JP5022834B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローラ，コロ等のローラ状回転体により用紙等のシート材を搬送するシート材搬送装置を備える画像形成装置に関するものである。

特開平８−５９０４６号公報 特開平６−２５０４６３号公報 特開２００６−０１７９８８号公報

電子写真方式による一般的な画像形成装置では、感光体上に静電潜像を形成し、これをトナーによって現像し、この現像したトナー像を直接又は中間転写体を介して用紙などの記録媒体に転写し、熱（及び圧力）により記録媒体に定着させる構成になっている。潜像や画像、記録媒体は、それぞれローラ状回転体の形態を持ったものが回転することによって運搬されることが一般的で、このローラを回転させるためにモータ等の駆動源を持ち、それぞれのローラ状回転体までギヤやタイミングベルト等の駆動伝達機構により連結されている。

なお、記録媒体が搬送される際には、記録媒体を挟み張架するローラ状回転体の記録媒体搬送力によって、記録媒体に必要以上のたるみや張力を与えないように、各々のローラ状回転体の径等を適正値に設定し、ローラ状回転体に記録媒体が存在する時点での記録媒体搬送速度を適正な値に設定することが一般的である。

また、記録媒体の両面へ印刷する場合には、特許文献１や特許文献２に開示された様に、画像を定着させた記録媒体を機外へ排出する間で、２つの記録媒体搬送経路を持ち、機外への排出と、記録媒体のもう一方の面に印刷するため機内へ反転させる機構を有するものが広く採用されている。更に、特許文献３に開示されたように、排出ローラを正逆回転させ、記録媒体反転の搬送を同一部品で兼ねることも一般的である。

しかしながら、上記特許文献１や特許文献２に開示されているような構成においては、通常、記録媒体搬送経路の分岐点近傍の記録媒体搬送方向下流側に、それぞれの経路へ記録媒体を搬送するため別々の搬送手段を要するので、部品数の増加につながる。

一方、部品数削減のために、特許文献３に記載されている様に、排出ローラを正逆回転させ、記録媒体反転の搬送を同一部品で兼ねる形態を取ると、記録媒体の片面が印刷された後、記録媒体を反転し、裏面を印刷・排紙するまでは、次の記録媒体の印刷動作を行うことが出来ず、単位時間当たりの印刷枚数低下につながる。

そこで、記録媒体反転動作中も裏面印刷動作ができるように、排出ローラに当接して従動回転する２つの補助ローラを設置することによって、各々の当接点における記録媒体搬送方向を逆向きにすることで、記録媒体の排出と反転を同時に行う構成を取ることも公知であるが、記録媒体が排出ローラによって排出される記録媒体搬送速度は記録媒体の排出部とその上流にある定着部間で必要以上のたるみや張力を与えないように設定されるため、この構成では記録媒体の反転搬送速度は、一意的に排出速度と等しい値となり、記録媒体を反転搬送する時間は、反転搬送経路長を短くする以外には短縮を望めない。

さらに、排紙と反転を１ヶ所で３つのローラで行なうことで、小型化・コストダウンを図った技術がある。また、３つのローラで、２枚の用紙を排紙と反転を同時に行なう（１枚目の用紙を反転させておき、別の用紙を排紙させる）ことで、両面印刷時の生産性向上を図った技術がある。

しかし、画像形成装置においては、転写に関係しない反転路の速度はできるだけ速くし、より印刷生産性を向上させたいが、先行技術のような３つのローラの場合、１つのローラを排紙と反転に共有するので、排紙と反転の速度は常に等しくなり、２枚の用紙を同時に排紙・反転させる際に生産性が向上できない。

