(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧接する２つの回転体の接触部分を、該回転体の回転により所定の長さをもつ転写材を搬送する搬送装置を２つ以上有する画像形成装置において、
該２つの搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
該回転体の回転駆動力を発生するひとつ以上駆動源と、それぞれの搬送装置には該駆動源によって発生される回転駆動力をそれぞれの搬送装置の該回転体に伝達する回転伝達機構を有し、
少なくとも前記回転伝達機構の一つは、前記駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
前記第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に他の搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写部に転写材を所定のタイミングで搬送するレジスト搬送装置を有する画像形成装置において、
前記転写搬送装置と前記レジスト搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
前記レジスト搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
前記第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、前記第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写された転写材上のトナー画像を２つの回転体で圧接搬送して定着する定着搬送装置を有する画像形成装置において、
前記転写搬送装置と前記定着搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、前記転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
前記定着搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、
該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写された転写材上のトナー画像を２つの回転体で圧接搬送して定着する定着搬送装置と、転写部に転写材を所定のタイミングで搬送するレジスト搬送装置を有する画像形成装置において、
該転写搬送装置と該定着搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
該定着搬送装置とレジスト搬送装置の回転駆動力を発生する１つの駆動源と、それぞれの搬送装置には該駆動源によって発生される回転駆動力を該回転体に伝達する回転伝達機構を有しており、
前記定着搬送装置及び前記レジスト搬送装置の回転伝達機構は、前記駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
前記第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、前記第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により前記第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の回転軸方向の任意の位置に移動及び固定可能な弾性部材保持機構を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の回転軸方向に沿う移動により、該回転軸方向の任意の位置に該第二のはすば歯車が到達したことを認識する検知手段を有し、
該検知手段により前記第二のはすば歯車の到達を検知すると、前記駆動源の平均回転速度を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の回転軸方向の移動を一時的に規制する規制手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の移動を一時的に規制する時間を、転写材の搬送経路上に設置された転写材検出手段の出力に基づいて行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写紙等の転写材を所定のタイミングで送り出すレジスト回転部材や転写材にトナーを定着させる定着回転部材を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置では、図１に示すように、レジストローラ対１６によって、所定のタイミングで搬送される転写材３５に、中間転写ベルト１０に担持された未定着画像を転写ローラ対１９によって転写し、定着ローラ対１７によって前記未定着画像を転写材３５に定着し、図示しない排出ローラ対によって前記画像が定着された転写材を装置外に排出するようにしている。
【０００３】
定着ローラ対１７は、未定着画像を転写材に対して加熱定着するが、この定着処理により定着ローラから一時的に奪われる熱は、転写材に転写された未定着画像をなす現像剤の付着量、定着ローラ対を通過する単位時間当たりの転写材の通過枚数、転写材の熱容量の違いなどによって様々に変化する。この定着ローラ対１７に発生する一時的な温度変化は、ローラの外径変化となって現れる。このため、定着ローラ対１７による転写材搬送速度と転写ローラ対１９による記録媒体搬送速度とに差が生じる場合がある。
【０００４】
また、レジストローラ対１６では、機内温度、特に定着部からの排熱によりレジストローラ温度が上昇し、外形変化が発生する。レジストローラの熱が転写材に伝達する現象があり、ここでもレジストローラ対を通過する転写材の枚数、転写材の熱容量の違いなどにより様々に変化する。
【０００５】
このようにレジストローラ対１６、定着ローラ対１７、転写ローラ対１９それぞれの転写材搬送速度に差が生じると、画像劣化を招く場合がある。すなわち、定着ローラ対１７による転写材搬送速度が転写ローラ対１９による転写材搬送速度よりも速いと、定着ローラ対１７と転写ローラ対１９との間で転写材３５が引っ張られ、転写ローラ対１９による転写材３５への転写時に画像の乱れなどが発生し、画像劣化を招く場合がある。一方、定着ローラ対１７による転写材搬送速度が転写ローラ対１９による転写材搬送速度よりも遅いと、定着ローラ対１７と転写ローラ対１９との間で転写材３５を介して、押し合うように搬送し、転写時の画像の乱れなどが発生し、画像劣化を招く場合がある。
【０００６】
またカラー画像形成装置においては、プリントスピードの向上が強く望まれている。そのため、近年では、図１のように複数の像担持体の転写領域が並列配置するように構成された、いわゆるタンデム型で直接転写方式又は中間転写方式を採用したカラー画像形成装置が主流になっている。直接転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置では、転写材を紙搬送ベルト（転写材搬送部材）の表面に担持して搬送する。そして、レジストローラ（レジスト回転部材）で送り出され紙搬送ベルトによって搬送されてくる転写材上に各像担持体上のトナー像を互いに重なり合うように順次転写することで、その転写材上にカラー画像を形成する。また、中間転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置では、各像担持体上のトナー像を互いに重なり合うように中間転写体上に順次転写する。そして、レジストローラで送り出された転写材上に、中間転写体上のカラー画像を一括転写する。
【０００７】
このようなタンデム型のカラー画像形成装置においては、転写材搬送中に各像担持体上で画像を形成しているため、定着ローラ周面の移動速度（定着線速）やレジストローラの周面の移動速度（レジスト線速）が転写ベルトの表面移動速度（ベルト移動速度）と異なると、その影響が転写材に転写している画像のみならず、像担持体で形成中の画像にも影響し、カラー画像の劣化はより顕著なものとなる。
【０００８】
