JP6191912B2 - シート搬送機構、冷却装置、及び画像形成装置 - Google Patents

シート搬送機構、冷却装置、及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、用紙やシート状の記録媒体等のシートを搬送ベルトで挟持搬送するシート搬送機構、シート搬送機構を用いたベルト式の冷却装置、及びこれらの少なくともいずれかを備えた画像形成装置に関するものである。
従来から、用紙やシート状の記録媒体等のシート上に画像を形成する画像形成装置で、無端移動するの搬送ベルト対でシートを挟持搬送するシート搬送機構を用いたものが知られている。
例えば、特許文献1には、次のようなシート搬送機構を備えた画像形成装置が記載されている。
シートを挟持搬送する第一搬送ベルトと第二搬送ベルトを有し、これらがシートを挟持する挟持状態で噛み合い、挟持しない離間状態で噛み合を解除する2つの歯車を備えたシート搬送機構である。より具体的には、第一搬送ベルトを無端移動させる第一駆動ローラに駆動連結された第一歯車(駆動伝達ギア82c)と、第二搬送ベルトを無端移動させる第二駆動ローラを回転駆動する駆動源に駆動連結された第二歯車(駆動伝達ギア82b)とを備えている。また、ジャム処理(ジャムクリア)や搬送ベルトの交換等のメンテナンス時に、第一搬送ベルトと第二搬送ベルトとを対向近接させてシートを挟持できる挟持状態と、離間させてジャムしたシートや搬送ベルト等を取り出せる離間状態とを切換える切換動作が行える。
そして、挟持状態と離間状態とを切換える切換動作に連動して、挟持状態では第一歯車と第二歯車とを噛み合わせ、離間状態では第一歯車と第二歯車との噛み合いを解除する位置まで第一歯車を移動させるというものである。
しかし、特許文献1に記載のシート搬送機構では、次のような不具合が発生することがあった。
第一搬送ベルトと第二搬送ベルトを離間状態から挟持状態に切換える際に、第一歯車と第二歯車との噛み合い不良が発生し、メンテナンス作業を行う作業者が手動でいずれかの歯車を回転させる必要が生じ、作業性が低下することがあった。
なお、特許文献1の図5(乃至8)等には、挟持状態で第一歯車と第二歯車が、次のような状態で噛み合う構成が記載されている。第一駆動ローラと第一歯車の回転軸は略平行に設けられ、第一駆動ローラの長手方向一端側の第一駆動ローラの端部よりも外側にシート搬送方向に略平行な回動軸が設けられ、この回動軸と第一駆動ローラの端部との間に、第一歯車が配置されている。この回動軸を中心とした第一駆動ローラの回動にともなって、第一歯車の回転軸の軸心(以下、単に軸心という)がシート搬送方向に略直交する仮想の平面である移動平面上を移動する。そして、移動平面と、挟持状態時の第一歯車と第二歯車の軸心を含む仮想の平面である軸心間平面とが平行にならず、交差している。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、次のようなシート搬送機構を提供することである。シートを挟持搬送する搬送ベルト対を有し、搬送ベルト対がシートを挟持する挟持状態で噛み合い、挟持しない離間状態で噛み合を解除する2つの歯車の、離間状態から挟持状態に移行する際の噛み合い不良の発生を抑制できるシート搬送機構である。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、第一搬送ベルトを回転駆動する第一駆動ローラと、第二搬送ベルトを回転駆動する第二駆動ローラと、前記第一駆動ローラに回転駆動力を伝達する第一歯車と、前記第二駆動ローラを回転駆動する駆動源の回転駆動力を噛み合った前記第一歯車に伝達する第二歯車とを備え、前記第一歯車と前記第二歯車とは、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトでシートを挟持搬送可能な挟持状態で噛み合い、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトが離間した離間状態で噛み合いを解除し、前記挟持状態と前記離間状態とが切換わる際に、前記第一歯車又は前記第二歯車の回転軸の軸心が、シートを挟持搬送する方向に略直交する移動平面上を移動するシート搬送機構において、前記第二歯車の歯先円直径をL[mm]、及び弦歯厚をT1とした場合、前記挟持状態時の前記第一歯車と前記第二歯車の回転軸の軸心を含む軸心間平面と、前記移動平面とがなす鋭角側の角度:θ[°]が、次の式1で示す範囲にあり、
前記第一駆動ローラを保持する第一ベルト駆動部と、前記第二駆動ローラを保持する第二ベルト駆動部と、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトとが前記挟持状態となる挟持位置と、離間状態となる離間位置とに前記第一ベルト駆動部を移動可能な移動機構とを備え、
前記移動機構は、第一ベルト駆動部及び第二ベルト駆動部の、前記第二駆動ローラの回転軸方向一端側に配置され、前記第二ベルト駆動部に対して前記第一ベルト駆動部を、前記シートを挟持搬送する方向に略平行な回動軸を中心として回動可能に保持する回動部を有し、
前記第一歯車及び前記第二歯車は、第一ベルト駆動部及び第二ベルト駆動部の、前記回動部とは反対側で噛み合うように、前記第一駆動ローラ及び前記第二駆動ローラの他端側に設けられていることを特徴とするものである。
Tan−1(2×T1/L)<|θ|<45° ・・・ (式1)
本発明は、次のようなシート搬送機構を提供できる。シートを挟持搬送する搬送ベルト対を有し、搬送ベルト対がシートを挟持する挟持状態で噛み合い、挟持しない離間状態で噛み合を解除する2つの歯車の、離間状態から挟持状態に移行する際の噛み合い不良の発生を抑制できるシート搬送機構である。
一実施形態に係る画像形成装置である複合機の概要説明図。 冷却装置を装置前面側から見た説明図。 図2に示す冷却装置を装置背面側から見た斜視説明図。 別例の冷却装置を装置前面側から見た説明図。 他の別例の冷却装置を装置前面側から見た説明図。 挟持状態のシート搬送機構を装置前面側から見た説明図。 離間状態のシート搬送機構を装置前面側から見た説明図。 シート搬送機構を装置側面側から見た説明図。 シート搬送機構を装置背面側から見た説明図。 従来の噛み合い及び噛み合い解除が可能な駆動伝達歯車対の説明図。 本実施形態の噛み合い及び噛み合い解除が可能な駆動伝達歯車対の説明図。 好適な噛み合いを得るための移動直線と軸心間直線とがなす角度の下限値の説明図。
以下、本発明を画像形成装置に備えた冷却装置に適用した一実施形態について、図を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置である複合機300の概要説明図、図2は、冷却装置9を装置前面側から見た説明図、図3は、図2に示す冷却装置9を装置背面側から見た斜視説明図である。図4は、別例の冷却装置9を装置前面側から見た説明図、図5は、他の別例の冷却装置9を装置前面側から見た説明図である。
本実施形態の複合機300は、図1に示すように、装置本体100の上方に原稿を読み取るスキャナー部200を設けている。そして、パソコン等の外部機器から受信した画像データや、スキャナー部200で読み取った原稿の画像データに基づき、用紙やシート状の記録媒体等のシートであるシートS上に電子写真方式での画像形成を行うものである。ここで、スキャナー部200の構成としては、周知の構成のものを利用できるので、その説明は省略し、以下の説明では、プリンタ機能を担う装置本体100の構成、及び動作について説明する。
図1に示すように、複合機300の装置本体100は、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,C,M,Bkを、転写装置7に有した中間転写体である中間転写ベルト10の展張面上に並べて配設したタンデム型の画像形成部を備える。プロセスユニット1Y,C,M,Bkは、装置本体100に着脱可能に構成されており、それぞれカラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成である。
具体的には、各プロセスユニット1は、潜像担持体としてのドラム状の感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体2の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置4とを備えている。また、感光体2の表面を清掃するクリーニング手段としてのクリーニングブレード5も備えている。なお、図1では、イエロー(Y)のプロセスユニット1Yが備える感光体2、帯電ローラ3、現像装置4、クリーニングブレード5のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット1C,M,Bkにおいては符号を省略している。
図1に示すように、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの上方には、感光体2の表面を露光する露光手段としての露光装置6が配設されている。露光装置6は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体2の表面へレーザ光を照射するようになっている。
