(57)【要約】【課題】駆動モータを固定配設したシート操作兼位置合わせシステムにて動力軸から駆動軸への動力伝達を効率化し、駆動ギアにおけるバックラッシュ発生を抑える。【解決手段】駆動モータ２０で発生させた回転動力を、軸心回転する１本又は複数本の動力軸１８及びその先にある１本又は複数本の駆動軸１６を介して伝達することにより、１個又は複数個の駆動ローラ１４を駆動する。駆動ローラ１４とその向かい側のニップ形成ローラ２６との間に形成されるニップ２８にシートを通し、駆動ローラ１４を駆動することによってそのシートを送る。動力軸１８及び駆動軸１６は、軸回転方向について互いに不動となるよう１個又は複数個の連結器２４によって互いに連結する。駆動ローラ１４及び駆動軸１６が軸延長方向沿いに動くと、連結器２４が軸延長方向沿いに撓み、動力軸１８に対する駆動軸１６の軸延長方向沿い位置が変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
向かい側の回転する部材と連携してシート挿通用のニップを形成する１個又は複数個の駆動ローラと、
その軸心回転により駆動ローラを駆動する１本又は複数本の駆動軸と、
その軸心回転により駆動軸を同軸回転させる１本又は複数本の動力軸と、
動力軸から駆動軸へとほぼ忠実に回転運動が伝達されるように駆動軸を動力軸に連結する１個又は複数個の連結器と、
を備え、更に、駆動軸及び駆動ローラが動力軸に対し軸延長方向沿いに相対移動できるよう、軸延長方向について連結器に可撓性を持たせた送給経路内シート位置合わせシステム。
【請求項２】
動力軸を軸心回転させるステップと、
連結器を介し動力軸から駆動軸へとほぼ忠実に回転運動を伝達させるステップと、
動力軸と同軸での駆動軸の軸心回転により、駆動軸に固定された１個又は複数個の駆動ローラを駆動するステップと、
を有し、動力軸及び駆動軸が軸回転方向については互いに不動となり且つ軸延長方向については相対移動可能となるよう、軸延長方向について可撓な連結器により駆動軸を動力軸に連結して実行する送給経路内シート位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置内シート位置合わせシステム、特に媒体送り軸駆動システムにおけるシート位置合わせ誤差低減方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置内シート揃え機構で用いられるプロセス方向（前進方向）、ラテラル方向（左右方向）及びスキュー方向（捩れ方向）位置合わせ手法は数多くある。位置合わせを精密に行うことは画像の形成や複製を確実且つ正確に行う上で重要なことである。
【０００３】
昨今のシート操作兼位置合わせシステムでは、シートをその移送経路に沿って目標速度で動かしつつ即ちシートを停止させることなく、これら三種類の位置合わせ機能をほぼ同時に稼働させることができる。これはインプロセスシート位置合わせ法とも呼ばれ、またより砕けた言い方ではオンザフライシート位置合わせ法とも呼ばれている。しかしながら、要求されるシート印刷速度はますます高まってきている。更なる高速でのシート印刷動作を好適に行うことは、従来型のシート操作兼位置合わせシステムではかなり難しい。即ち、シートのプロセス方向速度調整、ラテラル方向位置調整及びスキュー方向角度調整をより短時間で実施できるようにすることが、各種システムにとり重要な課題となっている。
【０００４】
特に、従来のシステムでは、シートのラテラル方向位置調整及びスキュー方向角度調整を一括して行うため、ラテラル方向に間隔をとって一対のニップを形成する一方、プロセス方向と交差する方向に動くキャリッジアセンブリ上に、２個の強力サーボ乃至ステッピングモータを積載し、各モータで対応するニップを個別駆動してプロセス方向にシートを送る構成を採っている。しかしながら、モータはかなり重量があるのでキャリッジアはその分重くなる。重量のあるキャリッジは素早く且つ正確に移動させるのが難しく、従ってラテラル方向位置調整をうまく実施することができない。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６５３３２６８号明細書（Ｂ２）
【特許文献２】米国特許第６８６６２６０号明細書（Ｂ２）
【特許文献３】米国特許第５０９４４４２号明細書
【特許文献４】米国特許第５７９４１７６号明細書
【特許文献５】米国特許第５６７８１５９号明細書
【特許文献６】米国特許第５８４８３４４号明細書
【特許文献７】米国特許第５２１９１５９号明細書
【特許文献８】米国特許第５３３７１３３号明細書