以下、４つの像担持体を備えた直接転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置を例に挙げて、レジスト線速と紙搬送ベルトのベルト移動速度とが異なる場合に画像劣化が生じてしまう理由について説明する。なお、以下の説明では、転写ローラ１９に近い順に、第１像担持体２ｙ、第２像担持体２ｍ、第３像担持体２ｃ、第４像担持体２ｋとする。
【０００９】
まず、レジスト線速を紙搬送ベルトのベルト移動速度よりも大きく設定した場合について説明する。レジストローラから送り出された転写材は、中間転写ベルト１０の駆動ローラ１８と転写ローラ１９とのニップ部の転写領域へ搬送される。この転写材と中間転写ベルトとは完全に密着し、外乱に対して全く影響を受けないのが理想的であり、そうであれば画像劣化はほとんど発生しない。しかし、実際は、外乱により転写材と中間転写ベルト１０との間で数μｍ〜数百μｍ程度の滑りが起こる。このような滑りを生じさせる外乱は、主として、中間転写ベルト１０のベルト移動速度と一致しないレジスト線速で駆動するレジストローラの影響である。
【００１０】
具体的に説明すると、レジスト線速Ｖｒで駆動されているレジストローラ対１６から転写材３５が送り出されると、その転写材は、ベルト移動速度Ｖｔ（Ｖｔ＜Ｖｒ）で駆動されている中間転写ベルト上に吸着する。このとき、中間転写ベルトにニップしている部分の転写材３５の移動速度は、ベルト移動速度と同じＶｔではなく、Ｖｔａ（Ｖｔ＜Ｖｔａ＜Ｖｒ）であり、その移動速度をもって転写材の先端から画像が転写される。その後、転写材が搬送され、転写材後端がレジストローラ対１６を抜けると、中間転写ベルトにニップしている部分の転写材３５の移動速度は、中間転写ベルト１０によって支配されるようになる。そして、転写材の後端の画像は、中間転写ベルトのベルト移動速度Ｖｔと一致した状態で転写される。タンデム型のカラー画像形成装置においては、転写領域を通過する際の転写材の移動速度が一定でないと、画像劣化が生じてしまう。前記の例において、転写材の移動速度は、画像前半部の転写をする際にはＶｔａであるが、その後、画像後半部の転写をする際にはＶｔとなる。したがって、転写後のトナー像は、その差分だけ濃度差が発生する。
【００１１】
また、転写材と中間転写ベルト１０との吸着力が強い場合、前記速度差によって中間転写ベルト１０に加わる負荷が変化し、そのベルト移動速度が変動することもある。ベルト移動速度の変動はカラー画像の色ずれとなって劣化を招く。
【００１２】
以上のような現象は、転写材搬送方向における中間転写ベルトの下流側で転写材を挾持する定着ローラ等の定着回転部材の線速による外乱によっても発生する。
【００１３】
上述のような画像劣化を防止するために、従来、以下の技術が知られている。例えば、レジストローラによる転写材搬送速度を、紙搬送ベルト（転写ベルト）による転写材搬送速度よりも若干速い速度に設定すると共に、レジストローラを紙搬送ベルトの転写材進入口に対して、上下方向に斜めにずれた位置に配置する。このような速度設定とレジストローラの配置により、転写材を紙搬送ベルトとレジストローラとの間で撓ませて、ベルト移動速度とレジストローラによる転写材搬送速度との速度差が吸収されるようにした技術が知られている。この技術は定着回転部材と転写ベルトと間においても同様に適用可能である。
【００１４】
特許文献１では、用紙搬送ベルトとそのベルトに用紙を送り出すレジストローラとの線速差を検出して調整する手法を提案している。この技術は、ベルト及びレジストローラの両者に記録紙が接触しているときのベルトを支持する従動ローラ回転情報の値と、予め求めておいたベルト及びレジストローラの少なくとも一方に記録紙が接触していないときの従動ローラ回転情報の値と差が最小になるように回転駆動速度の目標値を決定する。駆動ローラ駆動手段及びレジスト回転部材駆動手段の少なくとも一方の駆動回転速度の設定を、前記決定した回転駆動速度の目標値に変更する。
【００１５】
しかしこの技術では、記録紙を搬送して従動ローラ回転情報から駆動速度の目標値を求める調整ステップを要する。基本的に製造工程で１度行なえばよいステップであるが、使用環境の変化が激しい場合には、頻繁にこの調整ステップを実施する必要が生じてしまう。
【００１６】
特許文献２では、回転軸にはすば歯車を用いて歯車のかみ合いにより発生するスラストを変位量または回転角度で測定して回転軸トルクを簡易的に検出するために、駆動軸にはすば駆動歯車が固定され、駆動軸に発生したトルクは受動歯車の回転とともにスラストを与え、このスラストは受動軸の左端に取り付けた変位検出器、または回転角度検出器により軸トルクに換算でき、電動機付自転車などの踏力による軸トルクを簡易的に検出し、電動機の付加トルク制御に有効なものである。
【００１７】
はすば歯車のスラスト方向に移動可能とする点は、前記特許文献２だけでなく、特許文献３、４などで公知ではあるが、これらの技術が画像形成装置のレジスト搬送装置や定着装置に利用されることは本願発明者が知る限りにおいて存在していなかった。
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−１９５０１６号公報
【特許文献２】特開平０９−２５０９５８号公報
【特許文献３】特開平０６−２６２７５６号公報
【特許文献４】特開２００１−１２４１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
画像形成装置の小型化を図る場合には、紙搬送ベルトとレジストローラと間、紙搬送ベルトと定着回転部材との間の距離を短くしなければならない。そのため、両者の速度差を吸収できる分だけの転写材を撓ませるスペースを確保することが困難となる。また、厚紙等の搬送方向の撓みに対する剛性の高い転写材の場合には、紙搬送ベルトとレジストローラとの間で撓ませるようにしても、紙の剛性により上述した外乱が紙搬送ベルトに伝達される。さらに、温湿度等の使用環境によってレジストローラの径が変化したり、経時的な磨耗や紙紛等の付着による転写材との間の摩擦力が変化したりすることによって、レジストローラによる転写材搬送速度が変化することがある。そのため、当初設定された紙搬送ベルトの移動速度とレジストローラによる転写材搬送速度とを長期間維持することは困難である。
【００２０】
上述のような、転写材を撓ませて搬送するようにしたときの問題を解決するために、特許文献１では、転写ベルト（紙搬送ベルト）の回転速度を検出する検出手段と、記録紙の搬送速度を検出する検出手段とを用いた手法が提案されている。この手法では、転写ベルトの移動速度及びレジストローラによる転写材搬送速度を検出し、レジストローラによる転写材の搬送速度が、転写ベルトの移動速度よりも所定速度差を保って若干速くなるように、レジストモータの回転速度を駆動制御する。しかしながら、特許文献１に提案された２つの検出手段を用いて検出された速度で比較するには、それぞれの検出手段と、その結果に応じて高精度に駆動源の速度を調整する機構が必要となる。
【００２１】
本発明は、以上の背景にかんがみてなしたものであり、その目的とするところは、製品個々の部品精度や温度変化によらず、中間転写ベルトとレジストローラの転写材搬送トルク又は定着ローラの転写材搬送トルクが一定の状態を安定して維持することにより、転写材を介した過剰な引っ張りや押し合いによる変動要因がなく、高品質な画像形成が可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の画像形成装置のうち請求項１に係るものは、前記目的を達成するために、圧接する２つの回転体の接触部分を、該回転体の回転により所定の長さをもつ転写材を搬送する搬送装置を２つ以上有する画像形成装置において、
該２つの搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
該回転体の回転駆動力を発生するひとつ以上駆動源と、それぞれの搬送装置には該駆動源によって発生される回転駆動力をそれぞれの搬送装置の該回転体に伝達する回転伝達機構を有し、
少なくとも前記回転伝達機構の一つは、前記駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
前記第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に他の搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする。
