(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートにトナー画像を形成する画像形成部と、
定着フィルムを挟んでヒータと回転体との間に形成された圧接ニップにおける前記定着フィルムと前記回転体との間で、トナー画像が形成されたシートを搬送しながら、該シート上のトナー画像を該シートに定着させる定着器であって、前記回転体が駆動されることで前記定着フィルムが前記回転体の回転に従動するように構成された定着器と、を有し、
前記定着器によってトナー画像が定着されたシートを装置の機外へ排出する画像形成装置において、
前記定着器よりも、前記画像形成部から前記定着器に向かうシート搬送方向下流側に設けられ、シートの搬送方向を反対方向に切り換えてシートを搬送するスイッチバック搬送手段であって、回転方向が切り替わる正逆転可能なローラーと、前記定着器と前記正逆転可能なローラーとの間に配置され一方向にのみ回転可能な中間排紙ローラーを含むスイッチバック搬送手段と、
該スイッチバック搬送手段によって搬送方向が切り換えられて搬送されたシートを、前記画像形成部よりも、前記画像形成部から前記定着器に向かうシート搬送方向上流側の位置へ搬送するための再給紙搬送路と、
前記正逆転可能なローラー、前記中間排紙ローラー及び前記回転体を駆動する駆動源と、を有し、
前記駆動源は、前記正逆転可能なローラーが搬送方向を切り換えるために正逆転可能であって、
前記中間排紙ローラーは、前記定着器から前記正逆転可能なローラーへ向かうシート、及び、回転方向が逆転に切り換わった前記正逆転可能なローラーから前記再給紙搬送路へ向かうシートを搬送し、
前記駆動源と前記回転体間に、前記駆動源が正転する際には前記回転体への駆動伝達を行い、前記駆動源が逆転する際には前記回転体への駆動伝達を行わない動力伝達手段を設け、
さらに、前記駆動源の正逆転にかかわらず一方向に前記中間排紙ローラーが回転するように前記駆動源からの駆動を伝達するための振子ギアを含んだギア機構を前記駆動源と前記中間排紙ローラーとの間に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記正逆転可能なローラーは、トナー画像が定着されたシートを機外へ排出する排出ローラーであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記駆動源の駆動速度が可変であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、定着器の搬送方向下流側にシートの搬送方向を逆転させるスイッチバック搬送手段を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式プリンタなどの画像形成装置において、紙などのシートの両面に自動印字を行うためのシート搬送パスを有するものがある。こういった装置は一般に、シートの片面に印字した後に、シートを反転させて再び画像形成部へ搬送することによって二面目に印字を行うように構成されている。
【０００３】
シートの両面に印字可能な画像形成装置として、図６に示すような電子写真式プリンタが提案されている。
【０００４】
すなわち、シートＳにトナー画像を形成する画像形成部１０１と、シートＳに形成されたトナー画像をシートＳに定着させる定着器１０２と、この定着器１０２の搬送方向下流側に設けられシートＳを装置の機外へ排出するシート排出手段１０３と、定着器１０２の搬送方向下流側に設けられシートＳの搬送方向を逆転させるスイッチバック搬送手段１０４と、スイッチバック搬送手段１０４と画像形成部１０１に対してシート搬送方向上流側のシート搬送路１０５とを連通する再給紙搬送路１０６と、を備えた構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、図６の装置では装置をより小型化するための方策として、画像形成部１０１の転写ローラー１０１ａから定着器１０２に至る距離Ｌが短く設定されている。こうした装置では、転写ローラー１０１ａから定着器１０２にかけてのシートＳのたるみが少ないために、転写から定着の間で上記シート搬送速度変動によって、転写ローラー１０１ａから定着器１０２にかけてのシートＳのテンションがより変動しやすく、画像の伸び、乱れといった問題を生じることがあった。
【０００６】
こうした問題を解決するための手段として、特開平７−２６１５８４号公報の加熱装置及び画像形成装置が提案されている。この方法では、主に定着器を駆動するモータ（定着系モータ）と、画像形成部を中心とする他の被駆動部を駆動するモータが別モータであるため、定着系モータの駆動速度をコントロールすることによって、転写ローラー１０１ａから定着器１０２にかけてのシートのテンションが変動しないように制御し、上記問題の解決を図ることが可能となっている。
