JP2011099896A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音を発生させることなく、また、経済性が損なわれることなく、定着ニップを通過する記録シートの破損および詰まりを防止する。
【解決手段】画像形成部においてメインモータによって周回移動される中間転写ベルト上に形成されたトナー画像が、転写部の転写ニップを記録シートが通過する間に記録シートに転写される。定着部では、加熱ローラに加圧ローラが圧接されて定着ニップが形成されており、定着ニップを記録シートが通過する間にトナー画像が定着される。加熱ローラは、メインモータから動力伝達機構４０を介して伝達される動力によって回転される。動力伝達機構４０は、変速用モータ４６のオンおよびオフによって、加熱ローラ５１に伝達される回転速度を２段階に変速する。変速用モータ４６は、転写ニップから定着ニップへ搬送される記録シートのループ量に基づいてオン状態とオフ状態とに切り替えられる。
【選択図】図７

Description

本発明は、記録シート上に転写されたトナー画像を、定着部において記録シート上に定着させる画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、通常、画像データに対応したトナー画像を形成する画像形成部、画像形成部にて形成されたトナー画像を記録紙、ＯＨＰシート等の記録シートに転写する転写部、転写部にて記録シートに転写されたトナー画像を当該記録シートに定着する定着部が設けられており、トナー画像が定着された記録シートを得ることができるようになっている。

画像形成部では、回転する感光体ドラムの外周面、あるいは、周回移動する中間転写ベルト等の像担持体の外周面にトナー画像が形成される。カラー画像を形成するカラープリンタ等の画像形成装置では、通常、像担持体として中間転写ベルトが使用されており、中間転写ベルトの外周面上にカラー画像が形成されて、中間転写ベルトの周回移動により、トナー画像が転写部へ搬送される。

転写部には、中間転写ベルトの外周面に圧接される転写ローラが設けられており、中間転写ベルトと転写ローラとが相互に圧接されることによって転写ニップが形成されている。転写ニップには、中間転写ベルトによるトナー画像の搬送に同期して記録シートが搬送されるようになっており、記録シートが転写ニップを通過する間に、中間転写ベルト上のトナー画像が記録シート上に転写される。トナー画像が転写された記録シートは、定着部へ搬送される。

定着部では、例えば、ヒータランプ等の熱源が内部に設けられた加熱ローラと、加熱ローラに圧接された加圧ローラとが設けられており、加熱ローラと加圧ローラとが相互に圧接されることによって定着ニップが形成されている。転写部から定着部へ搬送される記録シートは、定着ニップを通過する間に、記録シート上のトナー画像が加熱されて記録シートに加圧されることにより、トナー画像が定着される。

近年、装置小型化の要請により、転写部から定着部までの距離が短くなっており、このために、通常、転写部から定着部へ搬送される記録シートは、記録シートの後端部が転写ニップを通過する前に定着ニップ内に進入する。従って、記録シートの先端側部分が定着ニップ内に進入する際には、後端側部分が転写ニップにて挟まれた状態になっている。このために、定着ニップにおける記録シートの搬送速度が、転写ニップにおける記録シートの搬送速度よりも速くなると、記録シートが定着ニップにおいて引っ張られるために、転写ずれ、記録シートの破損等が発生するおそれがある。

反対に、定着ニップにおける記録シートの搬送速度が、転写ニップにおける記録シートの搬送速度よりも遅くなると、記録シートの先端部が定着ニップ内に進入する際に、記録シートにおける後続部分からの押圧力を受けるために、定着ニップに進入する際にしわが生じるおそれ、あるいは、定着ニップにおいてシート詰まり（ＪＡＭ）が生じるおそれがある。

このために、従来、画像形成部における感光体ドラムの駆動等とともに、中間転写ベルトを周回移動させるメインモータの回転を、動力伝達機構を介して定着部の加熱ローラに伝達し、転写ニップにおける記録シートの搬送速度と、定着ニップにおける記録シートの搬送速度とが等しくなるように加熱ローラを回転させることが行われている。
このような構成により、転写ニップにおける中間転写ベルトによる記録シートの搬送速度と、定着ニップにおける加熱ローラによる記録シートの搬送速度とを等しくすることができ、記録シートの破損、しわの発生、定着ニップにおける記録シートの詰まり等を防止することが可能になる。

しかし、定着部の加熱ローラは、製造時における形状のばらつき、内部のヒータランプ等の熱源によって加熱されることによる変形、経時的な変形等によって、定着ニップを通過する記録シートの搬送速度が一定せず、変化するおそれがある。
メインモータの回転を加熱ローラに伝達して回転させる構成では、加熱ローラによる記録シートの搬送速度がばらつくような場合には、加熱ローラの回転速度を調整して、記録シートを所定の速度で搬送することは容易でないという問題がある。この場合には、定着ニップと転写ニップとにおける記録シートの搬送速度差を解消することができず、記録シートの破損、しわの発生、定着ニップにおける記録シートの詰まり等を防止することができない。

このような問題を解決するために、中間転写ベルトを駆動するメインモータとは別に、定着部における加熱ローラを回転駆動させるための定着モータを設ける構成が提案されている。この場合には、加熱ローラの変形等によって定着ニップにおける記録シートの搬送速度が変化しても、定着モータの回転駆動速度を制御することによって加熱ローラの回転速度を調整することができ、定着ニップでの記録シートを所定の搬送速度とすることができる。