【００２３】
請求項２に係るものは、転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写部に転写材を所定のタイミングで搬送するレジスト搬送装置を有する画像形成装置において、
前記転写搬送装置と前記レジスト搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
前記レジスト搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
前記第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、前記第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に係るものは、転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写された転写材上のトナー画像を２つの回転体で圧接搬送して定着する定着搬送装置を有する画像形成装置において、
前記転写搬送装置と前記定着搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、前記転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
前記定着搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、
該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする。
【００２５】
請求項４に係るものは、転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写された転写材上のトナー画像を２つの回転体で圧接搬送して定着する定着搬送装置と、転写部に転写材を所定のタイミングで搬送するレジスト搬送装置を有する画像形成装置において、
該転写搬送装置と該定着搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、
該定着搬送装置とレジスト搬送装置の回転駆動力を発生する１つの駆動源と、それぞれの搬送装置には該駆動源によって発生される回転駆動力を該回転体に伝達する回転伝達機構を有しており、
前記定着搬送装置及び前記レジスト搬送装置の回転伝達機構は、前記駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を備えており、
前記第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、前記第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により前記第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、
前記第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、前記第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有するとともに、
前記第一のはすば歯車の前記回転軸方向における長さが、前記第二のはすば歯車の前記回転軸方向における長さよりも長い、
ことを特徴とする。
【００２６】
請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の回転軸方向の任意の位置に移動及び固定可能な弾性部材保持機構を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に係るものは、請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の回転軸方向に沿う移動により、該回転軸方向の任意の位置に該第二のはすば歯車が到達したことを認識する検知手段を有し、
該検知手段により前記第二のはすば歯車の到達を検知すると、前記駆動源の平均回転速度を変更することを特徴とする。
【００２８】
請求項７に係るものは、請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の回転軸方向の移動を一時的に規制する規制手段を有することを特徴とする。
【００２９】
請求項８に係るものは、請求項７に記載の画像形成装置において、前記第二のはすば歯車の移動を一時的に規制する時間を、転写材の搬送経路上に設置された転写材検出手段の出力に基づいて行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、２つの転写材搬送装置間の線速差によって発生する転写材を介した押し合い、引っ張り合いによる負荷トルク変動に対して、負荷トルク変動に応じて発生するはすば歯車のスラスト力によりはすば歯車スラスト方向に移動可能とすることによって、過剰な負荷トルク変動に対し、負荷トルク変動を吸収する（負荷トルク変動を逃がす）ようにはすば歯車が移動することによって、転写材をより安定した速度で搬送することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００３３】
本発明の実施対称となる画像形成装置の例を再び図１を参照して説明する。図１に示す本例の画像形成装置は、定着ローラ１７、転写ローラ１９、レジストローラ１６の合計３対の転写材にニップして搬送力を伝達するローラ対搬送機構があり、これらのローラ対は１枚の転写材に複数のローラ対がニップする短い間隔で設置されている。また、このローラ対が転写材を搬送するための回転駆動力を発生する図示しないモータが設置されている。モータは、各ローラ対共通の駆動源として１個、または、各ローラ対の駆動源として複数個を設置してもよい。本発明の特徴部分は、モータの回転駆動力をローラ対に伝達する回転伝達機構９である。
【００３４】
図２は一例として、定着ローラ１７への回転伝達機構を示す。モータの回転駆動力を定着ローラ１７に伝達する一対の互いに噛合ったはすば歯車３１及び３２があり、歯車３２は、定着ローラ１７の回転軸に連結、又は一体成形された回転軸３４に回転駆動力を伝達する。はすば歯車３２は、回転軸３４に対し回転軸方向Ａに移動自在に嵌合され、回転軸３４は、画像形成装置の筐体４１に固定された軸受３３を介して回転自在に支持されている。はすば歯車３２の回転軸方向Ａに沿う移動を弾性的に阻止する弾性手段３６が設置されている。本例では弾性手段としてコイルばねを使用した。弾性手段３６の一端は、はすば歯車３２の一方の端面３７に当接し、他端が定着ローラ１７に固定されている。
【００３５】
定着ローラ１７で転写材搬送中において、転写ローラ１９との線速差によって生じる定着ローラ１７の負荷トルク変動に応じて、はすば歯車３１及び３２に作用するスラスト方向Ａの力により、はすば歯車３１に対して、はすば歯車３２がその回転軸方向Ａに沿って移動する。はすば歯車３１は、図示しないモータ出力軸に連結、又は一体成形された回転軸３８に固着されており、回転軸３８は筐体４１に固定された軸受３９を介して回転自在に支持されている。モータは筐体に取り付けられており、はすば歯車３１に作用するスラスト方向Ａの力は、軸受３９により受容されるようになっている。一方、はすば歯車３２は、回転軸方向Ａに移動自在となるように回転軸３４のスプライン４０に嵌合され、はすば歯車３２と回転軸３４とが互いにスプライン連結されている。これによって、はすば歯車３２に作用するスラスト方向Ａの力と弾性手段３６の圧接力が均衡する位置にはすば歯車３２はスライドする。本例では、はすば歯車３２と回転軸３４間のトルク伝達の安定性を考慮して、連結方法をスプライン連結としたが、この他の凹凸を利用した連結としてもよい。また、はすば歯車３２を回転軸３４に固定し、はすば歯車３１を回転軸３８に対して回転軸方向に移動自在な構成としてもよい。
【００３６】
