特許 6943049 シート搬送装置、およびそれを備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6943049

(24)【登録日】2021年9月13日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】シート搬送装置、およびそれを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 5/06 20060101AFI20210916BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20210916BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20210916BHJP

   G03G 21/16 20060101ALI20210916BHJP

【ＦＩ】

   B65H5/06 B

   G03G15/00 445

   G03G15/20 515

   G03G21/16 147

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-138432(P2017-138432)

(22)【出願日】2017年7月14日

(65)【公開番号】特開2019-18959(P2019-18959A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2020年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001900

【氏名又は名称】特許業務法人 ナカジマ知的財産綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】大本 昇

(72)【発明者】

【氏名】下村 翠

【審査官】 佐藤 秀之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３３００６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６８２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３３６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０２８９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｈ ５／００

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｆ１６Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シートに対してニップ搬送を行うシート搬送装置であり、
回転可能に支持された芯金と、前記芯金の外周面を覆う筒形の弾性体とを含むローラーと、
前記ローラーの芯金と平行な軸のまわりに回転可能に支持され、前記ローラーの外周面に表面を接触させてニップを形成する回転体と、
前記ローラーと前記回転体との少なくとも一方に対して回転力を加える回転駆動部と、
前記ローラーの弾性体のうち筒形の軸方向における端面を軸方向に押し込むことにより前記端面を軸方向に変位させる押込部と、
前記押込部による押し込み動作を制御し、前記端面の変位量を調節する制御部と
を備えたシート搬送装置。

【請求項2】

前記押込部は、
前記ローラーの芯金の外周面上を軸方向に移動して前記ローラーの弾性体の端面を押す押圧部材
を含む請求項１に記載のシート搬送装置。

【請求項3】

前記押圧部材は少なくとも前記ローラーの弾性体の端面との接触部分が板状であり、
前記接触部分は板面に、前記ローラーの芯金を通す貫通穴を含み、
前記貫通穴の内径は前記芯金の外径と、前記押圧部材が前記芯金の外周面上を軸方向に摺動可能な程度に等しい
ことを特徴とする請求項２に記載のシート搬送装置。

【請求項4】

前記ローラーの弾性体は、前記ローラーの芯金の外周面との接着部分を含み、
前記押圧部材の貫通穴の縁は、前記芯金の外周面からの距離が前記弾性体の接着部分の径方向における厚みよりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載のシート搬送装置。

【請求項5】

前記押圧部材の貫通穴は、縁から内側へ広がるテーパー部を含む請求項４に記載のシート搬送装置。

【請求項6】

前記テーパー部は、前記貫通穴の縁に近い部分ほど、前記貫通穴の軸方向に対する傾きが大きいことを特徴とする請求項５に記載のシート搬送装置。

【請求項7】

前記ローラーの弾性体の端面に対する前記押圧部材の接触部分は、前記ローラーの周方向における位置が前記ローラーと前記回転体との間のニップの範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のシート搬送装置。

【請求項8】

前記ローラーの弾性体は、前記ローラーの芯金の外周面との接着部分を含み、
前記ローラーの弾性体の端面に対する前記押圧部材の接触部分は、前記ローラーの芯金の外周面からの距離が前記弾性体の接着部分の径方向における厚みよりも大きい
ことを特徴とする請求項７に記載のシート搬送装置。

【請求項9】

前記ローラーの弾性体は、
前記ローラーの芯金の外周面との接着部分を前記端面よりも内側に含み、
軸方向において前記端面から前記接着部分までの範囲が前記芯金の外周面に接着されていない
ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載のシート搬送装置。

【請求項10】

前記制御部は、搬送対象のシートの種類、サイズ、または枚数に応じて前記ローラーの弾性体の端面の軸方向における目標位置を決定し、前記押込部に指示することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載のシート搬送装置。

【請求項11】

前記制御部は、搬送対象のシートの種類が、薄紙、コート紙、もしくは調湿紙である場合、または前記シートの幅が上限を超える場合、前記ローラーの弾性体の端面の目標位置を標準位置よりも軸方向において内側に設定することを特徴とする請求項１０に記載のシート搬送装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記押込部に前記ローラーの弾性体の端面を前記標準位置よりも軸方向において内側へ変位させた状態で連続搬送されたシートの枚数が上限に達した場合、または前記ローラーの温度が下限を下回った場合、前記端面の目標位置を軸方向において外側へ戻すことを特徴とする請求項１１に記載のシート搬送装置。

【請求項13】

前記ローラーは、
前記弾性体の外周面のうち、前記回転体との間のニップの通紙部と軸方向において同じ範囲を覆って保護する表層
を更に含み、
前記制御部は、前記ローラーの弾性体の端面の軸方向における目標位置を、前記弾性体の外周面のうち前記表層で覆われていない露出部分が前記端面によって軸方向に圧縮される際に前記ローラーの径方向に与える膨張圧の高さに基づいて決定する
ことを特徴とする請求項１０に記載のシート搬送装置。

【請求項14】

電子写真式の画像形成装置に搭載される定着装置であり、
前記画像形成装置によってトナー像が形成されたシートをニップ搬送する請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のシート搬送装置と、
前記ローラーと前記回転体との少なくとも一方に対して熱を加える加熱部と、
前記ローラーと前記回転体との一方を他方に対して押し付ける加圧部と
を備えた定着装置。

【請求項15】

シートにトナー像を形成する作像部と、
前記シートに前記トナー像を熱定着させる請求項１４に記載の定着装置と
を備えた画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はシートの搬送技術に関し、特にニップ搬送に関する。

【背景技術】

【0002】

「ニップ搬送」とは、ローラー、ベルト等の回転体を利用して、紙、フィルム、布、薄板等のシートを搬送する方式の１つである。ニップ搬送では、回転軸の平行な回転体の対が互いの外周面の間に搬送対象のシートを挟み、その状態で互いに逆向きに回転する。両回転体間の接触部分、すなわちニップでは外周面の接線速度が同方向であるので、外周面がシートに与える摩擦力がそのシートに対し、ニップへ引き込んで反対側から送り出す搬送力として作用する。ニップ搬送は、プリンター、コピー機等の画像形成装置を始め、スキャナー、自動販売機、現金自動預払機（ＡＴＭ）、自動券売機、自動改札機等、シートを処理対象とするシステムの多くで利用される。