しかしながら、定着部の加熱ローラは、加圧ローラが圧接された状態で回転するために回転負荷が大きく、従って、加熱ローラを回転駆動させる定着モータとして駆動力の大きな大型のモータが必要になる。しかも、加熱ローラの変形等によって記録シートの搬送速度が微小に変化した場合には、定着モータの回転速度を微小に変化させる必要があり、このために、回転速度を高精度で調整できるパルスモータ等のような高性能なモータも必要になる。しかし、大型で高性能なモータは高価格であるために、そのようなモータを定着モータとして使用すると経済性が損なわれることになる。

通常、画像形成装置には多くのモータが使用されている。特に、４つのカラーイメージングカートリッジが設けられるタンデム型カラープリンタでは、カラーイメージングカートリッジをそれぞれ駆動するモータが設けられる等、使用されるモータの個数が非常に多く、高コストになっている。このようなプリンタにおいて、大型で高性能な定着モータを新たに設けると、さらにコストが嵩むことになり、経済性が損なわれる。

特許文献１には、メインモータの回転を、可変速駆動機構を介して定着ローラ（加熱ローラ）に伝達する画像形成装置において、可変速駆動機構によって定着ローラの回転速度を切り替える構成が開示されている。可変速駆動機構は、電磁クラッチによって、定着ローラの回転速度を切り替えるように構成されており、電磁クラッチは、定着ニップへ搬送される記録シートのループ量に基づいて、オン、オフ制御されるようになっている。

すなわち、記録シートのループ量が大きくなると、電磁クラッチがオフされて、可変速駆動機構による定着ローラの回転速度が高速化され、記録シートのループ量が小さくなると、電磁クラッチがオンされて、可変速駆動機構による定着ローラの回転速度が低速化される。このように、記録シートのループ量が所定範囲内になるように、定着ローラの回転速度を制御することによって、記録シートの破損、しわの発生、定着ニップにおける記録シートの詰まり等を防止することができる。

また、特許文献２には、定着部における定着用ローラ（加熱ローラ）のゴム層が、経年劣化することを抑制するために、定着用ローラに加圧される加圧ローラが、定着用ローラに対して減圧状態および離間状態とする機構を設ける構成が開示されている。このような構成により、画像定着時以外の待機時等に加圧ローラを定着用ローラから離間させることができ、定着用ローラが加圧ローラの圧接によって経年劣化することを抑制することができる。従って、定着用ローラの変形によって定着ニップを通過する記録シートの搬送速度が変化することを抑制することができる。

特開２００３−２６３０６５号公報 特開２００６−１１９４２５号公報

特許文献１に開示された構成では、電磁クラッチは、通常、１枚の記録シートが定着ニップを通過する間に、記録シートの搬送速度を低速化してループ量を大きくするためのオン状態と、記録シートの搬送速度を高速化してループ量を小さくするためのオフ状態とに、６〜８回程度にわたって切り替えられる。電磁クラッチは、オン、オフの切り替えに際して動作音が発生するために、１枚の記録シートが定着ニップを通過する間に、６〜８回にわたって電磁クラッチの切り替えによる動作音（衝撃音）が発生し、ユーザに不快感を与えるという問題がある。

このために、可変速駆動機構における回転速度の切り替えを、電磁クラッチに代えてソレノイドを使用して行うようにして、ソレノイドのフラッパー作動音を緩衝材によって低減する構成が提案されている。しかし、ソレノイドは電磁クラッチと比較して寿命が短いために、可変速駆動機構を長期にわたって安定的に使用することができないという問題がある。その結果、このようなソレノイドを使用する構成は、寿命が比較的短い画像形成装置にしか適用することができない。

特許文献２に開示された構成では、待機時における定着用ローラに加わるストレスを緩和することができるために、定着用ローラのゴム層等の経年劣化を抑制することができる。しかし、定着用ローラが加熱されることによって変形して定着ニップを通過する記録シートの搬送速度が変化する場合には対応することができないという問題がある。また、待機時における定着用ローラに加わるストレスを緩和するための特別な機構が設けられているために、装置が大型化するおそれがあり、また、経済性が損なわれるおそれもある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、定着ニップを通過する記録シートの破損、シート詰まり等を、騒音が生じることなく、しかも、経済性が損なわれることなく、防止することができる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、本発明に係る画像形成装置は、トナー画像を記録シートに転写する転写部と、当該転写部を記録シートが通過中に、当該記録シートの先端側が進入するように配置されて、記録シートにトナー画像を定着させる定着部と、メインモータに連結された入力軸から、前記定着部の駆動軸に連結された出力軸へ回転力を伝達する動力伝達機構と、を備え、前記転写部を通過中に前記定着部に進入した記録シートのループ量を検出して、当該ループ量が所定の範囲内になるように、前記定着部における記録シートの搬送速度を制御するように構成された画像形成装置であって、前記動力伝達機構は、前記入力軸と前記出力軸との間の回転力伝達経路の途中に変速ギアを備えており、当該変速ギアの回転が変速用モータによって変更されることにより、前記出力軸に伝達される回転速度が第１の回転速度と第２の回転速度とに変更される構成であり、前記変速用モータの制御によって、前記記録シートのループ量が調整されることを特徴とする。