【特許文献９】米国特許第５２７３２７４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５２７８６２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解消するには可動キャリッジ上にモータを搭載しないようにすればよい。そうすればキャリッジの重量が減るので、ラテラル方向位置調整の指令に対するキャリッジの応答がより迅速且つ正確になる。
【０００７】
しかしながらこの解決策にもなお問題点がある。例えば、駆動軸及びシート送りニップを担時するキャリッジから分離して駆動モータを設け、幅広のギアを介しその駆動モータから駆動軸へと動力を伝えるシステム構成を採ったとする。また、固定配置した駆動モータにはより幅狭のギアをつなぎ、その幅狭ギアを駆動軸上の幅広ギアにかみ合わせたとする。この構成では、駆動軸及びその上の幅広ギアがラテラル方向に動いても幅広ギアと幅狭ギアのかみ合いが保たれる限り駆動軸に駆動モータからの動力が伝わる。しかしながら、こうした改良型システムでも、幅広ギアの歯と幅狭ギアの歯の間に隙間（ギア間クリアランス）があり、またギア間摩擦やそのマウントの摩耗もある。それらはギアにバックラッシュが生じる原因になるし、またギアかみ合い位置（動力伝達位置）の制御応答が遅れる原因にもなる。更に、ギア間クリアランス等の間隙がかなり小さい場合でさえも、シート位置合わせ誤差が大きくなり、動力伝達位置に誤差が生じ、或いはバックラッシュが発生することがある。
【０００８】
即ち、図１０に示す通り、駆動軸１６に固定された横滑りギア（幅広ギア）８０に幅狭ギア７０をかみ合わせた改良型システムでは、駆動モータ２０に対しキャリッジ１２を矢印Ｄの方向に動かしうるものの、ギア７０・ギア８０間のクリアランスが原因で、動力伝達位置が不正確になりまた望ましくないバックラッシュが生じる可能性がある。また、そうした現象はギア７０及び８０の摩耗の進行に伴い顕著になるので、位置合わせ機能をうまく働かせるための部品交換が、いずれは必要になる。
【０００９】
このシステムにてギア間クリアランスを狭めバックラッシュ等を抑えるにはギア間接触圧を高めればよいが、ギア間接触圧を高めるとギア間摩擦力も強くなり、ギア間摩擦力が強いと軸延長方向に沿ったギア間相対移動が妨げられる。こうした摩擦力の影響が甚だしく現れるのは、かみ合わせ構造上、ギア７０の歯に沿い駆動軸１６の軸延長方向沿い移動距離と同じ距離に亘り摺動摩擦が発生するからである。
【００１０】
以上の説明から理解できるように、シート操作兼位置合わせシステムにて使用される送り軸駆動システム／方法、特に固定配置した駆動モータでその駆動軸を駆動するシステム／方法にて、バックラッシュの発生を抑え、駆動モータから駆動軸への動力伝達をより効率化することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、シート操作兼位置合わせシステム用の送り軸駆動システム／方法として実施することができる。本発明を適用したシート操作兼位置合わせシステムでは、固定配置された駆動モータによってキャリッジを動かすことができ、駆動モータが搭載されていないのでキャリッジが軽くその反復移動に要する時間が短くなり、更にはバックラッシュやその結果たる位置合わせ誤差も発生しにくくなる。これらを実現できるのは、軸回転方向については駆動軸と動力軸を互いに不動に保ち軸延長方向については駆動軸と動力軸の相対移動を許す連結器で、駆動軸を動力軸に連結する構成を採ったためである。
【００１２】
本発明に係るシステム及び方法では、例えば、動力軸に対する駆動軸の軸回転方向位置関係を正確に保ちつつ、動力軸に対する駆動軸の軸延長方向相対移動は許し、後者による連結器内又は連結器連結部位での摺動摩擦は抑える仕組みにする。
【００１３】
例えば、少なくとも２個の連結器構成片（例えば２枚のシート片）をその端部で相互接合し、そのうち少なくとも１個の連結器構成片の他端を駆動軸に、他の少なくとも１個の連結器構成片の他端を動力軸にそれぞれ連結する仕組みで、連結器を構成するとよい。
【００１４】
例えば、略長方形の連結器構成片をその短辺同士で相互接合した構成にするとよい。その連結器構成片は例えば略平板状にする。
【００１５】
或いは、略半球状の連結器構成片同士をその（開口部）周縁で相互接合した構成にしてもよい。その連結器構成片には例えば向かい側の連結器構成片に番わせるための凹部を設ける。この凹部は片方の連結器構成片だけに設けてもよいし双方の連結器構成片に設けてもよい。
【００１６】
また、それぞれ２個の端部を有する２本の屈曲リンクによって連結器を構成することもできる。各屈曲リンクの一方の端部は駆動軸にまた他方の端部は動力軸に、それぞれ軸回転方向についてその軸に対し不動になるよう連結する。こうした仕組みの連結器では、動力軸に対する駆動軸の軸延長方向沿い相対移動で連結器内軸延長方向沿い摺動摩擦が発生しうるものの、それは無視しうる程度である。