また、各プロセスユニット1の下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、上記したように中間転写体として、無端状のベルトから構成される中間転写ベルト10を有する。中間転写ベルト10は、支持部材としての第一張架ローラ21、第二張架ローラ22、及び第三張架ローラ23にその内周面が張架されており、外周面からテンションローラ24により内周側に押圧されて張力を与えられている。また、第一張架ローラ21、第二張架ローラ22、及び第三張架ローラの内の1つが駆動ローラとして回転することによって、中間転写ベルト10は、図1図中時計回り(図1図中、矢印方向)に無端移動(周回走行)するように構成されている。
また、中間転写ベルト10を介して、4つの感光体2に対向した位置には、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配置されている。各一次転写ローラ11はそれぞれの位置で中間転写ベルト10の内周面を押圧しており、中間転写ベルト10の押圧された部分と各感光体2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。
また、中間転写ベルト10を張架する第三張架ローラ23に対向した位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は中間転写ベルト10の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト10とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
装置本体100の下部には、紙やOHP等のシート状の記録媒体であるシートSを収容した複数の給紙カセット13が配設されている。各給紙カセット13には、収容されているシートSを送り出す給紙ローラ14が設けられている。また、装置本体100の図中、左側の外側面には、機外に排出されるシートSをストックする排紙トレイ20が設けられている。
また、装置本体100内には、シートSを給紙カセット13から二次転写ニップを通って排紙トレイ20へ搬送するための搬送路Rが設けられている。この搬送路Rには、二次転写ローラ12の位置よりも記録媒体搬送方向上流側に、レジストローラ15が設けられている。また、二次転写ローラ12の位置よりもシート搬送方向下流側には、定着装置8、冷却装置9、及び一対の排出ローラ16が、この記載順で配置されている。定着装置8は、例えば、内部に図示しないヒータを有する定着部材としての定着ローラ17と、定着ローラ17を加圧する加圧部材としての加圧ローラ18を備えている。そして、定着ローラ17と加圧ローラ18とが接触した箇所に、定着ニップが形成される。
次に、複合機300で原稿の複写を行う場合の基本的動作について説明する。
複合機300のスタートボタン(不図示)が押されると、スキャナー部200によって、原稿を読み取られ、画像情報に変換されて装置本体に送信される。これと同時に、作像動作が開始され、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの感光体2が図の反時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。また、スキャナー部200によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から帯電された各感光体2の表面にレーザ光が照射されて、各感光体2の表面に静電潜像が形成される。
ここで、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
中間転写ベルト10を張架する張架ローラの1つが回転駆動され、中間転写ベルト10を図中、矢印で示す時計回り周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体2に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上に順次重ね合わせて一次転写される。このようにして、中間転写ベルト10は、その表面にフルカラーのトナー画像を担持する。
なお、中間転写ベルト10に転写しきれなかった各感光体2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
上記のような動作と同期して、給紙ローラ14が回転することで、給紙カセット13からシートSが搬出される。搬出されたシートSは、レジストローラ15によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト10との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12には、中間転写ベルト10上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上のトナー画像がシートS上に一括して二次転写される。
その後、シートSは定着装置8に送り込まれ、定着ローラ17と加圧ローラ18によってシートSが加圧及び加熱されて未定着のトナー画像がシートS上に定着される。
そして、定着装置8で加熱されて温度が上昇したシートSは、冷却装置9によって冷却された後、一対の排出ローラ16によって、装置本体100内から、排紙トレイ20に排出される。
以上の説明は、シートSにフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成することも可能である。また、2つ、又は3つのプロセスユニットを使用して2色、又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
ところで、冷却装置9は、図2に示すように、定着装置8の定着ニップ部で加熱されたシートSを、定着された直後の溶融したトナーが付着した側(以下、表側という)と、その反対側(以下、裏側という)から挟持搬送するシート搬送機構30を備えている。また、シート搬送機構30には、第一搬送ベルトとしてシートSを表側から挟持する表側搬送ベルト56を有した第一ベルト駆動部である表側ベルト駆動部31を備えている。また、第二搬送ベルトとしてシートSを裏側から挟持する裏側搬送ベルト59を有した第二ベルト駆動部である裏側ベルト駆動部32も備えている。このようにシート搬送機構30には、1対の対向する搬送ベルトである表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59とを有している。
そして、表側搬送ベルト56のシートSを挟持する展張面の内周側には、表側搬送ベルト56を介してシートSの熱を吸熱して冷却する冷却部材である表側冷却部材33aが、無端移動する表側搬送ベルト56に接触するように配置されている。一方、裏側搬送ベルト59のシートSを挟持する展張面の内周側には、裏側搬送ベルト59を介してシートSの熱を吸熱して冷却する冷却部材である裏側冷却部材33bが、無端移動する裏側搬送ベルト59に接触するように配置されている。
表側冷却部材33aと裏側冷却部材33bとは、シートSの搬送方向に沿ってずれて配置されている。また、表側冷却部材33aは、下面が僅かに膨出した扁平円弧面状の表側吸熱面34aとされ、裏側冷却部材33bは、上面が僅かに膨出した扁平円弧面状の裏側吸熱面34bとされている。そして、表側冷却部材33a、及び裏側冷却部材33bの内部には、それぞれ冷却液が流れる冷却液流路が形成されている。
表側冷却部材33aと裏側冷却部材33bとは、表側冷却部材33aがシートSの搬送方向下流側に、裏側冷却部材33bがシートSの搬送方向上流側に、それぞれシートSの搬送方向に沿ってずれて配置されている。但し、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、各冷却部材33の配置は、設計条件に応じて、適宜、変更可能である。また、一方の表側冷却部材33aは、下面が僅かに膨出した扁平円弧面状の表側吸熱面34aとされ、他方の裏側冷却部材33bは、上面が僅かに膨出した扁平円弧面状の裏側吸熱面34bとされている。そして、各冷却部材33の内部には、冷却液が流れる内部流路(冷却液流路)が形成されている。
この冷却装置9は、図3に示すように液冷方式の冷却装置であり、高温状態にあるシートSからの熱を受ける受熱部45と、受熱部45の熱を放熱する放熱部46と、受熱部45と放熱部46とを冷却液が循環する循環路47とを有する冷却液循環回路44を備える。この循環路47内には、冷却液を循環させるためのポンプ48と、冷却液を溜める液溜タンク49とが配置されている。そして、各冷却部材33を受熱部45として機能させる。また、放熱部46はラジエータ等からなる。冷却液としては、水を主成分とし、凍結温度を下げるためのプロピレングリコール又はエチレングリコールや、金属製の部品の錆を防止するための防錆剤(例えば、リン酸塩系物質:リン酸カリ塩、無機カリ塩等)が添加されたものが用いられる。