【0003】

これらのシステムではシート搬送装置が一般にソフトローラーを、回転体そのものとして、または回転体であるベルトを駆動し、もしくは緊張させるローラー（以下、「プーリー」と呼ぶ。）として利用する。「ソフトローラー」とは、金属製または高硬度の樹脂製の円筒または円柱（以下、「芯金」と呼ぶ。）のまわりをゴムチューブ等、筒形の弾性体で覆ったローラーをいう。これに対し、芯金のみで弾性体を含まないローラーを「ハードローラー」という。ソフトローラーはハードローラーと比べ、たとえば、騒音が低い点、シートを損傷させにくい点、ＩＣカード等、紙厚が大きく、または材質の硬いシートでも搬送可能である点で有利である。ソフトローラーはまた外周面の高弾性により、ニップ幅を拡大して外周面をシートに密着させやすい。これにより、ソフトローラーはレーザープリンター等、電子写真式の画像形成装置の定着部または転写部でよく利用される（たとえば特許文献１、２参照。）。回転体とシートとの間の密着性が高いほど定着と転写とはいずれも効果が高いので、ソフトローラーはトナー像の高品質化にも有利である。

【0004】

しかし、その反面、ソフトローラーは相手の回転体から押し付け力、すなわちニップ圧を受けると、弾性体の軸方向における端面に膨張圧が生じる。この膨張圧の高さは、ニップをシートが通過する度に変わるので、弾性体の端面を変形自由にしたままでは、その端面には疲労に起因する破損または亀裂が生じる危険性がある。この危険性を低減させる工夫として、たとえば特許文献２に開示されたソフトローラーは、弾性体の端面の膨張を抑える部材、すなわち規制板を芯金の両端部に備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−２０２８９７号公報

【特許文献2】特開２００６−３３００６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ニップ搬送に利用される回転体対（以下、「搬送回転体対」と呼ぶ。）では一般に、一方がモーターのトルクで回転し、それに伴ってニップに生じる回転方向の力（以下、「グリップ力」と呼ぶ。）で他方が従動回転する。ニップのうちシートを通過させる部分（以下、「通紙部」と呼ぶ。）では、搬送回転体対の一方は他方からシート越しに摩擦力を受けるので、この摩擦力、すなわち回転体に対するシートの動摩擦係数と通紙部におけるニップ圧の総和との積でグリップ力は決まる。一方、通紙部の外側で両回転体が直に接触する部分（以下、「グリップ部」と呼ぶ。）では、搬送回転体対の一方が他方から直に受ける摩擦力、すなわち両回転体間の動摩擦係数とグリップ部におけるニップ圧の総和との積でグリップ力は決まる。グリップ力が大きいほど搬送回転体対の間にはスリップが生じにくく、すなわち搬送回転体対間の追従性が高いので、シート搬送の安定性が高い。搬送回転体対の少なくともいずれかがソフトローラーである場合、ニップでの変形に伴う弾性体の粘弾性力がグリップ力を高めるように作用するので、シート搬送の安定性が更に高い。

【0007】

しかし、近年におけるシートの多様化が搬送回転体対にシート搬送の高い安定性を維持させにくくしつつある。これは以下の理由による。搬送対象のシートには、薄紙、塗工紙（コート紙）等、普通紙よりも摩擦係数の低い紙種、および、Ａ３、Ｂ４等の標準サイズよりも幅の広い紙種が増えている。さらに、周囲の湿度に応じて含水量が変わる調湿紙のように、環境条件に応じて坪量または摩擦係数が変動する紙種も登場している。シートの摩擦係数の低下は、通紙部において回転体の受ける摩擦力を弱める。シート幅の拡張は通紙部を拡げる一方でグリップ部を狭めるので、回転体の受ける摩擦力を通紙部においては強めるものの、グリップ部においては弱める。シートは回転体よりも摩擦係数がかなり低いので、ニップ全体では回転体の受ける摩擦力は弱まる。これらのシートをも搬送回転体対に安定に搬送させることだけが目的であれば、その回転体対にニップ圧を上昇させればよい。ところが、搬送回転体対の少なくともいずれかがソフトローラーである場合、ニップ圧の上昇は、次に述べるように、弾性体の疲労を早める危険性を伴う。搬送回転体対はいずれもシートよりも摩擦係数が高いので、通紙部よりもグリップ部では各回転体の受ける摩擦力が強い。通紙部とグリップ部との間での摩擦力の差は、弾性体のうちニップに面した部分にねじり応力を生じさせる。ニップ圧が高いほど摩擦力の差は大きいので、ねじり応力は強い。それ故、ニップ圧の過剰な上昇は弾性体の疲労を早めかねない。

【0008】

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に搬送回転体対の少なくともいずれかがソフトローラーであっても、その耐久性を損なうことなく、多様なシートを安定に搬送することが可能なシート搬送装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の１つの観点におけるシート搬送装置は、シートに対してニップ搬送を行うシート搬送装置であり、回転可能に支持された芯金と、この芯金の外周面を覆う筒形の弾性体とを含むローラーと、このローラーの芯金と平行な軸のまわりに回転可能に支持され、このローラーの外周面に表面を接触させてニップを形成する回転体と、これらのローラーと回転体との少なくとも一方に対して回転力を加える回転駆動部と、ローラーの弾性体のうち筒形の軸方向における端面を軸方向に押し込むことにより前記端面を軸方向に変位させる押込部と、押込部による押し込み動作を制御し、前記端面の変位量を調節する制御部とを備えている。

【0010】

押込部は、ローラーの芯金の外周面上を軸方向に移動してローラーの弾性体の端面を押す押圧部材を含んでいてもよい。この押圧部材は少なくともローラーの弾性体の端面との接触部分が板状であり、この接触部分は板面に、ローラーの芯金を通す貫通穴を含み、この貫通穴の内径は芯金の外径と、押圧部材が芯金の外周面上を軸方向に摺動可能な程度に等しくてもよい。ローラーの弾性体は、ローラーの芯金の外周面との接着部分を含んでいてもよい。押圧部材の貫通穴の縁は、芯金の外周面からの距離が弾性体の接着部分の径方向における厚みよりも大きくてもよい。押圧部材の貫通穴は、縁から内側へ広がるテーパー部を含んでいてもよい。このテーパー部は、貫通穴の縁に近い部分ほど、貫通穴の軸方向に対する傾きが大きくてもよい。

【0011】

ローラーの弾性体の端面に対する押圧部材の接触部分は、ローラーの周方向における位置がローラーと回転体との間のニップの範囲内であってもよい。ローラーの弾性体は、ローラーの芯金の外周面との接着部分を含んでいてもよい。ローラーの弾性体の端面に対する押圧部材の接触部分は、ローラーの芯金の外周面からの距離が弾性体の接着部分の径方向における厚みよりも大きくてもよい。ローラーの弾性体は、ローラーの芯金の外周面との接着部分を端面よりも内側に含み、軸方向において端面から接着部分までの範囲が芯金の外周面に接着されていなくてもよい。