本発明では、メインモータの回転を定着部に伝達する動力伝達機構の出力軸を、変速用モータの回転および停止の制御による変速ギアの回転および停止によって、第１の回転速度と第２の回転速度とに切り替えて、転写部から定着部へ搬送される記録シートが所定範囲のループ量になるように調整する構成であるために、変速用モータの回転および停止の切り替え時に衝撃音が発生するおそれがなく、ユーザに不快感を与えるおそれがない。

また、変速用モータは、回転駆動および停止の制御によって、メインモータの回転を定着部に伝達した状態になっている動力伝達機構の出力軸を第１の回転速度と第２の回転速度とに切り替える構成であるために、高性能で大型のモータを使用する必要がなく、従って、低価格なモータを使用することができる。これにより、経済性を向上させることができる。

好ましくは、前記動力伝達機構は、前記入力軸の回転が伝達される入力ギアと、当該入力ギアの回転によってそれぞれが自転する複数の遊星ギアと、前記出力軸に取り付けられており、前記複数の遊星ギアの自転によって公転する出力ギアと、を備え、前記複数の遊星ギアが前記変速ギアの回転によって公転することを特徴とする。
好ましくは、前記第２の回転速度が前記第１の回転速度よりも低速であることを特徴とする。

好ましくは、前記変速用モータは、前記記録シートのループ量が前記所定の範囲よりも大きくなっている場合に停止されて前記出力軸を前記第１の回転速度とし、前記所定の範囲よりも小さくなっている場合に駆動されて前記出力軸を前記第２の回転速度とすることを特徴とする。
好ましくは、前記定着部が、相互に圧接された加熱ローラと加圧ローラとを備え、当該加熱ローラが前記動力伝達機構の前記出力軸によって回転されることを特徴とする。

好ましくは、前記変速用モータは、前記メインモータの停止時に、予め設定された所定時間毎に、所定時間にわたって回転されることを特徴とする。

本発明の画像形成装置の実施の形態であるタンデム型中間転写方式のカラーレーザープリンタの構成を示す概略図である。 本実施形態のプリンタにおける転写部から定着部にかけて設けられたシート搬送路およびその周辺部の概略構成を示す模式図である。 本実施形態のプリンタに設けられたメインモータの駆動系の概略構成を示す模式図である。 本実施形態のプリンタにおける定着部伝動部に設けられる動力伝達機構の構成を示す斜視図である。 その動力伝達機構の縦断面図である。 その動力伝達機構の側面図である。 その動力伝達機構を分解して示す斜視図である。 本実施形態のプリンタにおける変速用モータの制御系の構成を示すブロック図である。 その制御系の制御部が実行する制御を説明するためのフローチャートである。

＜画像形成装置の概略構成＞
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態であるタンデム型中間転写方式のカラーレーザープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を示す概略図である。このプリンタは、プリント（印刷）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいて、周知の電子写真方式により、フルカラーあるいはモノクロの画像を記録用紙、ＯＨＰシート等の記録シートに形成する。

プリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによるフルカラーの画像を形成することができる画像形成部Ａと、画像形成部Ａによって形成されたトナー画像を記録シートに転写する転写部Ｃと、記録シートを転写部Ｃに供給する給紙部Ｂと、転写部Ｃにて記録シートに転写されたトナー画像を定着させる定着部Ｄとを備えている。

画像形成部Ａは、プリンタの概略中央部にて一対のローラ２３Aおよび２３Ｂに水平状態に巻き掛けられて周回移動可能になった中間転写ベルト２１を備えている。中間転写ベルト２１は、図１に模式的に示すメインモータ２５によって矢印Ｘで示す方向に周回移動するようになっている。
中間転写ベルト２１の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによって中間転写ベルト２１上にトナー画像を順次形成するための画像形成ユニット（イメージングカートリッジ）１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが、中間転写ベルト２１の周回移動方向の上流側からその順番で配置されている。

Ｙ色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙには、中間転写ベルト２１に対向して配置された感光体ドラム１１Ｙと、この感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる帯電装置１２Ｙと、帯電装置１２Ｙにて帯電された後に感光体ドラム１１Ｙの表面に形成される静電潜像をＹ色のトナーによって現像する現像器１３Ｙとが設けられている。
感光体ドラム１１Ｙの表面の静電潜像は、帯電装置１２Ｙにて帯電された後に、露光装置２２から照射されるレーザ光によって露光走査されることにより形成される。現像器１３Ｙにて現像された感光体ドラム１１Ｙの表面上のＹ色のトナー画像は、１次転写ローラ１４Ｙによって中間転写ベルト２１上に転写される。

Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー用のそれぞれの画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、Ｙ色トナー用の画像形成ユニット１０Ｙとは使用されるトナーの色だけが異なること以外は同様の構成になっており、感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、帯電装置１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、現像器１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋとがそれぞれ設けられているとともに、感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋのそれぞれに、露光装置２２からレーザ光が照射されて静電潜像が形成されるようになっている。