循環路47としては、表側冷却部材33aの表側流入口41aと放熱部46としてのラジエータとを連結する第一配管50と、表側冷却部材33aの表側流出口42aと裏側冷却部材33bの裏側流入口41bとを連結する第二配管51を備えている。また、裏側冷却部材33bの裏側流出口42bと液溜タンク49とを連結する第三配管52と、液溜タンク49とポンプ48とを連結する第四配管53と、ポンプ48と放熱部46としてのラジエータとを連結する第五配管54も備えている。
表側ベルト駆動部31は、複数個(図示例では4個)の従動ローラである表側張架ローラ55a,b,c,dと、これらの表側張架ローラ55に掛け回される表側搬送ベルト56とを備えている。また、裏側ベルト駆動部32は、複数個(図示例では4個)の裏側張架ローラ57a,b,c,dと、これらの裏側張架ローラ57に掛け回される裏側搬送ベルト59とを備える。
ここで、表側張架ローラ55aは表側搬送ベルト56を回転駆動する駆動ローラであり、3個の表側張架ローラ55b,c,dは従動ローラである。また、裏側張架ローラ57aは裏側搬送ベルト59を回転駆動する駆動ローラであり、3個の裏側張架ローラ57b,c,dは従動ローラである。
このため、シートSを搬送する際には、表側ベルト駆動部31の表側搬送ベルト56と裏側ベルト駆動部32の裏側搬送ベルト59とで、シートSを挟持搬送することになる。すなわち、駆動ローラである裏側張架ローラ57aが回転駆動されることで、図2に示すように、裏側搬送ベルト59が矢印A方向に無端移動する。
また、詳しくは後述するが、裏側ベルト駆動部32には、駆動源である駆動モータ(不図示)から裏側張架ローラ57aに伝達される回転駆動力を、表側張架ローラ55aに駆動連結された第一歯車と噛み合って伝達する第二歯車が設けられている。そして、第二歯車が噛み合った第一歯車により、裏側搬送ベルト59と対向する部分の表側搬送ベルト56が、裏側搬送ベルト59と同じ方向、且つ同じ速度で無端移動するように、駆動モータの回転駆動力が表側張架ローラ55aに伝達される。
これにより、裏側ベルト駆動部32の裏側搬送ベルト59の無端移動にともなって、表側ベルト駆動部31の表側搬送ベルト56が矢印B方向に無端移動し、シートSが矢印C方向沿って、上流側から下流側へと搬送される。
次に、上記のように構成された冷却装置9の動作について説明する。
シートSを挟持搬送する場合、図2等に示すように、表側ベルト駆動部31と裏側ベルト駆動部32とを近接させた状態とする。図2に示す状態では、裏側ベルト駆動部32の駆動ローラである裏側張架ローラ57aを回転駆動させれば、上記のように、表側搬送ベルト56及び裏側搬送ベルト59がそれぞれ図中、矢印B及び矢印A方向に走行して、シートSは矢印C方向に走行する。この状態で、上記した冷却液循環回路44で冷却液を循環させる。すなわち、ポンプ48を駆動することによって、表側冷却部材33aと裏側冷却部材33bの各内部流路内に冷却液を流す。
このとき、表側ベルト駆動部31の表側搬送ベルト56の内周面が、表側冷却部材33aの表側吸熱面34aに摺動し、裏側ベルト駆動部32の裏側搬送ベルト59の内周面が、裏側冷却部材33bの裏側吸熱面34bに摺動する。このため、シートSの裏面(下面)側から、裏側搬送ベルト59を介して裏側冷却部材33bはシートSの熱を吸熱する。また、シートSの表面(上面)側から、表側搬送ベルト56を介して表側冷却部材33aはシートSの熱を吸熱する。このとき、表側冷却部材33a及び裏側冷却部材33bが吸熱した熱量を冷却液が外部に輸送することで表側冷却部材33a及び裏側冷却部材33bは低温に保たれる。
すなわち、ポンプ48を駆動することによって、冷却液は、冷却液循環回路44内を循環して、表側冷却部材33a及び裏側冷却部材33bの各内部流路内を流れる際に各冷却部材33の熱量を吸熱して高温となる。そして、放熱部46として機能するラジエータを通過する際に、高温となった冷却液の熱量が外気へ放熱され、その温度が低下する。その後、低温となった冷却液が再度、表側冷却部材33a及び裏側冷却部材33bの各内部流路内を流れて、表側冷却部材33a及び裏側冷却部材33bが吸熱した熱量を、放熱部46として機能するラジエータに輸送する。このサイクルを繰り返すことによって、シートSは、表側搬送ベルト56及び裏側搬送ベルト59を介して両面から冷却されることとなる。
上記のようにして冷却装置9では、シートSを冷却することができ、シートSが熱を持ったまま排紙トレイ20にスタックされていくことがなくなる。このため、ブロッキングを有効に防止でき、重なったシートS同士がくっついてしまうことなく、排紙トレイ20にシートSをスタックしていくことができる。
なお、上記した例では、2つの冷却部材である表側冷却部材33a及び裏側冷却部材33bを備えた冷却装置9の構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
例えば、図4に示すように、1つの表側冷却部材33a、及び2つの冷却部材である裏側冷却部材33b、計3つの冷却部材を備えた冷却装置9にも適用可能である。
また、上記した本実施形態の冷却装置9では、液冷方式の冷却装置9の構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
例えば、図5に示すように、1つの表側冷却部材33a、及び2つの冷却部材である裏側冷却部材33b、計3つの冷却部材を備え、それぞれの冷却部材に排熱促進形状部としての冷却フィン61を設けた空冷方式の冷却装置9にも適用可能である。このように空冷ヒートシンク構造を用いることによって、冷却液循環回路44を用いなくてすみ、装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。
次に、本実施形態の冷却装置9に設けた、シート搬送機構30のジャム処理時やメイテナンス作業時等に行う開閉(移動)動作に係る構成について、図を用いて説明する。
図6は、挟持状態のシート搬送機構30を装置前面側から見た説明図、図7は、離間状態のシート搬送機構30を装置前面側から見た説明図である。図8は、シート搬送機構30を装置側面側から見た説明図であり、図8(a)は挟持状態の説明図、図8(b)は離間状態の説明図である。図9は、シート搬送機構30を装置背面側から見た説明図であり、図9(a)は挟持状態の説明図、図9(b)は離間状態の説明図である。
図6乃至9に示すように、本実施形態のシート搬送機構30は、ジャム処理時やメイテナンス作業時等に、裏側搬送ベルト59を有した裏側ベルト駆動部32に対して、表側搬送ベルト56を有した表側ベルト駆動部31を開閉させることができる。より具体的には、裏側ベルト駆動部32に対して、表側ベルト駆動部31に有した複数の表側張架ローラ55(不図示)の回転軸の一端側である装置背面側の、挟持搬送するシート搬送方向に略平行な2つの回動中心を切換えつつ、他端側を回動させて開閉させる。
なお、詳しくは後述するが、2つの回動中心はいずれも挟持搬送するシート搬送方向に略平行である。このため、表側ベルト駆動部31に有した各表側張架ローラ55や、これらに平行に設けられている第一歯車である第一駆動伝達歯車141の回転軸の軸心は、それぞれシート搬送方向に略直交する平面上を移動することになる。また、裏側ベルト駆動部32に対して、完全に開ききった離間状態の表側ベルト駆動部31の停止位置である離間位置と、完全に閉じきった挟持状態の表側ベルト駆動部31の停止位置である挟持位置との間に、2つの回動中心が切換わる中間位置が設けられる。
表側ベルト駆動部31は、表側搬送ベルト56を張架する複数の表側張架ローラ55を、装置前側の第一表側保持側板111a、装置背面側の第二表側保持側板111b、及び図示を省略したフレーム部材とで回転可能に保持している。一方、裏側ベルト駆動部32も、裏側搬送ベルト59を張架する複数の裏側張架ローラ57(不図示)を、装置前側の第一裏側保持側板131a、装置背面側の第二裏側保持側板131b、及び図示を省略したフレーム部材とで回転可能に保持している。
なお、表側ベルト駆動部31及び裏側ベルト駆動部32には、表側張架ローラ55b及び裏側張架ローラ57bをテンションローラとして機能させるテンション機構も備えている。これら表側張架ローラ55b及び裏側張架ローラ57bは、いずれも駆動ローラである表側張架ローラ55a及び裏側張架ローラ57aの、ベルト搬送方向下流側で表側搬送ベルト56及び裏側搬送ベルト59を張架するものである。また、各搬送ベルトを交換する等のメンテナンス時には、交換する搬送ベルトにテンションを与えているテンションベルトを張架位置から退避させて、搬送ベルトの交換を容易にすることができるように構成されている。
また、表側ベルト駆動部31の各側板(111a、111b)、及び裏側ベルト駆動部32の各側板(131a、131b)のシート搬送面側の両端部には表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59とが挟持状態となる挟持位置を規制する規制突起が設けられている。具体的には、第一表側保持側板111a及び第二表側保持側板111bのシート搬送面側の両端部には表側規制突起123が、第一裏側保持側板131a及び第二裏側保持側板131bのシート搬送面側の両端部には裏側規制突起133が設けられている。