本発明は、複数方向への搬送速度を任意に設定することのできるシート材搬送装置を備えて、両面印刷時の生産性を向上させた画像形成装置を提供することを課題としている。

前記の課題は、本発明により、シート材に画像を形成する画像形成部と、該画像形成部のシート材を搬送方向下流に設けられたシート材搬送装置と、前記画像形成部と該シート材搬送装置との間に設けられシート材の搬送方向を切り替える切り替え手段と、画像形成後のシート材を再び前記画像形成部に導く反転部とを有し、
前記シート材搬送装置が、駆動手段により正逆回転可能に回転されるローラ状回転体と、該ローラ状回転体に当接して従動回転する排出補助回転体と、該排出補助回転体と異なる位置で前記ローラ状回転体に当接して従動回転する反転補助回転体を有する画像形成装置において、前記切り替え手段は前記画像形成部から排出されたシート材をローラ状回転体と排出補助回転体とに挟持させる第１用紙搬送経路と、ローラ状回転体と反転補助回転体とに挟持させる第２用紙搬送経路とに切り替え、該第２用紙搬送経路を搬送されたシート材はローラ状回転体の反転により前記反転部の搬送経路に進入する構成であるとともに、前記第１用紙搬送経路のシート材の排紙速度をＶ１、前記第２用紙搬送経路のシート材の反転前搬送速度をＶ２、前記反転部搬送経路のシート材の反転後搬送速度をＶ３とすると、Ｖ１＝Ｖ２＜Ｖ３となるように制御することと、前記ローラ状回転体は前記排出補助回転体が当接する部分の前記ローラ状回転体の直径が小径部、前記反転補助回転体が当接する部分の前記ローラ状回転体の直径が小径部より大きい大径部に形成されていることにより解決される。

また、前記第１用紙搬送経路のシート材の排紙速度をＶ１が、前記画像形成部から排出されるシート材の搬送速度と同速であると好ましい。

また、前記ローラ状回転体が小径ローラと大径ローラからなるペアローラとして構成されていると好ましい。

また、前記排出補助回転体が当接する部分の前記ローラ状回転体の直径をＤ１、前記反転補助回転体が当接する部分の前記ローラ状回転体の直径をＤ２、前記ローラ状回転体を正転させる際の回転数をＮ１、前記ローラ状回転体を逆転させる際の回転数をＮ２とするとき、Ｎ２＝（Ｄ１／Ｄ２）×Ｎ１であると好ましい。

本発明によれば、画像形成部から排出されるシート材に緊張や弛みを与えることがなく、両面印刷時の生産性を向上できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るシート材搬送装置を備える画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略を示す断面構成図である。この図に示すカラープリンタ５０は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラープリンタであり、装置本体のほぼ中央部に４個の作像ユニット１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）を配設している。各作像ユニット１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）は、中間転写ベルト１１の上部走行辺に沿って並設されている。支持ローラ１３，１４に巻き掛けられた中間転写ベルト１１は図中反時計回りに走行駆動される。右側の支持ローラである転写対向ローラ１４部には、中間転写ベルト１１をクリーニングするクリーニングユニット１６が配置されている。

各作像ユニット１０は扱うトナーの色が異なるのみで構成は同一であり、像担持体としての感光体ドラム１を具備している。この感光体ドラム１の周りには、帯電手段２、現像装置３、クリーニング手段４等が配置され、さらに各感光体ドラム１に対向するように中間転写ベルト１１の内側に一次転写手段としての転写ローラ１２が設けられている。なお、図の煩雑を避けるため、作像ユニットを構成する各機器の符号は、黒色の作像ユニットである１０Ｂｋのみに付して、他の色の作像ユニットについては省略する。

４つの作像ユニット１０の上方には光書き込み装置２０が設けられている。光書き込み装置２０はポリゴンミラーやミラー群等を有しており、光変調されたレーザ光を各色作像ユニットの感光体ドラム１の表面に照射する。

装置本体の下部には、用紙を積載する給紙トレイ１７が配設されている。給紙トレイ１７の右側には給紙トレイに積載された用紙を送り出す給紙ローラ１８があり、給紙ローラ１８には用紙を一枚ずつに分離する分離パッド１９が圧接されている。給紙ローラ１８，分離パッド１９の上方（用紙搬送方向の下流側）にはレジストローラ２１が設けられている。さらに、レジストローラ２１の上方には、二次転写手段としての転写ローラ２２が、転写対向ローラ１４に対向して設けられ、二次転写部を形成している。

二次転写部の上側には定着装置２３が設けられている。本例の定着装置２３は定着ローラ及び加圧ローラを有する構成であり、二次転写部にて未定着トナー像が転写された用紙を加熱・加圧することにより定着する。定着装置２３の上方には排紙・反転ローラ２４が設けられ、装置上面に形成された排紙トレイ２５上に定着後の用紙を排出する。

