JP4963623B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などの画像形成装置に関し、その画像形成装置本体に装備される搬送ローラなどのローラ機構を備える画像形成装置に関するものである。

一般に、複写機など画像形成装置の画像形成部で形成された画像を記録紙などのシート上に転写して記録するために、そのシートを画像形成部にむけて搬送する搬送ローラのごとき各種のローラ機構が備わっている。

従来、たとえば搬送ローラにおいてローラ軸となるローラシャフトは、中実棒鋼を研削・研磨加工などして所定の外径寸法に仕上げたもの、あるいは中空パイプの鋼管を所要寸法に機械加工して仕上げられるものがある。パイプ製のローラシャフトを回転軸とする搬送ローラを製造する場合、たとえばつぎの手順や工程が実行される。ローラ軸となるローラシャフトは定尺パイプ材を所定の長さ寸法に切断し、所要の機械加工を施して製作される。そのローラシャフトの外周にゴム製の筒体を圧入したり焼き嵌めするなどして結合するか、あるいは直接ゴム材や弾性ポリマを焼付けや型成形などしてローラ部材を形成する。そのようにしてローラシャフトとローラ部材とが一体化された搬送ローラを得る。なお、ローラ部材の外径は研磨などして真円度や同軸度の精度が出される。このようなローラシャフトの製造に関して多くの技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。搬送ローラの場合たとえば、ローラシャフト両端を軸受で回転自在に支持し、そのローラシャフトの一端部に受動ギアなどを結合して「ローラ機構」が構成される。受動ギアは減速ギア列に噛合し、回転駆動源のモータからの回転出力をその減速ギア列などを経て受動ギアに伝達することで搬送ローラを回転駆動する。

搬送ローラの他にもローラ機構の用途は多岐にわたる。画像形成装置ではシートを画像形成部に搬送するための上記搬送ローラをはじめ、像担持体である感光体ドラムのドラム表面に帯電バイアス電圧を印加して均一に帯電する帯電ローラにも使用される。さらには、感光体ドラム上の静電潜像を現像剤（トナー）でトナー像化した画像をシート上に転写する転写ローラとしても使用される。

特開平４-３１２２０９号公報

ところで、かかるローラ機構において、ローラシャフトにパイプを使用する場合、中実のローラシャフトと同等の機械的強度や剛性のものを得ようとすれば、相対にシャフト外径寸法を大きくする必要がある。外径寸法が大きくなれば軸受など周辺の機器や部材が肥大化や大型化し、大型化するだけ据付スペースを広く見込まなければならない。これは厳しく制約される画像形成装置本体の内部スペースにあっては非常に不利である。また、中空のローラシャフト自体についても、シャフト内空間はこれまで使用されることのない無駄なスペースでありその有効利用に着目することができる。たとえば、中空ローラシャフトの内部空間に駆動伝達系の機器や部材を組み込んで一体化構造が実現すれば、部品コストの削減ならびに画像形成装置本体内の組込スペースの節減に寄与できる。

加えて、中空のローラシャフトの内部空間に他部材を組み込んで一体化構造とすれば、ローラシャフトが単体のときの剛性を確保して補償できるものと期待される。所要の剛性を確保できればたとえば画像形成装置本体でシート搬送用ローラに用いるような場合、剛性不足や可撓性の低下が原因で搬送中のシートを斜行させたり、皺を生じさせたりする懸念が払拭される。結果、紙詰まり（ジャム）防止や一定の画像品質を維持でき、得られる効果は大きいものと考えられる。

以上から、本発明の目的は、特に搬送系のローラとして利用されて設置スペースを縮減でき、部品点数の削減でコストを低減をでき、しかも必要な機械的強度などが保証されて機能性に優れたローラ機構を提供し、それを装備した画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、両端部が軸受を介して回転自在に支持され、円筒状に形成された第１ローラシャフトと、前記第１ローラシャフトの両端部の内周に嵌合して回転可能となっている嵌合部を軸受部にして回転可能に支持され、前記第１ローラシャフトの内側に配置された第２ローラシャフトと、前記第１ローラシャフトの外周に設けられた第１ローラ部材と、前記第２ローラシャフトによって駆動が伝達されて回転する第２ローラ部材と、を備え、前記第１ローラ部材と前記第２ローラ部材の各々は、画像が形成されるシートを搬送方向で互いに異なった位置で搬送することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、搬送方向で異なった位置で第１ローラと第２ローラといった別個の駆動伝達機構を必要とする場合に、第１ローラの軸線である第１ローラシャフトと第２ローラの軸線である第２ローラシャフトとは、回転軸線が同軸上で重なっているので、画像形成装置の装置本体の小型化が実現される。