これら表側規制突起123及び裏側規制突起133は、表側ベルト駆動部31及び裏側ベルト駆動部32の挟持位置を規制することで、挟持状態での表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59との間隔を規制する。
そして、表側ベルト駆動部31を離間位置から挟持位置まで回動させる閉じ動作中に、装置背面側の各突起部は、挟持搬送するシート搬送方向に略平行な直線である中間位置直線上で、装置前面側の各突起部よりも先に接触する。その後、装置背面側の各突起部が接触した中間位置直線が、表側ベルト駆動部31の回動の中心となり、閉じ動作が進行して、装置前面側の各側板に設けられた各突起部が接触することで、表側ベルト駆動部31の回動が挟持位置で規制されることになる。
すなわち、中間位置直線上の装置背面側の表側規制突起123と裏側規制突起133とが接触する部分が、上記した2つの回動中心の内の1つである第二回動支点(第二回動軸)を形成する。また、第二表側保持側板111b及び第二裏側保持側板131bの両端部に配置された表側規制突起123及び裏側規制突起133は、次に説明する移動機構の回動部170の一部を構成することになる。
以下、装置背面側の表側規制突起123と裏側規制突起133とで形成される第二回動支点を中心として閉動作時に回動し始めるとともに、開動作時に後述する第一回動支点に切換わる表側ベルト駆動部31の位置を中間位置という。
そして、表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59とが挟持状態となる挟持位置と、離間状態となる離間位置との間で、表側ベルト駆動部31を移動させる移動機構も備えている。
この移動機構は、表側ベルト駆動部31及び裏側ベルト駆動部32の、裏側張架ローラ57aの回転軸方向一端側である装置背面側の第二表側保持側板111b及び第二裏側保持側板131bに跨るように配置される回動部170を有している。
回動部170は、裏側ベルト駆動部32に対して表側ベルト駆動部31を、挟持搬送するシート搬送方向に略平行な第一第回動支点と上記した第二回動支点を中心として回動可能に保持するものである。具体的には、上記した第二回動支点を形成する第二表側保持側板111b及び第二裏側保持側板131bの両端部に配置された表側規制突起123及び裏側規制突起133の他に、第一第回動支点を形成する次のような構成を備えている。
第二裏側保持側板131bには、第二表側保持側板111b側に少しだけ延出するように配置された軸保持部材173が設けられている。軸保持部材173の第二表側保持側板111b側先端近傍にはシート搬送方向に略平行な回動軸171を、第二回動支点を中心に回動可能に保持する長孔である円弧状長孔が形成された側板対が設けられ、回動軸171を円弧状長孔に沿って移動可能に保持している。そして、第二表側保持側板111bには、回動軸171の両端と回転自在に嵌め合う孔が形成された孔保持部材172が設けられ、表側ベルト駆動部31が離間位置と上記した中間位置との間を回動するときの第一回動支点を構成ている。
つまり、第二回動支点を形成する装置背面側に配置された表側規制突起123及び裏側規制突起133と、第一回動支点を形成する孔保持部材172、軸保持部材173、及び回動軸171とでヒンジ機構である回動部170を構成している。
また、移動機構には、表側ベルト駆動部31を挟持位置から離間位置に回動させる開方向へ付勢力を作用させる開方向付勢手段174を有しており、回動部170により表側ベルト駆動部31を開方向へ回動させる際の作業者の負荷を低減するように構成されている。そして、この開方向付勢手段174は、表側ベルト駆動部31が離間位置まで回動した場合に、その付勢力により、表側ベルト駆動部31を離間位置に維持するように構成されている。
この開方向付勢手段174は、第二表側保持側板111bに固定される表側ブラケット175と、第二裏側保持側板131bに固定される裏側ブラケット177と、3つの引っ張りコイルばねである背面側コイルばね179とを有している。そして、表側ブラケット175の端部近傍にさらに背面側へ突出するように設けられた表側アーム176の先端と、裏側ブラケット177の端部近傍にさらに背面側へ突出するように設けられた裏側アーム178の先端とで背面側コイルばね179を支持している。
また、移動機構には、回動部170により挟持位置まで回動した表側ベルト駆動部31の位置を維持するためのロック機構であるロック部160を、装置前面側の第一表側保持側板111a及び第一裏側保持側板131aを跨ぐように設けている。
具体的には、表側ベルト駆動部31には、第一表側保持側板111aのさらに前面側に取り付けられた表側取付け側板112に取り付けられた表側ロック部161が設けられている。一方、裏側ベルト駆動部32には、第一裏側保持側板131aのさらに前面側に取り付けられた第一裏側取付け側板132aに取り付けられた裏側ロック部165が設けられている。
表側ロック部161には、表側ベルト駆動部31が挟持位置にあるときに、裏側ロック部165に設けられたシート搬送方向に平行に設けられた係合軸168に、係合して表側ベルト駆動部31の位置を保持する2つの係合アーム162が設けられている。係合アーム162は表側ベルト駆動部31の回動方向に平行に設けられた2つのアーム取付けステー164に形成された孔で回動可能に保持されるアーム軸163に固定され、その爪状の先端が、係合時に係合軸168を表側ベルト駆動部31側へ移動させる。その後、後述する係合軸168を裏側ベルト駆動部32に移動させる引っ張りコイルばねであるロックばね167の付勢力により、係合アーム162と係合軸168との係合が進行し、係合アーム162の爪状の入り隅部で係合が完了する。この係合が完了することで、表側ベルト駆動部31が挟持位置に維持されることとなる。
一方、係合アーム162を係合する際とは反対側へ回動させて係合を解除する場合には、係合アーム162だけに力を加えて回動させても良いし、係合軸168を表側ベルト駆動部31側へ移動させつつ、係合アーム162に力を加えて回動させても良い。
裏側ロック部165には、表側ベルト駆動部31が挟持位置にあるときに、表側ロック部161に設けられた2つの係合アーム162が係合する係合軸168がシート搬送方向に平行に設けられている。この係合軸168は、表側ベルト駆動部31の回動方向に平行に設けられた2つの軸取付けステー166に形成された長孔で表側ロック部161側に進退可能に保持され、ロックばね167の付勢力で表側ベルト駆動部31から離れる側へ付勢されている。
また、表側ベルト駆動部31には表側張架ローラ55aに回転駆動力を伝達する第一歯車である第一駆動伝達歯車141が、その回転軸と表側張架ローラ55aの回転軸とが略平行になるように設けられている。一方、裏側ベルト駆動部32には裏側張架ローラ57aを回転駆動する駆動源である駆動モータ158の回転駆動力を噛み合った第一駆動伝達歯車141に伝達する第二歯車である第二駆動伝達歯車151が設けられている。なお、第二駆動伝達歯車151は、その回転軸と裏側張架ローラ57aの回転軸とが略平行にまるように設けられている。
そして、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151は、表側張架ローラ55a及び裏側張架ローラ57aの回動部170を設けた一端部側とは、反対側の他端部側に設けられ、表側ベルト駆動部31が挟持位置にある時に噛み合うように構成されている。なお、図6、図7では、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151の先端円のみ記載している。
具体的には、図9(a)、(b)に示すように、第二裏側保持側板131bのさらに背面側に設けられた第二裏側取付け側板132bに駆動源である駆動モータ158が固定されている。また、駆動モータ158の出力歯車157(不図示)に第一タイミングベルト156で駆動連結される大径歯車155が設けられている。この大径歯車155には、同軸で回転する小径歯車154が固定されており、この小径歯車154と、裏側張架ローラ57aの回転軸に背面側で固定された駆動歯車152とが第二タイミングベルト153で駆動連結されている。そして、図6、図7に示すように、裏側張架ローラ57aの回転軸の他端側である前面側に第二駆動伝達歯車151が固定されている。
そして、図6に示すように、表側ベルト駆動部31が挟持位置にある時に、裏側ベルト駆動部32の第二駆動伝達歯車151に表側ベルト駆動部31の第一駆動伝達歯車141が噛み合う。このように噛み合うことで、表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59を、シートSを挟持する部分で、同じ方向に同速で無端移動させて、図2に矢印Cで示す方向に挟持搬送する。このように第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151とを噛み合わせて、表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59を同速で無体移動させることで、各搬送ベルトにすべりが生じない。
