JP6249690B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置において、画像形成部により形成されたトナー像（画像）をシートに定着させた後、シートを排出ローラと排出コロとにより構成される排出ローラ対により排出するようにしたものがある。さらに、トナー像が定着されたシートを再度、画像形成部に搬送し、シートの両面に画像形成するようにしたものがある。

このような画像形成装置では、シートに画像を形成する場合は、まず画像形成部に設けられた感光体ドラムの表面に静電潜像を形成した後、静電潜像をトナーによって現像することにより、感光体ドラム表面にトナー画像を形成する。次に、トナー画像をシート上に転写し、この後、シートを定着部において加熱及び加圧することによりトナー画像をシートに定着する。そして、トナー像が定着されたシートを、排出ローラ対を正回転させることでシート積載部に排出する。また、シートの両面に画像形成する場合は、排出ローラ対を逆回転させることにより、シートを再搬送通路に搬送し、再度画像形成部へ搬送する。

近年、画像形成装置は、高速化、及び装置の小型化が進められてきている。そのため、定着部と排出ローラ対の距離が近くなり、定着部において加熱及び加圧され非常に高温となっているシートが高温のまま排出ローラ対にニップされる。すると、排出コロ表面に高温のトナーが付着してしまうことがある。そして、このようにトナーが付着すると、付着したトナーが次に排出されるシートにコロ痕として付着し、次のシートの画像品位が低下するおそれがある。

なお、従来はこのようなコロ痕が生じないように、トナー像表面と圧接する排出コロの材質として、フッ素樹脂などの耐トナー融着性の高い材質を採用している。しかし、画像形成装置の小型化と高速化がさらに進むと、排出コロの表面の耐トナー融着性を高めるというだけでは、コロ痕の発生を抑えることができない。そこで、コロ痕の発生を抑える対策として、排出ローラに圧接する複数の排出コロを、シートのシート搬送方向と直交する幅方向の中央を中心として、対称的にシートの搬送方向に対して傾斜させるようにしたものがある。そして、このように排出コロを傾斜させることにより、排出コロ表面にシートの先端部分のトナーが付着した場合でも、この排出コロ表面に付着したトナーをシートの後端部分により削り取ることができる。

ところが、このように排出コロを傾斜させた場合、排出コロの端部と紙が強く接触してしまい、シートにスジ状の跡がついてしまうという問題が生じていた。スジ状の跡は排出ローラ対のニップ圧を下げることで良化する。しかし、シートの両面に画像形成する際、再搬送通路の抵抗やシートのレジ補正を行うシャッター機構の抵抗を受けるため、排出ローラ対のニップ圧を下げることは困難である。

特開２００１−１４２３２８

特許文献１に記載の構成では、定着部後の副搬送部材のニップをソレノイドなどのアクチュエータを用いて接離可能な構成にすることで、スジ状の跡と再搬送通路への搬送力を両立させている。しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、アクチュエータを要するため、構成部品の増加による画像形成装置の大型化やコストアップという課題がある。

本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置であって、シートに前記画像を形成する画像形成部と、第１の回転方向と、前記第１の回転方向と反対方向である第２の回転方向と、に回転可能である駆動回転体と、前記駆動回転体に接触してニップ部を形成し、前記駆動回転体の回転に従動して回転する従動回転体と、前記従動回転体を回転可能に保持し、前記駆動回転体に対し揺動可能に構成された保持部と、前記従動回転体が前記駆動回転体に対して押圧されるように前記保持部を付勢する付勢部と、を備え、前記駆動回転体が前記第１の回転方向に回転しているときに、前記ニップ部において前記画像形成部で第１の面に画像が形成されたシートが前記ニップ部から前記装置の外へ排出され、前記駆動回転体が前記第２の回転方向に回転しているときに、前記ニップ部においてシートが再度、前記画像形成部に搬送され、前記第１の面と反対側の第２の面に前記画像が形成され、前記駆動回転体の回転軸線の方向にみたとき、前記保持部の揺動中心は、前記駆動回転体の回転中心と前記従動回転体の回転中心とを通る仮想線よりも、シート排出方向における上流側に設けられ、前記駆動回転体の回転中心は、前記揺動中心と前記従動回転体の回転中心とを通る仮想線に直交し且つ前記従動回転体の回転中心を通る仮想線よりも、前記シート排出方向における下流側に設けられており、前記付勢部は前記揺動中心と前記従動回転体の回転中心の間で前記保持部に接触し前記保持部を付勢することを特徴とする画像形成装置。