また、図において装置右側には両面搬送部２６が設けられている。両面プリントを行う場合は、表面に画像を形成した用紙を、定着装置２３通過後に上記排紙・反転ローラ２４により用紙をスイッチバックさせて両面搬送部２６に送り込み、用紙の表裏を反転させて用紙をレジストローラ２１へと再給紙する。両面搬送部２６には搬送ローラ対２７が配置されている。

上記のように構成されたカラープリンタ５０における画像形成動作について簡単に説明する。
上記作像ユニット１０の感光体ドラム１が図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１の表面が帯電手段２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光書き込み装置２０からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置３から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト１１が図中反時計回りに走行駆動され、各作像ユニット１０において一次転写ローラ１２の作用により感光体ドラム１から中間転写ベルト１１に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト１１はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

なお、作像ユニット１０のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側のＢｋユニットを用いて画像形成を行う。

そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング手段４によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。

一方、給紙トレイ１７から用紙が給送され、レジストローラ対２１によって、中間転写ベルト１１上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送出される。本例では二次転写ローラ２２には中間転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置２３を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。定着された用紙は、排紙・反転ローラ２４により装置本体の上面に構成された排紙トレイ２５に排出される。

用紙両面にプリントを行う場合は、用紙片面にトナー像を定着した用紙を、排紙・反転ローラ２４によりスイッチバックさせて両面搬送部２６に送り込み、用紙の表裏を反転させて用紙をレジストローラ対２１へと再給紙する。再給紙された用紙裏面に中間転写ベルト１１からトナー像が転写され、その裏面画像を定着装置２３で定着することにより、表裏両面に画像を担持する用紙を、排紙トレイ２５に排出することで、両面プリントが完成する。

なお、本例のカラープリンタ５０においては、複数枚の用紙に連続して両面印刷を行う場合には、先行用紙（片面印刷済みの用紙）を両面搬送部２６に送り込んで反転させている間に後続用紙または反転済みの用紙に印刷を行って、連続両面印刷時の生産性低下を防止するように設けている。

図２は、排紙・反転部付近の拡大図である。また、図３は、本発明による用紙搬送装置の第１実施例の要部を示す斜視図である。
図２に示すように、排紙・反転ローラ２４としての用紙搬送装置１００は、図示しない駆動源により正逆双方に回転可能な二段ローラ１０１（ローラ状回転体）、二段ローラ１０１と当接し二段ローラ１０１に対して従動回転する用紙排出補助ローラ１０２（一つの補助回転体）、用紙排出補助ローラ１０２とは異なる位置で二段ローラ１０１と当接し二段ローラ１０１に対して従動回転する用紙反転補助ローラ１０３（他の一つの補助回転体）を有している。

そして、二段ローラ１０１近傍を分岐点として、定着装置２３を結ぶ第一搬送路３４と、両面搬送部２６を結ぶ第二搬送路３５の、２つの用紙搬送路が形成されており、その分岐点には、用紙搬送経路を切り替える切替手段３６が設置されている。切替手段３６は、図に実線と仮想線で示す位置に移動可能に設けられている。二段ローラ１０１の正逆回転、および切替手段３６の往復移動動作はモータ等の駆動源の正逆回転、またはソレノイド等の往復動作発生手段により動作させることが一般的である。

図３に示すように、用紙搬送装置１００の二段ローラ１０１は異なる直径Ｄ１，Ｄ２（Ｄ１＜Ｄ２）である段差を有しており、直径Ｄ１を有する小径部１０１ａの円周上に用紙排出補助ローラ１０２、直径Ｄ２を有する大径部１０１ｂの円周上に用紙反転補助ローラ１０３が当接している。本例では、軸１０１ｃに４つの二段ローラ１０１を装着・固定して駆動ローラとしている。

このように構成された排紙・反転部の動作について図４を参照して説明する。
片面印刷時には、定着装置２３通過後の用紙は、そのまま排紙・反転ローラ２４により排紙トレイ２５（図１）に排出される。その場合、切替手段３６は仮想線の位置に切り替えられ、二段ローラ１０１は矢印Ｑ方向に回転される。これにより、用紙は、第一搬送路３４を通り、第１用紙搬送経路ｈ１により機外に排出される。

