JPH09323842A - シート材搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シ−ト材の搬送精度に優れたシ−ト材搬送装
置および画像形成装置を提供する。 【解決手段】 鉄等の硬い材質からなる駆動ローラ１１
と、ゴム等の柔らかい材質からなる従動ローラ１２の２
対のロ−ラにより構成されるレジストロ−ラである。従
動ローラ１２は、軸方向に複数に分割されており、それ
ぞれのローラ１３が独立に回転する機構になっている。
このローラ対に紙等のシート材を挟んで駆動ローラ１１
を回転させて搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やレーザー
ビームプリンタ等の画像形成装置における紙等の薄いシ
ート材を搬送するシ−ト材搬送装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置におけるシ
−ト材搬送装置として、特に搬送精度が要求される２対
のロ−ラにより挟持搬送するレジストローラなどでは、
一方のロ−ラをゴムローラ等の摩擦係数の高いローラを
駆動ローラとし、シ−ト材の搬送力を確保するために両
者のロ−ラの押圧により得られるロ−ラ間の接触面（以
下ニップと呼ぶ）を得るために、他方のロ−ラを硬い鉄
等のローラである従動ローラとして押し付けるものが多
い。理由は、摩擦係数の高いゴムローラの方が搬送力が
得やすいことがまず第一にあげられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術において、下記のような問題が生じてい
た。

【０００４】まず第１の問題点として、駆動ローラをゴ
ムローラとすることで、ゴムは変形が大きく、そのため
ニップ内でのゴムの周方向歪みも大きくなるために変形
前に期待していた搬送速度より速い速度で送られてしま
う。

【０００５】これを解決するためにゴム厚を薄くしてし
まうと、ニップが減ってしまいバックテンション等のロ
ーラ外から受ける力の影響を受けやすく搬送の安定性が
悪くなる。

【０００６】第２の問題点として、軸のたわみによって
軸の中心部と端部とでニップ幅や圧力が違ってしまうた
め、搬送材に対して搬送方向外の力が働き、それが斜行
や紙シワの原因となっている。

【０００７】なお、これらの問題の解決のためにローラ
にクラウンや逆クラウンをつけて圧力の分布を補正した
り、速度センサーを用いて搬送速度を制御する方法もあ
るが、完全には均一化することができず、搬送不良も完
全には解決できていない。

【０００８】上述した第１および第２の問題点の原因等
について、以下にさらに詳しく説明する。

【０００９】まず第１の問題点については、シ−ト材の
搬送される速度が実際に駆動ローラの表面の速度よりも
速くなってしまう。この理由を説明する。図６はゴム等
の柔らかい材料１２２が硬い芯金１２１に巻かれたロー
ラ１２０と硬いローラ１１０からなるシ−ト材搬送装置
であるレジストロ−ラにシート材Ｓを挟んで搬送する装
置の断面図を表わしている。ローラ１２０とローラ１１
０が押し付けられたとき、材質の硬度の差からシート材
Ｓはニップ内では硬い材質のローラ１１０にそって曲げ
られ、ローラ１２０の柔らかい材質１２２が大きく変形
してニップを形成している。ローラに圧力がかかる前と
後の変形の様子を図７に示す。

【００１０】さらに変形後のローラ対のニップ付近の拡
大図を図８に示す。今、柔らかい材質のローラ１２２を
駆動ローラとし、角速度ωで回転しているとする。ニッ
プから十分離れた表面の変形がない位置ではωだけ回転
した時にローラ表面はｄだけ動く。ニップ内での変形を
まったく考えなければシート材Ｓもローラの表面と同じ
ｄだけ送られるはずである。しかしニップ内では、ゴム
材１２２は圧縮により表面が引き伸ばされ、ωの回転に
対してシート材はｄよりも大きいｄ′だけ搬送される。

【００１１】ｄ′＝ｄ（１＋ε） シート材自身の圧縮や曲げによる表面の伸び、ローラと
搬送材の間の滑りなども影響を及ぼすと考えられるが、
ゴム材の変形による影響が最も大きく、これがシート材
の増速の主要因である。

【００１２】また、ｄ′はローラの押し付け圧が増して
ゴム材がつぶれるほど外に押しのけられる作用でゴム表
面の周方向歪み量εも増加し、ｄ′即ちシート材搬送速
度も増加する。従ってローラの回転速度が一定でも押し
付け圧が増すと搬送速度も増加していく。図９に図５に
示す構成のローラ対でゴムローラ駆動の場合の荷重によ
るシート材と両ローラ表面の搬送速度の変化を示す。
（１）は駆動速度が４７．１ｍｍ／ｓの場合、（２）は
駆動速度が７０．７ｍｍ／ｓの場合である。５１は従動
のＳＵＳローラの表面速度、５２は駆動のゴムローラの
表面速度、５３は紙の搬送速度を示す。このグラフか
ら、駆動ローラの回転速度が一定でも、荷重が増すにつ
れてシート材の搬送速度が増加していることがわかる。