【0012】

制御部は、搬送対象のシートの種類、サイズ、または枚数に応じてローラーの弾性体の端面の軸方向における目標位置を決定し、押込部に指示するとしてもよい。この制御部は、搬送対象のシートの種類が、薄紙、コート紙、もしくは調湿紙である場合、またはシートの幅が上限を超える場合、ローラーの弾性体の端面の目標位置を標準位置よりも軸方向において内側に設定してもよい。制御部は、押込部にローラーの弾性体の端面を標準位置よりも軸方向において内側へ変位させた状態で連続搬送されたシートの枚数が上限に達した場合、またはローラーの温度が下限を下回った場合、端面の目標位置を軸方向において外側へ戻してもよい。ローラーは、弾性体の外周面のうち回転体との間のニップの通紙部と軸方向において同じ範囲を覆って保護する表層を更に含んでいてもよい。制御部は、ローラーの弾性体の端面の軸方向における目標位置を、弾性体の外周面のうち表層で覆われていない露出部分が端面によって軸方向に圧縮される際にローラーの径方向に与える膨張圧の高さに基づいて決定してもよい。

【0013】

本発明の１つの観点における定着装置は、電子写真式の画像形成装置に搭載され、その画像形成装置によってトナー像が形成されたシートをニップ搬送する上記のシート搬送装置と、ローラーと回転体との少なくとも一方に対して熱を加える加熱部と、ローラーと回転体との一方を他方に対して押し付ける加圧部とを備えている。
本発明の１つの観点における画像形成装置は、シートにトナー像を形成する作像部と、そのシートにそのトナー像を熱定着させる上記の定着装置とを備えている。

【発明の効果】

【0014】

本発明による上記のシート搬送装置は、回転体とニップを形成するローラーの弾性体の軸方向における端面を押して軸方向に変位させる。この端面が軸方向において内側へ変位すると、弾性体の粘弾性によりニップ圧が上昇する。このときのニップ圧の上昇量は弾性体の端面の変位量で調節可能である。こうして、このシート搬送装置は、ソフトローラーの耐久性を損なうことなく、多様なシートを安定に搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）は、本発明の実施形態による画像形成装置であるプリンターの外観を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿ったプリンターの模式的な断面図である。

【図2】図１が示すプリンターの電子制御系統の構成を示すブロック図である。

【図3】（ａ）は、図１の（ｂ）が示す加圧ローラーと押圧パッドとの模式的な分解図であり、（ｂ）は、（ａ）が示す直線ｂ−ｂに沿った横断面図である。

【図4】本発明の実施形態によるシート搬送装置の電子制御系統のブロック図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、図３の（ａ）が示す直線Ｖ−Ｖに沿った加圧ローラーと押圧パッドとの間のニップの一端を示す部分断面図である。（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、（ａ）、（ｂ）が示すニップ近傍の斜視図である。

【図6】（ａ）は第１変形例による規制板の斜視図であり、（ｂ）は、この規制板が加圧ローラーの弾性体層の端面を押し込んでいる場合における加圧ローラーと押圧パッドとの間のニップの一端を示す部分断面図である。（ｃ）は第２変形例による規制板の斜視図であり、（ｄ）は、この規制板が加圧ローラーの弾性体層の端面を押し込んでいる場合における加圧ローラーと押圧パッドとの間のニップの一端を示す部分断面図である。

【図7】（ａ）は第３変形例による規制板の斜視図であり、（ｂ）は、この規制板が加圧ローラーの弾性体層の端面を押し込んでいる場合における加圧ローラーと押圧パッドとの間のニップの一端を示す部分断面図である。（ｃ）は第４変形例による規制板の斜視図であり、（ｄ）は、この規制板が加圧ローラーの弾性体層の端面を押し込んでいる場合における加圧ローラーと押圧パッドとの間のニップの一端を示す部分断面図である。

【図8】第１変形例による規制板が、変形例による加圧ローラーの弾性体層の端面を押し込んでいる場合における加圧ローラーと押圧パッドとの間のニップの一端を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［画像形成装置の外観］
図１の（ａ）は、本発明の実施形態による画像形成装置１００の外観を示す斜視図である。この画像形成装置１００はプリンターである。その筐体の上面には排紙トレイ４１が設けられ、その奥に開いた排紙口４２から排紙されたシートを収容する。排紙トレイ４１の前方には操作パネル５１が埋め込まれている。プリンター１００の底部には給紙カセット１１が引き出し可能に取り付けられている。

【0017】

［画像形成装置の構造］
図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿ったプリンター１００の模式的な断面図である。プリンター１００は電子写真式のカラープリンターであり、給送部１０、作像部２０、定着部３０、および排紙部４０を含む。
給送部１０は、まずピックアップローラー１２を用いて、給紙カセット１１に収容されたシートの束からシートを１枚ずつ分離する。この分離したシートＳＨ１を給送部１０はタイミングローラー１３を用いて作像部２０へ送出する。「シート」とは、薄膜状もしくは薄板状の材料、物品、または印刷物をいう。プリンター１００が印刷可能なシートの材質には、紙または樹脂が含まれる。給紙カセット１１に収容可能なシートの種類、すなわち紙種には、普通紙、上質紙、カラー用紙、または塗工紙が含まれ、サイズには、ＪＩＳ規格の定める標準サイズ、たとえばＡ３−Ａ７、Ｂ４−Ｂ７の他、名刺、しおり、チケット、葉書、封筒、写真（Ｌ版）が含まれる。さらに、シートの姿勢は縦置きと横置きとのいずれにも設定可能である。

【0018】

作像部２０は、たとえば中間体転写方式であり、感光体ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、中間転写ベルト２１、１次転写ローラー２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、および２次転写ローラー２３を含む。中間転写ベルト２１は従動プーリー２１Ｌと駆動プーリー２１Ｒとの間に回転可能に掛け渡されている。これらのプーリー２１Ｌ、２１Ｒの間には、４つの感光体ユニット２０Ｙ−２０Ｋと４本の１次転写ローラー２２Ｙ−２２Ｋとが１つずつ対を成すように配置され、中間転写ベルト２１を間に挟んで対向している（タンデム配置）。２次転写ローラー２３は中間転写ベルト２１を間に挟んで駆動プーリー２１Ｒとニップを形成している。このニップには、タイミングローラー１３から送出されたシートＳＨ２が通紙される。