また、図7に示すように、裏側ベルト駆動部32に対して、表側ベルト駆動部31を離間した離間位置に回動させる開動作時には、この開動作に連動して第二駆動伝達歯車151と第一駆動伝達歯車141との噛み合いが解除される。
次に、本実施形態の特徴部であるシート搬送機構30の開閉動作に連動して、噛み合い及び噛み合い解除を行う駆動歯車対の配置に係る構成について、図を用いて説明する。
図10は、従来の噛み合い及び噛み合い解除が可能な駆動伝達歯車対(141,151)の説明図であり、図10(a)が噛み合い時の駆動伝達歯車対の説明図、図10(b)が噛み合い解除時(離間時)の駆動伝達歯車対の説明図である。そして、図10(c)が正常に噛み合う際の噛合い部の例の拡大図説明図、図10(d)が正常に噛み合えない場合の噛合い部の例の拡大図説明図である。
図11は、本実施形態の噛み合い及び噛み合い解除が可能な駆動伝達歯車対(141,151)の説明図であり、図11(a)が噛み合い時の駆動伝達歯車対の説明図、図11(b)が噛み合い解除時(離間時)の駆動伝達歯車対の説明図である。そして、図11(c)が第二駆動伝達歯車151の歯面に沿って第一駆動伝達歯車141の歯面が移動する場合の噛合い部の例の拡大図説明図、図11(d)が第二駆動伝達歯車151の先端面に接触した第一駆動伝達歯車141が転がる例の拡大図説明図である。
図12は、好適な噛み合いを得るための移動直線と軸心間直線とがなす鋭角側の角度:θの下限値の説明図であり、図12(a)が弦歯厚:T1の説明図である。そして、図12(b)が移動直線と軸心間直線とがなす鋭角側の角度:θの下限値を、第二駆動伝達歯車151の先端円半径:L/2、及び弦歯厚:T1で示した説明図である。また、図12(c)が図12(b)の関係を駆動伝達歯車対(141,151)に適用した場合の噛み合い時の説明図である。
なお、図10(a)、(b)、図11(a)、(b)、及び図12(c)の記載では、いずれの駆動伝達歯車(141,151)も、歯形は省略し、基準円を破線で示し、先端円を実線で示している。
上記したシート搬送機構30のように、裏側ベルト駆動部32に対して、表側ベルト駆動部31を接離させる接離動作に連動して、第一駆動伝達歯車141の回転軸の軸心がシート搬送方向に略直交する移動平面上を移動する構成では次のような問題があった。
例えば、図10(a)に示すように、駆動源に駆動連結されて固定状態にある第二駆動伝達歯車151に対して、従動回転する第一駆動伝達歯車141が、図10(b)に示すように、軸心間平面と移動平面とが同一平面となり、接離可能設けられていたとする。ここで、図10(a)に示す状態は、第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151とが噛み合った状態を示し、図10(b)に示す状態は、噛み合いを解除した状態を示している。
そして、各駆動伝達歯車(141,151)が正常に噛み合う際には、図10(c)に示すように、第二駆動伝達歯車151の歯溝部に第一駆動伝達歯車141の先端面が収まるように噛み合う。しかし、従動側の第一駆動伝達歯車141は、その回転負荷が第二駆動伝達歯車151よりも少ないため接離動作時に容易に回転してしまい、例えば、図10(d)に示すように、互いの先端面が対向する位置まで回転してしまい噛み合い不良を起こす場合がある。すなわち、ジャム処理等を行うために噛み合いが解除(離間)された後、ジャム処理等を済ませて再度かみ合いを行う際に、各駆動伝達歯車同士の歯先面が対向した場合に干渉が発生し、正常にかみ合いが行われない状態となる。このように噛み合い不良が発生してしまうと、メンテナンス作業を行う作業者が手動でいずれかの歯車を回転させる必要が生じ、作業性が低下することがあった。
そこで、発明者らは、挟持状態、つまり第一駆動伝達歯車141が挟持位置にあるときに、第二駆動伝達歯車151との位置関係が次のような状態にあるときに、噛み合い不良の発生頻度を低減できることを見出した。また、いずれかの搬送ベルトを交換する交換作業時の作業性も低下させることなく、良好な作業性を維持できることも見出した。
まず、噛み合い不良の発生頻度を低減する発明者らが見出した構成について説明する。第一駆動伝達歯車141の回転軸の軸心が移動する移動平面と、第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151の回転軸の軸心を含む平面である軸心間平面とが所定の範囲の角度をなすように構成し、噛み合い不良の発生頻度を低減できることを見出した。
つまり、図10(a)、(b)に示したものとは異なり、図11(a)、(b)に示すように移動平面と、軸心間平面とが所定の範囲の角度:θをなすことにより、図11(c)、(d)に示すようにして、各駆動伝達歯車を正常に噛み合わせることができる。
具体的には、図11(c)に示すように、第二駆動伝達歯車151の歯面に沿って、第一駆動伝達歯車141の歯面を移動させるようにして、正常に噛み合わせることができる。また、図11(d)に示すように、第二駆動伝達歯車151の先端面に接触した第一駆動伝達歯車141を転がらせるようにして、正常に噛み合わせることができる。
また、本実施形態のシート搬送機構30では、図6に示すように、第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151とがシート搬送面近傍で噛み合うように構成している。このため、表側ベルト駆動部31又は第二駆動伝達歯車151が、表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59とで挟持搬送するシートSの搬送面から噛み合う他方の歯車側にはみです量をさらに少なくして、メンテナンス作業時の作業性の低下をさらに抑制できる。
また、回動軸171で形成される第一回動支点や、表側規制突起123及び裏側規制突起133で形成される第二回動支点などの回動支点を中心に表側ベルト駆動部31を回動させる構成に本発明を適用することで次のような効果を奏することができる。表側ベルト駆動部31の挟持位置と離間位置の移動に追従した、最もスムーズに第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151との噛み合わせを行える。
また、本実施形態では、各図に示すように第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151として、噛み合い時に回転軸の軸心が平行になる円筒型の外歯の平歯車を用いている。このような平歯車を用いることで、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151の調達コスト、又は加工コストを低減でき、シート搬送機構30の低コスト化に貢献できる。
しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151として、噛み合い時に回転軸の軸心が平行になる円筒型の外歯のはすば車を用いても良い。このようなはすば車を用いることで、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151の噛み合い時の振動や衝撃音を低減できる。
次に、発明者らが見出した移動平面と軸心間平面とがなす角度の範囲の下限について、具体的に説明する。
ここで、特許文献1の図5(乃至8)等には、上記したように、第一歯車の回転軸の軸心が移動する移動平面と、挟持状態時の第一歯車と第二歯車の回転軸の軸心を含む平面である軸心間平面とが交差した構成が記載されている。このように交差すると、第二歯車の軸心に垂直な仮想の投影面に第二歯車の回転軸の一端側から移動平面を投影した直線である移動直線と、軸心間平面を投影した直線である軸心間直線も同じ角度をなす。
より具体的には、上記投影面に第二歯車の回転軸の一端側から第二歯車を投影した場合に、移動直線と軸心間直線とは、次のような鋭角側の角度:θ1[°]をなしている。第二歯車の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線と第二歯車の先端円とが交差する点から、第二歯車の先端円の接線上をシート搬送方向に第二歯車の弦歯厚:T1の約半分位離れた点を軸心間直線が通るような角度をなしている。つまり、第二歯車の歯先円直径をL[mm]、弦歯厚をT1とすると、次のような式4に示す関係式が成り立つ。
Tan−1θ1≒(T1/2)/(L/2)=T1/L ・・・・ (式4)
しかし、上記のような構成で、第一歯車と第二歯車の歯先面同士が接触してしまうと、各歯車の回転軸の軸心から、各歯車にそれぞれ作用する移動直線に平行な方向の力(の合力)の作用線までの距離(うで)が短いため、各歯車に作用する回転モーメントも小さい。このため、第一歯車と第二歯車の歯先面同士が接触した場合に、いずれの歯車も回転せず、噛み合い不良が発生する可能性が高い。