【００１３】次に第２の問題点については、ニップ幅お
よびニップ内圧力の不均一である。図１０はローラのニ
ップ幅を透視した図である。（図中矢印方向が搬送方向
である。）ニップ７１の領域に加わる圧力は、このよう
に軸のたわみのせいで中心部より両端部のほうが高くな
り、その結果ニップ幅は中心部よりも両端部で広くなっ
てしまう。するとゴム表面の伸びεがシート材を送ろう
とする速度は中央部より両端部で速くなり、そのためシ
ート材に進行方向外の力が働き、これが紙しわの原因に
なっていると考えられる。さらに、ギア浮上力等で左右
の荷重に不均一が出ると図１１のニップ８１のように左
右のニップ幅のバランスも変わるため、ローラ左右でシ
ート材を送ろうとする速度も変わり、これが斜行の原因
になると考えられる。

【００１４】なお、この問題については鉄ローラを駆動
する場合にも起こりうる問題である。実験でＳＵＳロー
ラを駆動した場合のＳＵＳローラ・ゴムローラ・紙の速
度をプロットしたグラフを図１２に示す。

【００１５】（１）は駆動速度が４７．１ｍｍ／ｓの場
合、（２）は駆動速度が７０．７ｍｍ／ｓの場合であ
る。９１はＳＵＳローラの表面速度、９２はゴムローラ
の表面速度、９３は紙の搬送速度を示す。ゴムローラを
駆動する場合に比べると、こちらは荷重によってゴムロ
ーラの速度が低下しているのがわかる。この理由は、荷
重が大きいほどゴム表面の伸びεが大きくなるためゴム
ローラに力を伝える紙の側からみれば搬送量は同じでも
ゴムローラの回転速度は減るためである。これをローラ
の軸方向各位置に当てはめて考えると、ニップの違いに
よってゴムローラの表面の伸びεが部分的に変わってい
る。しかし紙は一定の速度で進もうとするため、ゴムロ
ーラのゴムには歪みを平均化するような力が内部に働
く。この力が逆に紙に伝わると搬送方向外の力となり、
搬送不良の原因になると考えられる。本発明は上記の従
来技術の課題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、シ−ト材の搬送精度に優れたシ−ト
材搬送装置および画像形成装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、駆動源により回転可能に軸支さ
れ、押圧により変形されない硬質材よりなる表面を有し
た駆動ロ−ラと、該駆動ロ−ラの回転により従動回転さ
れる従動ロ−ラであって、軸方向に複数に分割され、そ
れぞれが独立に回転可能に軸支され、押圧により変形さ
れ得る軟質材よりなる表面を有した複数の従動ロ−ラと
を備え、該駆動ロ−ラと複数の従動ロ−ラによりシ−ト
材を挟持搬送可能であることを特徴とする。

【００１７】したがって、駆動ロ−ラの表面を硬質材と
したことで、両ロ−ラの押圧力が変化した場合でもシ−
ト材の搬送速度は影響されにくく、搬送速度が安定さ
れ、従動ロ−ラは軸方向に複数に分割され、それぞれ独
立に回転可能としたことで、軸方向のニップのばらつき
による搬送速度のばらつきは吸収される。

【００１８】前記従動ロ−ラは内部に硬質材よりなるロ
−ラを有し、該ロ−ラの表面側に軟質材よりなる表面層
が形成されているとよい。

【００１９】前記複数の従動ロ−ラの配置された位置が
軸方向における中心部から離れたものほど該従動ロ−ラ
を構成する前記軟質材よりなる表面層の厚さが大きくな
るとよい。

【００２０】したがって、軟質材の表面層の厚さが大き
い程、等しい押圧力に対して搬送力が減少するので、軸
方向における中心部から離れたものほど押圧力が増加す
る場合に対応して表面層の厚さを大きくすることで、そ
れぞれの位置での搬送力が一様となる。