各感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに形成されたそれぞれのトナー画像は、１次転写ローラ１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋによって、中間転写ベルト２１上におけるＹ色のトナー画像が転写された領域と同一の領域上にそれぞれ転写される。
Ｋのカラートナーの画像形成ユニット１０Ｋを除くカラートナーの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃには、それぞれの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを駆動するためのカラーユニット用モータ（図示せず）が設けられている。

中間転写ベルト２１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト２１の周回移動によって転写部Ｃへと搬送される。転写部Ｃはトナー画像の搬送方向下流側に位置するローラ２３Ａの側方に設けられており、シート搬送路３３を介して中間転写ベルト２１に対向して配置された２次転写ローラ２４を有している。２次転写ローラ２４は中間転写ベルト２１に圧接されており、その圧接部分に転写ニップが形成されている。

転写部Ｃに記録シートを搬送する給紙部Ｂは、中間転写ベルト２１の下方に設けられた記録シート収納部３１を有しており、記録シート収納部３１内に、記録用紙、ＯＨＰシート等の記録シートが収容されている。記録シート収納部３１内に収容された記録シートは、繰り出しローラ３２によって１枚ずつ繰り出されて、転写部Ｃの転写ニップを通過して上方に延びるシート搬送路３３へ搬送される。

シート搬送路３３内における転写部Ｃよりも記録シート搬送方向の上流側には、シート搬送路３３内を搬送される記録シートを所定のタイミングで転写部Ｃに搬送するタイミングローラ対３５が設けられている。タイミングローラ対３５は、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー画像が２次転写ローラ２４に対向する位置に搬送されるタイミングに同期して、記録シートを転写ニップに搬送する。

中間転写ベルト２１上に形成されたトナー画像は、転写ニップを通過する記録シートに圧接されて、バイアス電圧が印加されることよって、記録シート上に一括して転写される。
なお、給紙部Ｂにおける繰り出しローラ３２、タイミングローラ対３５等は、メインモータ２５の回転が伝達されて回転駆動されるようになっている。

転写部Ｃの上方には定着部Ｄが設けられており、転写ニップにてトナー画像が転写された記録シートは、シート搬送路３３を通って定着部Ｄに搬送される。
シート搬送路３３内におけるタイミングローラ対３５よりも記録シート搬送方向の上流側には、タイミングローラ対３５へ搬送される記録シートを検出する記録シートセンサー３８が設けられている。また、シート搬送路３３には、転写部Ｃから定着部Ｄへ搬送される記録シートがループ状に撓んだ場合に、そのループ量を検出するループセンサー６０が設けられている。ループセンサー６０の具体的構成については後述する。

定着部Ｄは、シート搬送路３３を挟んで相互に対向配置された加熱ローラ５１および加圧ローラ５２を備えており、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とが相互に圧接されることによって定着ニップが形成されている。加熱ローラ５１の軸心部にはヒータランプ５３が配置されており、ヒータランプ５３によって加熱ローラ５１が加熱されるようになっている。

加熱ローラ５１は、メインモータ２５の回転が、後述する動力伝達機構４０（図４参照）によって変速された状態で伝達されて回転されるようになっており、加圧ローラ５２は、加熱ローラ５１の回転に追従して回転する。シート搬送路３３を搬送される記録シート上のトナー画像は、定着ニップを通過する間に加熱および加圧されて記録シート上に定着される。

シート搬送路３３は、定着部Ｄの定着ニップを通過して、定着部Ｄの上方に延出しており、定着部Ｄの上方に位置するシート搬送路３３の端部に排紙ローラ対３６が配置されている。定着部Ｄにおいてトナー画像が定着された記録シートは、排紙ローラ対３６によって、トナー画像が形成された面を下方に向けた状態で、プリンタの上部に設けられた排紙トレイ３７上に排出される。

図２は、転写部Ｃから定着部Ｄにかけて設けられたシート搬送路３３およびその周辺部の概略構成を示す模式図である。記録シートセンサー３８の検知領域を通過した記録シートは、転写部Ｃの転写ニップを通過すると、ループセンサー６０の検知領域を通過した後に、定着部Ｄの定着ニップ内に進入する。記録シートは、先端部分が定着ニップ内に進入する際には、後続部分が転写ニップにて挟まれた状態になる。

定着ニップおよび転写ニップのそれぞれにて挟まれた状態で搬送される記録シートは、定着ニップにおける先端側部分の搬送速度が、転写ニップにおける後続側部分の搬送速度よりも遅くなると、定着ニップと転写ニップとの間でループ状に撓むことになる。ループセンサー６０は、記録シートのループ量に応じてオン状態およびオフ状態に切り替わるようになっている。

ループセンサー６０は、シート搬送路３３の側方において支持軸６３によって回動可能に取り付けられたセンサーアーム６１と、センサーアーム６１の回動によってオン状態およびオフ状態に切り替わるフォトインタラプタ６２とを有している。
センサーアーム６１は、支持軸６３からシート搬送路３３に向って突出するシート検知部６１ａと、支持軸６３から検知部６１ａとは反対方向に突出する遮光部６１ｂとを有している。

