JP5004862B2 - カール矯正装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成時に用紙に生じたカールを矯正するカール矯正装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

近年の画像形成装置は小型化が進み、デスクトップに設置できるものが増えている。多くの電子写真装置では、トナー像を加熱・加圧して定着させる工程を行うが、その時に用紙のカールが発生してしまう。用紙がカールすると、排紙トレイ上の積載が乱れて用紙が散乱してしまったり、ユーザが複数枚の用紙を揃えるときに揃えにくいという不具合が発生する。そのため、カールを除去する方法として、定着後の搬送パスの中で用紙を強制的に曲げることで、カールを矯正する方法が広く用いられている。

例えば、特許文献１に開示される発明では、定着後の搬送パスを比較的に緩やかに複数回曲げることで、厚紙のカールに対して効果があるとしている。さらに、排紙ローラに対して二つの従動コロを当てて、小さなスペースで急激に用紙を曲げることで、普通紙のカールにも効果があるとしている。
特開２００６−１８８３０３号公報

しかしながら、搬送パスを急激に複数回曲げると用紙の受ける抵抗が大きくなり、用紙が通らなくなる。一方で、緩やかに曲げると搬送パスは長くなってしまう。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、省スペースで効率よくカールを矯正できるカール矯正装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の態様として、シートを第１の搬送方向に向けて挟持搬送する第１のローラ対と、第１のローラ対よりもシートの搬送経路の下流側に設置され、第１の搬送方向とは異なる第２の搬送方向に向けて挟持搬送する第２のローラ対と、の間に設けられ、シートの搬送方向を第１の搬送方向から第２の搬送方向へ変更するとともにシートのカールを矯正するように挟持搬送する搬送手段を備えるカール矯正装置であって、搬送手段は、第１のローラ対の接線と第２のローラ対の接線との交点からみて、第１のローラ対の接点と第２のローラ対の接点とを結ぶ線分に近い側に設けられた従動コロと、第１のローラ対の接線上において従動コロと当接するように設けられた第１の駆動ローラと、第２のローラ対の接線上において従動コロと当接するように設けられた第２の駆動ローラと、第１の駆動ローラと第２の駆動ローラとの間に設けられシートを案内する案内手段とを備えることを特徴とするカール矯正装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係るカール矯正装置を備えた画像形成装置であって、第１のローラ対は、シートに画像を定着させる定着ローラ対であり、第２のローラ対は、画像が定着したシートを装置外へ排紙する排紙ローラ対であることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、省スペースで効率よくカールを矯正できるカール矯正装置及びこれを備えた画像形成装置を提供できる。

図１に本発明の好適な実施の形態に係るカール矯正装置を備えた画像形成装置の構成を示す。図は画像形成装置全体の中央断面であり、図中の一点鎖線は用紙の搬送経路を示す。給紙コロ１によって用紙束から１枚ずつ分離された用紙は、レジストローラ対（駆動ローラ２、従動ローラ３）を経て転写ローラ対（転写駆動ローラ４ｂ、従動ローラ５）へ達する。感光体６〜９から中間転写ベルト４ａへ転写された画像は、転写ローラ対４ｂ、５によって用紙へさらに転写される。用紙へ転写された画像は、定着ローラ対１０、１１によって加熱定着される。画像が定着した用紙は、カール矯正部３１、３２、３３（従動コロ３１、駆動ローラ３２、３３）によって搬送され、排紙ローラ対（排紙駆動ローラ１２、排紙従動ローラ１３）によって排紙トレイ１９に用紙が排紙される。
図２に示すように、排紙従動ローラ１３には、突起１３ａ、１３ｂが設けられている。

両面印刷時は、用紙後端が排紙ローラ対１２、１３の手前まで到達したところで反転し、開閉カバー１７の内側を通って両面ローラ対１４、１５によってレジストローラ対２、３まで搬送され、転写ローラ対４ｂ、５、定着ローラ対１０、１１、カール矯正部３１、３２、３３、排紙ローラ対１２、１３を通って排紙トレイ１９まで搬送される。

図３に、定着排紙間の搬送経路を拡大して示す。定着ローラ対１０、１１と排紙ローラ対１２、１３のそれぞれの共通接線は、図に二点鎖線で示す通りおよそ８０°の角度で交わっている。また、排紙駆動ローラ１２及びカール矯正部の駆動ローラ３２、３３は、正逆転可能であり、用紙を排紙トレイ側へ搬送する場合を正転、ガイド板２７、２８によって形成される両面経路に搬送する場合を逆転とする。