また、両面印刷時には、上記したカラープリンタ５０の画像形成動作で説明したように、まず用紙の一方の面に印刷がなされた用紙を定着後に反転させる必要がある。そのため、切替手段３６を実線で示す位置に切り替える。これにより、用紙は、第２用紙搬送経路ｈ２により二段ローラ１０１へと搬送される。このとき、二段ローラ１０１は矢印Ｐ方向に回転される。この状態では、用紙は二段ローラ１０１（の大径部１０１ｂ）と用紙反転補助ローラ１０３との当接点Ｘへ搬送され、当接点Ｘから用紙は排紙方向に搬送される。そして用紙の後端近傍が当接点Ｘに達したとき、二段ローラ１０１をＱ方向に反転させ、同時に切替手段３６を仮想線の位置に切り替える。この動作により、用紙は搬送経路ｈ３により第二搬送路３５を通って両面搬送部２６へ運ばれ、用紙のもう一方の面を印刷する動作へ戻される。この動作は、戻された用紙が再び印刷動作を実施可能な位置へ搬送されるまでは、複数回繰り返される場合もある。

戻された用紙が再び印刷動作実施可能な位置へ搬送された後には、次に給紙トレイ１７より給紙される用紙（ここでは２枚目用紙とする）に続けて、戻された用紙（ここでは１枚目用紙とする）を二次転写部へ搬送する。上記２枚目用紙は、定着後に第２用紙搬送経路ｈ２により排紙・反転ローラ２４（の当接点Ｘ）へと搬送される。そして、戻された用紙（１枚目用紙）が定着装置２３より排紙・反転ローラ２４へ搬送される時点では、その前の用紙（２枚目用紙）は両面搬送部２６へ運ばれる過程にあるため、二段ローラ１０１はＱ方向に回転され、切替手段３６は仮想線の位置に切り替えられている。したがって、用紙（１枚目用紙）は第１用紙搬送経路ｈ１により、二段ローラ１０１（の小径部１０１ａ）と用紙排出補助ローラ１０２との当接点Ｙへ搬送され、当接点Ｙから機外へ排出される。

次に、用紙搬送装置１００（排紙・反転ローラ２４）の駆動制御について図５を参照して説明する。
上記したように、片面印刷動作においては、用紙は定着装置２３から第１用紙搬送経路ｈ１で排出される。その際、二段ローラ１０１は矢印Ｑ方向に回転されるが、この時の二段ローラ１０１は回転数Ｎ１で駆動される。この状態で用紙は二段ローラ１０１の直径Ｄ１部（小径部１０１ａ）と用紙排出補助ローラ１０２に挟持され、Ｖ１＝π・Ｎ１・Ｄ１の速度で搬送される。この搬送速度Ｖ１は、定着装置２３より排出されてくる用紙搬送速度に対して、用紙へ必要以上のたるみや張力を与えないように設定されている。

一方、両面印刷動作（連続両面印刷）においては、片方の面を印刷する用紙に続けて、既に片面印刷を終え、反転動作によりもう一方の面の印刷準備が整っている用紙を搬送させている。片面に印刷された用紙が定着装置２３から第２用紙搬送経路ｈ２で搬送される際には、二段ローラ１０１はＰ方向に回転されるが、この時の二段ローラ１０１は回転数Ｎ２で駆動される。この状態で用紙は二段ローラ１０１の直径Ｄ２部（大径部１０１ｂ）と用紙反転補助ローラ１０３に挟まれ、Ｖ２＝π・Ｎ２・Ｄ２の速度で搬送される。