【００２１】前記複数の従動ロ−ラのうち前記駆動ロ−
ラとの押圧力が大きいものほど該従動ロ−ラを構成する
前記軟質材よりなる表面層の厚さが大きくなるとよい。

【００２２】したがって、軟質材の表面層の厚さを適応
に大きくさせることで駆動ロ−ラとそれぞれの従動ロ−
ラとの搬送力が一様となる。

【００２３】前記複数の従動ロ−ラの配置された位置が
軸方向における中心部から離れたものほど該従動ロ−ラ
の軸方向の幅が狭くなるとよい。

【００２４】したがって、従動ロ−ラの軸方向の幅が狭
くなる程、等しい押圧力に対して搬送力が減少するの
で、軸方向における中心部から離れたものほど押圧力が
増加する場合に対応して従動ロ−ラの軸方向の幅を狭く
することで、それぞれの位置での搬送力が一様となる。

【００２５】前記複数の従動ロ−ラのうち前記駆動ロ−
ラとの押圧力が大きいものほど該従動ロ−ラの軸方向の
幅が狭くなるとよい。

【００２６】したがって、従動ロ−ラの軸方向の幅を適
応に狭くすることで駆動ロ−ラとそれぞれの従動ロ−ラ
との搬送力が一様となる。

【００２７】前記駆動ロ−ラは金属性のロ−ラ表面に、
硬質かつ摩擦係数の高い樹脂がコ−ティングされている
とよい。

【００２８】したがって、十分な搬送力が得られる。

【００２９】前記従動ロ−ラを構成する軟質材はゴムで
あるとよい。

【００３０】画像形成装置に上記のようなシ−ト材搬送
装置を備えるとよい。

【００３１】

【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。

【００３２】図１および図２には本発明の第１の実施の
形態が示されている。

【００３３】図１は本発明の第１の実施の形態に係るシ
−ト材搬送装置の概略斜視図である。

【００３４】図に示すように本装置は、鉄等の硬い材質
からなる駆動ローラ１１と、ゴム等の柔らかい材質から
なる従動ローラ１２の２対のロ−ラにより構成されるレ
ジストロ−ラである。

【００３５】このように、表面が硬質材であるロ−ラを
駆動ロ−ラとすることにより、シ−ト材の搬送速度が安
定することを以下詳しく説明する。（上述の発明が解決
しようとする課題の中で説明した表面がゴム等の軟質材
であるロ−ラを駆動ロ−ラとする場合に搬送速度が不安
定となってしまう理由を説明した内容と比較して説明す
る。）駆動ローラ１１の表面はシート材に比べて十分に
硬く表面の伸びがないローラである場合、シート材に接
しているローラ表面周方向歪みεはほとんどない。εが
無視できるほど微小であるならば、ｄ′＝ｄ（１＋ε）
≒ｄであり、柔らかい材質のローラ駆動によるシート材
の増速はほとんど押さえられる。

【００３６】図２に径が同じゴムローラと鉄ローラから
なる搬送装置で紙を送る実験で、駆動ローラをゴムロー
ラとした場合と鉄ローラとした場合の紙の速度をローラ
にかかる荷重ごとに表わしたグラフを示す。

【００３７】（１）は駆動速度が４７．１ｍｍ／ｓの場
合、（２）は駆動速度が７０．７ｍｍ／ｓの場合であ
る。６１は駆動ロ−ラがＳＵＳローラの場合の紙の搬送
速度、６２は駆動ロ−ラがゴムローラの場合の紙の搬送
速度を示す。

【００３８】ニップのできる状況は、図８とほぼ同じ
で、ニップ内のゴムは圧接により周方向歪みεを生じる
が、鉄ローラは歪まない。この結果グラフからも、堅く
てニップ内の変形がないローラを駆動する方が荷重によ
る速度変化が少ないことがわかる。

【００３９】次に、従動ローラ１２は、軸方向に複数に
分割されており、それぞれのローラ１３が独立に回転す
る機構になっている。このローラ対に紙等のシート材を
挟んで駆動ローラ１１を回転させて搬送する。その際、
従動ローラ１２のニップは軸の端部に近いものほど広く
なり、ゴムのニップ内での歪みも違ってくるが、各分割
ローラ１３が自由に回転できるので、ゴムローラ軸方向
ニップ幅の違いは独立した各ゴム部の回転量の違いとし
て出てくるのみで、搬送されるシート材は従動ローラ表
面速度で送られ、かつ搬送されるシート材には搬送方向
外のよけいな力が働かなくなるので、斜行，シワもおこ
らない。

【００４０】このように、両ロ−ラによる押圧力が変化
した場合でもシ−ト材の搬送速度は影響されにくく、搬
送速度が安定され、軸方向のニップのばらつきによる搬
送速度のばらつきは吸収されるので、適正にシ−ト材を
搬送できる。 （第２の実施の形態）図３には、本発明の第２の実施の
形態が示されている。第２の実施の形態では、駆動ロー
ラはその表面に硬質かつ摩擦係数の高い樹脂材等がコ−
ティングされた構成となっている。その他の構成および
作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の
構成部分については同一の符号を付して、その説明は省
略する。