【０００７】
ここで、図６の装置に対して、上記モータ構成（主に定着器１０２を駆動するモータと、画像形成部１０１を中心とする他の被駆動部を駆動するモータが別モータとなっている）を適用した場合、反転するシート排出手段１０３を駆動するために更に一つのモータ（計３個）が必要となり、モータ（駆動源）に要するコストが増大するという問題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自動両面印字可能な画像形成装置を低コストにて提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
シートにトナー画像を形成する画像形成部と、
定着フィルムを挟んでヒータと回転体との間に形成された圧接ニップにおける前記定着フィルムと前記回転体との間で、トナー画像が形成されたシートを搬送しながら、該シート上のトナー画像を該シートに定着させる定着器であって、前記回転体が駆動されることで前記定着フィルムが前記回転体の回転に従動するように構成された定着器と、を有し、
前記定着器によってトナー画像が定着されたシートを装置の機外へ排出する画像形成装置において、
前記定着器よりも、前記画像形成部から前記定着器に向かうシート搬送方向下流側に設けられ、シートの搬送方向を反対方向に切り換えてシートを搬送するスイッチバック搬送手段であって、回転方向が切り替わる正逆転可能なローラーと、前記定着器と前記正逆転可能なローラーとの間に配置され一方向にのみ回転可能な中間排紙ローラーを含むスイッチバック搬送手段と、
該スイッチバック搬送手段によって搬送方向が切り換えられて搬送されたシートを、前記画像形成部よりも、前記画像形成部から前記定着器に向かうシート搬送方向上流側の位置へ搬送するための再給紙搬送路と、
前記正逆転可能なローラー、前記中間排紙ローラー及び前記回転体を駆動する駆動源と、を有し、
前記駆動源は、前記正逆転可能なローラーが搬送方向を切り換えるために正逆転可能であって、
前記中間排紙ローラーは、前記定着器から前記正逆転可能なローラーへ向かうシート、及び、回転方向が逆転に切り換わった前記正逆転可能なローラーから前記再給紙搬送路へ向かうシートを搬送し、
前記駆動源と前記回転体間に、前記駆動源が正転する際には前記回転体への駆動伝達を行い、前記駆動源が逆転する際には前記回転体への駆動伝達を行わない動力伝達手段を設け、
さらに、前記駆動源の正逆転にかかわらず一方向に前記中間排紙ローラーが回転するように前記駆動源からの駆動を伝達するための振子ギアを含んだギア機構を前記駆動源と前記中間排紙ローラーとの間に設けたことを特徴とする。
【００１０】
前記正逆転可能なローラーは、トナー画像が定着されたシートを機外へ排出する排出ローラーであるとよい。
【００１２】
また、前記駆動源の駆動速度が可変であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る画像形成装置として、レーザープリンタに用いた例について説明する。
【００１５】
図１は、実施の形態に係る画像形成装置Ａについての断面図である。図２、３は、画像形成装置Ａを裏面側から見た駆動部側面図である。
【００１６】
画像形成装置Ａは、シートＳにトナー画像を形成する画像形成部Ａ１と、シートＳに形成されたトナー画像をシートに定着させる定着器１２と、定着器１２の搬送方向下流側に設けられシートＳを装置の機外へ排出するシート排出手段を構成する排出ローラー１４と、定着器１２の搬送方向下流側に設けられシートＳの搬送方向を逆転させるスイッチバック搬送手段を構成する中間排紙ローラー１３ａと、この中間排紙ローラー１３ａと画像形成部Ａ１に対してシート搬送方向上流側のシート搬送路Ｂ１とを連通する再給紙搬送路Ｂ２と、を備えている。
【００１７】
画像形成部Ａ１は、感光ドラム３を備えたプロセスカートリッジ２と、感光ドラム３上にレーザーＬによって画像情報を書き込むレーザースキャナー１と、感光ドラム３に形成されたトナー画像をシートＳに転写するための転写ローラー４と、を備えている。プロセスカートリッジ２はいわゆる静電写真プロセスによって感光ドラム３上にトナー画像を形成するもので、不図示の帯電器、現像器、クリーナなどが組み込まれている。
【００１８】