【0019】

感光体ユニット２０Ｙ−２０Ｋでは感光体ドラム２４Ｙ−２４Ｋが、対向する１次転写ローラー２２Ｙ−２２Ｋに、中間転写ベルト２１を間に挟んだ状態で接触してニップを形成している。感光体ユニット２０Ｙ−２０Ｋは、中間転写ベルト２１が一方向（図１の（ｂ）では反時計方向）に回転する間、その同じ表面部分が１次転写ローラー２２Ｙ−２２Ｋと感光体ドラム２４Ｙ−２４Ｋとの間のニップを通過する際にその表面部分に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）のうち異なる１色のトナー像を形成する。その表面部分にはこれら４色のトナー像が重ねられて１つのカラートナー像が形成される。このカラートナー像が駆動プーリー２１Ｒと２次転写ローラー２３との間のニップを通過するタイミングに合わせて、そのニップへシートＳＨ２がタイミングローラー１３から通紙される。これによりそのニップではカラートナー像が中間転写ベルト２１からシートＳＨ２へ転写される。

【0020】

定着部３０は、作像部２０から送出されたシートＳＨ３にトナー像を熱定着させる。具体的には、定着部３０はたとえばベルト式であり、定着ベルト３１を間に挟んだ状態で加圧ローラー３２と押圧パッド３５とにニップを形成させ、そのニップにシートＳＨ３を通紙する。定着ベルト３１は、押圧パッド３５と加熱ローラー３６との間に回転可能に掛け渡されており、加熱ローラー３６に内蔵されたヒーター３７から受けた熱をシートＳＨ３の表面へ伝える。加圧ローラー３２はそのシートＳＨ３の加熱部分に対して圧力を加えて定着ベルト３１越しに押圧パッド３５へ押し付ける。定着ベルト３１からの熱と加圧ローラー３２からの圧力とにより、トナー像がそのシートＳＨ３の表面に定着する。定着部３０は更に定着ベルト３１と加圧ローラー３２との回転により、そのシートＳＨ３を排紙部４０へ送り出す。

【0021】

排紙部４０は、トナー像が定着したシートＳＨ３を排紙口４２から排紙トレイ４１へ排紙する。具体的には、排紙部４０は、排紙口４２の内側に配置された排紙ローラー４３を用いて、定着部３０の上部から排紙口４２へ移動してきたシートＳＨ３を排紙口４２の外へ送出して排紙トレイ４１に載せる。
−シートの搬送経路−
プリンター１００の備えたこれらの要素１０−４０の間には、ガイド板等によってシートの搬送経路が形成されている。図１の（ｂ）では搬送経路が給紙カセット１１を始端とし、給送部１０の搬送ローラー１２、１３、中間転写ベルト２１の駆動ローラー２１Ｒと２次転写ローラー２３との対、定着ベルト３１と加圧ローラー３２との対、排紙部４０の排紙ローラー４３を順に経由して終端である排紙口４２まで伸びている。この搬送経路の周辺には、搬送ローラーを駆動するモーターと複数の通紙センサーとが設置されている（図は示していない）。モーターはたとえば直流ブラシレス（ＢＬＤＣ）モーターであり、ギア、ベルト等の伝達系統を通して駆動対象の搬送ローラーに回転力を与える。通紙センサーはたとえば光学式であり、搬送経路上に設定された監視領域に光を照射し、その領域を透過した光量、またはその領域から反射された光量を測定する。監視領域をシートが通過する際、通紙センサーの照射光はそのシートによって遮られ、または反射されるので、光量の測定値が変化する。この変化から通紙センサーは、シートによる監視領域の通過を検知する。

【0022】

［画像形成装置の電子制御系統］
図２は、プリンター１００の電子制御系統の構成を示すブロック図である。この系統では、給紙部１０、作像部２０、定着部３０、排紙部４０に加え、操作部５０と主制御部６０とがバス９０を通して互いに通信可能に接続されている。
−駆動部−
給紙部１０、作像部２０、定着部３０、排紙部４０はそれぞれ、モーター１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、駆動部１０Ｄ、２０Ｄ、３０Ｄ、４０Ｄ、およびセンサー１０Ｓ、２０Ｓ、３０Ｓ、４０Ｓを含む。モーター１０Ａ−４０Ａは、上記の搬送ローラー１２、１３、２１Ｒ、２３、３１、３２、３６、４３を回転させるモーターの他、感光体ドラム２４Ｙ−２４Ｋ等の可動部材を駆動するアクチュエーターを含む。駆動部１０Ｄ−４０Ｄはそれぞれ、プリンター１００に内蔵された１枚の印刷回路基板に実装された電子回路であり、モーター１０Ａ−４０Ａに対する制御回路と駆動回路とを含む。制御回路は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ／ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）等の論理回路であり、モーターの回転数に対する目標値を設定して駆動回路に指示する。具体的にはたとえば、モーターからフィードバックされる回転数の実測値を目標値と比較し、それらの差が縮まるようにそのモーターに対する印加電圧の目標値を駆動回路に指示する。駆動回路はインバーターであり、パワートランジスター（ＦＥＴ）等のスイッチング素子を利用してモーターに電力を供給する。この際、モーターに対する印加電圧を駆動回路が目標値に一致させることにより、そのモーターの回転数が目標値に実質的に（すなわち誤差の許容範囲内で）維持される。

【0023】

センサー１０Ｓ−４０Ｓは、プリンター１００の要素１０−４０の動作状態とシートの搬送状態との監視に必要な物理量を測定して駆動部１０Ｄ−４０Ｄに提供する。たとえばセンサー１０Ｓ−４０Ｓは、上記の通紙センサーに加え、感光体ドラム２４Ｙ−２４Ｋ、中間転写ベルト２１等の可動部材の位置または姿勢を検知する位置センサー、それらの可動部材を駆動するアクチュエーターまたはその駆動回路の過熱を検知する温度センサー、給紙カセット１１における紙切れを検知するセンサー、作像ユニット２０Ｙ−２０Ｋにおけるトナー不足を検知するトナーセンサーを含む。センサー１０Ｓ−４０Ｓの測定値が示す状態に応じて駆動部１０Ｄ−４０Ｄは、要素１０−４０内の可動部材を制御する。駆動部１０Ｄ−４０Ｄはまた、センサー１０Ｓ−４０Ｓの測定値から要素１０−４０の不具合を検出した場合、その不具合を主制御部６０へ通知する。特に定着部３０の駆動部３０Ｄは、定着部３０内に設置された温度センサーを通して定着ベルト３１または加熱ローラー３６の温度を監視し、その温度の変化に応じてヒーター３７の発熱量を調節する。