【００４１】上記第１の実施の形態における駆動ローラ
にさらに硬いローラ表面へのコーティングを施す。ロー
ラ対の断面図を図３に示す。硬い材質の駆動ローラ１１
１に押し付けてもニップ内の歪みが変化せず、かつ摩擦
係数の高い材質によるコーティング１１２をつけること
により、搬送材Ｓとの間の摩擦が大きくなり、バックテ
ンション等の外部からの力に対する耐性が増し搬送精度
が向上する。 （第３の実施の形態）図４には、本発明の第３の実施の
形態が示されている。第３の実施の形態では、従動ロー
ラにおけるゴム等の軟質材である表面層の厚みがそれぞ
れ異なる構成となっている。その他の構成および作用に
ついては上記の実施の形態と同一なので、同一の構成部
分については同一の符号を付して、その説明は省略す
る。

【００４２】上記第１の実施の形態における従動ローラ
において、ローラの軟質材よりなる表面層であるゴム厚
を端部のものほど厚くしてやる。この概略図を図４に示
す。１３１，１３２，１３３と徐々にゴム厚が厚くなっ
ている。

【００４３】この構成による効果を説明すると、シート
材がニップの巻き込まれる時、端部のニップが中央部の
ニップより広いと、シート材は両端部から中央に向かっ
て巻き込まれていくことになる。このときシート材に搬
送方向外の力が働きそれがシワや斜行の原因になる。そ
れを防ぐためには各分割ローラ同士のニップの差をなく
す必要がある。

【００４４】そこで、ローラのゴム厚を端部のものほど
厚くしてやる。そうすると、図１のようなゴム厚が均一
な場合に比べて、中心部のローラ１３１が受け持つ圧力
が増し軸のたわみが緩和されることで、各分割ローラ同
士のニップの差が軽減される。

【００４５】このように、各ローラに適性なゴム厚を選
ぶことでそれぞれのニップ幅を等しくすることができ
る。これによって、シート材がニップで出入りする時の
タイミングが端部と中央部で同じになり、シワや斜行を
防止でき、さらに搬送精度が向上する。 （第４の実施の形態）図５には、本発明の第４の実施の
形態が示されている。第４の実施の形態では、従動ロー
ラにおける軸方向の幅がそれぞれ異なる構成となってい
る。その他の構成および作用については上記の実施の形
態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号
を付して、その説明は省略する。

【００４６】上記実施の形態１における従動ローラにお
いて、分割したローラの幅を端部のものほど狭くしてや
る。この概略図を図５に示す。１３６，１３７，１３８
と端部に近いものほどローラの幅が狭くしてある。

【００４７】この構成による効果を説明すると、ニップ
の分布は、軸のたわみによって図１０に示すように端部
にゆくほど増加率が大きくなる。均一分割の場合、ニッ
プ幅変化の大きい部分では単独ローラの中でもニップ幅
の左右不均一性ができてしまい、進行方向外の力が搬送
材に働き、搬送精度に悪影響を及ぼす。それを和らげる
ために、端部のニップ幅の変化が大きい所ほど分割ロー
ラ１３６〜１３８の幅を狭くしてやる。これによって、
個々のローラごとのニップの不均一が軽減でき、さらに
搬送精度が向上する。

【００４８】本実施の形態に限らず、ニップ幅の分布に
依存して、その変化が激しい部分のローラ分割を細か
く、緩やかな部分のローラ分割を粗くとることで、搬送
精度をより向上することができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、駆動ロ−ラの表面を硬質材と
したことで、搬送速度が安定し、従動ロ−ラは軸方向に
複数に分割され、それぞれ独立に回転可能としたこと
で、軸方向のニップのばらつきによる搬送速度のばらつ
きは吸収されるので、シ−ト材の搬送精度が向上する。

【００５０】軸方向における中心部から離れたものほど
駆動ロ−ラと従動ロ−ラとの押圧力が増加する場合に、
従動ロ−ラの表面層の厚さを適応に大きくすることで、
それぞれの位置での搬送力が一様となり、より一層シ−
ト材の搬送精度が向上する。駆動ロ−ラと従動ロ−ラと
の押圧力の大きさに対応して、従動ロ−ラの軟質材の表
面層の厚さを適応に大きくさせることで駆動ロ−ラとそ
れぞれの従動ロ−ラとの搬送力が一様となり、より一層
シ−ト材の搬送精度が向上する。