すなわち、得られた画像情報に基づいたレーザーＬをレーザースキャナー１によって発射し、プロセスカートリッジ２に内蔵され一様に帯電された感光ドラム３上にレーザーＬを照射する。すると感光ドラム３上には潜像が形成され、潜像が現像器によってトナー画像として現像化される。
【００１９】
一方、記録紙積載板５上に積載されたシートＳは、給紙ローラー６、および分離パッド７によって１枚ずつ分離されながら給紙され、シート搬送路Ｂ１に配される中間ローラー８と搬送ローラー９によって、さらに下流側に搬送され、この搬送されたシートＳ上に、上述の感光ドラム３上に形成されたトナーによる顕像が転写ローラー４によって転写される。
【００２０】
そして、この未定着のトナー像が形成されたシートＳは、さらに下流側に搬送され、内部に熱源を有する定着器１２によってトナー像が定着されて、その後、片面のみ印字する場合は、中間排紙ローラー１３ａを経て、排出ローラー１４によって機外に排出される。
【００２１】
次に、シートの両面に印字する場合の装置の構成について説明する。
【００２２】
排出ローラー１４は、正逆転可能に構成されている。ここで、シートＳ１の後端が中間排紙ローラー１３ａと中間排紙コロ１３ｂで形成されるニップを抜けて、図の実線の位置まで来た時に、排出ローラーは逆転動作を始める。即ち、これまで回転していた矢印Ｙの向きとは逆向きに回転する。
【００２３】
なお、シートの通過検知に関して、センサアーム１９とセンサアーム１９の動きを検知するフォトインタラプタ（図示せず）によって行う。すなわち、シートがセンサアーム１９を通過する際には、センサアーム１９は図の実線の位置にあり、そうでない時は破線の位置にある。この位置の違いをフォトインタラプタによって検出することでシートの後端位置を検出し、排出ローラー１４の逆転動作開始のタイミングを決定する。
【００２４】
この逆転動作によって、シートはガイド１６に沿って下方へ搬送され、スイッチコロ１５と中間排紙ローラー１３ａで形成されるニップに導かれる。この後、シートは中間排紙ローラー１３ａに搬送され、両面搬送ローラー１７を経て中間ローラー８に到達する。そして、１面目に画像形成を行ったのと同様に転写ローラー４にて画像を転写され、定着器１２、中間排紙ローラー１３ａを経て排出ローラー１４によって機外に排出される。
【００２５】
ここで、定着器１２の構成について、詳細に説明する。
【００２６】
図５に定着器１２の断面についての拡大図を示す。
【００２７】
定着器１２は、加圧部材駆動式・テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置であり（特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４４８４号公報等）、加熱体としての定着フィルム１２ｂと、定着フィルム１２ｂと圧接しながら回転する回転体としての定着加圧ローラー１２ｄとから構成されている。
【００２８】
１２ａは耐熱性樹脂製のステイであり、エンドレス耐熱性フィルム（定着フィルム）１２ｂの内面ガイド部材となるとともに、加熱体としてのヒータ１２ｃを有している。定着フィルム１２ｂは、ヒータ１２ｃを含む上記ステイ１２ａに外嵌させてある。この定着フィルム１２ｂの内周長とヒータ１２ｃを含むステイ１２ａの外周長は、定着フィルム１２ｂの方を大きくしてあり、従って定着フィルム１２ｂはステイ１２ａに対して周長が余裕を持ってルーズに接している。
【００２９】
定着加圧ローラー１２ｄはヒータ１２ｃとの間で定着フィルム１２ｂを挟んで圧接ニップである定着部Ｎを形成し、定着フィルム１２ｂを駆動する。定着加圧ローラー１２ｄは、金属軸と、金属軸に外装したシリコンゴムから構成されている。
【００３０】
ここでヒーター１２ｃの加熱に伴って、定着加圧ローラー１２ｄは時間の経過とともに温度上昇するため、この際にゴム部の熱膨張により外径が大きくなる。定着加圧ローラー１２ｄは通常一定回転数で回転駆動されているため、定着加圧ローラー１２ｄが高温の時には低温の時よりも熱膨張が大きくなって回転周速度が増加し、シート搬送速度が速くなってしまう。
【００３１】
そして、スイッチバック搬送機構Ａ３と定着器１２を駆動する正逆転可能な第１の駆動源としての第１モータ２１と、画像形成部Ａ１の駆動部分を駆動する第２の駆動源としての第２モータ１８を有している。
【００３２】
第１モータ２１は、定着器１２を構成する定着加圧ローラー１２ｄ、スイッチバック搬送手段を構成する、中間排紙ローラー１３ａおよび排出ローラー１４、および両面搬送ローラー１７を駆動する。第１モータ２１はステップモータにて構成されており、スピードコントロールおよび正逆両方向の回転が可能となっている。
【００３３】