以下、本発明によるローラ機構ならびにそれを備えた画像形成装置のそれぞれ好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態による画像形成装置の装置本体９００の要部を示し、原稿載置台９０６、光源９０７、読取素子（ＣＩＳ：コンタクトイメージセンサ）９０８、給紙部９０９、そして画像形成プロセスが実行される画像形成部９０２など備えて構成されている。

給紙部９０９は、記録紙などのシートＳを収納して装置本体９００に着脱自在なシートカセット９３０，９３１を有し、各シートカセット９３０，９３１には給紙ローラ（給紙手段）がそれぞれ備わっている。

画像形成部９０２は、円筒状の像担持体として感光体ドラム９１４を有し、この感光体ドラム９１４のドラム周辺に現像器９１５，転写ローラ９１６，クリーナ９１８および一次帯電ローラ９１９などのプロセス手段が配置されている。また、そうした画像形成部９０２の下流側には搬送ガイド９２０が設けられ、定着装置９０４や排出ローラ９０５などを備えて構成されている。

したがって、装置本体９００はつぎのように動作する。装置本体９００に装備されている制御装置（図示略）から給紙信号が出力される。光源９０７から原稿載置台９０６上にセットされている原稿Ｄに照射されて反射した反射光は読取素子（ＣＩＳ：コンタクトイメージセンサ）９０８を介して画像信号に置き換えられる。その画像信号はレーザスキャナ装置９２１に送信されてレーザ発光素子（図示略）からポリゴンミラー９２２やレンズ９２３，９２４を介して感光体ドラム９１４に照射される。感光体ドラム９１４のドラム表面は一次帯電ローラ９１９によって帯電バイアス電圧が印加されて予め帯電され、光の照射で形成された静電潜像が現像器９１５によって現像されてトナー像として顕像化される。

一方、給紙部９０９から給送されたシートＳは、レジストローラ９１０で斜行が補正され、さらにタイミングが合わされて画像形成部９０２へと搬送される。画像形成部９０２では、転写ローラ９１６によってシートＳに感光体ドラム９１４上のトナー像が転写され、トナー像の転写を受けたシートＳは感光体ドラム９１４から分離される。

感光体ドラム９１４から分離されたシートＳは搬送装置９２０によって定着装置９０４に送り込まれ、定着装置９０４にてシートＳに未定着の転写画像が加圧および加熱によって永久定着される。画像が定着されたシートＳは排出ローラ９０５によって装置本体９００から排出される。

（ローラ機構：第１実施形態）
図２は、装置本体９００において第１搬送系を構成するシート搬送用の第１ローラ（第１ローラ部材）１および第２搬送系とで構成されるローラ機構を示している。第１ローラ１の具体例としてレジストローラ９１０（図１参照）を適用することができる。

図３を参照して、第１搬送系を構成する第１ローラ１において、その主たる部材として材質にステンレスパイプ（ＳＵＳ３０４）など用いた中空円筒形状の第１ローラシャフト３を有している。第１ローラシャフト３の両端部の外径は一回り細く絞って段付加工され、その絞り加工された両端部の小径部で軸受２ａ，２ｂを介して回転自在に支持されている。シャフト両端部を細く小径に絞る際、スピニング加工、スエージング加工、そしてプレス加工などが施される。第１ローラシャフト３はそのようにして高精度に量産され、加工コストや材料コストを低く抑えている。

また、第１ローラシャフト３の外周にはゴム材または弾性プラスチックス材などを材質とするローラ部材４が、射出成形などによる型成形、あるいは筒形に単体加工したものを第１ローラシャフト３上に焼き嵌めや圧入などの手段でもって結合して一体化されている。それによって搬送方向にシートを搬送する搬送ローラとして機能する第１ローラ１の本体が構成される。ローラ部材４の材質について特別な限定はない。搬送中にシートＳとの接触で高摩擦材料をコーティングしたものが使用され、必要な耐久性を確保するうえで必要なコーティング厚さで成形されている。コーティング層は磨耗によって生じるローラ外周の周長がシート搬送速度の許容範囲に収まる範囲で設定される。