フォトインタラプタ６２は、相互に対向する発光部および受光部を有しており、発光部から照射された光を受光部が受光することによってオン状態になり、センサーアーム６１の遮光部６１ｂが発光部から照射された光を遮光して受光部が受光しない状態になることによってオフ状態になる。
センサーアーム６１のシート検知部６１ａは、図２に二点鎖線で示すように、シート搬送路３３を搬送される記録シートがループ状に撓むと、その撓んだ部分によって押圧されて支持軸６３を中心として回動する。センサーアーム６１の遮光部６１ｂは、図２に一点鎖線で示すように、定着部Ｄへ搬送される記録シートのループ量（撓み量）が予め設定された所定量以下になっている場合には、シート検知部６１ａの回動が小さく、フォトインタラプタ６２における発光部から照射される光を遮光しない。これにより、フォトインタラプタ６２はオン状態になる。反対に、記録シートのループ量が所定量よりも大きくなった場合には、シート検知部６１ａの回動量が大きくなり、遮光部６１ｂは、発光部から照射される光を遮光する。これにより、フォトインタラプタ６２はオフ状態になる。

図３は、本実施形態のプリンタに設けられたメインモータ２５の駆動系の概略構成を示す模式図である。メインモータ２５（図１参照）は、中間転写ベルト２１、画像形成ユニット１０Ｋ、給紙部Ｂ、定着部Ｄのそれぞれにおける駆動源になっている。なお、前述したように、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃには、それぞれの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを駆動するカラーユニット用モータが設けられている。

メインモータ２５の出力軸２５ａの回転は、給紙部伝動部７１を介して給紙部Ｂへ伝達され、画像形成部Ａにおける画像形成ユニット伝動部７２および中間転写ベルト伝動部７３を介して画像形成部Ａへ伝達され、定着部伝動部７４を介して定着部Ｄへ伝達されている。各伝動部７１〜７４は、それぞれが複数のギアによって構成されている。従って、メインモータ２５の出力軸２５ａが一定の速度で回転されると、画像形成部Ａ、給紙部Ｂ、定着部Ｄはそれぞれ所定の回転速度で駆動されることになる。

図４は、定着部伝動部７４に設けられる動力伝達機構４０の構成を示す斜視図である。この動力伝達機構４０は、定着部伝動部７４内に設けられており、メインモータ２５からの回転が伝達されて回転する入力軸５６の回転速度を、第１の回転速度と、第２の回転速度に変速した状態で、出力軸４８へ伝達するようになっている。出力軸４８には、動力出力ギア５５が取り付けられており、動力出力ギア５５の回転は、定着部Ｄの加熱ローラ５１（図２参照）に伝達されて加熱ローラ５１が回転される。

図５は、動力伝達機構４０の構成を説明するための縦断面図、図６は、動力伝達機構４０の側面図、図７は、動力伝達機構４０を分解して示す斜視図である。図４〜図７に示すように、動力伝達機構４０は、入力軸５６に取り付けられた動力入力ギア５４と、動力入力ギア５４が噛み合った変速入力ギア４１と、この変速入力ギア４１とは３つの遊星ギア４５（図６参照）によって動力伝達状態になっている変速出力ギア４３と、変速入力ギア４１と変速出力ギア４３との間に配置された変速ギア４２とを有している。

変速出力ギア４３は、軸心部を通過する出力軸４８に固定的に取り付けられており、従って、出力軸４８は変速出力ギア４３と一体となって回転する。出力軸４８は、変速入力ギア４１および変速ギア４２のそれぞれの軸心部を同軸状態で通過しており、変速入力ギア４１および変速ギア４２のそれぞれは、出力軸４８に自由回転可能に支持されている。
変速出力ギア４３は、内周面に内歯４３ａが設けられた内歯車になっており、内歯４３ａに対して３つの遊星ギア４５のそれぞれが噛み合っている。従って、各遊星ギア４５が自転することによって、変速出力ギア４３は所定方向に回転する。

出力軸４８に対して回転可能になった変速ギア４２は、外周面に外歯４２ｂが形成された通常の平歯車であり、外歯４２ｂに、変速用モータ４６の出力軸４６ａに固定された伝動ギア４７が噛み合っている。変速ギア４２には、出力軸４８とは平行になった３つの貫通孔４２ａが、出力軸４８の周囲に周方向に等しい間隔をあけて設けられており、各貫通孔４２ａ内に３つの遊星ギア４５のそれぞれが、各貫通孔４２ａとは同軸状態で通過している。

各遊星ギア４５は、変速ギア４２とは一体に構成された遊星ギア支持体４４によって回転可能に支持されている。遊星ギア支持体４４は、変速ギア４２と変速出力ギア４３との間に配置された円板状の支持板４４ａと、変速ギア４２に設けられた３つの貫通孔４２ａ内を、各貫通孔４２ａと同軸状態で通過する３本の支持軸４４ｂとを有しており、各支持軸４４ｂに遊星ギア４５が回転可能に支持されている。支持板４４ａは、出力軸４８に同軸状態で嵌合された状態で変速ギア４２に対して所定の間隔を開けて配置されて、変速出力ギア４３内に所定の間隔をあけた状態で嵌合されている。