第２モータ１８は、画像形成部Ａの駆動部を構成する感光ドラム３、転写ローラー４、中間ローラー８と共に、搬送ローラー９、給紙ローラー６を駆動する。この第２モータは、ＤＣモータによって構成されている。
【００３４】
２２は、シートＳの通過を検知する再給紙センサアームであり、再給紙センサアーム２２とその動きを検知するフォトインタラプタ（図示せず）によって、シートＳの通過の検知を行う。
【００３５】
図２は、装置Ａの第１モータ２１の周辺の駆動機構を、図１の裏面側から見た側面図である。
【００３６】
すなわち、第１モータ２１と定着器１２の定着加圧ローラー１２ｄ間に、第１モータ２１が正転する際には定着器１２への駆動伝達を行い、逆転する際には定着器１２への駆動伝達を行わない動力伝達手段としての定着駆動伝達機構Ｃが設けられている。
【００３７】
図２において、２１ａは第１モータ２１のモータ軸に取り付けられたモータギア、３９は定着加圧ローラー１２ｄに取り付けられた加圧ローラーギア、４８は中間排紙ローラー１３ａに取り付けられた中間排紙ローラーギア、４９は同じく中間排紙ローラー１３ａに取り付けられた中間排紙ローラープーリ、３５は排出ローラー１４に取り付けられた排出ローラーギア、５３は両面搬送ローラー１７に取り付けられた両面搬送ローラープーリである。３１，３６は二つの歯車が一体となって形成された二段ギアである。また、３２，３３，３４，３７，４１，４５，４６，４７はアイドラギアである。
【００３８】
定着駆動伝達機構Ｃは、モータギア２１ａ、二段ギア３６、アイドラギア３７および加圧ローラーギア３９により構成される歯車伝達機構Ｃ１と、加圧ローラーギア３９と定着加圧ローラー１２ｄの間に配設されるワンウェイクラッチ３８によって構成される。ワンウェイクラッチ３８は、矢印Ｖの方向（定着加圧ローラー１２ｄの正転方向）の駆動力のみを加圧ローラーギア３９から定着加圧ローラー１２ｄに伝達する。
【００３９】
４２は、アイドラギア４１のギア軸４０を中心に回動自在に設けられた振子アームである。振子アーム４２には、ギア軸４４を中心に回転可能な振子ギア４３が設けられている。
【００４０】
５１は、アイドラプーリである。中間排紙ローラープーリ４９とアイドラプーリ５１、およびアイドラプーリ５１と両面搬送ローラープーリ５３にはそれぞれ第１駆動ベルト５０、および第２駆動ベルト５２がかけられている。このため、第１駆動ベルト４８、および第２駆動ベルト５０によって両面搬送ローラープーリ５３に駆動力が伝達される。
【００４１】
図４に駆動部の上面展開図を示す。この図は、モータギア２１ａから排出ローラーギア３５に至るギア列３３，３４の構成を示している。図４に示すように、フレーム５４にモータ２１が取り付けられている。また駆動側板５５に各ギア軸が取り付けられており、ギア軸を中心に回転可能なギア列によって、モータ２１の駆動力が排出ローラーギア３５、および排出ローラー１４に伝達される。他のローラーへの駆動伝達も同様に、フレーム５４と駆動側板５５に挟まれたギア列によって行われる。
【００４２】
シートＳが給送ローラー６によって給送された後、シートＳの後端が定着加圧ローラー１２ｄを抜けるまで、モータギア２１ａ、加圧ローラーギア３９および定着加圧ローラー１２ｄ、中間排紙ローラーギア４８および中間排紙ローラー１３ａ、排出ローラギア３５および排出ローラー１４は、図２の矢印に示す向きに回転している。この時、振子アーム４２は、アイドラギア４１から振子ギア４３を介しての力の伝達により図２の位置に静止しており、振子ギア４３は図示の向きに回転してアイドラギア４５に駆動を伝達している。
【００４３】
次に、シートＳ１に自動両面プリントを行う場合の再給紙動作について説明する。
【００４４】
シートＳ１が中間排紙ローラー１３ａを抜けて図１の位置まで到達すると、第１モータ２１は、図２の矢印とは逆方向に回転を始める。
【００４５】
ここでアイドラギア４１は、図２の矢印とは逆の向きへ回転を始めようとするため、振子アーム４２全体として矢印Ｙの方向へ回転する力が加わることとなる。その結果、振子アーム４２は矢印Ｙの方向へ回転を始め、図３に示す位置まで回動する。ここで振子ギア４３はアイドラギア４６と連結する。これによって、その下段のギアの動力伝達によって、中間排紙ローラーギア４８は図２と同様の向きに回転する。更に、ベルト５０，５２による駆動の伝達により、両面搬送ローラープーリ５３も同様の向きに回転する。
【００４６】
ここで、加圧ローラーギア３９は図３の図示の向きに回転するが、ワンウェイクラッチ３８の作用によって、定着加圧ローラー１２ｄには駆動が伝達されない。このため、第１モータ２１が反転する際には、定着加圧ローラー１２ｄは静止したままである。
