザインタフェース２からユーザの指示を受け、その指示に基づいて、制御部３がこの画像形成装置１の動作を制御する。

また、この画像形成装置１には、トナー像形成部１０が備えられている。このトナー像形成部１０には、４つのトナー像形成部エンジン１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが備えられている。これら４つのトナー像形成エンジン１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），および黒（Ｋ）の色トナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成エンジンである。以下では、色ごとに区別する必要がある場合を除き、色を表わすＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省いた符号で説明する。また図面上も、１つのトナー像形成エンジン１１Ｙのみに符号を付している。

各トナー像形成エンジン１１には、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１２が備えられている。この感光体ドラム１２上には静電潜像が形成され、トナーで現像されてトナー像が形成される。また、この感光体ドラム１２の周りには、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、１次転写器２６、およびクリーナ１７が配置されている。ここで、１次転写器２６は、後述する中間転写部２０を構成する要素であって、感光体ドラム１２との間に中間転写ベルト２１を挟んだ位置に配置されている。

帯電器１３は、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電する。

露光器１４は、外部から入力された画像信号に基づいて変調された露光光Ｂｍを感光体ドラム１２上に照射して、感光体ドラム１２上に静電潜像を形成する。

現像器１５は、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像をトナーで現像して感光体ドラム１２上にトナー像を形成する。

１次転写器２６は、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する。

クリーナ１７は、トナー像転写後の感光体ドラム１２上に残存するトナー等を感光体ドラム１２上から除去する。

これら４つのトナー像形成エンジン１１を備えたトナー像形成部１０の下側には、中間転写部２０が備えられている。この中間転写部２０には、中間転写ベルト２１と、その中間転写ベルト２１を支える複数のロール２２と、クリーナ２３と、前述した１次転写器２６を備えている。中間転写ベルト２１は、複数のロール２２に支持されて矢印Ｂで示す向きに循環移動している。この中間転写ベルト２１上には、各トナー像形成エンジン１１で形成された各色トナー像が、それぞれ対応して備えられている１次転写器２６の作用により、順次重なるように転写される。そしてこの中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト２１により２次転写位置Ｔ２に搬送される。この２次転写位置Ｔ２には、２次転写器３０が供えられている。この２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた中間転写ベルト２１上のトナー像は、２次転写器３０の作用により、やはりその２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。用紙Ｐの搬送については後述する。トナー像転写後の中間転写ベルト２１上に残存しているトナー等はクリーナ２３によりその中間転写ベルト２１上から除去される。

この中間転写部２０のさらに下部には、２つの用紙トレイ３１が備えられている。これらの用紙トレイ３１には、画像形成前の用紙が積み重ねられた状態に収容されている。これらの用紙トレイ３１は、引出し式となっていて、装置外に引き出されて用紙の補充や交換が行なわれる。

画像形成にあたっては、それらの用紙トレイ３１のいずれかからピックアップロール３２により用紙が１枚取り出されて、搬送ロール３３により矢印Ｃ方向に、タイミングロール３４にまで搬送される。このタイミングロール３４まで搬送されてきた用紙Ｐは、中間転写ベルト２１上のトナー像が２次転写位置Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせてその２次転写位置に搬送されるように、タイミングロール３４から送り出される。タイミングロール３４から送り出された用紙Ｐは、２次転写位置Ｔ２において中間転写ベルト２１と２次転写器３０とに挟まれ、トナー像の転写を受け、搬送ベルト３５によりさらに搬送されて定着器４０に送り込まれる。この定着器４０は、加熱ベルト４１と加圧ロール４２とを備えており、搬送されてきた用紙Ｐは加熱ベルト４１と加圧ロール４２との間に挟まれて加熱および加圧を受け、これにより、用紙Ｐ上のトナー像がその用紙Ｐ上に定着される。

定着器４０を通過した用紙は次にデカーラ５０に送り込まれる。このデカーラ５０は、定着器４０による加熱および加圧を受けたことによる用紙のわん曲を取り除く装置である。

デカーラ５０を通過した用紙は、さらに搬送ロール６０，７０により搬送されて冷却器８０に送り込まれる。この冷却器８０は、２つの無端ベルト８１，８２の間に用紙Ｐを挟んで搬送しながら、その用紙を冷却する装置である。