出力軸４８に対して同軸状態に配置された変速入力ギア４１は、円筒形状に構成されており、外周面に外歯４１ａが設けられるとともに、内周面に内歯４１ｂが設けられている。外歯４１ａには動力入力ギア５４が噛み合っており、内歯４１ｂには３つの遊星ギア４５がそれぞれ噛み合っている。変速入力ギア４１は、外歯４１ａに噛み合った動力入力ギア５４の回転によって回転され、変速入力ギア４１の回転により、内歯４１ｂにそれぞれ噛み合った各遊星ギア４５が自転する。そして、各遊星ギア４５の自転によって、変速出力ギア４３が変速入力ギア４１と同方向に回転する。

変速入力ギア４１の内歯４１ｂと、変速出力ギア４３の内歯４３ａとの歯数は異なっており、例えば、変速入力ギア４１の内歯４１ｂの歯数に対して変速出力ギア４３の内歯４３ａが３つだけ多くなっている。これにより、変速ギア４２が停止された状態では、各遊星ギア４５によって変速入力ギア４１の回転が伝達された変速出力ギア４３の回転速度は、変速入力ギア４１の回転速度とは異なる第１の回転速度になる。

変速ギア４２は、変速用モータ４６がオンされて回転駆動されて定速回転状態になると、伝動ギア４７が定速回転されることにより、変速入力ギア４１の回転方向と逆方向に定速で回転される。これにより、各遊星ギア４５によって回転されている変速出力ギア４３に対して、その回転方向とは反対方向に各遊星ギア４５が回転することになる。その結果、変速出力ギア４３の回転速度は、変速ギア４２が回転されていない場合よりも低速の第２の回転速度になる。

このように、動力伝達機構４０は、変速ギア４２が回転されないことによって、動力入力ギア５４の回転を第１の回転速度に変速して動力出力ギア５５に伝達する第１の変速状態と、変速ギア４２が回転されることによって、第１の回転速度よりもさらに低速の第２の回転速度に変速して動力入力ギア５４の回転を動力出力ギア５５に伝達する第２の変速状態との２段階に切り替えられる。

なお、第１の回転速度では、動力出力ギア５５の回転が伝達されて回転する加熱ローラ５１による記録シートの搬送速度が、転写ニップにおける記録シートの搬送速度（画像形成装置の基準の搬送速度）よりも若干高速になっており、第２の回転速度では、加熱ローラ５１による記録シートの搬送速度が、転写ニップにおける記録シートの搬送速度よりも低速になっている。

図８は、本実施形態のプリンタにおける変速用モータ４６の制御系の構成を示すブロック図である。図８に示すように、制御部４９には、ループセンサー６０の出力および記録シートセンサー３８の出力が与えられている。制御部４９は、ループセンサー６０の出力に基づいて、変速用モータ４６をオン状態およびオフ状態に切り替えるように構成されている。

このような構成のプリンタでは、プリントの実行指示を受け付けることによって、メインモータ２５が駆動され、画像形成部Ａ、給紙部Ｂ、転写部Ｃ、定着部Ｄのそれぞれが駆動状態になる。このような状態で、画像形成部Ａによって中間転写ベルト２１上にトナー画像が形成されると、転写部Ｃの２次転写ローラ２４にてトナー画像が記録シート上に転写され、トナー画像が転写された記録シートが、シート搬送経路３３を介して定着部Ｄへ搬送される。

図９は、転写部Ｃに搬送される記録シートが、転写部Ｃにてトナー画像が転写されて定着部に搬送される場合における制御部４９が実行する制御の処理を説明するためのフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、制御部４９にて実行される制御について説明する。
なお、記録シートの先端部が転写ニップを通過する時点では、変速用モータ４６はオフ状態になっており、従って、メインモータ２５の回転が伝達されて回転している動力入力ギア５４の回転が、動力伝達機構４０によって第１の回転速度で動力出力ギア５５に伝達されている。これにより、定着部Ｄにおける加熱ローラ５１は、転写ニップにおける記録シートの搬送速度よりも若干高速になっている。

このような状態で、記録シートセンサー３８が、タイミングローラ対３５へ搬送される記録シートを検出してオン状態になると（図９のステップＳ１１参照、以下同様）、制御部４９は、所定時間が経過するまで待機状態になる（ステップＳ１２）。この待機時間は、記録シートの先端部が、転写ニップを通過した後に、加熱ローラ５１に対して数ｍｍ程度の所定の距離だけ手前の位置に達するために要する時間に設定されている。

所定時間が経過すると、制御部４９は、変速用モータ４６をオン状態とする（ステップＳ１３）。これにより、伝動ギア４７が回転されて、変速ギア４２が変速入力ギア４１の回転方向と逆方向に回転される。その結果、変速出力ギア４３は、第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転される。従って、動力出力ギア５５の回転速度が低下し、定着部Ｄにおける加熱ローラ５１の回転速度が低下する。

このように、記録シートは、加熱ローラ５１の回転速度が低速化された状態で定着部Ｄの定着ニップ内に進入する。この場合、記録シートの後続部分は転写ニップにて挟まれた状態になっており、定着ニップにおける記録シートの搬送速度は、転写ニップにおける記録シートの搬送速度よりも低速になっているために、定着ニップの手前のシート搬送路３３において記録シートはループ状に撓む。そして、定着ニップおよび転写ニップのそれぞれにおいて記録シートの搬送が継続すると、記録シートのループ量が徐々に増加する。