また、定着ローラ対１０、１１と排紙ローラ対１２、１３のそれぞれの共通接線の交点付近には従動コロ３１が設けられており、従動コロ３１はこの位置で不図示のフレームに固定されている。従動コロ３１には駆動ローラ３２と駆動ローラ３３とが圧接されている。従動コロ３１に用紙を巻き付けて大きな曲率で用紙を曲げることにより、カールを矯正する効果がある。駆動ローラ３２と従動コロ３１との接点は、定着ローラ１０、１１の共通接線上に、駆動ローラ３３と従動コロ３１との接点は、排紙ローラ１２、１３の共通接線上にそれぞれ配置している。これは、用紙がカール矯正部前後のローラに対して自然な姿勢で搬送されるようにするためであり、用紙搬送時に用紙にかかる搬送抵抗をできるだけ少なくし、用紙のスムーズな搬送を実現できる。

本実施形態においては、それぞれの共通接線とほぼ接するように従動コロ３１を配置しており、搬送がよりスムーズになるように設定しているが、駆動ローラ３２、３３と従動コロ３１との接点が概ね共通接線上に配置されていればよく、必ずしも従動コロ３１が共通接線と接する必要はない。そのときには、交点から飛び出す（従動コロ３１が共通接線と交わる）方向であれば、用紙の受ける抵抗は大きくなるが、従動コロ３１に用紙が巻き付く角度を大きくできるため、カール矯正効果は大きくなる。逆に、交点から引っ込む（共通接線から離れる）方向であれば、搬送性が良く、カール矯正効果が小さい。

このまま排紙駆動ローラ１２及びカール矯正部駆動ローラ３２、３３を逆転させると、用紙は定着ローラ対１２、１３側へ搬送されてしまう。これを防ぐために、可動ガイド板を定着直後に設けることも可能であるが、スペースが狭く急激に曲がる搬送経路となって用紙に係る抵抗が大きくなる。また、定着工程を行う部分の近傍であり、高温となるため、部品の安定動作を確保するような温度対策も必要となり、コストが高騰する。

これを防ぐために、図４に示すように、駆動ローラ３３の軸を枢軸として駆動ローラ３２とガイド板３４とを一体的に回動させることにより、用紙の進行方向を反転経路へと変化させて省スペースでの反転を可能としている。
すなわち、特許文献１に記載の発明では、排紙口近傍に反転経路を設けようとする場合に、反転経路の設計自由度が小さく、反転経路自体の搬送性が悪化したり、機械本体が大きくなったりする可能性が高かったのに対し、本実施形態に係るカール矯正装置は、反転経路への搬送もスムーズに行える。

なお、従動コロ３１は、駆動ローラ３２、３３よりも摩擦係数の低い材料を用いると、スリップが生じても画像に影響を与えにくい。例えば、駆動ローラ３２、３３はゴムとし、従動コロ３１は表面が滑らかで画像に跡が付きにくいポリアセタールとすることで、スリップが生じても画像に影響を与えにくくできる。

図５、６に、駆動ローラ３２と駆動ローラ３３とをゴム製のベルト３５で繋いだ場合の構成を示す。駆動ローラ３２、３３間の案内がガイド板３４のみの場合は、駆動ローラ３２、３３とガイド板３４との間にどうしても段差や隙間ができるので、搬送性能が良くないことがある。ベルト３５を用いることにより、駆動ローラ３２、３３間のつなぎがスムーズになり、かつローラ間でもベルト３５によって搬送力を得られるため、搬送性が向上する。なお、ベルト３５は、ガイド板３４と組み合わせて用いても良いし、単独で用いても良い。

図７に、本実施形態に係るカール矯正装置の斜視図を示す。ここではベルト３５を単独で用いた構成（ガイド板３４の代わりにベルト３５を設けた構成）を示している。駆動ローラ３２、３３は軸が通っており、駆動ローラ３３は駆動ローラ３２の軸に取り付けられたトルクリミッタ３６とブラケット３７とを介して取り付けられている。このような構成とすると、駆動ローラ３３が正転しているときには、駆動ローラ３２はトルクリミッタ３６の設定トルクによって所定の圧力で従動コロ３１へ押し付けられる。駆動ローラ３２の従動コロ３１に対する加圧力は、トルクリミッタ３６の発生するトルクによって定まるため、加圧スプリングが不要となり、部品点数を低減できる。