その後、片面に印刷された用紙の後端が二段ローラ１０１に達したとき、二段ローラ１０１をＱ方向に反転させ、同時に切替手段３６を仮想線の位置に移動させる。この時、二段ローラ１０１を回転数Ｎ１で駆動する。この動作により、用紙はＶ３＝π・Ｎ１・Ｄ２の搬送速度で搬送経路ｈ３により両面搬送部２６へ運ばれ、用紙のもう一方の面を印刷する動作へ戻される。それと同時に、続けて定着装置２３より搬送されてくる、もう一方の面の印刷動作を終えた用紙（両面印刷済みの用紙）は、第１用紙搬送経路ｈ１を通り、二段ローラ１０１の直径Ｄ１部（小径部１０１ａ）と用紙排出補助ローラ１０２に挟持され、Ｖ１＝π・Ｎ１・Ｄ１の速度で機外へ排出される。

以上の動作により、用紙の排出と反転を同時に行うことができるが、二段ローラ１０１の回転数をＮ２＝（Ｄ１／Ｄ２）・Ｎ１と設定することによって、Ｖ１＝Ｖ２＝π・Ｎ１・Ｄ１となり、定着装置２３から排出されてくる用紙搬送速度と適正な関係を保つべきである用紙排出方向の搬送速度であるＶ１とＶ２を等しい速度とする（Ｖ１＝Ｖ２とする）ことができ、Ｄ２＞Ｄ１とすることで用紙を反転させる搬送速度Ｖ３のみを大きくすることができる。なお、本例では、上述したように、搬送速度Ｖ１（及びＶ２）は、定着装置２３より排出されてくる用紙搬送速度に対して、用紙へ必要以上のたるみや張力を与えないような速度に設定されている。

このように、本例の用紙搬送装置１００は、３つのローラをもつ構成（１つの駆動ローラに２つの従動ローラを当接させた構成）において、２枚の用紙が同時にそれぞれ排紙と反転後搬送をする際に、排紙速度（Ｖ１）より反転後搬送の速度（Ｖ３）を速くし、生産性を向上させるため、駆動ローラに径の異なる部分（Ｄ１，Ｄ２）を形成している。また、Ｄ１＜Ｄ２とし、Ｄ１（小径部）で排紙、Ｄ２（大径部）で反転を行なっている。

さらに、定着装置との関係があるため、機外へ用紙を排出する速度（Ｖ１）と、排紙方向である反転前搬送の速度（Ｖ２）とは同じにしなければならない。しかし、反転前搬送ではＤ２（大径部）を使用するので、回転数を制御してＶ１＝Ｖ２を実現している。この場合、回転数と半径の関係を、Ｎ２＝（Ｄ１／Ｄ２）・Ｎ１とする。

図６は、上記カラープリンタ５０の排紙・反転ローラ２４として利用可能な用紙搬送装置の第２実施例を示す斜視図である。
この図に示す本第２実施例の用紙搬送装置２００は、基本的な構成は上記第１実施例の用紙搬送装置１００と同様である。上記第１実施例では、用紙搬送装置を構成する３つのローラのうちの駆動ローラを、小径部と大径部を有する二段ローラ（１０１）として構成していたが、本第２実施例では、上記駆動ローラを、小径ローラと大径ローラからなるペアローラとして構成したものである。

すなわち、図６に示すように、軸２０１ｃに装着固定された小径ローラ２０１ａと大径ローラ２０１ｂでペアローラ２０１を構成している。本例では、軸２０１ｃに４つの（４組の）ペアローラ２０１を装着して駆動ローラとしている。該駆動ローラ（ペアローラ２０１）は、図示しない駆動源により正逆双方に回転可能となっている。そして、ペアローラ２０１の小径ローラ２０１ａに用紙排出補助ローラ２０２が当接され、大径ローラ２０１ｂに用紙反転補助ローラ１０３が当接され、それぞれペアローラ２０１に従動回転する。ペアローラ２０１の小径ローラ２０１ａの直径はＤ１であり、上記第１実施例の二段ローラ１０１の小径部１０１ａの直径と同じである。また、ペアローラ２０１の大径ローラ２０１ｂの直径はＤ２であり、上記第１実施例の二段ローラ１０１の大径部１０１ｂの直径と同じである。なお、用紙排出補助ローラ２０２は上記第１実施例の用紙排出補助ローラ１０２と同じものである。また、用紙反転補助ローラ１０３は上記第１実施例の用紙反転補助ローラ１０３と同じものである。

このように構成された本第２実施例の用紙搬送装置２００を上記カラープリンタ５０の排紙・反転ローラ２４として用いた場合の動作は上記第１実施例の用紙搬送装置１００の場合と同様であるので説明を省略する。