図３に示すように、そうした第１ローラシャフト３は両端部の小径部で軸受２ａ，２ｂを介して装置本体９００の側板５，１２に回転自在に支持されている。一端側の小径部の外周には受動ギア６が嵌合して固定され、その受動ギア６で回転駆動源のモータ８（図２参照）から出力された回転動力を減速ギア列７を経由して受ける。受動ギア６に伝達されたモータ回転動力によって第１ローラシャフト３とローラ部材４からなる第１ローラ１は所要の回転数（ｒｐｍ）で回転駆動し、第１搬送系を構成する。

また、上記第１搬送系を構成する第１ローラ１とは別に、第２搬送系を構成する第２ローラ（第２ローラ部材）１５が回転軸線を第１ローラ１と平行にして配置される。そして、第２ローラ１５の駆動軸として機能する第２ローラシャフト９が、上記第１ローラシャフト３の内側に、第１ローラシャフト３と同じ回転軸となるように挿通されている。第２搬送系を構成する第２ローラ１５の具体例として、図１に示す排出ローラ９０５に適用することができる。

第２ローラ１５と共に第２搬送系を構成する第２ローラシャフト９は、細径の棒状でたとえば中実ステンレス鋼などを加工したものが用いられ、上記第１ローラ１の第１ローラシャフト３の内部を同軸上に挿通している。また、その第２ローラシャフト９は第１ローラシャフト３の両端部の小径部内周に嵌合し、そこの嵌合部を軸受にして回転可能に支持されて、さらにそこから外側に突き抜けている。突き抜けた一端部側には受動ギア１０が結合され、他端部側にはプーリ１３が結合されている。図４に示すように、第２搬送系の回転駆動源であるモータ１１から出力された回転動力は受動ギア１０に伝達され、第２ローラシャフト９を駆動軸として回転させ、プーリ１３からタイミングベルト１４によって第２ローラ１５である図１中の排出ローラ９０５を回転駆動する。なお、プーリ１３やタイミングベルト１４は、第２ローラシャフト９や第２ローラ１５とともに第２搬送系を構成している。

すなわち、本実施形態においては、第１ローラ１の第１ローラシャフト３はその両端部の小径部で軸受２ａ，２ｂを介して側板５，１２に支持されて固定される。それに対して、第２搬送系の第２ローラシャフト９は第１ローラシャフト３の小径部の内周に嵌合した嵌合部を「軸受部」にして回転自在に支持されて固定される。したがって、同軸上でもって第１ローラシャフト３と第２ローラシャフト９は互いに干渉しない独立した自由な回転が可能となっており、第１搬送系および第２搬送系として機能する。

以上から理解されるように、第１，第２ローラシャフト３，９が同軸上の内外二重構造となっている。つまり、第１搬送系と第２搬送系は１つの回転軸を「共有」する形となる。したがって、２つの搬送系として通例の構造であれば、第１，第２ローラシャフト３，９が回転軸線を平行にしてある程度の軸間距離を隔てて配置される。本実施形態の場合は１つの回転軸、１つの回転軸線を共有することで軸間距離を見込むスペースを削減でき、それだけ装置本体９００の大型化を抑えるのに有効となる。加えて、削減したスペースをたとえば搬送ガイドやシート検出センサなどの他部材の設置に利用できるといった相乗効果がある。

（ローラ機構：第２実施形態）
つぎに、図５および図６は、本発明による第２実施形態を示している。この第２実施形態の第１ローラ５１は、やはり中空円筒形の第１ローラシャフト５３を有し、細く絞った両端部を軸受５２で回転自在に支持する構造までは第１実施形態と同様である。なお、その第１ローラシャフト５３の外周にゴム製などのローラ部材５４が設けられる技法も第１実施形態の場合と同じである。第１実施形態と異なっている点はつぎの構造である。