そこで、本実施形態の構成では、第一駆動伝達歯車141の回転軸の軸心が移動する移動平面と、挟持状態時の第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151の回転軸の軸心を含む軸心間平面とがなす鋭角側の角度:θ[°]を、次の角度よりも大きくした。第二駆動伝達歯車151の歯先円直径をL[mm]、また、図12(a)に示すように弦歯厚をT1とする。そして、挟持状態時の第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151の回転軸の軸心を含む軸心間平面と、移動平面とがなす鋭角側の角度:θ[°]を、次の式5で示す関係式から導かれるθ[°]の値よりも大きくするというものである。
Tan−1θ>T1/(L/2)=2×T1/L ・・・・・・ (式5)
上記、式5の「T1/(L/2)」は、第二駆動伝達歯車151の軸心に垂直な仮想の投影面に第二駆動伝達歯車151の回転軸の一端側から移動平面を投影した直線である移動直線と、軸心間平面を投影した直線である軸心間直線とが、次の関係にあることを示す。図12(b)、(c)に示すように、軸心間直線が、次の点を通る場合の第二駆動伝達歯車151の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線となす鋭角側の角度:θ[°]である。第二駆動伝達歯車151の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線と第二駆動伝達歯車151の先端円とが交差する点から、第二駆動伝達歯車151の先端円の接線上を第二駆動伝達歯車151の弦歯厚:T1分離れた点である。
そして、上記(式5)から、次の式5の関係を導くことができる。
Tan−1(2×T/L)<|θ| ・・・・・・・・・・・ (式6)
このため、各歯車の歯先面同士が図11(d)に示したように接触した場合に、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151にそれぞれ作用する移動直線に平行な方向の力の作用線までの距離を、上記した特許文献1の構成よりも長くできる。そして、特許文献1の構成よりも、各歯車に作用する回転モーメントを大きくして、いずれかの歯車を回転させる機会を増やすことが可能となる。
したがって、特許文献1の構成のように、なす鋭角側の角度:θ1[°]が、Tan−1(2×T1/L)よりも小さくなる構成に比べて、第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151の噛み合い不良の発生を抑制できる。
なお、図11では、駆動モータ158に駆動連結された第二駆動伝達歯車151を固定状態であるとして説明したが、各歯車と各タイミングベルト等との噛み合い状態により、第二駆動伝達歯車151にかかる回転負荷も変動する。このため、実際には、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151のぞれぞれにかかる回転負荷や、第一駆動伝達歯車141及び第二駆動伝達歯車151の先端面の接触する際の姿勢により、回転する駆動伝達歯車が変化する。なお、両方の駆動伝達歯車が回転する場合もある。
次に、発明者らが見出した移動平面と軸心間平面とがなす角度の範囲の上限について、具体的に説明する。
特許文献1に記載の構成では、上記したように第一歯車が、第一駆動ローラの長手方向一端側の第一駆動ローラの端部よりも外側に設けられたシート搬送方向に略平行な回動軸と第一駆動ローラの端部との間に第一歯車が配置されていた。
しかし、第一歯車と第二歯車とが噛み合い不良等を起こした場合や、これらのメンテナンス作業を考慮すると、第一歯車及び第二歯車は回動軸を設けた側とは反対側である装置前面側に設けた方が有利である。但し、第一歯車及び第二歯車を装置前面側に設けると、ジャム処理時に取り出すジャムしたシートや、いずれかの搬送ベルトの交換時に交換する搬送ベルトに支障して作業性が低下するおそれがある。
そこで、発明者らは、移動平面と軸心間平面とがなす角度:θ[°]の範囲の上限について、次の式7に示すように規定することとした。
|θ|<45[°] ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (式7)
上記、式7に示すように、移動平面と軸心間平面とがなす角度:θ[°]の絶対値を45[°]未満とすることで、各歯車が挟持搬送するシートSの搬送面から、噛み合う他方の歯車側へはみだす量を少なくでき、メンテナンス作業時の作業性の低下も抑制できる。
よって、上記した式6及び式7から導かれる、次の式1の範囲を満たすように軸心間平面と、移動平面とがなす鋭角側の角度:θ[°]を設定することで、次のようなシート搬送機構を提供することができる。
Tan−1(2×T1/L)<|θ|<45° ・・・・・・ (式1)
シートを挟持搬送する搬送ベルト対を有し、搬送ベルト対がシートを挟持する挟持状態で噛み合い、挟持しない離間状態で噛み合を解除する2つの歯車の、離間状態から挟持状態に移行する際の噛み合い不良の発生を抑制できるシート搬送機構である。
そして、各駆動伝達歯車を噛み合わせて各搬送ベルトを同速で無体移動させ、各搬送ベルトにすべりを生じさせない構成で、ジャム処理等を行う際の閉動作時に各駆動伝達歯車の噛み合い不良の発生を抑制でき、容易にジャム処理等が行える。
なお、上記、式1に用いる弦歯厚:T1は、直接計測したり、公知の関係式を用いて算出したものを用いることができる。
しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151とが、インボリュート歯車の標準歯車である場合、弦歯厚:T1の近似値として第二駆動伝達歯車151の円弧歯厚:T2を用いることもできる。
具体的には、第二駆動伝達歯車151のモジュールをm、円周率をπ、円弧歯厚をT2とし、円弧歯厚:T2、円周率をπ、モジュール:m、及び歯先円直径:L[mm]の関係を次の式2とする。
T2=π×m/ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (式2)
そして、上記した式1のT1に代え式2のT2を用いることで、次の式3を得ることができる。
Tan−1(π×m/L)<|θ|<45° ・・・・・・・ (式3)
上記、式3で示す範囲を満たすように軸心間平面と、移動平面とがなす鋭角側の角度:θ[°]を設定することで、次のような効果を奏することができる。
この式3を満たすように構成する場合は、上記投影面に第二駆動伝達歯車151の回転軸の一端側から第二駆動伝達歯車151を投影した場合に、軸心間直線が次のような点を通ることになる。第二駆動伝達歯車151の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線と第二駆動伝達歯車151の先端円とが交差する点から、第二駆動伝達歯車151の先端円の接線上を第二歯車の円弧歯厚:T2以上、離れた点である。円弧歯厚:T2は、弦歯厚:T1よりも長くなるため、上記した式1で示す下限の位置よりも離れた位置を通ることになる。
したがって、式1で示す下限の位置よりも、各歯車に作用する回転モーメントをさらに大きくして、より確実に歯車を回転させることが可能となり、第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151の噛み合い不良の発生をより抑制することが可能となる。
また、本発明を、シート搬送方向に平行な第一回動中心を形成する回動軸171や、第二回動中心を形成する装置背面側の表側規制突起123及び裏側規制突起133を備えたシート搬送機構30に適用することで、次のような効果を奏することができる。
ヒンジ機構などの回動部170を持った表側ベルト駆動部31の移動機構を備えたシート搬送機構30においても、スムーズな第一駆動伝達歯車141と第二駆動伝達歯車151との噛み合いを実現できる。
なお、上記した本実施形態では、シート搬送方向に略平行な2つの回動中心を設け、2つの回動中心を切換えつつ、表側ベルト駆動部31を開閉させる移動機構を備えたシート搬送機構30に、本発明を適用した例について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、第一回動中心だけを設ける移動機構を備えたシート搬送機構にも適用可能である。また、表側ベルト駆動部31の表側搬送ベルト56と、裏側ベルト駆動部32の裏側搬送ベルト59が平行移動するように構成したシート搬送機構にも適用可能である。
また、温度が上昇したシートSを表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59からなる搬送ベルト対で挟持搬送するシート搬送機構30を冷却装置9に設けた。このように冷却装置9を構成することで、上記したシート搬送機構30の効果と同様な効果を奏することができる冷却装置9を提供できる。
また、本実施形態では、冷却装置9に設けたシート搬送機構30に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。例えば、画像形成装置である複合機300の装置本体100内に設ける、シートSを挟持搬送するシート搬送機構にも適用可能である。上記したようなシート搬送機構30を備えることで、複合機300も、シート搬送機構30と同様な効果を奏することができる。