本第２実施例の用紙搬送装置２００では、用紙搬送装置を構成する３つのローラのうちの駆動ローラを、二段ローラではなく、単純な形状の小径ローラ２０１ａと大径ローラ２０１ｂからなるペアローラ２０１として構成したことにより、部品構成が簡略化でき、コストを抑制することができる。

図７は、上記カラープリンタ５０の排紙・反転ローラ２４として利用可能な用紙搬送装置の第３実施例を示す側面図である。
本第３実施例の用紙搬送装置３００は、用紙搬送装置を構成する３つのローラのうちの駆動ローラを、小径部３０１ａと大径部３０１ｂの間にテーパ部３０１ｄを設けた二段ローラ３０１として構成したものである。これ以外の構成は、実質的に上記した第１実施例の用紙搬送装置１００と同じである。したがって、二段ローラ３０１の小径部３０１ａに用紙排出補助ローラ１０２が当接され、大径部３０１ｂに用紙反転補助ローラ１０３が当接され、それぞれ駆動ローラである二段ローラ３０１に従動回転する。二段ローラ３０１の小径部３０１ａの直径はＤ１であり、上記第１実施例の二段ローラ１０１の小径部１０１ａの直径と同じである。また、二段ローラ３０１の大径部３０１ｂの直径はＤ２であり、上記第１実施例の二段ローラ１０１の大径部１０１ｂの直径と同じである。二段ローラ３０１は図示しない駆動源により正逆双方に回転可能となっている。

このように構成された本第３実施例の用紙搬送装置３００を上記カラープリンタ５０の排紙・反転ローラ２４として用いた場合の動作は上記第１実施例の用紙搬送装置１００の場合と同様であるので説明を省略する。

本第３実施例の用紙搬送装置３００では、二段ローラ３０１の小径部３０１ａと大径部３０１ｂとの間にテーパ部３０１ｄを設けたことにより、用紙の折れ曲がりなどの変形を抑制することができる。なお、テーパ部３０１ｄのテーパ角（ローラ軸線に対する角度）θは、３０度以下に設定することが望ましい。

例えば、第１実施例の用紙搬送装置１００においては、用紙が二段ローラ１０１（の小径部１０１ａ）と用紙排出補助ローラ１０２に挟まれて搬送される際には、用紙は二段ローラ１０１の大径部１０１ｂにも接触する。また、第２実施例の用紙搬送装置２００においては、用紙がペアローラ２０１（の小径ローラ２０１ａ）と用紙排出補助ローラ２０２に挟まれて搬送される際には、用紙はペアローラ２０１の大径ローラ２０１ｂにも接触する。そのため、二段ローラ１０１の段差部あるいはペアローラ２０１の直径差によって用紙折れ曲がりなどの変形が生じる可能性もある。しかし、本第３実施例の用紙搬送装置３００では、上記のように二段ローラ３０１の小径部３０１ａと大径部３０１ｂとの間にテーパ部３０１ｄを設けたことにより、用紙の折れ曲がりなどの変形を抑制することができる。

ここまで、本発明による用紙搬送装置を３つの実施例で説明したが、各実施例において、駆動ローラ１０１（２０１，３０１）の排紙速度：Ｖ１、反転前搬送の速度：Ｖ２、反転後搬送の速度：Ｖ３の関係を、Ｖ１＝Ｖ２＜Ｖ３としていた。そして、Ｖ１＝Ｖ２を実現するには、排紙時と反転前搬送時における駆動ローラ１０１（２０１，３０１）の回転数をそれぞれＮ１，Ｎ２に制御すると説明した。この回転数の違いは、駆動ローラ１０１（２０１，３０１）を駆動する駆動源（例えばモータ）の回転数を制御することで可能であるが、駆動源（または駆動源により駆動される回転体）の回転数を一定として、異なる減速比を有する２つの駆動伝達経路を切り換えることによってもＶ１＝Ｖ２を実現することは可能である。以下、異なる減速比を有する２つの駆動伝達経路を切り換える構成例について説明する。