以上説明したように、本発明によれば、排出ローラが正回転するときの排出ローラ対のニップ圧と、排出ローラが逆回転するときの排出ローラ対のニップ圧を変化させることができる。したがって、低コストで本体の小型化と良好な画質を達成することができる。

第１の実施の形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図 第１の実施形態の排出部１１の概略図 排出ローラ１２と排出コロ１３の回転軸の傾きを表す図 （ａ）本体外へシート材を排出する際の排出ローラ軸平面の断面図、（ｂ）排出ローラ１２が正回転する時のニップ点における排出コロ１３にかかる力のつり合いを表す図、（ｃ）排出ローラ１２が逆回転する時のニップ点における排出コロ１３にかかる力のつり合いを表す図 第２の実施形態の排出部２２の斜視図 （ａ）排出ローラ２３が正回転する時のニップ点における排出コロ２４にかかる摩擦力と排出ローラ２３と排出コロ２４の回転軸の傾きを表す図、（ｂ）排出ローラ２３が正回転する時のシート材搬送方向面の図 （ａ）排出ローラ２３が逆回転する時のニップ点における排出コロ２４にかかる摩擦力と排出ローラ２３と排出コロ２４の回転軸の傾きを表す図、（ｂ）排出ローラ２３が逆回転する時のシート材搬送方向面の図 （ａ）排出コロ２４と排出コロ保持部材の排出コロ軸保持部の拡大図、（ｂ）シート材排出時とシート材再搬送時の排出個コロ保持部材の高さの変化を表す図

＜第１の実施形態＞
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるレーザープリンタの概略構成を示す断面図である。

シート材１はシート材積載部材２に積載されている。シート材１は給紙部３によって１枚ずつ分離され、搬送ガイド４に沿って搬送部５に搬送される。シート材１は搬送部５によって転写部６に搬送され、レーザーユニット７と転写部６により感光ドラム８上に作成されたトナー像がシート材１に転写される。トナー像が転写されたシート材１は定着部９により熱および圧力が加えられトナー像がシート材１へ定着される。第１の実施形態では、転写部６と定着部９によりシートに画像を形成する画像形成部が構成される。

この後、シート材１は排出ガイド１０に沿って排出部１１に搬送される。排出部１１は排出ローラ（駆動回転体）１２と排出コロ（従動回転体）１３で構成される。排出ローラ１２は、不図示の駆動源からの駆動力を受けて、正回転及び逆回転が可能である。排出コロ１３は、排出ローラ１２に対向した位置に設けられ、排出ローラ１２の回転に従動する。

排出ローラ１２は、正回転することによりシート材１を本体外に排出する。また、シート材１の両面に画像を形成する場合には、シート材１の一部を本体外に排出させ、シート材１の後端が排出ガイド１０を抜けたところで、排出ローラ１２を逆転させる。これにより、片面に画像が形成されたシート材１は、再搬送ガイド（再搬送経路）１４へと進入し、再搬送ローラ対（再搬送部）１５へと搬送される。そして、再搬送ローラ対１５の近傍に設けられたレジシャッタ（斜行補正部）１６によりシート材１の斜行（傾き）が補正される。そして、シート材１は再搬送ローラ対１５によって再び搬送部５へと搬送され、裏面に画像を転写、定着され、排出部１１から本体外へ排出される。

本体外へシート材１を排出する際（排出ローラ１２が正回転する際）、排出部１１のみでシート材１を排出するのはシート材１の後端が定着部９を抜けてからの定着部９から排出部１１までの距離だけである。また、排出ガイド１０が直線的であるため、このときシート材１にかかる搬送抵抗は小さい。したがって、本体外へシート材１を排出する際に必要な排出部１１のニップ圧は小さい。なお、排出部１１のニップ圧とは、排出ローラ１２と排出コロ１３によりシートを挟持する力をいう。

一方、両面に画像を形成する際（排出ローラ１２が逆回転する際）には、排出部１１のみでシート材１を搬送するのは、排出部１１から再搬送部１５までの距離である。すなわち、排出部１１のみで搬送する距離が長くなる。また、本体の小型のために再搬送ガイド１４には曲率があり、排出ガイド１０よりもシート材１にかかる搬送抵抗は大きくなる。さらに、シート材１の搬送による傾きを補正するレジシャッタ１６を押しあけるための搬送力が必要である。そのため、両面に画像を形成する際に必要な排出部１１のニップ圧は、シート材１を本体外へ排出する場合よりも大きくなる。