【００４７】
シートの先端が再給紙センサアーム２２に達すると第１モータは再び正転し始め、図２に示す位置に振子アーム４２が戻る。これによって、各ローラーは元の回転速度に戻って、シートを搬送する。
【００４８】
この後、シートは中間排紙ローラー１３ａに搬送され、両面搬送ローラー１７を経て中間ローラー８に到達する。そして、転写ローラー４にて２面目に画像を転写され、定着器１２、中間排紙ローラー１３ａを経て排出ローラー１４によって機外に排出される。
【００４９】
ここで、定着加圧ローラー１２ｄが逆方向に回転しないように構成されている利点について説明する。
【００５０】
通常、図１の装置において定着フィルム１２ｂは定着加圧ローラー１２ｄの順方向への回転によって、図５に示すようなたるみＶが生じている。このため、定着フィルム１２ｂの下流側にはフィルムのたるみのためにスペースが設けられている。
【００５１】
しかしながら定着加圧ローラー１２ｄが逆転すると仮定した場合、定着フィルム１２ｂもそれに従動して逆転する。この場合、定着フィルム１２ｂの上流側にたるみができることになる。ここで通常、定着器１２入口部においてシートをニップに導く定着入口ガイド１８は、シートＳをニップへ精度良く導くためにニップとの間のクリアランスｄを小さくして取り付けられている。従って、定着フィルム１２ｂの上流側にたるみができると、結果として定着フィルム１２ｂと定着入口ガイド１８が接触してしまう。定着フィルム１２ｂは極めて薄く形成されているため、この接触によって破れてしまうことがある。
【００５２】
しかしながら本実施の形態では、前述のように、定着加圧ローラー１２ｄが１方向へのみ回転するように構成されているため、こうした問題を生じることがない。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態によれば、排出ローラー１４を反転させるために上記２個のモータ２１，１８に加えて新たに正転・逆転可能なモータを付け加える必要がない。従って本実施の形態によれば、低コストにて自動両面プリント可能な画像形成装置を提供することができる。
【００５４】
なお、スイッチバック搬送手段としての、中間排紙ローラー１３ａおよび排出ローラー１４のうち、排出ローラー１４はシート排出手段を兼ねている。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スイッチバック搬送手段と定着器を駆動する正逆転可能な第１の駆動源と、画像形成部の駆動部分を駆動する第２の駆動源とを有し、第１の駆動源が正転する際には定着器への駆動伝達を行い、逆転する際には定着器への駆動伝達を行わない動力伝達手段を設けたことにより、両面印字可能な画像形成装置を低コストにて提供することができる。
【００５６】
スイッチバック搬送手段をシート排出手段と同一とすれば、装置構成をより簡素化できる。
【００５７】
定着器が、加熱体と、加熱体と圧接しながら回転する回転体とから構成されており、回転体が第１の駆動源によって駆動されている場合に、回転体が逆転することが無いので、正逆転による加熱体のたるみ等が生じない。
【００５８】
第１の駆動源の駆動速度を可変とすれば、画像形成部から定着器間のシートのテンションが変動しないように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の装置の駆動機構を示す側面図である。
【図３】図２の駆動機構の両面画像形成時の動作を示す説明図である。
【図４】図２の駆動機構の上面図である。
【図５】図１の装置の定着器断面の拡大図である。
【図６】従来の画像形成装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１２  定着器
１２ｂ  定着フィルム（加熱体）
１２ｄ  定着加圧ローラー（回転体）
１３ａ  中間排紙ローラー（スイッチバック搬送手段）
１４  排出ローラー（シート排出手段）
１５  スイッチコロ
１８  第２モータ（第２の駆動源）
２１  第１モータ（第１の駆動源）
Ｃ  定着駆動伝達機構（駆動伝達手段）
Ｃ１  歯車伝達機構
３８  ワンウェイクラッチ
Ｂ１  シート搬送路（画像形成部Ａ１上流側）
Ｂ２  再給紙搬送路
４２  振子アーム
【図１】
0004854134.tif 000002
【図２】
0004854134.tif 000003
【図３】
0004854134.tif 000004
【図４】
0004854134.tif 000005
【図５】
0004854134.tif 000006
【図６】
0004854134.tif 000007