【0024】

−操作部−
操作部５０は操作パネル５１と外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）５２とを含み、これらにより、ユーザーの操作または外部の電子機器との通信を通してジョブの要求と印刷対象の画像データとを受け付け、それらを主制御部６０へ伝える。操作パネル５１は、図１の（ａ）が示すように、押しボタン、タッチパネル、およびディスプレイを含む。操作パネル５１は、操作画面および各種パラメーターの入力画面等のグラフィックスユーザーインターフェース（ＧＵＩ）画面をディスプレイに表示する。操作パネル５１はまた、ユーザーが押下した押しボタンを識別し、またはユーザーが触れたタッチパネル上の位置を検出し、その識別または検出に関する情報を操作情報として主制御部６０へ伝える。特に印刷ジョブの入力画面がディスプレイに表示されている場合、操作パネル５１は、印刷対象のシートのサイズ、紙種、姿勢（縦置きと横置きとの別)、部数、カラー／モノクロの別、画質等の印刷条件をユーザーから受け付けて、これらの条件を示す項目を操作情報に組み込む。外部Ｉ／Ｆ５２はＵＳＢポートまたはメモリーカードスロットを含み、それらを通してＵＳＢメモリー、ＨＤＤ等の外付けの記憶装置から直に印刷対象の画像データを読み込む。外部Ｉ／Ｆ５２はまた外部ネットワーク（図は示していない。）に有線または無線で接続され、そのネットワーク上の他の電子機器から印刷対象の画像データを受信する。

【0025】

−主制御部−
主制御部６０は、プリンター１００に内蔵された１枚の印刷回路基板に実装された集積回路であり、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、およびＲＯＭ６３を含む。ＣＰＵ６１は１つのＭＰＵで構成され、各種ファームウェアを実行することにより、他の要素１０−４０に対する制御主体としての多様な機能を実現する。たとえばＣＰＵ６１は操作部５０に操作画面等のＧＵＩ画面を表示させてユーザーの入力操作を受け付けさせる。この入力操作に応じてＣＰＵ６１は、稼動モード、待機モード、スリープモード等の動作モードを選択し、その動作モードに応じた処理を要素１０−４０に指示する。ＲＡＭ６２は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性半導体メモリー装置であり、ＣＰＵ６１がファームウェアを実行する際の作業領域をＣＰＵ６１に提供すると共に、操作部５０が受け付けた印刷対象の画像データを保存する。ＲＡＭ６２は特に、操作部５０からの操作情報が示す印刷条件、ＣＰＵ６１が選択した動作モード、およびＣＰＵ６１がプリンター１００内のセンサーを通して検出した温度、湿度等の環境条件を、他の要素１０−４０から参照可能に保持する。ＲＯＭ６３は書き込み不可の不揮発性記憶装置と書き換え可能な不揮発性記憶装置との組み合わせで構成されている。前者はファームウェアを格納する。後者は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＳＳＤ等の半導体メモリー装置、またはＨＤＤを含み、ＣＰＵ６１に環境変数等の保存領域を提供する。

【0026】

操作部５０がユーザーから印刷ジョブを受け付けたとき、主制御部６０はまず操作部５０に印刷対象の画像データをＲＡＭ６２へ転送させる。主制御部６０は次に、そのジョブの示す印刷条件に従い、給送部１０には給送すべきシートの種類とその給送のタイミングとを指定し、作像部２０には形成すべきトナー像を表す画像データを提供する。主制御部６０は特に、印刷条件の示す画質、消費電力、またはシートの紙種に応じてシートの搬送速度の目標値を選択し、プリンター１００の要素１０−４０に指示する。たとえば印刷対象の紙種が厚紙である場合、シートの搬送速度は普通紙である場合の値よりも低く設定される。印刷条件と搬送速度の目標値との間の対応関係は予め実験またはシミュレーションによって決定され、数表または数式の形でＲＯＭ６３に格納されている。ＣＰＵ６１は印刷条件に応じた目標値をこの表から検索し、またはこの式に従って算出する。こうして得られた目標値に実際の搬送速度を調節することにより、要素１０−４０の駆動部１０Ｄ−４０Ｄはモーターの消費電力量を、搬送対象のシートの坪量にかかわらず安定化させる。主制御部６０は更に定着部３０の駆動部３０Ｄには動作条件を通知する。この動作条件にはたとえば、定着ベルト３１または加熱ローラー３６の目標温度、印刷対象のシートの紙種、サイズ、枚数が含まれる。

【0027】

［定着部の構造］
図３の（ａ）は加圧ローラー３２と押圧パッド３５との模式的な分解図であり、（ｂ）は、（ａ）が示す直線ｂ−ｂに沿った横断面図である。定着部３０は、定着ベルト３１、加圧ローラー３２、駆動機構３３、３４、押圧パッド３５、加熱ローラー３６、ヒーター３７、および保持部材３８を含む。

【0028】

−定着ベルト−
定着ベルト３１は、たとえば長さ数十ｃｍ、直径数十ｍｍ−数百ｍｍ、厚さ数百μｍ−数ｍｍの円筒形状の無端ベルトであり、押圧パッド３５と加熱ローラー３６との間に回転可能に掛け渡されている。定着ベルト３１は、内周側から順に、基層、弾性層、および表層を含む（図は示していない）。基層は、ポリイミド（ＰＩ）等、高強度の耐熱性樹脂フィルム、またはステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル等の金属箔から成る。弾性層は、基層の外側を覆うシリコーンゴム等、高弾性の耐熱性樹脂フィルムから成り、その弾性により定着ベルト３１の外周面をシートＳＨ３の表面の微細な凹凸に合わせて変形させる。これにより、トナー像の光沢が均一化する。表層は、弾性層の外側を覆うポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂フィルムから成り、高温高圧のニップＮＰ内で溶融したトナーがシートＳＨ３の表面から定着ベルト３１の外周面へ転移する現象（オフセット）を防止する。

【0029】

−加圧ローラー−
加圧ローラー３２は、芯金３２１、弾性体層３２２、および表層３２３を含む。芯金３２１は、長さ数十ｃｍ、直径数ｍｍ−数十ｍｍの細長い円筒部材であり、アルミニウム、鉄、ＳＵＳ等、剛性の高い金属から成る。芯金３２１は長手方向（図ではＺ軸方向）の両端部で軸受（図は示していない。）により、自身の中心軸まわりに回転可能に支持されている。これらの軸受は定着部３０のフレームにより、芯金３２１を押圧パッド３５へ接近させる方向（図ではＸ軸の負方向）に摺動可能に支持されている。弾性体層３２２は、芯金３２１の外側に同軸に配置された厚さ数十ｍｍ−数百ｍｍの円筒部材であり、シリコーンゴム等、高弾性の耐熱性樹脂から成る。弾性体層３２２は内周面が周方向の全体にわたって芯金３２１の外周面に接触しており、その外周面に接着剤で接着されている。表層３２３は、厚さ数百μｍ−数ｍｍのＰＦＡ等のフッ素樹脂フィルムであり、弾性体層３２２の外周面を周方向の全体にわたって覆っている。表層３２３は、定着ベルト３１と加圧ローラー３２との間のニップＮＰのうちシートＳＨ３を通過させる部分（以下、「通紙部」と呼ぶ。）と芯金３２１の長手方向（Ｚ軸方向）において同じ範囲に位置し、シートＳＨ３の表面から弾性体層３２２の外周面へのトナーの転移（オフセット）を防止する。ニップＮＰのうち通紙部よりも長手方向（Ｚ軸方向）において外側の部分（以下、「グリップ部」と呼ぶ。）では、弾性体層３２２の外周面が表層３２３で覆われることなく露出しているので、定着ベルト３１と直に接触する。