第１の実施形態の排出部１１について図２乃至図４を用いて説明する。図２は、排出部１１の概略図である。図３は、排出ローラ１２と排出コロ１３の回転軸（従動回転軸）の傾きを表す図であり、ニップ方向からみた排出部１１の上面図である。図４（ａ）は本体外へシート材１を排出する際の排出ローラ軸平面の断面図である。図４（ｂ）は、排出ローラ１２の正回転時のニップ点における排出コロ１３にかかる力のつり合いを表す図である。図４（ｃ）は、排出ローラ１２の逆回転時のニップ点における排出コロ１３にかかる力のつり合いを表す図である。

図４（ａ）に示すように、排出ローラ１２は不図示の駆動により正逆回転可能であり、排出コロ１３は排出コロ保持部材（保持部）１７に回転可能に保持されている。排出コロ保持部材１７は、加圧部材（付勢部）１８により加圧され、排出コロ１３を排出ローラ１２に圧接している。排出コロ保持部材１７は、揺動中心（揺動支点）Ｃを中心として、フレーム１９に対して揺動可能である。揺動中心Ｃは、排出ローラ１２の回転中心と排出コロ１３の回転中心を結ぶ直線よりも、シート材の排出方向において上流に配置されている。図３に示すように、排出コロ１３を支持する回転軸２０は排出ローラの回転軸２１に対してαの角度で傾いて配置されている。

本体外へシート材１を排出するために、排出ローラ１２が正回転している場合のニップ圧を説明する。図４（ｂ）に排出コロのニップ点Ｎにかかる力の釣り合いの模式図を示す。排出コロ１３には、揺動中心ＣからＬｓｐの距離に加圧部材１８による力Ｆｓｐと、揺動中心ＣからＬｎの距離にシート材１との摩擦による力Ｆｆｒが働く。排出部１１のニップ圧Ｆｎは、排出コロ保持部材１７の揺動中心Ｃのモーメントの釣り合いから、次のように求められる。
Ｆｎ・ｓｉｎθ・Ｌｎ＋Ｆｆｒ・ｃｏｓθ・Ｌｎ＝Ｆｓｐ・Ｌｓｐ
Ｆｎ＝（Ｆｓｐ・Ｌｓｐ−Ｆｆｒ・ｃｏｓθ・Ｌｎ）／（Ｌｎ・ｓｉｎθ）・・・（１）
ここで、排出ローラ１２と排出コロ１３には図３で示されるように角度αで傾いて配置されている。角度αが０度の場合は、排出コロ１３とシート材１の摩擦は転がり摩擦となり、摩擦力は小さい。しかし、例えば、角度αが３度の場合は、排出コロ１３とシート材１との摩擦はすべり摩擦となり、摩擦力が大きくなる。

そのため、ニップ圧Ｆｎは前述の式（１）のように加圧力Ｆｓｐから摩擦力Ｆｆｒの引き算で表されるので、排出ローラ１２が正回転して、シート材１を本体外へ排出している場合のニップ圧を小さくすることができる。これにより、排出コロ１３がシート材１に強く接圧することによるスジ状の跡を抑制することができる。

次に、両面に画像を形成するために、排出ローラ１２が逆回転している場合のニップ圧について説明する。図４（ｃ）に示すように、排出ローラ１２の正回転時と同様に、排出コロ１３には揺動中心ＣからＬｓｐの距離に加圧部材１８による力Ｆｓｐと、揺動中心ＣからＬｎの距離にシート材１との摩擦による力Ｆｆｒが働く。ニップ圧Ｆｎは排出コロ保持部材１７の揺動中心Ｃのモーメントの釣り合いから、次のように求められる。
Ｆｎ・ｓｉｎθ・Ｌｎ＝Ｆｓｐ・Ｌｓｐ＋Ｆｆｒ・ｃｏｓθ・Ｌｎ
Ｆｎ＝（Ｆｓｐ・Ｌｓｐ＋Ｆｆｒ・ｃｏｓθ・Ｌｎ）／（Ｌｎ・ｓｉｎθ）・・・（２）
排出ローラ１２逆回転時には、排出コロ１３とシート材１との摩擦による力Ｆｆｒが排出ローラ１２正回転とは逆方向に働くため、摩擦力Ｆｆｒは加圧力Ｆｓｐに加算される。（１）式と（２）式を比較すればわかるように、排出ローラ１２の逆回転時には、排出ローラ１２の正回転時よりもニップ圧が２Ｆｆｒ・ｔａｎθ増加する。