この冷却器８０を通り抜けた用紙は、矢印Ｄの向きに、この画像形成装置１の外部に排出される。この排出された用紙には、定着トナー像からなる画像が形成されている。

ここで、定着器４０を構成する加圧ロール４２は、加熱ベルト４１からの伝熱により膨張して、その径が変化する。加圧ロール４２の径が変化しても用紙Ｐの搬送速度を一定にして適正な定着を行なうために、この定着器４０を駆動するモータの回転数が調整される。また、この画像形成装置１では、定着器４０の下流側に設置されているデカーラ５０も、定着器４０の駆動モータと同一のモータで駆動される。このため、その駆動モータの回転数が調整されると、定着器４０を通過する用紙の搬送速度は一定となるものの、デカーラ５０による用紙搬送速度は変動することになる。また、デカーラ５０自体も、用紙搬送速度が変動する要因を含んでいる。これらの要因により、この画像形成装置１の場合、デカーラ５０から送り出される用紙の速度は３％程度変動する。

また、このデカーラ５０の下流側２箇所の搬送ロール６０，７０は、定着器４０およびデカーラ５０の駆動モータとは別のモータで駆動される。ただし、これら２箇所の搬送ロール６０，７０は、コスト低減化および省スペースにために同一のモータで駆動される構成となっている。

この画像形成装置１では、デカーラ５０が本発明にいう第１の搬送部材の一例に相当し、そのデカーラ５０を定着器４０とともに駆動するモータが本発明にいう第１のモータの一例に相当する。

また、２箇所の搬送ロール６０，７０のうちの上流側の搬送ロール６０が本発明にいう第２の搬送部材の一例に相当し、下流側の搬送ロール７０が本発明にいう第３の搬送部材の一例に相当する。さらに、これらの搬送ロール６０，７０を駆動するモータが本発明にいう第２のモータの一例に相当する。

図２は、本実施形態の用紙搬送系の要部を模式化して示した図である。

ここには、デカーラ５０、搬送ロール６０，７０が示されている。デカーラ５０は、用紙を単に搬送するだけでなく、用紙のわん曲を矯正する機能を備えたものであって、本来はもっと複雑な構造を有する。ただし、ここでは用紙の搬送に着目しているため、デカーラ５０を単純化して２本のロール５１，５２で示している。また、各搬送ロール６０，７０もそれぞれ２本のロール６１，６２；７１，７２の回転により、各２本のロール５１，５２；６１，６２；７１，７２に挟み込まれながら矢印Ｓ方向に搬送される。

デカーラ５０を構成する２本のロール５１，５２のうちの１本のロール５１は、第１のモータ５３で駆動されて回転する。もう１本のロール５２は、不図示の押当て機構により、駆動側のロール５１に力Ｆ_１で押し当てられていて、駆動側のロール５１の回転に応じて従動回転する。尚、前述の通り、デカーラ５０と定着器４０は同じモータ（第１のモータ５３）で駆動されるが、ここでは定着器４０の駆動については省いている。この第１のモータ５３は、定着器４０での用紙搬送速度を一定に保つために３％程度の速度変動があり、したがってデカーラ５０による用紙搬送速度もその程度変動する。

２ヵ所の搬送ロール６０，７０のうちの上流側の搬送ロール６０を構成する２本のロール６１，６２のうちの１本のロール６１は、第２のモータ６３で駆動されて回転する。もう１本のロール６２は、不図示の押当て機構により駆動側のロール６１に力Ｆ_２で押し当てられていて、駆動側のロール６１の回転に応じて従動回転する。上流側の搬送ロール６０は、第２のモータ６３により駆動されて回転することにより、デカーラ５０により搬送されてきた用紙を受け取り、その用紙をさらに挟み込んでさらに下流側に搬送する。このとき用紙は、一時的に、デカーラ５０の２本のロール５１，５２と搬送ロール６０の２本のロール６１，６２との双方に挟まれて、双方から搬送力を受けることになる。