以上のように形成された回転伝達機構９は、画像形成装置の例えば定着ローラ対とレジストローラ対の伝達機構に設置される。図４は、本実施形態の模式図である。回転伝達機構９ａは、定着ローラ対の伝達機構として設置されており、回転伝達機構９ｂは、レジストローラ対の伝達機構として設置されている。回転伝達機構９ａ、９ｂのはすば歯車対のそれぞれの減速比は、定着ローラ１７とレジストローラ１６がほぼ同一線速となるように設定されている。回転伝達機構９ａ、９ｂのはすば歯車対とは別に歯車対を連結して所望の減速比を実現してもよい。定着ローラ１７やレジストローラ１６の対向側ローラは、定着ローラ、レジストローラに加圧されており、同一線速で回転する。または、対向するローラ軸にも歯車を設けて、回転伝達するようにしてもよい。２次転写部となる駆動ローラ１８はモータ４４で一定速度に駆動されており、転写ローラ１９が図１に示したように中間転写ベルト１０を介して駆動ローラ１８に圧接している。
【００３７】
本実施例のように、回転伝達機構９をレジストローラ１６、２次転写部（駆動ローラ１８）、定着ローラ１７のうち、レジストローラ１６と定着ローラ１７に設置した理由を以下に述べる。回転伝達機構９は、ローラが設置された回転軸３４にかかる過剰な負荷トルク変動を吸収する機能を有する。過剰な負荷トルク変動は、基準となるローラ対に対し回転伝達機構９を設置したローラの線速が異なる場合に、両ローラ対が転写材をニップして引っ張り合い、又は押し合う時に発生する。本実施形態では、基準のローラ対を駆動ローラ１８と転写ローラ１９対とし、このローラ対の線速に対し、レジストローラ対と定着ローラ対の線速が異なることによって生じる負荷トルク変動を回転伝達機構９ａ、９ｂが吸収する。
【００３８】
基準となるローラ対は、定着ローラ対やレジストローラ対とすることも可能だが、２次転写部の駆動ローラが好ましい。回転伝達機構９は負荷トルク変動を吸収する一方、ローラの線速も変化する。画像を転写材に転写する２次転写部の駆動ローラ軸に回転伝達機構９を設置した場合。駆動ローラの線速変化は搬送しているベルト上の画像形成に悪影響を及ぼす。
【００３９】
本実施例で説明すると、２次転写部の駆動ローラ１８の線速変動が発生すると、書き込み装置１から感光体ドラム２ｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙへ書き込まれ、感光体ドラム２ｋ〜２ｙから中間転写ベルト１０へ１次転写している画像部分の濃度ムラが発生してしまう。よって、駆動ローラ１８は、負荷トルク変動に対して一定線速で駆動することが望ましいため、回転伝達機構９を設置せずに基準ローラ対として、回転伝達機構９のような構成は設置しない。他のローラ対に回転伝達機構９を設置する。
【００４０】
回転伝達機構９ａ、９ｂの回転軸３８にはそれぞれ共通駆動源のモータ４３が連結されている。モータ２個で、それぞれ、別の駆動源を設けてもよい。本実施例では、低コスト化のためにモータ４３で２つのローラ対を駆動する構成を採用している。また、レジストローラ対側では、モータ４３の回転駆動力の伝達及び遮断を目的とするクラッチ機構４６を設けている。これは、レジストローラは、所定のタイミングで転写材３５を２次転写部へ搬送することを目的に設置されたローラであるため、レジストローラの起動及び停止を所望のタイミングで行なう必要があるためである。これによって、図示しない給送機構から搬送された転写材を、所定のタイミングでクラッチ４６のＯＮ動作で２次転写部に搬送し、転写材上の画像転写位置が所望の位置となるようにしている。
【００４１】
クラッチ機構４６は、定着ローラ側にも設置してもよい。定着ローラ側のクラッチ機構は、搬送不良により転写材が停止した場合の転写材除去の容易性を実現する。転写材がレジストローラ１６または定着ローラ１７にニップ中に停止し、停止した転写材を引き抜こうとするとき、回転伝達機構を介してモータ４３までが連結していると非常に大きな力を要する。そこで、ローラからモータ間にクラッチ機構を設け、力の伝達を遮断し容易に引き抜くことを可能とする。クラッチ機構は、ローラとモータ間の伝達経路上のどの位置でも構わない。制御基板４５は、モータ４３へ駆動信号を送信する。制御基板４５では要求されたタイミングで、所定の回転速度回転するようにモータ４３へ駆動信号を送信する。モータ４３は、ステッピングモータやＤＣサーボモータが使用されており、制御基板４５からの駆動指令に応じて、一定の回転角速度で回転する。
【００４２】
なお以下では定着ローラ側回転伝達機構９ａの各部品番号にａを添えて、レジストローラ側ではｂを添えて説明する。
転写材３５上に画像を転写及び定着して排紙するべく、モータ４３が動作されると、回転伝達機構９ａの回転軸３８ａが回転し、互いに噛合ったはすば歯車３１ａ及び３２ａを介して回転軸３４ａに伝達される。回転軸３４ａが回転すると定着ローラ１７が回転され、搬送されてくる転写材３５に対し定着動作が行なわれる。一方、回転伝達機構９ｂは、所定のタイミングでクラッチ機構４６がＯＮして駆動力を伝達すると、回転軸３８ｂが回転し、互いに噛合ったはすば歯車３１ｂ及び３２ｂを介して回転軸３４ｂに伝達される。回転軸３４ｂが回転するとレジストローラ１６が回転され、転写材３５を２次転写部に送り出す。そして、転写材３５は２次転写部に到達して駆動ローラ１８と転写ローラ１９のニップ部に搬送される。
【００４３】
例えば、製造誤差によりレジストローラ１６の直径が狙いより大きく、レジストローラ１６の線速が駆動ローラ１８の線速よりも速い場合、レジストローラ１６が２次転写部へ転写材３５を押し込むような状態となる。転写材の剛性が低い場合は、レジストローラ１６と駆動ローラ１８の搬送量の差に応じて転写材３５が撓むが、転写材の剛性が高い場合には、駆動ローラ１８は一定速度で回転するように制御されており、レジストローラ１６と駆動ローラ１８が転写材３５を介して押し合う状態が続く。レジストローラ１６に回転力を伝達する回転伝達機構９ｂの回転軸３４ｂの負荷トルクが増大する。
【００４４】
この時、はすば歯車３１ｂへの噛合いによりはすば歯車３２ｂに生じるスラスト方向Ａの力が発生し、図３に示すように、はすば歯車３１ｂに対してはすば歯車３２ｂがその回転軸方向Ａに沿って、図中右方向にコイルばねの弾性手段３６を圧縮するように移動する。
【００４５】
この移動により負荷トルクの増加分が吸収される。つまり、負荷トルクの増加に伴い、はすば歯車３２ｂが移動し、レジストローラ１６の回転速度は低下する。常に一定速度で回転するモータ４３とそれに連結した回転軸３８ｂ、はすば歯車３１ｂに対し、はすば歯車３２ｂのスラスト方向Ａの移動により回転軸３４ｂの回転速度は変化する。
【００４６】
本実施形態では、はすば歯車３２が図３で右方向に移動する時、回転軸３４ｂの回転速度は低下し、はすば歯車３２が左方向に移動する時は、回転速度が増加する。このはすば歯車３２ｂのスラスト方向の移動は、転写材３５がレジストローラ１６と駆動ローラ１８の両方にニップしている間に発生する。転写材３５の後端がレジストローラ１６を抜けると、増加した負荷トルクは無くなり元の負荷トルクに戻る。転写材３５を搬送中に移動したはすば歯車３２ｂは、弾性手段３６の加圧力で回転軸方向Ａの元の位置に移動する。元の位置とは、図２に示すはすば歯車３２ｂの位置であり、この位置は、レジストローラ１６対を回転するための負荷トルクによるスラスト方向Ａの力と弾性手段３６の加圧力とが均衡した位置である。これに加えて、レジストローラ対のみに転写材３５がニップして搬送する時には、転写材を搬送する分の負荷トルクが増加して、スラスト方向Ａの弾性手段３６を圧縮する方向に少し移動する。転写材３５を搬送する際の負荷トルクの増加量は、先述した線速差による負荷トルク変動に対して非常に小さいため、この時のはすば歯車３２ｂの移動量は少ない。
【００４７】
また、レジストローラ１６の線速が駆動ローラ１８の線速よりも遅い場合、はすば歯車３２ｂは先述した方向とは逆の方向に移動する。これは、転写材３５を介して、レジストローラ１６が駆動ローラ１８に引っ張られるように回転し負荷トルクが減少するためである。
【００４８】
定着ローラ１７側の回転伝達機構９ａの動作も同様である。定着ローラ１７の線速が駆動ローラ１８の線速よりも速い場合、定着ローラ１７の負荷トルクが増大し、はすば歯車３２ａは、スラスト方向Ａの図中右方向に移動する。また、定着ローラ１７の線速が駆動ローラ１８の線速よりも遅い場合、定着ローラ１７の負荷トルクが減少し、はすば歯車３２ａは、スラスト方向Ａの図中左方向に移動する。
【００４９】