【００１７】
そして、１個若しくは複数個の略中空可撓性構造部材、１個若しくは複数個の略中実可圧縮高ねじり剛性構造部材又はその双方を駆動軸又は動力軸に固定することで、連結器を構成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係るシステム及び方法について説明する。本発明は上述したもの以外にも様々な目的、特徴的構成及び効果を認めうる発明であり、それらについては以下の説明から看取乃至推察できよう。また、以下の詳細な説明では別紙図面を参照する。更に、以下の説明では、（電子写真式）画像形成装置内のシート操作兼位置合わせユニットで使用する送り軸駆動システムを例示しているが、本発明に係るシステム及び方法は、他種軸駆動システムにも同じく適用できる。それによって、放射方向スティフネスを保ちつつ１個又は複数個の固定設置駆動系に対する当該軸駆動システムの軸延長方向摺動摩擦を抑えることができる。
【００１９】
図１に、本発明の第１実施形態に係る送り軸駆動システム１の構成を示す。本システム１はその位置を適正に揃え又は合わせて後の処理段にシートを引き渡す装置であり、図示の通り位置合わせユニット１０を備えている。この位置合わせユニット１０はキャリッジ１２及びそれに付随する２個の駆動ローラ１４を備えており、その駆動ローラ１４は駆動モータ２０によって駆動されている。そのため各駆動モータ２０から出力される回転動力は、適当な動力伝達ユニット例えばベルト２２によって対応する動力軸１８に伝達されている。なお、図示していないが、駆動モータ２０を動力軸１８に直結することもできる。
【００２０】
動力軸１８は駆動軸１６に連結器２４を介して動力を伝達する。図３に示すように、この連結器２４は２個の連結器構成片５２例えば２枚の略均一厚の肉薄金属シート片をその端部にて又はその端部の近傍にて相互接合した構成を有している。同図に示すように、動力軸１８及び駆動軸１６は相対向する別々のシート片５２の回転方向中心位置に固定されているので、動力軸１８の回転と駆動軸１６の回転との間には対応関係がある。
【００２１】
なお、ここでは２枚の肉薄シート片５２を相互接合した構成の連結器２４を示したが、より多数のシート片５２を同じ要領で接合して連結器２４を構成することもできる。例えば図９に示すように、４枚のシート片５２を「Ｘ」字状に接合すればよい。４枚のシート片５２のうち２枚は動力軸１８に、他の２枚は駆動軸１６にそれぞれ固定する。また、図示したシート片５２は一例に過ぎず、本願で例示する種々の連結器及びその構成要素は様々な形状、寸法及び構造にすることができる。例えば各シート片５２の形状及び寸法は様々に設定することができるし、他の実施形態における連結器（後述）の構造部品と組み合わせることもできる。そうした変形を施したものも本発明の技術的範囲に属する。
【００２２】
翻って図１では、各駆動軸１６上にそれぞれ駆動ローラ１４が固定実装されている。各駆動ローラ１６はそれぞれニップ形成ローラ２６と対をなしており、シートは対をなす駆動ローラ１４・ニップ形成ローラ２６間に形成されるニップ（接触間隙）２８を通って位置合わせユニット１０内を通過していく。ニップ形成ローラ２６は、キャリッジ１２上に搭載された横断軸３０と共に軸心回転するようその横断軸３０に同軸実装されており、また対応する駆動ローラ１４と押圧接触し回転駆動されるようその駆動ローラ１４に面して適当な手段で実装されている。
【００２３】
キャリッジ１２はシート送り方向に交差する方向、例えば図中矢印Ａで示されているラテラル方向に動かせるよう実装されている。他方で駆動モータ２０は固定実装されている。
【００２４】
図１に示した構成によれば、駆動モータ２０や動力軸１８を動かすことなく、キャリッジ１２をある範囲に亘ってラテラル方向に動かすことができる。また、連結器２４を介し動力軸１８から駆動軸１８及びニップ２８へと動力を正確に伝達できる。矢印Ｃで示される軸延長方向沿いにシート片５２が撓むので、キャリッジ１２のラテラル方向Ａ沿い運動は（ほとんど）妨げられない。
【００２５】
図２に、本発明の第２実施形態に係る送り軸駆動システムの構成を示す。この図では、図１に示した部材と同様の部材には同一の符号を付してある。本実施形態では、先の実施形態とは異なる連結器を用いて動力軸１８を駆動軸１６に連結している。即ち、それぞれ剛性体４４及び４８から構成される２本の屈曲リンク４０によって連結を行っている。この連結器でも、動力軸１８から駆動軸１８及びニップ２８へと動力をでき、またキャリッジ１２のラテラル方向Ａ沿い運動も（ほとんど）妨げられない。次に、本実施形態における連結器の構成について図４〜図６を参照してより詳細に説明する。
【００２６】