【0030】

−駆動機構−
駆動機構は、定着部３０の含む可動部材とそれに対するアクチュエーターとの組み合わせの全体であり、加圧駆動部、回転駆動部３３、および押込部３４を含む。
加圧駆動部は、加圧ローラー３２に対し、その外周面を押圧パッド３５の板面に押し付ける方向の力を加える。具体的には、加圧駆動部は、ソレノイド、モーター等のアクチュエーター（図は示していない。）で、加圧ローラー３２の芯金３２１を支持する軸受に対し、芯金３２１を押圧パッド３５に対して平行のまま押圧パッド３５へ接近させる方向（図ではＸ軸の負方向）の力を加える。この力が軸受を通して芯金３２１に伝わると、加圧ローラー３２の外周面はニップＮＰに位置する部分が定着ベルト３１を間に挟んで押圧パッド３５の板面に、通紙部とグリップ部との全体を通して一様な圧力、たとえば１０⁶Ｐａのオーダーの圧力で押し付けられる。

【0031】

回転駆動部３３は、加圧ローラー３２の芯金３２１に対して回転力を加える。具体的には、回転駆動部３３は第１モーター３１Ｍとトルク伝達機構３３１とを含む。第１モーター３１Ｍは、定着部３０の駆動部３０Ｄが備えたモーター３０Ｍの１つである。トルク伝達機構３３１はギア、ベルト等の組み合わせであり、第１モーター３１Ｍのトルクを芯金３２１の長手方向の一端に伝えて、芯金３２１を中心軸まわりに回転させる。

【0032】

加圧駆動部が加圧ローラー３２の外周面を定着ベルト３１越しに押圧パッド３５の板面に押し付けると、弾性体層３２２は押圧パッド３５よりも柔らかいので、加圧ローラー３２の外周面はニップＮＰでは実質上（すなわち誤差の許容範囲内で）押圧パッド３５の板面に沿って平らに窪む。この状態で回転駆動部３３が芯金３２１を中心軸まわりに回転させると、ニップＮＰにおいて弾性体層３２２の外周面が定着ベルト３１に与える摩擦力と弾性体層３２２の粘弾性力、すなわち弾性体層３２２が径方向への圧縮に伴い周方向へ膨張して定着ベルト３１を周方向へ押す力とにより、定着ベルト３１が従動回転する。

【0033】

押込部３４は加圧ローラー３２の弾性体層３２２のうち、その円筒形の軸方向における端面３２４を押して軸方向に変位させる（すなわち「押し込む」）。具体的には、押込部３４は第２モーター３２Ｍと押圧部材との組み合わせであり、加圧ローラー３２の長手方向（Ｚ軸方向）における両側に１組ずつ設置されている。第２モーター３２Ｍは、定着部３０の駆動部３０Ｄが備えたモーター３０Ｍの１つであり、押圧部材に対して駆動力を加える。押圧部材は、アルミニウム、鉄、ＳＵＳ等、剛性の高い金属、または機械的強度の高い樹脂から成形された複数の部材の組み合わせであり、規制板３４１、カム３４２、および従動節３４３を含む。規制板３４１は、たとえば直径数十ｍｍ、厚さ数ｍｍの円環板状の部材であり、中央の貫通穴の内径が芯金３２１の外径とほぼ等しい。規制板３４１は芯金３２１の長手方向（Ｚ軸方向）の各端部に１つずつ、その端部を貫通穴に通した状態で、その長手方向において芯金３２１の端３２８から弾性体層３２２の端面３２４までの間を摺動可能に取り付けられている。カム３４２は、外周が滑らかで回転非対称の板状部材であり、その板面を貫く回転軸３４４のまわりに回転可能に支持されている。回転軸３４４は第２モーター３２Ｍのシャフトと直に、またはいくつかのギアまたはベルト（図は示していない。）を介して接続されているので、カム３４２は第２モーター３２Ｍからのトルクを受けて回転する。従動節３４３はたとえば細長い棒状部材であり、規制板３４１の外側の板面に固定された基端３４５から芯金３２１の長手方向（Ｚ軸方向）に対して平行に伸びている。規制板３４１の内側の板面が弾性体層３２２の端面３２４に接触している状態では、規制板３４１を通して弾性体層３２２から外向き（Ｚ軸の正方向）に弾性力を受け、従動節３４３の先端３４６がカム３４２の外周面に押し付けられるように従動節３４３の長さは設計されている。これにより、カム３４２が回転すると、従動節３４３の全体が芯金３２１の長手方向（Ｚ軸方向）に対する平行な姿勢を保つように、従動節３４３の先端３４６がカム３４２の外周面に沿って摺動する。この外周面は回転軸３４４のまわりに非対称であるので、従動節３４３は芯金３２１に対しては、基端３４５と先端３４６とを含む全体が長手方向（Ｚ軸方向）に平行移動する。この平行移動に伴い、規制板３４１が芯金３２１の外周面上を長手方向（Ｚ軸方向）に摺動する。この摺動の範囲は、弾性体層３２２が長手方向（Ｚ軸方向）において元の長さに戻った状態では、その端面３２４に内側の板面を接触させた規制板３４１の位置が、外側の境界となるように設計されている。この境界に規制板３４１が位置するときの姿勢からカム３４２が回転すると、規制板３４１が長手方向（Ｚ軸方向）に内側へ変位して弾性体層３２２の端面３２４を押し込む。この変位により規制板３４１は弾性体層３２２を、たとえば最大数ｍｍまで圧縮可能である。規制板３４１の位置、すなわちカム３４２の回転角に応じて弾性体層３２２の圧縮量は決まる。一方、弾性体層３２２の圧縮に伴ってグリップ部では、表層３２３に覆われることなく弾性体層３２２の露出した部分が、その粘弾性により径方向に膨張する。この露出部分の膨張圧がニップ圧を上昇させるので、定着ベルト３１の受けるグリップ力が強まる。