次に、定着ローラ１７、レジストローラ１６にかかる負荷トルク変動の実例を示し、本発明の回転伝達機構９の動作とその効果について具体的に説明する。
【００５０】
定着ローラ１７の線速が駆動ローラ１８の線速（２次転写部の線速）よりも速い場合の、定着ローラ１７の回転軸にかかる負荷の変動を計測した結果を図５に示す。本計測では、定着ローラ１７の伝達機構に本発明の回転伝達機構９は設置されていない構成、または、はすば歯車３２のスラスト方向Ａの移動が規制された状態で計測を行った。
【００５１】
図５の時間帯５２は、モータ４３が起動し、定着ローラ１７が回転を開始し、所望の回転速度で回転している時間帯である。この時、転写材を搬送していない状態の定着ローラ１７は、負荷トルク約１００ｍＮ・ｍが回転軸にかかっている。時間帯５３は、２次転写部と定着ローラ１７に転写材３５がニップしている時間帯である。
【００５２】
定着ローラ１７は、２次転写部よりも速い線速で転写材３５を搬送するため、２次転写部にニップしている転写材３５を引っ張る状態で負荷トルクが増加する。ニップ部でのローラと転写材との滑りが無い場合、この負荷トルクは右肩上がりに上昇し、転写材の破断や伝達歯車の破損が発生する。しかし、実際には、接触部のすべりが発生する。本実施形態では、２次転写部の中間転写ベルト１０と転写材３５との摩擦力が最も弱く、滑りが生じる。２次転写部でトナー画像を転写材３５に転写しているため、トナーが潤滑材として働き、中間転写ベルト１０と転写材３５とで滑りを発生させる。この時間帯の負荷トルクは上昇せずに、ある一定範囲で変動する。本計測では、約２５０ｍＮ・ｍの負荷トルクであった。
【００５３】
このような、負荷トルクの上昇による２次転写部での転写材３５と中間転写ベルト１０の滑りは画像劣化につながる。トナー画像は崩れ、線画が不明瞭になってしまう。時間帯５４は、２次転写部を転写材３５の後端が抜けて、定着ローラ１７のみにニップしている時間帯である。時間帯５２と比較して転写材３５を搬送するために若干の負荷トルクの増加がみられるが、負荷トルク約１００ｍＮ・ｍに戻っている。時間帯５３の最初に見られるショック的な変動５１については、膜厚が大きい転写材を搬送した際に顕著に発生する現象で、その詳細については、後述（実施例２で説明）する。
【００５４】
回転伝達機構９ａでは、時間帯５２の一定の負荷トルク状態において、はすば歯車３２ａのスラスト方向の位置は、弾性手段３６の加圧力と定着ローラ１７の駆動トルクによるスラスト力との平衡位置である。時間帯５３で負荷トルクが増加すると、はすば歯車３２ａはスラスト方向Ａの図２中右方向に移動する。時間帯３５の間、この移動は常に起こり、はすば歯車３２ａは右方向に移動を続ける。この移動により負荷トルクの増加を吸収する。トルク増加分の吸収とは、本実施形態では２次転写部において、中間転写ベルト１０の線速に対し、転写材３５をより速い線速で引っ張る過剰な搬送力を吸収する意味をもつ。負荷トルクの増加に伴い、一定回転速度で回転するはすば歯車３１ａに対し、はすば歯車３２ａがスラスト方向Ａに移動することで、はすば歯車対の回転伝達トルクが低下し、回転軸３４ａの回転速度は低下する。回転軸３４ａの回転速度の低下は、定着ローラ１７と２次転写部の線速を一致させる方向であり、２次転写部での滑りが抑制され、高画質な転写画像が得られるようになる。時間帯５４では、負荷トルクの増加は無くなり、はすば歯車３２ａは、弾性手段３６の加圧力により、時間帯５２の位置と同じ位置に戻り、次の転写材３５ニップ時の負荷トルク変動に備える。
【００５５】
次に、定着ローラ１７の線速が駆動ローラ１８の線速（２次転写部の線速）よりも遅い場合の、定着ローラ１７の回転軸にかかる負荷の変動を計測した結果を図６に示す。時間帯５５は、２次転写部と定着ローラ１７に転写材３５がニップしている時間帯である。定着ローラ１７は、２次転写部よりも低い線速で転写材３５を搬送するため、２次転写部にニップしている転写材３５に定着ローラ１７が回転方向に押される負荷トルクが発生する。つまり、定着ローラ回転軸３４ａの負荷トルクが減少する。実際には定着ローラと２次転写部間において転写材の撓みが生じた後、２次転部での転写材３５と中間転写ベルト１０との滑りが発生し、図６に示すように、緩やかに負荷トルクが減少した後、一定の負荷トルクとなる。
【００５６】
回転伝達機構９ａでは、時間帯５５で負荷トルクが減少すると、はすば歯車３２ａはスラスト方向Ａの図２中左方向に移動する。時間帯３５の間、この移動は常に起こり、はすば歯車３２ａは左方向に移動を続ける。この移動により負荷トルクの減少を補足する。トルク減少分の補足とは、本実施形態では２次転写部において、中間転写ベルト１０の線速に対し、転写材３５をより遅い線速のために不足している搬送量を増加させる意味をもつ。負荷トルクの減少に伴い、一定回転速度で回転するはすば歯車３１ａに対し、はすば歯車３２ａがスラスト方向Ａの左方向に移動することで、回転軸３４ａの回転速度は増加する。回転軸３４ａの回転速度の増加は、定着ローラ１７と２次転写部の線速を一致させる方向であり、２次転写部での滑りが抑制され、高画質な転写画像が得られるようになる。
【００５７】
同様に、レジストローラ１６の線速が駆動ローラ１８の線速（２次転写部の線速）よりも速い場合の、レジストローラ１６の回転軸にかかる負荷の変動を計測した結果を図７に示す。本計測も、レジストローラ１６の伝達機構に本発明の回転伝達機構９は設置されていない構成、または、はすば歯車３２のスラスト方向Ａの移動が規制された状態で計測を行なった。図７の時間帯５７は、モータ４３が起動し、レジストローラ１６が回転を開始し、所望の回転速度で回転している時間帯である。この時、転写材を搬送していない状態のレジストローラ１６は、負荷トルク約４０ｍＮ・ｍが回転軸にかかっている。時間帯５８は、２次転写部とレジストローラ１６に転写材３５がニップしている時間帯である。レジストローラ１６は、２次転写部よりも速い線速で転写材３５を搬送するため、２次転写部にニップしている転写材３５を押し込む負荷トルクが発生する。
【００５８】
実際には、レジストローラ１６と２次転写部との間で、転写材３５は撓みながら搬送される。転写材３５の撓み方で、この時間帯の負荷トルク変動は変化する。本計測では、最大約１００ｍＮ・ｍまで負荷トルクが増加した。このような、負荷トルクの上昇でも同様に転写画像の劣化は発生する。時間帯５９は、転写材３５の後端がレジストローラ１６を通過した時間帯である。時間帯５７の最初に見られるショック的な変動５６については、後述する。
【００５９】
次に、レジストローラ１６の線速が駆動ローラ１８の線速（２次転写部の線速）よりも遅い場合の、レジストローラ１６の回転軸にかかる負荷の変動を計測した結果を図８に示す。時間帯６２は、２次転写部とレジストローラ１６に転写材３５がニップしている時間帯である。レジストローラ１６は、２次転写部よりも低い線速で転写材３５を搬送するため、２次転写部にニップしている転写材３５に、レジストローラ１６が回転方向に引っ張られて負荷トルクが減少する。つまり、レジストローラ回転軸３４ｂの負荷トルクが減少する。実際には、２次転部での転写材３５と中間転写ベルト１０との滑りが発生し、図８に示すように、ある範囲の負荷トルク変動となる。
【００６０】
このように転写材３５がレジストローラ１６と２次転写部にニップしている時の負荷トルクの増加、減少に対する回転伝達機構９ｂのはすば歯車３２ｂの動きは、先述した定着ローラ１７の回転伝達機構９ａと同様である。負荷トルクが増加すると、はすば歯車３２ｂはスラスト方向Ａの図２中右方向に移動する。負荷トルクが減少すると、はすば歯車３２ａはスラスト方向Ａの図２中左方向に移動する。その結果、回転軸３４ｂの回転速度がレジストローラ１６と２次転写部の線速を一致させるように変化し、２次転写部での滑りが抑制され、高画質な転写画像が得られるようになる。
【００６１】
次に、回転軸３４にかかる負荷トルクと、その時、はすば歯車３２のスラスト方向Ａに発生する力の関係について説明する。この関係は、弾性部材３６の設計において重要な特性となる。設計したはすば歯車対における負荷トルクと、スラスト方向Ａに発生する力（以下、並進力という。）の関係を求める。転写材３５搬送時に発生する負荷トルク変動を計測することで、はすば歯車３２の並進力が得られ、効果的に、はすば歯車がスラスト方向Ａに移動するように弾性部材３６の加圧力を設定する。