また、上記したような冷却装置9を備えることで、複合機300も、冷却装置9と同様な効果を奏することができる。
また、カラー対応の画像形成装置である複合機300に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、モノクロ専用や他の色専用の単色対応の画像形成装置や、2色などの複数色に対応した画像形成装置にも適用可能である。
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
表側搬送ベルト56などの第一搬送ベルトを回転駆動する表側張架ローラ55aなどの第一駆動ローラと、裏側搬送ベルト59などの第二搬送ベルトを回転駆動する裏側張架ローラ57aなどの第二駆動ローラと、前記第一駆動ローラに回転駆動力を伝達する第一駆動伝達歯車141などの第一歯車と、前記第二駆動ローラを回転駆動する駆動源の回転駆動力を噛み合った前記第一歯車に伝達する第二駆動伝達歯車151などの第二歯車とを備え、前記第一歯車と前記第二歯車とは、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトでシートを挟持搬送可能な挟持状態で噛み合い、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトが離間した離間状態で噛み合いを解除し、前記挟持状態と前記離間状態とが切換わる際に、前記第一歯車又は前記第二歯車の回転軸の軸心が、シートを挟持搬送する方向に略直交する移動平面上を移動するシート搬送機構30などのシート搬送機構において、前記第二歯車の歯先円直径をL[mm]、及び弦歯厚をT1とした場合、前記挟持状態時の前記第一歯車と前記第二歯車の回転軸の軸心を含む軸心間平面と、前記移動平面とがなす鋭角側の角度:θ[°]が、次の式1で示す範囲にあることを特徴とするものである。
Tan−1(2×T1/L)<|θ|<45° ・・・ (式1)
これによれば、上記した実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
ここで、特許文献1の図5(乃至8)等には、上記したように、第一歯車の回転軸の軸心が移動する移動平面と、挟持状態時の第一歯車と第二歯車の回転軸の軸心を含む軸心間平面とが交差した構成が記載されている。このように交差すると、第二歯車の軸心に垂直な投影面に第二歯車の回転軸の一端側から移動平面を投影した直線である移動直線と、軸平面を投影した直線である軸心間直線も同じ角度をなす。
具体的には、上記投影面に第二歯車の回転軸の一端側から第二歯車を投影した場合に、移動直線と軸心間直線とは、次のような角度をなしている。第二歯車の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線と第二歯車の先端円とが交差する点から、第二歯車の先端円の接線上をシート搬送方向に第二歯車の弦歯厚:T1の約半分位離れた点を軸心間直線が通るような角度:θ1[°]をなしている。
しかし、上記のような構成で、第一歯車と第二歯車の歯先面同士が接触してしまうと、各歯車の回転軸の軸心から、各歯車にそれぞれ作用する移動直線に平行な方向の力(の合力)の作用線までの距離(うで)が短いため、各歯車に作用する回転モーメントも小さい。このため、第一歯車と第二歯車の歯先面同士が接触した場合に、いずれの歯車も回転せず、噛み合い不良が発生する可能性が高い。
一方、(態様A)の構成では、なす鋭角側の角度:θ[°]の絶対値が、(θ1<)Tan−1(2×T1/L)よりも大きいため、上記投影面に第二歯車の回転軸の一端側から第二歯車を投影した場合に、軸心間直線が次のような点を通ることになる。第二歯車の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線と第二歯車の先端円とが交差する点から、第二歯車の先端円の接線上をシート搬送方向に第二歯車の弦歯厚:T1以上、離れた点である。
このため、各歯車の歯先面同士が接触した場合に、第一歯車及び第二歯車にそれぞれ作用する移動直線に平行な方向の力の作用線までの距離を、上記した特許文献1の構成よりも長くできる。そして、特許文献1の構成よりも、各歯車に作用する回転モーメントを大きくして、いずれかの歯車を回転させる機会を増やすことが可能となる。
したがって、特許文献1の構成のように、なす鋭角側の角度:θ[°]が、Tan−1(2×T1/L)よりも小さくなる構成に比べて、第一歯車と第二歯車の噛み合い不良の発生を抑制できる。
また、なす鋭角側の角度:θ[°]が45°よりも小さいので、各歯車が挟持搬送するシートの搬送面から、噛み合う他方の歯車側へはみだす量を少なくでき、メンテナンス作業時の作業性の低下も抑制できる。
よって、次のようなシート搬送機構を提供できる。シートを挟持搬送する搬送ベルト対を有し、搬送ベルト対がシートを挟持する挟持状態で噛み合い、挟持しない離間状態で噛み合を解除する2つの歯車の、離間状態から挟持状態に移行する際の噛み合い不良の発生を抑制できるシート搬送機構である。
(態様B)
(態様A)において、第一駆動伝達歯車141などの前記第一歯車と第二駆動伝達歯車151などの前記第二歯車とが、インボリュート歯車の標準歯車であり、前記第二歯車のモジュールをm、円周率をπ、円弧歯厚をT2とし、円弧歯厚:T2、円周率をπ、モジュール:m、及び歯先円直径:L[mm]の関係を次の式2とした場合、
T2=π×m/ ・・・・・・・・・・・・・・・ (式2)
前記鋭角側の角度:θ[°]が、次の式3で示す範囲にあることを特徴とするものである。
Tan−1(π×m/L)<|θ|<45° ・・・・ (式3)
これによれば、上記した実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
本態様の構成では、上記投影面に第二歯車の回転軸の一端側から第二歯車を投影した場合に、軸心間直線が次のような点を通ることになる。第二歯車の回転軸の軸心を通る移動直線に平行な直線と第二歯車の先端円とが交差する点から、第二歯車の先端円の接線上を第二歯車の円弧歯厚:T2以上、離れた点である。円弧歯厚:T2は、弦歯厚:T1よりも長くなるため、第二歯車の回転中心を通る移動直線に移動直線に平行な直線と第二歯車の歯先円とが交わる点から、第二歯車の歯先円の接線方向に、上記した(態様A)の下限の位置よりもよりも離れた位置を通ることになる。
したがって、(態様A)よりも、各歯車に作用する回転モーメントをさらに大きくして、より確実に歯車を回転させることが可能となり、第一歯車と第二歯車の噛み合い不良の発生をより抑制することが可能となる。
(態様C)
(態様A)又は(態様B)において、表側張架ローラ55aなどの前記第一駆動ローラを保持する表側ベルト駆動部31などの第一ベルト駆動部と、裏側張架ローラ57aなどの前記第二駆動ローラを保持する裏側ベルト駆動部32などの第二ベルト駆動部と、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトとが前記挟持状態となる挟持位置と、離間状態となる離間位置とに前記第一ベルト駆動部を移動可能な移動機構とを備え、前記移動機構は、第一ベルト駆動部及び第二ベルト駆動部の、前記第二駆動ローラの回転軸方向一端側に配置され、前記第二ベルト駆動部に対して前記第一ベルト駆動部を、前記シートを挟持搬送する方向に略平行な回動軸171などの回動軸を中心として回動可能に保持する回動部170などの回動部を有し、第一駆動伝達歯車141などの前記第一歯車及び第二駆動伝達歯車151などの前記第二歯車は、第一ベルト駆動部及び第二ベルト駆動部の、前記回動部とは反対側で噛み合うように、挟持位置にあるときの前記第一駆動ローラ及び前記第二駆動ローラの他端側に設けられていることを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、ヒンジ機構などの回動部を持った第一ベルト搬送部の移動機構を備えたシート搬送機構30などのシート搬送機構においてもスムーズな第一歯車と第二歯車との噛み合いを実現できる。
(態様D)
(態様A)乃至(態様C)のいずれかにおいて、第一駆動伝達歯車141などの前記第一歯車と第二駆動伝達歯車151などの前記第二歯車は、表側搬送ベルト56などの前記第一搬送ベルトと裏側搬送ベルト59などの第二搬送ベルトとで挟持搬送するシートSなどの前記シートの搬送面近傍で噛み合うことを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
第一歯車又は第二歯車が、第一搬送ベルトと第二搬送ベルトとで挟持搬送するシートの搬送面から噛み合う他方の歯車側にはみです量をさらに少なくして、メンテナンス作業時の作業性の低下をさらに抑制できる。
(態様E)
(態様A)乃至(態様D)のいずれかにおいて、第一駆動伝達歯車141などの前記第一歯車と第二駆動伝達歯車151などの前記第二歯車は、噛み合い時に回転軸の軸心が平行になる平歯車であることを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、第一歯車及び第二歯車の調達コスト、又は加工コストを低減でき、シート搬送機構30などのシート搬送機構の低コスト化に貢献できる。