図６において、図中符号５８で示す細く絞り加工された第１ローラシャフト５３の一方端側の小径部の外周に嵌合して回転駆動源のモータから回転動力を受ける受動ギア５６が結合され、両端部の小径部のそれぞれ先端を嵌合させて軸受５２，５２で支持している。この軸受５２の構造に特徴がある。

すなわち、軸受５２は、第１ローラシャフト５３の小径部の先端面を突き当てかつその先端面の外周を回転可能に嵌合させて支持する第１軸受面を有している。さらに、その第１軸受面と段差を設けて第２ローラシャフト５９の端部が貫通して回転可能に嵌合して支持する第２軸受面を有して形成されている。

第２搬送系の第２ローラシャフト５９としては、第１ローラシャフト５３の内部空間を同軸上に挿通して設けられ、第１ローラシャフト５３の両端部の小径部の内周に挿通し、さらに上記軸受５２の第２軸受面に嵌合して貫通した形で回転自在に支持されている。第２ローラシャフト５９のそうした軸受５２を嵌合によって貫通した両端の最先端部にはそれぞれ受動ギア５５と伝達ギア５７が結合され、第２駆動系を構成している。なお、伝達ギア５７に伝達された駆動は、ベルト等によって第１ローラとは別のローラ部材である排出ローラ９０５に伝達される。

したがって、この第２実施形態においても、第１ローラシャフト５３の両端部の小径部にて軸受５２で支持され、その小径部の内周で第２ローラシャフト５９を回転自在に支持している。それら第１，第２ローラシャフト５３，５９の双方を２つの軸受面で回転支持する軸受５２としては、高摺動グレードの樹脂であるたとえばＰＯＭなどで成形された一体成型品を用いることができる。軸受５２の第１軸受面と第２軸受面を高精度に機械加工することによって、第１ローラシャフト５３と第２ローラシャフト５９の回転軸線を高精度な同軸度でもって実現できる。さらに、高摺動性の樹脂を用いることで磨耗を軽減して装置の耐久性を高めている。一体成型品にすれば部品点数を削減でき、部品コストを抑える効果がある。

（ローラ機構：第３実施形態）
つぎに、図７および図８は、本発明による第３実施形態の第１ローラ６１を示し、第１および第２の実施形態と同じくやはり中空円筒形の第１ローラシャフト６３を有し、この第１ローラシャフト６３の外周にゴム製などのローラ部材６４が成形されている。第１，第２実施形態では軸受によって支持された第１ローラシャフトに内部同軸上で第２ローラシャフトが支持された構造が基本となっていた。それに対して、この第３実施形態では同軸上の内側の第２ローラシャフト６９を両端部で軸受６２，６２を介して側板５，１２（図２参照）に支持させ、第２ローラシャフト６９に外側の第１ローラシャフト６３が乗る形で支持されている。それが第１，第２実施形態の構造と基本的に異なる点である。以下はその細部構造である。

第１ローラシャフト６３の両端部は第１，第２実施形態のように細く絞り加工されておらずストレート形状のままであり、その一端部側には受動ギア６６が圧入などして結合され、他端部には止栓形状のプラグ６８が圧入などして結合されている。回転駆動源のモータ（図示略）から回転動力を受動ギア６６で受けて第１ローラ６１が回転駆動し、第１搬送系を構成する。

第１ローラシャフト６３内を同軸上に第２搬送系の第２ローラシャフト６９が挿通し、第１ローラシャフト６３の両端部の受動ギア６６とプラグ６８をも貫通している。そうした第２ローラシャフト６９は両端部で軸受６２，６２によって回転自在に支持されている。軸受６２，６２で支持されてさらに外側に突出した部分の第２ローラシャフト６９の両端部の一方には受動ギア６５が結合され、他方には伝達ギア６７が結合されている。なお、伝達ギア６７に伝達された駆動は、ベルト等によって第１ローラとは別のローラ部材である排出ローラ９０５に伝達される。

したがって、第３実施形態では、内側の第２ローラシャフト６９を軸受６２，６２で支持し、その軸支された第２ローラシャフト６９の外周に圧入などして結合した受動ギア６６とプラグ６８を介して第１ローラシャフト６３が同軸上に回転自在に支持された形となる。第１ローラシャフト６３は受動ギア６６から所要の回転数で回転駆動し、第２ローラシャフト６９は第１ローラシャフト６３とは互いに干渉することなく独自の回転数でもって回転が可能となっている。