【００６２】
図９は、はすば歯車対が噛合う際の力の関係を示す説明図である。はすば歯車はねじれ角βで設計及び製造されている場合、噛合い力Ｆｔ、回転方向の駆動力Ｆθ、軸方向の並進力Ｆｚは、図９の関係となる。はすば歯車のねじれ角βによって、噛合い力Ｆｔが回転方向の駆動力Ｆθと軸方向の並進力Ｆｚに分けられ、これらの関係は、Ｆｚ＝Ｆθ・ｔａｎβとなる。つまり、負荷トルク増加時には、駆動力Ｆθが大きくなり、それに伴い、並進力Ｆｚも大きくなる。また、はすば歯車では、複数の歯が順次に噛合ってトルクを伝達するため、この並進力は常に発生している。
【００６３】
この関係式と、はすば歯車３２がスラスト方向Ａに移動する際のスプライン４０の連結部の摩擦係数を考慮して、はすば歯車３２の回転軸３４にかかる負荷トルクとはすば歯車３２の並進力の関係を求める。負荷トルクと並進力の関係を実験データと関係式を用いた近似で導出した例を図１０に示す。先述したように、定着ローラ線速が２次転写部よりも速い場合の負荷トルク変動は図５である。時間帯５３の負荷トルクは約２５０ｍＮ・ｍであり、この負荷トルクに対してはすば歯車３２がスラスト方向に移動するように弾性手段３６の加圧力を設計する。時間帯５３の負荷トルクをＴｆとして、図１０から、はすば歯車３２の並進力Ｈｆを導出する。弾性手段３６の加圧力は、この並進力Ｈｆよりも弱く設計する。また、図５の時間帯５２および５４の負荷トルク約１００ｍＮ・ｍをＴｆ‘として、図１０から、はすば歯車３２の並進力Ｈｆ’を導出する。弾性手段３６の加圧力は、この並進力Ｈｆ‘から、時間帯５２及び５４において、はすば歯車３２が平衡してスプライン連結上で停止するように設計する。このように設計することで、定着ローラと２次転写部に転写材がニップしているときに発生する負荷トルク変動に対して、はすば歯車３２がスラスト方向に移動して、所望の効果が得られるようになる。また、時間帯５３の負荷トルク変動量は、各ローラの製造公差や転写材の膜厚などによって変化する。そのため、設計時には図１０の幅６５のようにトルク変動範囲から、はすば歯車３２並進力の変動範囲６６を求めて、弾性部材３６の加圧力を設計する。
【００６４】
また、図６に示す定着ローラ線速が２次転写部よりも遅い場合の負荷トルクの減少については、時間帯５２及び５４において、はすば歯車３２が平衡してスプライン連結上で停止するように設計することで、同様の効果が得られる。
【００６５】
図１１に示すように異なる弾性部材３６と３６‘を用意し、はすば歯車３２の側面を両側から加圧する機構としてもよい。これによって、負荷トルクの増加と減少の両方に対応したより高精度な加圧力設計が可能となる。弾性部材３６’は、回転軸３４に固定されたフランジ４７に固定されている。
【００６６】
また図１５に示すように弾性部材３６の加圧力を調整する機構を設けても良い。弾性部材３６の一端を回転部材８１に固定する。回転部材８１は、はすば歯車３２と同様にスプライン４０の連結部上をスラスト方向に移動可能で、回転軸３４と伴に回転する。接触部材８２は、回転部材８１の側面部に接触してスラスト方向の移動を規制している。回転部材８１のスラスト方向の位置は、はすば歯車８３の回転によって調整される。このような機構により、はすば歯車３２にかかる弾性部材３６の加圧力を調整することが可能となり、環境や経時、製品固体差が大きい場合にも対応することが可能である。
【００６７】
さらに、図１４に示すようにリミットスイッチ８５を設置してもよい。転写材３５の搬送中の負荷トルク変動により、はすば歯車３２がスラスト方向に移動し、スプライン連結４０の端部に到達すると、期待する効果は得られなくなってしまう。そこで、はすば歯車３２がスプライン連結部の端部に到達したことを検知する手段を設ける。リミットスイッチ８５は、筐体固定され、はすば歯車３２がセンサ部に到達すると、リミットスイッチの作動棒に接触してスラスト方向に押し込むことでリミットスイッチが動作して、はすば歯車３２の到達を検知する。はすば歯車３２が端部に到達する状態とは、２次転写部とレジストローラ１６や定着ローラ１７の線速差が想定以上となっており、大きな負荷トルク変動が発生している状態である。リミットスイッチ８５の動作信号を受信すると、制御基板４５は負荷トルクが減少するようにモータ４３の平均速度を変更して調整する。または、異常として図示じない画像形成装置本体に送信する。
【００６８】
次に、図３に示した、はすば歯車３２のスラスト方向の移動量Ｂと、それに基づいたスプライン連結幅Ｃの設計方法について説明する。はすば歯車３２は、図５に示した負荷トルクが変動している時間帯５３において、常にスラスト方向に移動していく。図３に示したスラスト方向移動量Ｂは、以下に説明するように試算することが可能である。試算したスラスト方向移動量に基づいて、はすば歯車３２のスラスト移動を可能とするスプライン連結の幅Ｃを設計する。
【００６９】
以下に定着ローラ側の回転伝達機構９ａについて説明するが、レジストローラ側についても同様である。下記表１は、歯車３２ａのスラスト方向の移動量（表中「歯車スライド量」）を算出した結果と、算出に用いた各設計数値を示している。
【表１】
0004918184.tif 000002
【００７０】
まず、負荷トルク変動の要因である定着ローラ１７と２次転写部の線速差を求める。この線速差は、以下に挙げる各部品の寸法公差と熱膨張から算出される。部品寸法としては、定着ローラ１７の直径、駆動ローラ１８の直径、中間転写ベルト１０の公差である。また、定着ローラと駆動ローラの対向ローラの加圧力と各ローラの表層ゴムの変形量も考慮することが望ましい。本実施形態では、定着ローラ１７と２次転写部の線速差は、最大で１．２％生じると算出された。定着ローラ１７の線速が２次転写部より１．２％だけ速い場合、Ａ３サイズの転写材３５縦（長さ４２０ｍｍ）を搬送する際には、約５ｍｍの搬送量の差が生じる。つまり、２次転写部がＡ３サイズ４２０ｍｍの転写材を搬送する際に、定着ローラは、約５ｍｍ分多く、４２５ｍｍ分回転する。転写材３５に撓みやローラとの滑りが無いと仮定すると、回転伝達機構９ａのはすば歯車３２ａは、この定着ローラの過剰な回転量（円周５ｍｍ分）を吸収するようにスラスト方向に移動する。定着ローラ１７の直径が３０ｍｍ、はすば歯車３２のピッチ円直径が４０ｍｍ、はすば歯車のねじれ角βが１０度（０．１７ｒａｄ）のとき、定着ローラの周上５ｍｍの回転に相当するはすば歯車３２ａのスラスト方向の移動量は、過剰な搬送量×はすば歯車のピッチ円直径／定着ローラの直径／ｔａｎ（ねじれ角）より算出され、３８ｍｍが求められる。これが、Ａ３サイズの転写材３５を搬送した際のはすば歯車３２のスラスト方向の最大移動量となる。スプライン連結幅Ｃは、最大移動量を確保できる幅に設計される。
【００７１】
本実施例では、搬送する転写材の最大サイズをＡ３と想定して、はすば歯車３２の最大移動量を算出した。最大サイズが異なる場合には、別途算出する必要がある。転写材３５の長さが大きくなれば、より広いスプライン連結幅Ｃが必要となる。本発明はロール状のエンドレスな転写材には対応することができないため、転写材を適当な長さでカットして搬送する必要がある。
【実施例２】
【００７２】
図２に示したような実施例１においては、膜厚が大きい転写材３５を搬送した際に、膜厚が大きい転写材３５がレジストローラ１６や定着ローラ１７のニップ部に突入する際に大きな負荷トルクが発生し、はすば歯車３２がスラスト方向に移動してしまうことがある。本発明においてはすば歯車３２に要求する機能は、２つのローラ対に転写材３５がニップしている際に発生する負荷トルク変動を吸収するようにスラスト方向に移動することである。先に示した図５から図８の負荷トルク変動は、膜厚が約３００μｍの転写材を使用した計測値である。転写材３５が定着ローラ１７のニップ部に突入する際に定着ローラ１７の回転軸にかかる負荷トルクの変動を示しているのが、図５及び図６の変動５１である。また、レジストローラ１６の場合を示すのが図７及び図８の変動５６である。どちらも、加圧されているローラニップ部に転写材３５が進入する際に、ローラを転写材３５の膜厚分だけ押上げて進入するために必要となるトルクである。転写材３５の膜厚が大きいほど変動５１及び５６は顕著となる。
【００７３】