【0034】

−押圧パッド−
押圧パッド３５は、加圧ローラー３２の軸方向（図ではＺ軸方向）に細長い板状部材であり、たとえば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性樹脂から成る。押圧パッド３５は、片側の板面が加圧ローラー３２の外周面から定着ベルト３１越しに押し付け力を受け、それとの間にニップＮＰを形成する。弾性体層３２２に比べれば押圧パッド３５は弾性が無視できるほど低いので、ニップＮＰでは押圧パッド３５の板面に沿って加圧ローラー３２の外周面が平らに窪む。この変形によりニップＮＰは、図３の（ｂ）が示すように、押圧パッド３５の板面の上にシートＳＨ３の搬送方向（図では上下方向）に数ｍｍの幅で拡がる。

【0035】

−加熱ローラーとヒーター−
加熱ローラー３６は芯金３６１と弾性体層３６２とを含む。芯金３６１は、たとえば直径数十ｍｍの円筒部材であり、アルミニウム、鉄等の金属から成る。弾性体層３６２は、シリコーンゴム等、高弾性の耐熱性樹脂から成り、たとえば厚さ１ｍｍ未満で芯金３６１の外周面を覆っている。芯金３６１の内側の中空部にはヒーター３７が設置されている。ヒーター３７は、たとえば加圧ローラー３２の軸方向（Ｚ軸方向）に細長い棒状のハロゲンヒーターであり、発光に伴う熱放射で芯金３６１を内側から加熱する。この熱が弾性体層３６２を通して外周面に伝わるので、その温度がたとえば百数十℃−数百℃の範囲に維持される。

【0036】

−保持部材−
保持部材３８は、加圧ローラー３２の軸方向（Ｚ軸方向）に長尺の板状部材であり、たとえば電気亜鉛メッキ鋼（ＳＥＣＣ）、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属から成る溝形鋼板（横断面が「コ」の字形状である鋼板）である。保持部材３８は、押圧パッド３５に対して加圧ローラー３２とは反対側において押圧パッド３５の板面に接着され、長手方向の両端部が定着部３０のフレーム（図は示していない。）に固定されている。このフレームに対し、保持部材３８は押圧パッド３５を同じ位置に保持する。

【0037】

［定着部の備えたシート搬送装置］
図４は、本発明の実施形態によるシート搬送装置３００の電子制御系統のブロック図である。シート搬送装置３００は、定着部３０の要素のうち、駆動部３０Ｄ、定着ベルト３１、加圧ローラー３２、駆動機構３３、３４、押圧パッド３５、および加熱ローラー３６を含む。駆動部３０Ｄは、回転速度実測部３０１、温度センサー３０２、湿度センサー３０３、制御部３１０、第１駆動回路３１１、および第２駆動回路３１２を含む。

【0038】

回転速度実測部３０１は、第１モーター３１Ｍに内蔵されたエンコーダーの出力信号ＦＧＰを監視し、これらの信号ＦＧＰから第１モーター３１Ｍの回転数の実測値Ｎｍｓを計算して制御部３１０へフィードバックする。温度センサー３０２はたとえばサーモパイルを利用した非接触型であり、定着ベルト３１、加熱ローラー３６、または加圧ローラー３２の表面からの熱放射に伴うサーモパイルの出力に応じてその表面の温度を計測し、計測値を制御部３１０へ通知する。湿度センサー３０３は、定着部３０のフレームで囲まれた空間内の雰囲気の湿度を計測し、計測値を制御部３１０へ通知する。

【0039】

制御部３１０は、ＭＰＵ／ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、またはＦＰＧＡ等の論理回路、ファームウェアを格納するＲＯＭ、およびファームウェアが実行される際に作業領域を提供するＲＡＭを含む。制御部３１０はファームウェアに従い、第１モーター３１Ｍの回転数に対する目標値を設定して第１駆動回路３１１に指示する。具体的には、制御部３１０はまず、主制御部６０から定着処理の実行を指示された際、その指示が示す印刷対象のシートの紙種、サイズ、および搬送速度の目標値から第１モーター３１Ｍの回転数に対する目標値を設定する。制御部３１０は次に、その目標値と、回転速度実測部３０１からフィードバックされた実測値Ｎｍｓとを比較し、それらの差が縮まるように、第１モーター３１Ｍに供給すべき電力量を算定して第１駆動回路３１１へ指示する。第１駆動回路３１１はインバーターであり、ＦＥＴ等のスイッチング素子を利用して第１モーター３１Ｍに電力を供給する。この電力量を第１駆動回路３１１が指示された値と一致させることにより、第１モーター３１Ｍの回転数が目標値と実質的に（すなわち誤差の許容範囲内で）等しく維持され、加圧ローラー３２によるシートの搬送速度が目標値と実質的に一致する。

【0040】

制御部３１０はまた別のファームウェアに従い、第２モーター３２Ｍの回転数、電力量等の制御量に対する目標値を設定して第２駆動回路３１２に指示する。具体的には、制御部３１０はまず、たとえば定着ベルト３１と加圧ローラー３２とによるニップ搬送の開始時に、その搬送の安定性に影響を与えるパラメーターの値を取得する。たとえば、温度センサー３０２からは、定着ベルト３１、加熱ローラー３６、加圧ローラー３２の温度が、湿度センサー３０３からは定着部３０内の雰囲気の湿度が、主制御部６０からは印刷対象のシートの紙種、サイズ、枚数が取得される。これらのパラメーターの値とカム３４２の回転角の目標値との間の対応関係を制御部３１０は数表または数式の形で記憶している。制御部３１０は次に、取得したパラメーターの値に対応付けられたカム３４２の回転角の目標値をこの表から検索し、またはこの式に従って算出する。こうして得られた目標値までカム３４２を回転させるのに必要な第２モーター３２Ｍの電力量を制御部３１０は算定し、第２駆動回路３１２へ指示する。第２駆動回路３１２はインバーターであり、ＦＥＴ等のスイッチング素子を利用して第２モーター３２Ｍに電力を供給する。第２駆動回路３１２が第２モーター３２Ｍの電力量を指示された値に一致させることにより、カム３４２の回転角が目標値と実質的に（すなわち誤差の許容範囲内で）一致する。