ここで、逆回転時にはニップ圧が高いため、シート材１にスジ状の跡がついてしまうことがある。しかし、両面の画像形成プロセスにおいて、再度シート材１のトナー像を定着させるために定着部９を通るため、シート材１には熱と圧が加えられ、スジ状の跡は消失する。なお、本体外へシート材１を排出する際には、前述の説明の通り、ニップ圧は低下しているので、両面に画像形成した場合でもスジ状の跡を抑制することができる。

また、角度αが大きいほど排出ローラ１２の正逆回転時のニップ圧の差を大きくすることができる。しかし、角度αが大きすぎると、排出コロ１３とシート材１との摩擦が大きくなりすぎ、シート材１に定着されたトナー像をはがししてしまう恐れがあるため、角度αは、第１の実施形態のように、概ね２〜３°程度がよい。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、排出ローラ１２正回転時にはニップ圧を小さくし、排出ローラ１２逆回転時にはニップ圧を大きくすることができる。そのため、シート材１を本体外へ排出する際にはシート材１にスジ状の跡を抑制することができ、かつ、両面に画像形成する場合には再搬送ガイド１４やレジシャッタ１６からの搬送抵抗を受けてもシート材１を搬送することができる。排出部１１のローラ対を追加して各ローラ対のニップ圧を低下させることや、再搬送ガイド１４の抵抗を小さくするために再搬送ガイド１４の曲率を大きくすることによる本体の大型化をすることなく、低コストで本体の小型化と良好な画質を達成することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図５から図８に基づいて説明する。なお、以下の第２の実施形態の説明において、第１の実施形態との共通する構成及び動作については、適宜説明を省略する。

図５は、第２の実施形態における排出部の斜視図である。図６（ｂ）は、排出ローラ２３が正回転する時のシート材１の搬送方向面（図５のＡ矢視）の図である。図６（ａ）は排出ローラ２３が正回転する時のニップ点における排出コロ２４にかかる摩擦力と排出ローラ２３と排出コロ２４の回転軸の傾きを表す図であり、ニップ方向からみた排出部２２の上面図である。図７（ａ）は排出ローラ２３逆回転時のニップ点における排出コロ２４にかかる摩擦力と排出ローラ２３と排出コロ２４の回転軸の傾きを表す図であり、ニップ方向からみた排出部の上面図である。図７（ｂ）は排出ローラ２３が逆回転する時のシート材搬送方向面（図５のＡ矢視）の図である。図８（ａ）は排出コロ２４と排出コロ保持部材２５の排出コロ軸保持部の拡大図である。図８（ｂ）はシート材排出時とシート材再搬送時の排出個コロ保持部材２５の高さの変化を表す図である。

第２の実施形態は、排出部２２の構成以外は第１の実施形態と同じである。図６（ｂ）に示すように、排出コロ２４の回転軸は、同軸で直径の異なる箇所を有している。ＤＡは、回転軸の直径が細く、ＤＢは回転軸の直径が太い。そして、排出コロ２４は、シートの排出方向と直交する方向（以下、幅方向という。）に移動可能に設けられている。

排出コロ保持部材２５は、排出コロの回転軸２９の右側と左側とで同一の直径部を保持する。また、排出コロ保持部材２５は、排出コロの回転軸２９の直径が、異なる直径でも保持できるように（直径ＤＡでも直径ＤＢでも保持できるように）、例えば図８（ａ）に示すように、Ｖ字型の溝で排出コロ２４を保持する。

また、図５に示すように、排出コロ保持部材２４は加圧部材２６により押圧され、フレーム２７のガイド部３０に沿って、排出ローラ２３の中心と排出コロ２４の中心を結ぶ直線方向に排出コロ２４を排出ローラ２３に圧接させる。図６（ａ）で示されるように、排出ローラ２３の回転軸２８と排出コロ２４の回転軸２９は、角度βで傾いて配置されている。

本体外へシート材１を排出するために、排出ローラ２３が正回転している場合のニップ圧について説明する。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、排出ローラ２３の回転軸２８と排出コロ２４の回転軸２９は角度β傾いて配置されているため、排出コロ２４にはシート材１（または排出ローラ２３）との摩擦により、Ｆ’ｆｒの摩擦力の分力であるＦ’ｓｒ＝Ｆ’ｆｒ・ｓｉｎβの力が働く。

そして、排出コロ２４は、Ｆ’ｓｒの力により、シート材１の幅方向において中心方側に、排出コロ保持部材２５につきあたるまで移動する。そのため、排出コロ保持部材２５は、排出コロ２４を直径ＤＡの箇所で保持することになる。加圧部材２６の自然長をＬ、作用長をＬＡ、ばね定数をｋとすると、ニップ圧はＦ’ｎ＝ｋ（ＬＡ−Ｌ）となる。