記録シートのループ量が増加すると、ループセンサー６０におけるセンサーアーム６１の回動量が増加する。そして、記録シートのループ量が所定量以上になると、センサーアーム６１の遮光部６１ｂにより、フォトインタラプタ６２の受光部が遮光状態になり、フォトインタラプタ６２（ループセンサー６０）はオフ状態になる（ステップＳ１４において「ＹＥＳ」）。

このような状態になると、制御部４９は、変速用モータ４６をオフ状態とする（ステップＳ１５）。変速用モータ４６がオフ状態になると、伝動ギア４７の回転が停止されるために、変速ギア４２の回転が停止され、変速出力ギア４３は、第２の回転速度での回転状態が解除されて、より高速の第１の回転速度とされる。
これにより、加熱ローラ５１は、第１の回転速度で回転され、定着ニップにおける記録シートの搬送速度が、転写ニップにおける記録シートの搬送速度よりも速くなる。従って、記録シートのループ量が、徐々に低減されることになる。そして、記録シートセンサー３８がオフ状態になっているかを確認し（ステップＳ１６において「ＮＯ」）、また、記録シートセンサー３８がオフ状態になった場合には、記録シートが転写ニップを通過したと判断される所定の時間が経過していないことを確認し（ステップＳ１７において「ＮＯ」）、記録シートが所定のループ量以下になるまで、このような状態が継続される（ステップＳ１４）。

その後、ループセンサー６０がオン状態になると（ステップＳ１４において「ＮＯ」）、変速用モータ４６がオン状態とされ（ステップＳ１３）、変速出力ギア４３は第２の回転速度になり、加熱ローラ５１が第２の回転速度に対応した低速状態となる。これにより、記録シートのループ量が徐々に増加し、その後にフォトインタラプタ６２（ループセンサー６０）はオフ状態になる（ステップＳ１４において「ＹＥＳ」）。これにより、変速用モータ４６がオフ状態とされ（ステップＳ１５）、変速出力ギア４３は第１の回転速度になり、加熱ローラ５１の回転速度が第１の回転速度に対応した高速状態となる。

以後、このような制御が繰り返され、記録シートは、ループ量の増減を繰り返しつつ、定着部Ｄの定着ニップを通過する。そして、記録シートセンサー３８がオフ状態になって（ステップＳ１６において「ＹＥＳ」）、その後、所定時間が経過すると（ステップＳ１７において「ＹＥＳ」）、制御部４９による変速用モータ４６のオン、オフ制御は終了する。

このように、定着部の定着ニップへ搬送された記録シートは、定着ニップを通過する際に、ループを形成した状態を維持しているために、記録シートには大きな引っ張り力および押圧力が加わるおそれがない。従って、転写ずれ、記録シートの破損等のおそれがなく、また、記録シートにしわが発生することもなく、さらには、定着ニップ内において記録シートが詰まるおそれもない。

なお、本実施形態のプリンタでは、プリント動作が実行されず、メインモータ２５の駆動が停止された待機時において、予め設定された所定時間間隔毎（例えば、５時間毎）に、変速用モータ４６が所定時間にわたって回転駆動されて、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とが相互に圧接される位置を変更するように構成されている。
すなわち、待機状態では、メインモータ２５の駆動が停止されていることにより、動力入力ギア５４の回転が停止されて変速入力ギア４１が停止しており、従って、加熱ローラ５１は停止した状態になっている。

このような状態で、変速用モータ４６が予め設定された所定時間にわたって駆動されると、変速ギア４２が所定の回転角度にわたって回転される。変速ギア４２の回転により、変速ギア４２と一体となった遊星ギア支持体４４が回転し、遊星ギア支持体４４にて支持された３つの遊星ギア４５は、出力軸４８の周囲を公転する。これにより、各遊星ギア４５が噛み合った変速出力ギア４３の内歯４３ａは、遊星ギア４５が出力軸４８の周囲を公転することにより、変速出力ギア４３が回転することになる。

このようにして変速出力ギア４３が所定の回転角度にわたって回転されると、出力軸４８が変速出力ギア４３と一体となって回転し、出力軸４８に取り付けられた動力出力ギア５５も一体となって回転する。これにより、加熱ローラ５１が所定の回転角度にわたって回転されることになる。そして、加熱ローラ５１が所定の回転角度にわたって回転されることにより加圧ローラ５２も追従して回転する。

これにより、待機状態において、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とが相互に圧接されている位置が変更されるために、加熱ローラ５１における同一部分が長時間にわたって加圧ローラ５２に圧接されることが防止される。従って、待機時における加圧ローラ５１との圧接によって加熱ローラ５１がクリープ変形することを防止することができる。
本実施形態における動力伝達機構４０は、メインモータの回転が伝達されて回転している加熱ローラ５１の回転速度を、変速用モータ４６による変速ギア４２の回転および停止によって２段階に変速しており、変速用モータ４６は、加熱ローラ５１の動力伝達には実質的には関与していない。従って、変速用モータ４６は加熱ローラ５１を回転駆動するための動力を必要としないために小型のモータを使用することができる。このような変速用モータ４６は、従来、加熱ローラを直接駆動するために定着部に設けられる定着モータの駆動力の１／５程度の駆動力があればよい。