図８は、上記説明した第１〜第３実施例の用紙搬送装置を上記カラープリンタ５０の排紙・反転ローラ２４として用いた場合の駆動係の構成例を示す、排紙・反転部付近の拡大図である。なお、ここでは、排紙・反転ローラ２４として第１実施例の用紙搬送装置１００を用いたものとして説明する。したがって、用紙搬送装置を構成する３つのローラは、駆動ローラが二段ローラ１０１、２つの従動ローラが用紙排出補助ローラ１０２及び用紙反転補助ローラ１０３となっている。

図示例の駆動系では、駆動源または図示しない駆動源により駆動される回転体４００より、図中に一点鎖線の円として示されているギヤ等の駆動伝達手段により二段ローラ１０１に駆動力が伝達される。なお、後述する揺動ギヤ４０２が移動した場合のみ仮想線としての破線で図示してある。回転体４００の直上にあるギヤ４０１の軸にはリンク部材４０９が装着され、このリンク部材４０９の他端（自由端）にギヤ４０２が軸支されている。これら２つのギヤ４０１，４０２により振り子ギヤが構成される。リンク部材４０９の中途にはソレノイド等の切換え手段４１０のアームが取り付けられており、該切換え手段４１０の作動／非作動により、振り子ギヤの揺動ギヤ４０２が図に一点差線で示す位置（第１位置）または仮想線（破線）で示す位置（第２位置）に移動する。

揺動ギヤ４０２が図に一点差線で示す第１位置に切り換えられたときに、その揺動ギヤ４０２に噛み合うように伝達ギヤ４０３が配置され、その伝達ギヤ４０３から二段ギヤ４０４及び伝達ギヤ４０５を介して駆動ギヤ（駆動ローラ１０１の軸に装着されたギヤ）４０６に駆動力が伝達されるように設けられている（この伝達経路を第１経路と称す）。さらに、揺動ギヤ４０２が図に仮想線（破線）で示す第２位置に切り換えられたときに、その揺動ギヤ４０２に噛み合うように二段ギヤ４０７が配置され、その二段ギヤ４０７から伝達ギヤ４０８を介して駆動ギヤ４０６に駆動力が伝達されるように設けられている（この伝達経路を第２経路と称す）。したがって、本例では、回転体４００から駆動ローラ１０１への駆動力伝達系統として２系統の伝達経路が構成されていることになる。回転体４００は、図中時計回りに一定の回転数Ｎで回転しており、第１経路により駆動される場合、駆動ローラ１０１は矢印Ｑ方向に回転される。また、第２経路により駆動される場合、駆動ローラ１０１は矢印Ｐ方向に回転される。

さて、駆動ギヤ４０６に噛み合わされている二つの伝達ギヤ４０５と４０８は、それぞれ異なる減速比η１，η２を持つものであり、駆動ローラ１０１は第１経路と第２経路で駆動される場合、異なる速度で異なる方向に駆動されることになる。本例では、両面印刷終了後に用紙が排出される搬送速度Ｖ１＝π・Ｎ／η１・Ｄ１、片面印刷が終了し、用紙が反転する前の反転前搬送速度Ｖ２＝π・Ｎ／η２・Ｄ２、用紙反転後の速度である反転後搬送速度Ｖ３＝π・Ｎ／η１・Ｄ２となるが、ここでη２＝（Ｄ２／Ｄ１）・η１と設定することにより、Ｖ１＝Ｖ２＝π・Ｎ／η１．Ｄ１となり、用紙搬送速度を適正な関係を保つべきである用紙の排出方向の搬送速度であるＶ１とＶ２は等しい速度とすることができ、Ｄ２＞Ｄ１とすることで用紙が反転する搬送速度Ｖ３のみを大きくすることができる。

なお、切換え手段４１０を用いて、振り子ギヤの切り換え（揺動ギヤ４０２の移動）と連動して用紙搬送経路を切り替える上記切替手段３６を実線の位置又は仮想線の位置に移動させるように構成しても良い。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記各実施例においては、１本の軸（駆動軸）に二段ローラ１００，３００あるいはペアローラ２００を４個装着して駆動ローラを構成していたが、ローラの個数は４個に限らず、任意の個数とすることができる。また、各ローラの向きなども適宜設定できるものである。さらに、各ローラの直径（大径部と小径部の径、あるいは大径ローラと小径ローラの径）、および、その駆動ローラの回転数も、所望の搬送速度が得られるように、適宜設定可能なものである。そして、駆動ローラを駆動する構成も適宜設計可能である。