(態様F)
(態様A)乃至(態様D)のいずれかにおいて、第一駆動伝達歯車141などの前記第一歯車と第二駆動伝達歯車151などの前記第二歯車は、噛み合い時に回転軸の軸心が平行になるはすば歯車であることを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、第一歯車と第二歯車の噛み合い時の振動や衝撃音を低減できる。
(態様G)
温度が上昇したシートSなどのシートを表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59などからなる搬送ベルト対で挟持搬送するシート搬送機構と、前記搬送ベルト対の少なくともいづれか内周面に接触して、前記シートの熱を吸熱する表側冷却部材33aや裏側冷却部材33bなどの冷却部材を備えた冷却装置9などの冷却装置において、前記シート搬送機構として、(態様A)乃至(態様F)のいずれかのシート搬送機構30などのシート搬送機構を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、(態様A)乃至(態様F)のいずれかのシート搬送機構と同様な効果を奏する冷却装置を提供できる。
(態様H)
シートSなどのシートを表側搬送ベルト56と裏側搬送ベルト59などからなる搬送ベルト対で挟持搬送するシート搬送機構を備えた複合機300などの画像形成装置において、前記シート搬送機構として、(態様A)乃至(態様F)のいずれかのシート搬送機構30などのシート搬送機構を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、(態様A)乃至(態様F)のいずれかのシート搬送機構と同様な効果を奏する画像形成装置を提供できる。
(態様I)
温度が上昇したシートSなどのシートを冷却する冷却装置を備えた複合機300などの画像形成装置において、前記冷却装置として、(態様G)の冷却装置9などの冷却装置を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施形態で説明したように、(態様G)の冷却装置と同様な効果を奏する画像形成装置を提供できる。
1 プロセスユニット
2 感光体
3 帯電ローラ
4 現像装置
5 クリーニングブレード
6 露光装置
7 転写装置
8 定着装置
9 冷却装置
10 中間転写ベルト
11 一次転写ローラ
12 二次転写ローラ
13 給紙カセット
14 給紙ローラ
15 レジストローラ
16 排出ローラ
17 定着ローラ
18 加圧ローラ
20 排紙トレイ
21 第一張架張架ローラ
22 第二張架張架ローラ
23 第三張架張架ローラ
24 テンションローラ
30 シート搬送機構
31 表側ベルト駆動部
32 裏側ベルト駆動部
33a 表側冷却部材
33b 裏側冷却部材
34a 表側吸熱面
34b 裏側吸熱面
41a 表側流入口
41b 裏側流入口
42a 表側流出口
42b 裏側流出口
44 冷却液循環回路
45 受熱部
46 放熱部
47 循環路
48 ポンプ
49 液溜タンク
50 第一配管
51 第二配管
52 第三配管
53 第四配管
54 第五配管
55a 表側張架ローラ(駆動ローラ)
55b 表側張架ローラ(従動、テンションローラ)
55c,d 表側張架ローラ(従動ローラ)
56 表側搬送ベルト
57a 裏側張架ローラ(駆動ローラ)
57b 裏側張架ローラ(従動、テンションローラ)
57c,d 裏側張架ローラ(従動ローラ)
59 裏側搬送ベルト
61 冷却フィン
82c 駆動伝達ギア(特許文献1)
82b 駆動伝達ギア(特許文献1)
100 装置本体
111a 第一表側保持側板
111b 第二表側保持側板
112 表側取付け側板
123 表側規制突起
131a 第一裏側保持側板
131b 第二裏側保持側板
132a 第一裏側取付け側板
132b 第二裏側取付け側板
133 裏側規制突起
141 第一駆動伝達歯車
151 第二駆動伝達歯車
152 駆動歯車
153 第二タイミングベルト
154 小径歯車
155 大径歯車
156 第一タイミングベルト
157 出力歯車
158 駆動モータ
160 ロック部
161 表側ロック部
162 係合アーム
163 アーム軸
164 アーム取付けステー
165 裏側ロック部
166 軸取付けステー
167 ロックばね
168 係合軸
170 回動部
171 回動軸
172 孔保持部材
173 軸保持部材
174 開方向付勢手段
175 表側ブラケット
176 表側アーム
177 裏側ブラケット
178 裏側アーム
200 スキャナー部
300 複合機
R 搬送路(シート搬送機構)
S シート
特許第54045568号公報

Claims (8)

  1. 第一搬送ベルトを回転駆動する第一駆動ローラと、第二搬送ベルトを回転駆動する第二駆動ローラと、前記第一駆動ローラに回転駆動力を伝達する第一歯車と、前記第二駆動ローラを回転駆動する駆動源の回転駆動力を噛み合った前記第一歯車に伝達する第二歯車とを備え、
    前記第一歯車と前記第二歯車とは、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトでシートを挟持搬送可能な挟持状態で噛み合い、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトが離間した離間状態で噛み合いを解除し、
    前記挟持状態と前記離間状態とが切換わる際に、前記第一歯車又は前記第二歯車の回転軸の軸心が、シートを挟持搬送する方向に略直交する移動平面上を移動するシート搬送機構において、
    前記第二歯車の歯先円直径をL[mm]、及び弦歯厚をT1とした場合、
    前記挟持状態の前記第一歯車と前記第二歯車の回転軸の軸心を含む軸心間平面と、移動平面上とがなす鋭角側の角度:θ[°]が、次の式1で示す範囲にあり、
    前記第一駆動ローラを保持する第一ベルト駆動部と、前記第二駆動ローラを保持する第二ベルト駆動部と、前記第一搬送ベルトと前記第二搬送ベルトとが前記挟持状態となる挟持位置と、離間状態となる離間位置とに前記第一ベルト駆動部を移動可能な移動機構とを備え、
    前記移動機構は、第一ベルト駆動部及び第二ベルト駆動部の、前記第二駆動ローラの回転軸方向一端側に配置され、前記第二ベルト駆動部に対して前記第一ベルト駆動部を、前記シートを挟持搬送する方向に略平行な回動軸を中心として回動可能に保持する回動部を有し、
    前記第一歯車及び前記第二歯車は、第一ベルト駆動部及び第二ベルト駆動部の、前記回動部とは反対側で噛み合うように、前記第一駆動ローラ及び前記第二駆動ローラの他端側に設けられていることを特徴とするシート搬送機構。
    Tan−1(2×T1/L)<|θ|<45° ・・・ (式1)
  2. 請求項1に記載のシート搬送機構において、
    前記第一歯車と前記第二歯車とが、インボリュート歯車の標準歯車であり、
    前記第二歯車のモジュールをm、円周率をπ、円弧歯厚をT2とし、
    円弧歯厚:T2、円周率をπ、モジュール:m、及び歯先円直径:L[mm]の関係を次の式2とした場合、
    T2=π×m/ ・・・・・・・・・・・・・・・ (式2)
    前記鋭角側の角度:θ[°]が、次の式3で示す範囲にあることを特徴とするシート搬送機構。
    Tan−1(π×m/L)<|θ|<45° ・・・・ (式3)
  3. 請求項1または2に記載のシート搬送機構において、
    前記第一歯車と前記第二歯車は、前記第一搬送ベルトと第二搬送ベルトとで挟持搬送する前記シートの搬送面近傍で噛み合うことを特徴とするシート搬送機構。
  4. 請求項1乃至のいずれか一に記載のシート搬送機構において、
    前記第一歯車と前記第二歯車は、噛み合い時に回転軸の軸心が平行になる平歯車であることを特徴とするシート搬送機構。
  5. 請求項1乃至のいずれか一に記載のシート搬送機構において、
    前記第一歯車と前記第二歯車は、噛み合い時に回転軸の軸心が平行になるはすば歯車であることを特徴とするシート搬送機構。
  6. 温度が上昇したシートを搬送ベルト対で挟持搬送するシート搬送機構と、前記搬送ベルト対の少なくともいづれか内周面に接触して、前記シートの熱を吸熱する冷却部材を備えた冷却装置において、
    前記シート搬送機構として、請求項1乃至のいずれか一に記載のシート搬送機構を備えたことを特徴とする冷却装置。
  7. シートを搬送ベルト対で挟持搬送するシート搬送機構を備えた画像形成装置において、
    前記シート搬送機構として、請求項1乃至のいずれか一に記載のシート搬送機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  8. 温度が上昇したシートを冷却する冷却装置を備えた画像形成装置において、
    前記冷却装置として、請求項に記載の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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