また、変速用モータ４６は、オン状態とオフ状態との切り替えによって、変速ギア４２を回転および停止の制御によって、加熱ローラ５１の回転速度を２段階に変速できるために、変速用モータ４６は、回転速度を調整できるようなパルスモータ等の性能が必要ではなく、定速回転可能な直流モータ等の低価格のモータを使用することができる。
また、変速用モータ４６は、回転および停止の制御に際して、電磁クラッチを切り替える場合に生じていた衝撃音の発生がないために、ユーザに対して不快感を与えるおそれがない。

さらには、待機時において変速用モータ４６の回転駆動によって加熱ローラ５１を所定角度にわたって回転させることができるために、待機時における加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との圧接位置を変更することができ、これにより、加熱ローラ５１のクリープ変形を防止することができる。従って、加熱ローラ５１を長期にわたって安定的に使用することができ、しかも、加熱ローラ５１のクリープ変形を防止するための特別な機構を設ける必要もない。

なお、上記の実施形態では、変速用モータ４６の回転駆動停止状態で、出力軸４８が第１の回転速度で回転されて、変速用モータ４６が定速回転状態になることによって、出力軸４８が第２の回転速度で回転される構成であったが、このような構成に限らず、例えば、変速用モータ４６の低速回転時に、出力軸４８が第１の回転速度で回転されて、変速用モータ４６が高速回転状態になることによって、出力軸４８が第２の回転速度で回転される構成としてもよい。

また、本発明に係る画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、モノクロ画像を形成するプリンタであってもよい。さらには、カラーまたはモノクロの画像を形成できる複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等にも適用できる。
さらにまた、転写部において中間転写ベルト上に形成されたトナー画像を記録シートに転写する構成に限らず、感光体ドラム等の像担持体上に形成されたトナー画像を記録シートに転写する構成であればよい。この場合には、像担持体である感光体ドラムがメインモータの動力が伝達されて駆動される。

さらに、上記実施の形態では、定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成する構成であったが、定着ローラに代えて定着ベルトを用いてもよい。また、加圧ローラに限らず、加圧ベルトを用いてもよく、また、固定的に設けられた加圧部材を用いることもできる。

本発明は、記録シート上に形成されたトナー画像を定着部で記録シート上に定着させる画像形成装置において、定着ニップを通過する記録シートの破損、シート詰まり等を、騒音が生じることなく、しかも、経済性が損なわれることなく、防止することができる。

Ａ 画像形成部
Ｂ 給紙部
Ｃ 転写部
Ｄ 定着部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成ユニット
１２ 第１スライダー
１３ 第２スライダー
２１ 中間転写ベルト
２２ 露光装置
２４ ２次転写ローラ
２５ メインモータ
３３ シート搬送路
３８ 記録シートセンサー
４０ 動力伝達機構
４１ 変速入力ギア
４１ａ 外歯
４１ｂ 内歯
４２ 変速ギア
４３ 変速出力ギア
４３ａ 内歯
４５ 遊星ギア
４６ 変速用モータ
４７ 伝動ギア
４８ 回転軸
５１ 加熱ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ ヒータランプ
５４ 動力入力ギア
５６ 入力軸
５５ 動力出力ギア
６０ ループセンサー
６１ センサーアーム
６２ フォトインタラプタ
７１ 給紙部伝動部
７２ 画像形成ユニット伝動部
７３ 中間転写ベルト伝動部
７４ 定着部伝動部

Claims (6)

1. トナー画像を記録シートに転写する転写部と、
   当該転写部を記録シートが通過中に、当該記録シートの先端側が進入するように配置されて、記録シートにトナー画像を定着させる定着部と、
   メインモータに連結された入力軸から、前記定着部の駆動軸に連結された出力軸へ回転力を伝達する動力伝達機構と、を備え、
   前記転写部を通過中に前記定着部に進入した記録シートのループ量を検出して、当該ループ量が所定の範囲内になるように、前記定着部における記録シートの搬送速度を制御するように構成された画像形成装置であって、
   前記動力伝達機構は、前記入力軸と前記出力軸との間の回転力伝達経路の途中に変速ギアを備えており、当該変速ギアの回転が変速用モータによって変更されることにより、前記出力軸に伝達される回転速度が第１の回転速度と第２の回転速度とに変更される構成であり、
   前記変速用モータの制御によって、前記記録シートのループ量が調整されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記動力伝達機構は、前記入力軸の回転が伝達される入力ギアと、
   当該入力ギアの回転によってそれぞれが自転する複数の遊星ギアと、
   前記出力軸に取り付けられており、前記複数の遊星ギアの自転によって公転する出力ギアと、を備え、
   前記複数の遊星ギアが前記変速ギアの回転によって公転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の回転速度が前記第１の回転速度よりも低速であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記変速用モータは、前記記録シートのループ量が前記所定の範囲よりも大きくなっている場合に停止されて前記出力軸を前記第１の回転速度とし、前記所定の範囲よりも小さくなっている場合に駆動されて前記出力軸を前記第２の回転速度とすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記定着部が、相互に圧接された加熱ローラと加圧ローラとを備え、当該加熱ローラが前記動力伝達機構の前記出力軸によって回転されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記変速用モータは、前記メインモータの停止時に、予め設定された所定時間毎に、所定時間にわたって回転されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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