駆動ローラ３３は、逆転すると従動コロ３１から離れて不図示のストッパに突き当たり、反転経路を開放する退避位置へ移動する。このことで、駆動ローラ３２の加圧と、搬送方向の切り替えとを同じ部品で行うことができ、部品点数も少なく、省スペースに構成できる。また、電気部品を使わないため省電力である。ソレノイドを用いて移動させることも可能であるが、電力消費とコストとが上昇する。

本実施形態においては、排紙ローラ１２は不図示の本体側の駆動系によって駆動され、そこからタイミングベルト３９でカール矯正部の駆動ローラ３２、３３へと駆動力を伝達している。それぞれ、別々の駆動経路を持つ構成とすることも可能であるが、本実施形態のように駆動系を連結することで、カール矯正部と排紙ローラとの線速差を低減できる。また、駆動ローラ３３と駆動ローラ３２との間もタイミングベルト３８で駆動力を伝達し、線速差を低減している。線速差を小さくすることにより、スリップの発生を低減できる。

カール矯正部３１、３２、３３によってカールが矯正された用紙は、排紙ローラ対１２、１３の間へ供給される。

排紙のための機能の一つとして、用紙を排紙トレイ１９へ載せる役割があるが、通常は排紙トレイ１９に複数枚積載可能なように、排紙ローラ１２、１３から下がった位置に排紙トレイ１９が配置される。そのため、用紙を搬送方向と直角方向（幅方向）に曲げて腰を付けることにより、用紙が丸まるのを防ぐことができる。その一方で、カール矯正のためには用紙を搬送方向に曲げることが効果的である。

上記のように排紙従動ローラ１３には突起１３ａ、１３ｂが形成されているため、排紙ローラ対１２、１３の間に供給された用紙は、図８に示すように幅方向に波打った状態で搬送されることとなる。これにより、用紙は搬送方向と直角方向（幅方向）に腰が付けられ、搬送方向の丸まりが解消される。

本実施形態においては、排紙ローラ対１２、１３の手前にカール矯正装置を設けて、排紙ローラ１２、１３にはカール矯正の機能を待たせず、排紙する機能のみを持たせている。このため、排紙ローラ１２、１３の設計自由度が向上する。また、排紙のための構成とカール矯正のための構成とを分離することによって、それぞれの機能に関して十分な性能が得られる。よって、排紙トレイ１９への排紙を理想的な用紙の姿勢で行うことができる。

カールの矯正と幅方向の腰付けとの両方を同時に行おうとすると、用紙を搬送方向とその直角方向（幅方向）との両方に曲げる必要が生じるが、用紙を両方向にきれいに曲げるような機構を実現することは物理的に難しい。すなわち、排紙機能とカール矯正機能との両方について十分な性能を得ることができず、それぞれの機能について妥協点を見出さなければならなくなる。このため、カール矯正の効果が小さくなってしまう可能性がある。
よって、特許文献１のように排紙ローラに対して二つの従動コロを当てる方式では、用紙を搬送方向と直角方向（幅方向）に曲げる（用紙に腰を付ける）ことができないため、用紙を排出するときに用紙の腰が折れて排紙トレイ上で丸まってしまうなどといった不具合を解消することは難しい。これに対し、本実施形態に係る画像形成装置は、排紙ローラ対１２、１３へ用紙が供給される前にカールが矯正されているため、排紙ローラ対１２、１３においては幅方向の腰付けを行うだけで良い。よって、カール矯正及び幅方向の腰付けともに十分な効果が得られる。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることなく様々な変形が可能である。

本発明の好適な実施の形態に係るカール矯正装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。 排紙ローラ対の形状を示す図である。 定着排紙間の搬送経路を拡大して示す図である。 駆動ローラとガイド板とを一体的に回動させた状態を示す図である。 駆動ローラ同士をゴム製のベルトで繋いだ構成を示す図である。 駆動ローラ同士をゴム製のベルトで繋いだ構成を示す図である。 カール矯正装置の斜視図である。 排紙ローラ対によって用紙の幅方向に腰が付けられる状態を示す図である。