このような、転写材３５突入時の負荷トルク変動にはすば歯車３２が反応してスラスト方向に移動してしまうと、既にはすば歯車３２が移動している状態となるため、転写材３５がニップ時の負荷トルク変動に対し、十分に機能できない可能性がある。また、転写材３５突入時の負荷トルク変動に対して、はすば歯車３２がスラスト方向に移動すると同時に、ローラ回転速度が低下し、定着ローラ１７突入時には、２次転写部での転写画像にブレが生じ、レジストローラ１６突入時には、２次転写部への転写材３５の到着時間が遅れ、画像先頭位置に誤差が生じてしまう。
【００７４】
これについて、転写材３５がレジストローラ１６や定着ローラ１７のニップ部に突入する際に、一時的にはすば歯車３２がスラスト方向に移動しないように規制部材を設けた実施例を図１２に示す。なお以下では、図２で示した構成に追加された構成のみを説明する。
【００７５】
スラスト方向規制手段は、転写材３５がニップ部に進入する時に一時的にはすば歯車３２をスラスト方向に規制する機構である。この規制手段は、回転軸にかかる負荷トルクが減少してはすば歯車３２が移動する方向には自由に移動し、負荷トルクが増加するときにはロックされるワンウェイクラッチを採用する。図１２では、ラチェット式ワンウェイクラッチを採用している（ローラ式ワンウェイクラッチを用いてもよい）。はすば歯車３２の側面に接触してはすば歯車３２のスラスト方向の移動に従い、スラスト方向に移動する接触部材７１がある。接触部材７１には、第１のクラッチプレート７２が固定されている。第１クラッチプレート７２と対向する位置で、第１クラッチプレート７２に対して接離自在な第２のクラッチプレート７３が配置されている。第２クラッチプレートは、図示しない筐体に固定されたプレートガイド部材７４によって、図中鉛直方向に移動可能で、水平方向に固定されている。
【００７６】
また、第２クラッチプレートは、クラッチ付勢手段７５によって、第１クラッチプレートに押し付けように付勢される。第１、第２クラッチプレート７２、７３の対向面には、のこぎり形状の突起が形成されており、噛合うことでロック状態となる。このクラッチ機構は、はすば歯車３２が負荷トルクが増加した際に移動する方向に対し規制し、ロックする。一方、負荷トルクが減少する際に移動する方向に自在としている。第２クラッチプレート７３の突起部を第１クラッチプレートの突起部から強制的に離すリリース機構として、図示しないプル型のソレノイドを用いている。ソレノイドは、図示しない筐体に固定され、第２クラッチプレートをクラッチ付勢部材に抗してソレノイド側に移動させる。これによって、第１クラッチプレートのロック状態が解除される。プレート付勢手段としては、圧縮バネのほか、板バネ、ゴム材を利用してもよい。
【００７７】
はすば歯車３２のスラスト方向規制手段の動作について説明する。本実施例では、一時的にスラスト方向の移動を規制するタイミングを、図１３に示す位置に設置した転写材３５の検知センサ７６及び７７の出力を基に決定する。定着ローラ１７側では、定着ローラ１７の下流側近傍に設置された検知センサ７６の出力を基に、１枚目の転写材３５を搬送する前、または１枚目以降の転写材３５の後端を検知するとソレノイドが動作し、回転伝達機構９ａの接触部材７１ａはスラスト方向にロックされ、１枚目又は次の転写材３５の先端突入時には、確実にはすば歯車３２ａはスラスト方向にロックされた状態となる。次に、検知センサ７６で転写材３５の先端を検知すると、ロックが解除されてはすば歯車３２ａはスラスト方向に自在に移動する。
【００７８】
一方、レジストローラ１６側では、２次転写部の下流側近傍に検知センサ７７を設置した。レジストローラ１６側でも定着ローラ側と同様にレジストローラ近傍に検知センサ７７を設置してもよい。本実施形態では、所望の時刻に転写材３５を２次転写部に搬送するレジストローラの機能を精度良く実施できるように２次転写部の下流側近傍に設置した。検知センサ７７の出力を基に、１枚目の転写材３５を搬送する前、または１枚目以降の転写材３５の後端を検知するとソレノイドが動作し、回転伝達機構９ｂの接触部材７１ｂはスラスト方向にロックされ、１枚目又は次の転写材３５の先端突入から２次転写部にニップする期間は、確実にはすば歯車３２ｂはスラスト方向にロックされた状態となる。
【００７９】
次に、検知センサ７７で転写材３５の先端を検知すると、ロックが解除されてはすば歯車３２ｂはスラスト方向に自在に移動する。このように動作することで、レジストローラや定着ローラにおいて、膜厚が大きい転写材の搬送においても、本来の搬送機能と本発明の負荷トルク変動を吸収する機能を両立することが可能となる。なお、転写材３５の検知センサ７６及び７７の設置位置はこれに限るものではなく、転写材３５がレジストローラ１６、定着ローラ１７のニップ部に突入する時刻が推定できればどこでもよい。また、動作タイミングに関してもこれに限るものではなく、転写材３５がそれぞれのローラニップ部に突入する際にロック状態となるように動作すればよい。
【００８０】
以上二つの実施例により本発明を説明してきたが、本発明は、圧接する２つの回転体の接触部分を、該回転体の回転により所定の長さをもつ転写材を搬送する搬送装置を２つ以上有する画像形成装置において、該２つの搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、該回転体の回転駆動力を発生するひとつ以上駆動源と、それぞれの搬送装置には該駆動源によって発生される回転駆動力をそれぞれの搬送装置の該回転体に伝達する回転伝達機構を有しており、少なくとも１つの回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を具備しており、第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に他の搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する弾性部材を具備していることを特徴とするが、ここで、「所定の長さをもつ」とは、カット紙のことを示す。一般的なロール紙では本発明の適用は難しい面があるが、本発明がカット紙のみに限定されることを意味するものではない。そして、本発明では、２つの転写材搬送装置間の線速差によって発生する転写材を介した押し合い、引っ張り合いによる負荷トルク変動に対して、負荷トルク変動に応じて発生するはすば歯車のスラスト力によりはすば歯車スラスト方向に移動可能とすることによって、過剰な負荷トルク変動に対し、負荷トルク変動を吸収する（負荷トルク変動を逃がす）ようにはすば歯車が移動することによって、転写材をより安定した速度で搬送することを可能としている。
【００８１】
また、転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写部に転写材を所定のタイミングで搬送するレジスト搬送装置を有する画像形成装置において、該転写搬送装置と該レジスト搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、レジスト搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を具備しており、第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する弾性部材を具備していることを特徴とするとし、転写ローラとレジストローラの線速差によって発生する転写材を介した押し合い、引っ張り合いによる負荷トルク変動に対して、過剰な負荷トルク変動に対し、負荷トルク変動を吸収する（負荷トルク変動を逃がす）ようにはすば歯車が移動することによって、レジストローラの線速が転写ローラの線速に近づくように変化することで、転写中の転写材をより安定した速度で搬送することを可能としている。
【００８２】