【００５１】軸方向における中心部から離れたものほど
駆動ロ−ラと従動ロ−ラとの押圧力が増加する場合に、
従動ロ−ラの軸方向の幅を適応に狭くすることで、それ
ぞれの位置での搬送力が一様となり、より一層シ−ト材
の搬送精度が向上する。

【００５２】駆動ロ−ラと従動ロ−ラとの押圧力の大き
さに対応して、従動ロ−ラの軸方向の幅を適応に狭くす
ることで駆動ロ−ラとそれぞれの従動ロ−ラとの搬送力
が一様となり、より一層シ−ト材の搬送精度が向上す
る。

【００５３】駆動ロ−ラは金属性のロ−ラ表面に、硬質
かつ摩擦係数の高い樹脂がコ−ティングされていること
により、十分な搬送力が得られる。

【００５４】また、上記のような搬送精度に優れたシ−
ト材搬送装置を画像形成装置に備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係わるシー
ト材搬送装置の概略斜視図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係わるシー
ト材搬送装置における駆動ローラを変えた場合のシ−ト
材搬送速度を説明するグラフである。

【図３】図３は本発明の第２の実施の形態に係わるシー
ト材搬送装置における両ローラの断面図である。

【図４】図４は本発明の第３の実施の形態に係わるシー
ト材搬送装置の概略斜視図である。

【図５】図５は本発明の第４の実施の形態に係わるシー
ト材搬送装置の概略斜視図である。

【図６】図６は従来技術のシート材搬送装置における両
ローラの断面図である。

【図７】図７は両ロ−ラの押圧により荷重がかかる前後
のロ−ラおよびシ−ト材の変形を説明する図である。

【図８】図８は図７における荷重がかかった場合の要部
拡大図である。

【図９】図９は従来技術のシ−ト材搬送装置における駆
動ローラがゴムロ−ラである場合のシ−ト材搬送速度を
説明するグラフである。

【図１０】図１０はローラのニップ領域を説明する図で
ある。

【図１１】図１１はローラの不均一な場合のニップ領域
を説明する図である。

【図１２】図１２は従来技術のシ−ト材搬送装置におけ
る駆動ローラが鉄ロ−ラである場合のシ−ト材搬送速度
を説明するグラフである。

【符号の説明】

１１ 駆動ローラ １２ 従動ローラ １３ 分割ローラ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動源により回転可能に軸支され、押圧に
   より変形されない硬質材よりなる表面を有した駆動ロ−
   ラと、 該駆動ロ−ラの回転により従動回転される従動ロ−ラで
   あって、軸方向に複数に分割され、それぞれが独立に回
   転可能に軸支され、押圧により変形され得る軟質材より
   なる表面を有した複数の従動ロ−ラとを備え、 該駆動ロ−ラと複数の従動ロ−ラによりシ−ト材を挟持
   搬送可能であることを特徴とするシ−ト材搬送装置。
2. 【請求項２】前記従動ロ−ラは内部に硬質材よりなるロ
   −ラを有し、該ロ−ラの表面側に軟質材よりなる表面層
   が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシ
   −ト材搬送装置。
3. 【請求項３】前記複数の従動ロ−ラの配置された位置が
   軸方向における中心部から離れたものほど該従動ロ−ラ
   を構成する前記軟質材よりなる表面層の厚さが大きくな
   ることを特徴とする請求項２に記載のシ−ト材搬送装
   置。
4. 【請求項４】前記複数の従動ロ−ラのうち前記駆動ロ−
   ラとの押圧力が大きいものほど該従動ロ−ラを構成する
   前記軟質材よりなる表面層の厚さが大きくなることを特
   徴とする請求項２に記載のシ−ト材搬送装置。
5. 【請求項５】前記複数の従動ロ−ラの配置された位置が
   軸方向における中心部から離れたものほど該従動ロ−ラ
   の軸方向の幅が狭くなることを特徴とする請求項１，
   ２，３または４に記載のシ−ト材搬送装置。
6. 【請求項６】前記複数の従動ロ−ラのうち前記駆動ロ−
   ラとの押圧力が大きいものほど該従動ロ−ラの軸方向の
   幅が狭くなることを特徴とする請求項１，２，３または
   ４に記載のシ−ト材搬送装置。
7. 【請求項７】前記駆動ロ−ラは金属性のロ−ラ表面に、
   硬質かつ摩擦係数の高い樹脂がコ−ティングされている
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載
   のシ−ト材搬送装置。
8. 【請求項８】前記従動ロ−ラを構成する軟質材はゴムで
   あることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに
   記載のシ−ト材搬送装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一つに記載のシ
   −ト材搬送装置を備えた画像形成装置。