符号の説明

１ 給紙コロ
２ 駆動ローラ
３ 従動ローラ
４ａ 中間転写ベルト
４ｂ 転写駆動ローラ
５ 従動ローラ
６、７、８、９ 感光体
１０ 定着駆動ローラ
１１ 定着従動ローラ
１２ 排紙駆動ローラ
１３ 排紙従動ローラ
１３ａ、１３ｂ 突起
１４、１５ 両面ローラ
１７ 開閉カバー
２７、２８、３４ ガイド板
３１ 従動コロ
３２、３３ 駆動ローラ
３５ ベルト
３６ トルクリミッタ
３７ ブラケット
３９ タイミングベルト

Claims (11)

1. シートを第１の搬送方向に向けて挟持搬送する第１のローラ対と、前記第１のローラ対よりも前記シートの搬送経路の下流側に設置され、前記第１の搬送方向とは異なる第２の搬送方向に向けて挟持搬送する第２のローラ対と、の間に設けられ、前記シートの搬送方向を前記第１の搬送方向から前記第２の搬送方向へ変更するとともに前記シートのカールを矯正するように挟持搬送する搬送手段を備えるカール矯正装置であって、
   前記搬送手段は、
   前記第１のローラ対の接線と前記第２のローラ対の接線との交点からみて、前記第１のローラ対の接点と前記第２のローラ対の接点とを結ぶ線分に近い側に設けられた従動コロと、
   前記第１のローラ対の接線上において前記従動コロと当接するように設けられた第１の駆動ローラと、
   前記第２のローラ対の接線上において前記従動コロと当接するように設けられた第２の駆動ローラと、
   前記第１の駆動ローラと前記第２の駆動ローラとの間に設けられ前記シートを案内する案内手段とを備えることを特徴とするカール矯正装置。
2. 前記第１、第２の駆動ローラ及び前記案内手段が前記第２の駆動ローラを枢軸として一体的に回動することにより、前記第１の駆動ローラを前記従動コロから離間可能であることを特徴とする請求項１記載のカール矯正装置。
3. 前記搬送手段は、前記シートを前記第２の搬送方向へ挟持搬送する場合とは逆方向に前記第２の駆動ローラが回転することにより、前記第２の搬送方向と反対方向である第３の搬送方向へ前記シートを挟持搬送可能であり、
   前記第１の駆動ローラは、前記第２の駆動ローラに対してトルクリミッタを介して取り付けられた連結部材によって、前記第２の駆動ローラの駆動力が伝達されて前記第２の駆動ローラとともに回動し、
   前記連結部材は、前記第２の駆動ローラがシートを前記第２の搬送方向へ送る方向に回転している場合は、前記第１の駆動ローラを前記従動コロに接触させ、前記第２の駆動ローラがシートを前記前記第３の搬送方向へ送る方向に回転している場合は、前記第１の駆動ローラを前記従動コロから離間させることを特徴とする請求項２記載のカール矯正装置。
4. 前記第１の駆動ローラの前記従動コロに対する接触圧は、前記トルクリミッタが発生させるトルクによって定まることを特徴とする請求項３記載のカール矯正装置。
5. 前記案内手段は、前記従動コロの表面に沿うように配置されたガイド部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のカール矯正装置。
6. 前記案内手段は、前記第１の駆動ローラの搬送面と前記第２の駆動ローラの搬送面とを連結するベルトを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のカール矯正装置。
7. 前記従動コロの搬送面には、前記第１及び第２の駆動ローラの搬送面よりも摩擦係数の低い材料が用いられたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のカール矯正装置。
8. 前記第１の駆動ローラは、前記第２の駆動ローラから第１のタイミングベルトを介して駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のカール矯正装置。
9. 前記第２の駆動ローラは、前記第２のローラ対から第２のタイミングベルトを介して駆動力が伝達されることを特徴とする請求項８記載のカール矯正装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載のカール矯正装置を備えた画像形成装置であって、
    前記第１のローラ対は、シートに画像を定着させる定着ローラ対であり、
    前記第２のローラ対は、画像が定着したシートを装置外へ排紙する排紙ローラ対であることを特徴とする画像形成装置。
11. 前記排紙ローラ対は、シートを搬送方向と直角な方向に曲げることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。

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