次に両面に画像を形成するために、排出ローラ２３が逆回転している場合のニップ圧について説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、排出ローラ回転軸２８と排出コロ回転軸２９は角度β傾いて配置されているため、排出コロ２４にはシート材１（または排出ローラ）との摩擦により、Ｆ”ｆｒの摩擦力の分力であるＦ’ｓｒ＝Ｆ”ｆｒ・ｓｉｎβの力が働く。排出コロ２４は、Ｆ”ｓｒの力により、シート材１の幅方向において端部側に、排出コロ保持部材２５につきあたるまで動く。そのため、排出コロ保持部材２５は排出コロ２４を直径ＤＢの箇所で保持することになる。加圧部材２６の自然長をＬ、作用長をＬＢ、ばね定数をｋとすると、ニップ圧はＦ”ｎ＝ｋ（ＬＢ−Ｌ）となる。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように排出コロ保持部材２５は角度２θのＶ字形状で排出コロ２４を保持しているので、排出コロ２４を直径ＤＡで保持している場合と直径ＤＢで保持している場合では加圧部材２６の作用長がΔＬ＝（ＤＢ−ＤＡ）／（２・ｓｉｎθ）だけ変化する。加圧部材のばね定数をｋとするとニップがｋΔＬ変化する。ここでＤＡ＜ＤＢなので、ニップ圧はＦＡ＜ＦＢとなる。

従って、第２の実施形態によれば、排出ローラ２３の正回転時にはニップ圧を小さくし、排出ローラ２３の逆回転時にはニップ圧を大きくすることができる。そのため、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、低コストで本体の小型化と良好な画質を達成することができる。

１ シート材
２ シート材積載部材
３ 給紙部
４ 搬送ガイド
５ 搬送部
６ 転写部
７ レーザーユニット
８ 感光ドラム
９ 定着部
１０ 排出ガイド
１１ 排出部
１２ 排出ローラ（駆動回転体）
１３ 排出コロ（従動回転体）
１４ 再搬送ガイド
１５ 再搬送ローラ対
１６ レジシャッタ
１７ 排出コロ保持部材（保持部）
１８ 加圧部材（付勢部）
１９ フレーム
２０ 排出コロの回転軸
２１ 排出ローラの回転軸
２２ 排出部
２３ 排出ローラ（駆動回転体）
２４ 排出コロ（従動回転体）
２５ 排出コロ保持部材（保持部）
２６ 加圧部材（付勢部）
２７ フレーム
３０ ガイド部

Claims (3)

1. シートに画像を形成する画像形成装置であって、
   シートに前記画像を形成する画像形成部と、
   第１の回転方向と、前記第１の回転方向と反対方向である第２の回転方向と、に回転可能である駆動回転体と、
   前記駆動回転体に接触してニップ部を形成し、前記駆動回転体の回転に従動して回転する従動回転体と、
   前記従動回転体を回転可能に保持し、前記駆動回転体に対し揺動可能に構成された保持部と、
   前記従動回転体が前記駆動回転体に対して押圧されるように前記保持部を付勢する付勢部と、を備え、
   前記駆動回転体が前記第１の回転方向に回転しているときに、前記ニップ部において前記画像形成部で第１の面に画像が形成されたシートが前記ニップ部から前記装置の外へ排出され、前記駆動回転体が前記第２の回転方向に回転しているときに、前記ニップ部においてシートが再度、前記画像形成部に搬送され、前記第１の面と反対側の第２の面に前記画像が形成され、
   前記駆動回転体の回転軸線の方向にみたとき、前記保持部の揺動中心は、前記駆動回転体の回転中心と前記従動回転体の回転中心とを通る仮想線よりも、シート排出方向における上流側に設けられ、前記駆動回転体の回転中心は、前記揺動中心と前記従動回転体の回転中心とを通る仮想線に直交し且つ前記従動回転体の回転中心を通る仮想線よりも、前記シート排出方向における下流側に設けられており、前記付勢部は前記揺動中心と前記従動回転体の回転中心の間で前記保持部に接触し前記保持部を付勢することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記従動回転体は、前記シートの排出方向に直交するシートの幅方向において２つ設けられ、前記従動回転体の回転軸線の方向における外側の端部よりも内側の端部の方が前記シートの排出方向にあるように傾いていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記従動回転体は、前記シートの排出方向に直交するシートの幅方向において２つ設けられ、前記従動回転体の回転軸線の方向における外側の端部よりも内側の端部の方が前記シートの排出方向にあるように傾いていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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