また、転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写された転写材上のトナー画像を２つの回転体で圧接搬送して定着する定着搬送装置を有する画像形成装置において、該転写搬送装置と該定着搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、定着搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を具備しており、第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する弾性部材を具備していることを特徴とし、転写ローラと定着ローラの線速差によって発生する転写材を介した押し合い、引っ張り合いによる負荷トルク変動に対して、過剰な負荷トルク変動に対し、負荷トルク変動を吸収する（負荷トルク変動を逃がす）ようにはすば歯車が移動することによって、定着ローラの線速が転写ローラの線速に近づくように変化することで、転写中の転写材をより安定した速度で搬送することを可能とする。
【００８３】
また、転写材にトナー画像を２つの回転体で圧接搬送し、転写する転写搬送装置と、転写された転写材上のトナー画像を２つの回転体で圧接搬送して定着する定着搬送装置と、転写部に転写材を所定のタイミングで搬送するレジスト搬送装置を有する画像形成装置において、該転写搬送装置と該定着搬送装置は、それぞれの接触部分間の距離が、該転写材の搬送方向の長さよりも短い位置関係に設置されており、該定着搬送装置とレジスト搬送装置の回転駆動力を発生する１つの駆動源と、それぞれの搬送装置には該駆動源によって発生される回転駆動力を該回転体に伝達する回転伝達機構を有しており、該定着搬送装置及び該レジスト搬送装置の回転伝達機構は、駆動源の回転駆動力を回転体に伝達する少なくとも一対の互いに噛合った第一及び第二のはすば歯車を具備しており、第一及び第二のはすば歯車は、該転写材搬送時に転写搬送装置との線速差に起因して回転伝達機構の負荷トルクが増大する際に、該第一及び第二のはすば歯車に作用するスラスト方向の力により第一のはすば歯車に対して第二のはすば歯車がその回転軸方向に沿って移動されるように、それぞれ設けられており、第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する弾性部材を具備していることを特徴とし、１個のモータでレジストローラと定着ローラの２つの搬送装置を駆動する画像形成装置において、スラスト方向に移動可能なはすば歯車を有する伝達機構を設置することで、レジストローラと定着ローラがそれぞれ、転写ローラの線速に近づくように変化することで、転写中の転写材をより安定した速度で搬送することを可能とする。
【００８４】
また、モータ１個の構成では、モータ２個の構成に対し、低コストである反面、レジストローラと定着ローラ線速をそれぞれ調整することが不可能であったが、本発明により、低コストかつはすば歯車の移動による線速調整が行なわれることで、高精度な転写材の搬送が実現できる。
【００８５】
また、第二のはすば歯車の一方の端面に向かって付勢する第一の弾性部材と、第二のはすば歯車の他方の端面に向かって付勢する第二の弾性部材を有することで、両側から弾性部材を付勢することによって、負荷トルク変動の増加と減少の両方に対応することが可能となる。また、２つの弾性部材を設計することで、より精度の高い加圧力設計が可能となり、上述の点が顕著となる。
【００８６】
また第二のはすば歯車の端面に固定された該弾性部材の端部とは別のもう一方の端部に固定され、該第二のはすば歯車の回転軸方向の任意の位置に移動及び固定可能な弾性部材保持機構を有することを特徴とすることで、はすば歯車に加圧する弾性部材の他方の固定端をスラスト方向に調整可能とすることにより、はすば歯車に対するスラスト方向の加圧力を調整することが可能となる。これによって、環境、経時変化や画像形成装置の個体差による誤差を調整することが可能となる。
【００８７】
また、モータ個体差によってモータの平均速度が所望の速度から異なる場合があるような場合に、歯車等の伝達部品公差から想定した以上の負荷トルク変動が発生し、はすば歯車のスラスト方向の移動はスプライン連結部のリミットまで行なわれるが、第二はすば歯車の回転軸方向に沿う移動により、回転軸方向の任意の位置に該はすば歯車が到達したことを認識する検知手段を有し、この検知手段によりはすば歯車の到達を検知すると、駆動源の平均回転速度を変更することで、このようなはすば歯車の移動を検知して、モータの平均速度を調整することで、モータ固体差による平均速度についての問題を解決し得る。
【００８８】
さらに、はすば歯車の移動は、２つの搬送装置の線速差に基づいた負荷トルク変動に応じて設置された搬送装置の線速を変化させるが、レジスト搬送装置が単独で転写材を搬送しているとき（２つの搬送装置に転写材が跨っていないとき）は、一定の線速で搬送して欲しい。すなわち、変化すると画像先頭位置がずれてしまうし、また転写材が定着やレジスト搬送装置に進入する際の負荷トルク変動でも、一定の線速で搬送して欲しい（はすば歯車は、ニップ後の負荷トルク変動に備えて、スラスト移動して欲しくない。）。このように、２つの相反する要求が存在し、特に膜厚の大きな転写材の場合には、ニップ部進入時の負荷トルク変動が大きく、両立が困難であるが、第二はすば歯車の回転軸方向の移動を一時的に規制する規制手段を有することで、転写材の膜厚によらず、上述の作用、効果が得られる。
【００８９】
またさらに、第二はすば歯車の一時的に規制する時間を、転写材の搬送経路上に設置された転写材検出手段の出力に基づいて行なうことで、転写材が搬送装置に進入するタイミングを確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施対称となる画像形成装置の例の要部を示す概念図
【図２】定着ローラへの回転伝達機構の一例を示す断面図
【図３】一のはすば歯車に対して他のはすば歯車がその回転軸方向に沿って弾性手段を圧縮するように移動する状態を示す断面図
【図４】本発明の実施形態の模式図
【図５】定着ローラの線速が２次転写線速より大きい場合の負荷トルクと時間の関係を示す図
【図６】定着ローラの線速が２次転写線速より小さい場合の負荷トルクと時間の関係を示す図
【図７】レジストローラの線速が２次転写線速より大きい場合の負荷トルクと時間の関係を示す図
【図８】レジストローラの線速が２次転写線速より小さい場合の負荷トルクと時間の関係を示す図
【図９】はすば歯車対が噛合う際の力の関係を示す説明図
【図１０】負荷トルクと並進力の関係を実験データと関係式を用いた近似で導出した例を示す図
【図１１】異なる二つの弾性部材ではすば歯車の側面を両側から加圧する機構の例を示す図
【図１２】ラチェット式ワンウェイクラッチを採用している例を示す図
【図１３】はすば歯車のスラスト方向規制手段とその動作を示す図
【図１４】リミットスイッチ８５を設置する例を示す図
【図１５】弾性部材の加圧力を調整する機構を示す図
【符号の説明】
【００９１】
１：書き込み装置
２ｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙ：感光体ドラム
９：回転伝達機構
１０：中間転写ベルト
１６：レジストローラ対
１７：定着ローラ対
１８：駆動ローラ
１９：転写ローラ対
３１、３２：はすば歯車
３３：軸受
３４：回転軸
３５：転写材
３６、３６‘：弾性手段
３７：はすば歯車の一方の端面
３８：回転軸
３９：軸受
４０：スプライン
４１：画像形成装置の筐体
４３、４４：モータ
４５：制御基板
４６：クラッチ機構
４７：フランジ
５１、５６：変動
５２〜５５、５７〜６２：時間帯
６５：負荷トルクの幅
６６：変動範囲
７１：接触部材
７２、７３：クラッチプレート
７４：プレートガイド部材
７５：クラッチ付勢手段
７６、７７：検知センサ
８１：回転部材
８２：接触部材
８３：はすば歯車
８５：リミットスイッチ
【図１】
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【図２】
0004918184.tif 000004
【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】
0004918184.tif 000011
【図１０】
0004918184.tif 000012
【図１１】
0004918184.tif 000013
【図１２】
0004918184.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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