図４及び図６に示す通り、本実施形態では、矢印Ｂで示される軸回転方向について動力軸１８に対し不動となるよう、各剛性体４４の一端を例えば押し込みピン５０で動力軸１８に連結する。更に、図４及び図５に示す通り、各剛性体４４の他端を対応する剛性体４８の協働端に同様の手段で連結し、各剛性体４８の他端（剛性体４４との連結端とは逆側の端）を剛性体４４・動力軸１８間連結と同様の手段で駆動軸１６に連結する。このように２本の屈曲リンク４０を図６中の軸回転方向Ｂについては不動に且つ図４中の軸延長方向Ｃについては可揺に連結する構成を採ることによって、駆動軸１６が動力軸１８に対し軸延長方向Ｃ沿いに相対移動することを許しつつ、動力軸１８の回転を駆動軸１６に正確に伝達することができる。
【００２７】
図７に、本発明の第３実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す。本実施形態における連結器構成片は可撓性を有する略半球状のカップであり、そうしたカップを２個（６２及び６４）用いて連結器が構成されている。カップ６２は動力軸１８に、カップ６４は駆動軸１６にそれぞれ固定されており、例えばその一方又は双方の周縁に沿って設けられた凹部を利用して相互接合されている。この連結器によれば、カップ６２及び６４又はそのうち一方に伸縮性があるため駆動軸１６が動力軸１８に対して軸延長方向Ｃ沿いに相対移動でき、またカップ６２及び６４に高いねじり剛性があるため動力軸１８から駆動軸１６へと正確に回転を伝達できる。
【００２８】
図８に、本発明の第４実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す。本実施形態における連結器は、動力軸１８及び駆動軸１６に固定された単一の構造部分５４によって構成されている。この構造部分５４は、ほぼ中空の可撓性回転楕円体又はほぼ中実の可圧縮高ねじり剛性回転楕円体である。但し、ここで示した形状は一例に過ぎず、他の実施形態と同様、他の形状乃至構造のものも使用できる。この連結器によれば、構造部分５４に伸縮性があるため駆動軸１６が動力軸１８に対して軸延長方向Ｃ沿いに相対移動でき、また構造部分５４に高いねじり剛性があるため動力軸１８から駆動軸１６へと正確に回転を伝達できる。
【００２９】
注目すべきことに、上掲の各実施形態では、駆動軸１６の軸延長方向Ｃ沿い相対移動によって連結器内又はその連結部位で部材間摺動摩擦が生じても、その摺動距離は駆動軸１６の軸延長方向Ｃ沿い移動距離より短くなる。例えば図２に示した実施形態にて駆動軸１６が軸延長方向Ｃ沿いに動くと、剛性体４８に連結されている剛性体４４と、その剛性体４４の連結先である動力軸１８とがなす角度が変化し、従って動力軸１８に対する剛性体４４の接触面に回動摩擦が発生する。しかしながら、この回動摩擦における摺動距離は小さく、駆動軸１６の軸延長方向Ｃ沿い相対移動距離に比べれば僅かである。図３及び図７〜図９に示した他の実施形態における連結器でも、動力軸１８に対する駆動軸１６の軸延長方向Ｃ沿い相対移動を許しつつ、それによる連結器内摺動摩擦を無視しうる程度に又は完全に抑えることができる。
【００３０】
このように、図１〜図９に示した実施形態の連結器によれば、図１０に示したシステムに比べて動力伝達が良好或いはバックラッシュが些少なシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る送り軸駆動システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る送り軸駆動システムの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す図である。
【図５】図４に示した連結器を他の方向から見た図である。
【図６】図４に示した連結器を部分的に拡大して描いた図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る送り軸駆動システムにて使用される連結器の構成を示す図である。
【図１０】従来技術に対してある改良を施した送り軸駆動システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  送り軸駆動システム、１０  位置合わせユニット、１４  駆動ローラ、１６  駆動軸、１８  動力軸、２０  駆動モータ、２２  ベルト、２４  連結器、２６  ニップ形成ローラ、２８  ニップ、Ａ  ラテラル方向、Ｂ  軸回転方向、Ｃ  軸延長方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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