以上の説明と図から分かるように、本実施形態の場合、第１および第２実施形態のように第１ローラシャフトの両端部を一回り小径に絞り加工せず、第１ローラシャフト６３の両端部はストレートで特別な絞り加工は施されていない。そのストレートな両端部外周の一方側に上記受動ギア６６が圧入結合され、他方側に止栓形状のプラグ６８が圧入結合された構造である。したがって、第１ローラシャフト６３の両端部に絞り加工を施さない分だけ工程と工数が減り、コスト低減が可能となる。また、両端部の受動ギア６６とプラグ６８が第１ローラシャフト６３の「軸受」を兼ねて第２ローラシャフト６９の外周に回転自在に支持された構造で高精度の同軸度で加工して保証すれば、高精度な搬送系を構成することが可能となる。

以上、本発明について数例の実施形態が説明されたが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でそれら実施形態に限定されることなく他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。例えば、第２ローラシャフト９、５９、６９によって排出ローラ９０５を駆動する形態を例示した。しかし、第２ローラシャフト９、５９、６９からの回転駆動を画像形成装置内のいずれの回転体を回転するために伝達してもよい。第２ローラシャフト９、５９、６９の回転を排出ローラ９０５に伝達する駆動伝達部材としてタイミングベルトを例示したが、ギア列等の他の部材であってもよい。

上記各実施形態においては、図１に示すように、第１ローラとしてレジストローラ９１０への適用例を、また第２ローラとして排出ローラ９０５への適用例についてそれぞれ説明された。レジストローラ９１０はシートＳの先端を揃えるべく一旦停止と画像形成速度を繰り返し、排出ローラ９０５は排出トレイに排出するために加減速を繰り返すといったようにそれぞれ別個の駆動伝達機構を必要する。そのため、第１ローラと第２ローラに適用するには最適であり、前述した数々の効果のなかでも、回転軸線の軸間距離が同軸上で重なっていることで、装置小型化に寄与できるというのが大きな利点である。

本発明による第１実施形態のローラ機構を装備した画像形成装置例を示す図。 第１実施形態のローラ機構を示す斜視図。 第１実施形態のローラ機構を示す断面図。 第１実施形態のローラ機構の一方側構造を詳細に示す図。 本発明による第２実施形態のローラ機構を示す斜視図。 第２実施形態のローラ機構を示す断面図。 本発明による第３実施形態のローラ機構を示す斜視図。 第３実施形態のローラ機構を示す断面図。

符号の説明

１ 第１ローラ（第１ローラ部材）
２ａ，２ｂ 軸受
３ 中空円筒形の第１ローラシャフト
４ ローラ部材
５，１２ 側板
６ 受動ギヤ
８ 第１搬送系の回転駆動源モータ
１１ 第２搬送系の回転駆動源モータ
９ 中実軸の第２ローラシャフト
１５ 第２ローラ（第２ローラ部材）
９００ 画像形成装置本体
９０２ 画像形成部
９０５ 排出ローラ（第１搬送系）
９０４ 定着装置
９０９ 給紙部
９１０ レジストローラ（第２搬送系）
９１５ 現像器
９２１ レーザスキャナ
９１４ 感光体ドラム

Claims (2)

1. 両端部が軸受を介して回転自在に支持され、円筒状に形成された第１ローラシャフトと、
   前記第１ローラシャフトの両端部の内周に嵌合して回転可能となっている嵌合部を軸受部にして回転可能に支持され、前記第１ローラシャフトの内側に配置された第２ローラシャフトと、
   前記第１ローラシャフトの外周に設けられた第１ローラ部材と、
   前記第２ローラシャフトによって駆動が伝達されて回転する第２ローラ部材と、を備え、
   前記第１ローラ部材と前記第２ローラ部材の各々は、画像が形成されるシートを搬送方向で互いに異なった位置で搬送することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１ローラ部材は、画像形成プロセスが実行される前にシートの斜行を補正するレジストローラであり、
   前記第２ローラ部材は、画像が定着されてシートを装置本体の外部へと排出する排出ローラ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。

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