また、搬送ロール６０のうちの駆動側のロール６１と第２のモータ６３との間には、トルクリミッタ６４が介在している。このトルクリミッタ６４は、用紙の搬送負荷が過負荷になったときに、第２のモータ６３の駆動力の伝達を遮断する。また、この駆動側のロール６１と、下流側の搬送ロール７０を構成する駆動側のロール７１は、ギア列６５を介して連結されている。下流側の搬送ロール７０を構成するもう１本のロール７２は、不図示の押当て機構により、駆動側のロール７１に押し当てられている。この下流側の搬送ロール７０は、上流側の搬送ロール６０とともに第２のモータ６３により駆動されて回転することにより、上流側の搬送ロール６０から用紙を受け取りその用紙を挟み込んでさらに下流側の冷却器（図１参照）に向けて搬送する。

ここで、ギア列６５は、トルクリミッタ６４よりもロール５１側にある。すなわち、このトルクリミッタ６４は、搬送ロール６０，７０のいずれよりも第２のモータ６３側にある。したがって、このトルクリミッタ６４は、上流側と下流側双方の搬送ロール６０，７０による合計の用紙搬送負荷が閾値を越えたとき、第２のモータ６３の駆動力の、搬送ロール６０，７０への伝達を遮断する機能を有する。

第２のモータ６１は、２箇所の搬送ロール６０，７０に、デカーラ５０による第１の用紙搬送速度Ｖ_１よりも速い、第２の搬送速度Ｖ_２（Ｖ_１＜Ｖ_２）で用紙を搬送させる回転数に設定されている。ここで、上述の通り、デカーラ５０による第１の用紙搬送速度Ｖ_１には３％程度の速度変動がある。ここでは、搬送ロール６０，７０による第２の用紙搬送速度Ｖ_２として、デカーラ５０による第１の用紙搬送速度Ｖ_１が変動しても第２の用紙搬送速度Ｖ_２の方が常に第１の用紙搬送速度Ｖ_１を上回る用紙搬送速度に設定されている。このため、デカーラ５０から送り出されて上流側の搬送ロール６０に送り込まれた用紙は、デカーラ５０と搬送ロール６０との双方に跨って搬送されている間、常に張力を受けていることになる。したがってデカーラ５０と上流側の搬送ロール６０との間で用紙の弛みは形成されず、弛みの形成が不可能な厚紙であっても搬送の対象とすることができる。

ここで、２本のロールで用紙を挟みこんだときに挟まれた用紙を引く抜くのに要する引き抜き力について考察する。引き抜き力は、ロールの材質やロール径、押当ての力Ｆなどに依存するが、ここでは分かり易さのため、デカーラ５０上流側の搬送ロール６０、および下流側の搬送ロール７０はいずれも同一形状、同一材質のロールと仮定し、押当て力Ｆ_１〜Ｆ_３の大小が引き抜き力の大小を決定するものとして説明する。

ここでは、トルクリミッタ６４による駆動力の伝達の遮断の閾値について考察する。

第２のモータ６３による上流側と下流側との２箇所の搬送ロール６０，７０を回転駆動する駆動力は、トルクリミッタ６４を経由して搬送ロール６０，７０に確実に伝達される必要がある。したがって、トルクリミッタ６４による駆動力の伝達の遮断の閾値は、搬送ロール６０，７０を回転駆動するのに要する駆動力すなわち搬送負荷を越えている必要がある。

搬送負荷＜閾値・・・（１）
一方、デカーラ５０による用紙搬送速度よりも搬送ロール６０，７０による用紙搬送速度が常に上回るように設定されている。このため用紙デカーラ５０と搬送ロール６０との双方に挟まれた状態にあるときは、デカーラ５０と搬送ロール６０との間で用紙が引っ張られることになる。用紙の引っ張り力が強過ぎると第２のモータ６３への負荷が大き過ぎて第２のモータ６３が正常に作動しなくなるおそれがある。そこで、そうなる前にトルクリミッタ６４が作動し、第２のモータ６３からの駆動力の伝達が遮断される必要がある。