さらに、駆動ローラの回転数の切り替えを駆動系統の切り換えで実現する場合における、切り換えの構成や切換え手段なども適宜な構成のものを採用可能である。また、各駆動系統における減速比も、所望の搬送速度が得られるように、適宜設定可能なものである。

また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明のシート材搬送装置を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

さらに、シート材搬送装置としては、画像形成装置の用紙搬送装置に限らず、シート状物質を同時に複数方向へ搬送させる機械に広く適用可能である。

本発明に係るシート材搬送装置を備える画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略を示す断面構成図である。 そのプリンタの排紙・反転部付近の拡大図である。 第１実施例の用紙搬送装置の要部を示す斜視図である。 排紙・反転部の動作を説明するための模式図である。 第１実施例の用紙搬送装置の駆動制御を説明するための模式図である。 用紙搬送装置の第２実施例を示す斜視図である。 用紙搬送装置の第３実施例を示す側面図である。 用紙搬送装置の駆動係の構成例を示す、排紙・反転部付近の拡大図である。

符号の説明

２３ 定着装置
２４ 排紙・反転ローラ
２６ 両面搬送部
３６ 切替手段
５０ カラープリンタ
１００ 用紙搬送装置
１０１，３０１ 二段ローラ（ローラ状回転体）
１０１ａ，３０１ａ 小径部
１０１ｂ，３０１ｂ 大径部
１０２，２０２ 用紙排出補助ローラ（一つの補助回転体）
１０３，２０３ 用紙反転補助ローラ（他の一つの補助回転体）
２０１ ペアローラ（ローラ状回転体）
２０１ａ 小径ローラ
２０１ｂ 大径ローラ
３０１ｄ テーパ部
４００ 回転体
４０２ 揺動ギヤ
４０６ 駆動ギヤ
４１０ 切換え手段
ｈ１ 第１用紙搬送経路
ｈ２ 第２用紙搬送経路
ｈ３ 搬送経路
Ｖ１ 排紙速度
Ｖ２ 反転前搬送速度
Ｖ３ 反転後搬送速度

Claims (3)

1. シート材に画像を形成する画像形成部と、該画像形成部のシート材を搬送方向下流に設けられたシート材搬送装置と、前記画像形成部と該シート材搬送装置との間に設けられシート材の搬送方向を切り替える切り替え手段と、画像形成後のシート材を再び前記画像形成部に導く反転部とを有し、
   前記シート材搬送装置が、駆動手段により正逆回転可能に回転されるローラ状回転体と、該ローラ状回転体に当接して従動回転する排出補助回転体と、該排出補助回転体と異なる位置で前記ローラ状回転体に当接して従動回転する反転補助回転体を有する画像形成装置において、
   前記切り替え手段は前記画像形成部から排出されたシート材をローラ状回転体と排出補助回転体とに挟持させる第１用紙搬送経路と、ローラ状回転体と反転補助回転体とに挟持させる第２用紙搬送経路とに切り替え、
   該第２用紙搬送経路を搬送されたシート材はローラ状回転体の反転により前記反転部の搬送経路に進入する構成であるとともに、
   前記第１用紙搬送経路のシート材の排紙速度をＶ１、前記第２用紙搬送経路のシート材の反転前搬送速度をＶ２、前記反転部搬送経路のシート材の反転後搬送速度をＶ３とすると、
   Ｖ１＝Ｖ２＜Ｖ３
   となるように制御することと、
   前記ローラ状回転体は前記排出補助回転体が当接する部分の前記ローラ状回転体の直径が小径部、前記反転補助回転体が当接する部分の前記ローラ状回転体の直径が小径部より大きい大径部に形成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１用紙搬送経路のシート材の排紙速度をＶ１が、前記画像形成部から排出されるシート材の搬送速度と同速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。
3. 前記ローラ状回転体が小径ローラと大径ローラからなるペアローラとして構成され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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