閾値＜搬送負荷＋引っ張り力限界値・・・（２）
このようにトルクリミッタ６４の閾値は、上記の（１）式と（２）式との双方を満足する値に設定される必要がある。

ここで、上記（１）式を満足させるためには、力Ｆ_２，Ｆ_３をできるだけ小さい力に抑えることにより搬送負荷を下げる必要がある。一方、ここに示す用紙搬送装置では、デカーラ５０との間での用紙の引っ張り合いが生じるため、その引っ張り合いに打ち勝つだけの強さのニップ圧、すなわち押当て力が必要である。

この矛盾した両者を満足するために、ここでは、
Ｆ_２＞Ｆ_３・・・（３）
としている。すなわち上流側の搬送ロール６０については、従動側のロール６２を駆動側のロール６１に強く押し当て、下流側の搬送ロール７０について従動側のロール７２は駆動側のロール７１に相対的に弱く押し当てている。これにより、合計の力Ｆ_２＋Ｆ_３を抑えて（１）式の搬送負荷を下げ、（１）式における「搬送負荷」と（２）式における「搬送負荷＋引っ張り力限界値」との間に差異を生じさせて、「閾値」を、その差異の中間に設定している。

本実施形態では、この工夫により、（１）式と（２）式との双方を満足させ、モータの回転数のフィードバック制御等の複雑な構成を避けた上で、厚紙の搬送にも耐える用紙搬送装置を実現している。

尚、ここでは、画像形成装置１のデカーラ５０とそのデカーラ５０の下流側の搬送ロール６０，７０に本発明の用紙搬送装置を適用した例を示したが、本発明の用紙搬送装置は、この位置に限らず、必要に応じて、例えば搬送ロール７０とその後段の冷却器８０とに適用してもよく、適用箇所が限定されるものではない。

また、ここでは本発明の用紙搬送装置を電子写真方式の画像形成装置１に適用した例を示したが、本発明の画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置に限られるものではなく、インクジェット方式など他の方式の画像形成装置に適用してもよい。

さらに、ここでは、本発明の用紙搬送装置を画像形成装置に適用した例を示したが、本発明の用紙搬送装置は、画像形成装置に限らず用紙の搬送を伴う様々な種類の装置に適用可能である。

１ 画像形成装置
２ ユーザインタフェース
３ 制御部
１０ トナー像形成部
２０ 中間転写部
６０，７０ 搬送ロール
３４ タイミングロール
３５ 搬送ベルト
４０ 定着器
５０ デカーラ
５１，５２；６１，６２；７１，７２ ロール
５３ 第１のモータ
６３ 第２のモータ
６４ トルクリミッタ
６５ ギア列
８０ 冷却器

Claims (3)

1. 第１の駆動源と、
   前記第１の駆動源により駆動されて回転することにより用紙を挟み込んで搬送する第１の搬送部材と、
   第２の駆動源と、
   前記第１の搬送部材よりも用紙搬送方向下流側に配置され前記第２の駆動源により駆動されて回転することにより、該第１の搬送部材から用紙を受け取り該用紙を挟み込んでさらに下流側に搬送する第２の搬送部材と、
   前記第２の搬送部材よりも用紙搬送方向の更に下流側に配置され該第２の搬送部材とともに前記第２の駆動源により駆動されて回転することにより該第２の搬送部材から用紙を受け取り該用紙を挟み込んでさらに下流側に搬送する第３の搬送部材と、
   前記第２の搬送部材および前記第３の搬送部材の双方と前記第２の駆動源との間に介在し過負荷時に該第２の搬送部材および該第３の搬送部材への駆動力の伝達を遮断するトルクリミッタとを備え、
   前記第２の駆動源が、前記第２の搬送部材および第３の搬送部材に、前記第１の駆動源が前記第１の搬送部材に用紙を搬送させる第１の搬送速度よりも速い第２の搬送速度で用紙を搬送させ、
   用紙を挟み込んだときに挟み込まれた用紙を引き抜くのに要する引き抜き力に関し、前記第２の搬送部材の方が前記第３の搬送部材よりも強い引き抜き力に設定されていることを特徴とする用紙搬送装置。
2. 前記第１の搬送速度が変動しても前記第２の搬送速度が常に該第１の搬送速度を上回るように該第２の搬送速度が設定されていることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置。
3. 請求項１又は２記載の用紙搬送装置を備え、搬送中の用紙上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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