【0041】

［加圧ローラーが定着ベルトに与えるべきグリップ力の調節］
図５の（ａ）、（ｂ）は、図３の（ａ）が示す直線Ｖ−Ｖに沿った加圧ローラー３２と押圧パッド３５との間のニップの一端を示す部分断面図である。図５の（ａ）は、規制板３４１が加圧ローラー３２の軸方向における摺動範囲ＭＶＲのうち、外側の境界ＯＢＮに位置するようにカム３４２の回転角が設定された場合を示し、（ｂ）は、その場合よりも規制板３４１が内側に位置するようにカム３４２の回転角が変更された場合を示す。図５の（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図５の（ａ）、（ｂ）が示すニップ近傍の斜視図である。

【0042】

図５の（ａ）が示すように、規制板３４１が摺動範囲ＭＶＲの外側の境界ＯＢＮに位置する場合、加圧ローラー３２の弾性体層３２２は長手方向（Ｚ軸方向）において元の長さに戻り、半径は、ニップに面した部分を除き、その全長にわたって一様であり、ニップにおける変形もその全長にわたって一様である。したがって、ニップ圧は通紙部５０Ａとグリップ部５１Ａとで実質上（すなわち誤差の許容範囲内で）均一である。この場合、定着ベルト３１が通紙部５０Ａで受けるグリップ力ＦＲＨとグリップ部５１Ａで受けるグリップ力ＧＲＨと（図５の（ｃ）が示す矢印参照。）の間の差は、弾性体層３２２が通紙部５０Ａとグリップ部５１Ａとのそれぞれで受ける摩擦力の間の差である。この差は弾性体層３２２にねじり応力を生じさせ、このねじり応力の反復は弾性体層３２２を疲労させる。加圧ローラー３２の回転に定着ベルト３１の従動回転が安定に追従すると共に、弾性体層３２２の耐久性が損なわれないように、定着ベルト３１と加圧ローラー３２との間のニップは設計されている。特に、弾性体層３２２とシートＨＭＳとの間の摩擦係数に対する弾性体層３２２と定着ベルト３１との間の摩擦係数の高さが、通紙部５０Ａに対するグリップ部５１Ａの幅の狭さで相殺される。たとえば、シートＨＭＳが普通紙である場合に規制板３４１が摺動範囲ＭＶＲの外側の境界ＯＢＮに位置すればよいように、ニップは設計される。この意味で、摺動範囲ＭＶＲの外側の境界ＯＢＮを、以下、「標準位置」と呼ぶ。シートＨＭＳが普通紙である場合、規制板３４１が標準位置ＯＢＮに維持されていれば、通紙部５０Ａとグリップ部５１Ａとでのグリップ力の和ＦＲＨ＋ＧＲＨは、定着ベルト３１を実質上スリップさせることなく（すなわち、スリップの頻度、大きさを許容範囲内に維持したまま）回転させるレベルに保たれる。一方、これらのグリップ力間の差ＧＲＨ−ＦＲＨは、弾性体層３２２に生じるねじり応力を許容上限よりも十分に低く抑えるレベルに留まる。

【0043】

図５の（ｂ）が示すように、規制板３４１が標準位置ＯＢＮよりも内側へ押し込まれた場合、加圧ローラー３２の弾性体層３２２は端面３２４に規制板３４１から押圧力ＦＰを受けて長手方向（Ｚ軸方向）に圧縮される。このとき、通紙部５０Ｂでは弾性体層３２２が表層３２３とシートＳＨ３との剛性の高さに助けられ、規制板３４１からの押圧力に抗して圧縮に耐える。その結果、弾性体層３２２のうちグリップ部５１Ｂに位置する部分、すなわち表層３２３に覆われることなく露出した部分は、通紙部５０Ｂに位置する部分と規制板３４１とにより、長手方向（Ｚ軸方向）における両側から押圧力ＦＰで圧縮されるので、粘弾性によって径方向には（ＸＹ平面内では）膨張する。この露出部分の膨張圧ＦＶによりニップ圧が上昇するので、図５の（ｄ）が示すグリップ部５１Ｂにおいて定着ベルト３１の受けるグリップ力ＧＲＬは、図５の（ｃ）が示すグリップ部５１Ａでのグリップ力ＧＲＨよりも強まる。

【0044】

規制板３４１が摺動範囲ＭＶＲの内側に位置するほど、グリップ部５１Ｂでのグリップ力ＧＲＬは強い。したがって、図５の（ｄ）の示す通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬが図５の（ｃ）の示す通紙部５０Ａでのグリップ力ＦＲＨよりも弱い場合（ＦＲＬ＜ＦＲＨ）、押込部３４は規制板３４１を内側へ移動させて弾性体層３２２の端面３２４を押し込む。これに伴うグリップ部５１Ｂでのグリップ力ＧＲＬの強化により、通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬの不足が補われる。すなわち、通紙部５０Ｂとグリップ部５１Ｂとでのグリップ力の和ＦＲＬ＋ＧＲＬが、定着ベルト３１を実質上スリップさせることなく回転させることのできるレベルに維持される。

【0045】

図５の（ｄ）の示すグリップ力間の差ＧＲＬ−ＦＲＬは図５の（ｃ）の示すグリップ力間の差ＧＲＨ−ＦＲＨよりも大きいので、この差に起因して弾性体層３２２に生じるねじり応力は図５の（ｄ）では図５の（ｃ）よりも強い。したがって、制御部３１０は、ねじり応力の反復による弾性体層３２２の疲労が可能な限り遅れるように、押込部３４による弾性体層３２２の端面３２４の押し込み動作を、通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬが不足する場合に制限する。具体的には、図４についての説明の中で述べたとおり、制御部３１０は、ニップ搬送の安定性に影響を与えるパラメーターの値に対応付けられたカム３４２の回転角の目標値を数表から検索し、または数式に従って算出して押込部３４に指示する。この数表または数式では、カム３４２の回転角の目標値が弾性体層３２２の端面３２４の押し込みを表す場合は、上記のパラメーターの値が通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬの不足を表す場合に対応する。これらの場合には、たとえば、次に列挙する条件（１）−（５）のいずれかを満たす場合が含まれる。（１）搬送対象のシートが、薄紙、コート紙、調湿紙等、普通紙よりも摩擦係数の低い紙種である。（２）シートの幅が上限、たとえば、Ａ３、Ｂ４、Ａ４等の標準サイズを超える。（３）定着部３０内の雰囲気の湿度が上限よりも高い。（４）加圧ローラー３２の温度が下限以上である。（５）連続搬送されるシートの枚数が上限に満たない。条件（１）は、通紙部での摩擦力の不足を表す。条件（２）は、通紙部の伸長に伴うグリップ部の短縮によりニップ全体では摩擦力が不足することを表す。条件（３）は、湿度の高さによりシートの含水量が多いので、ニップでの加熱に伴うシート表面での水蒸気圧によるニップ圧の低下が無視できず、通紙部での摩擦力が不足することを表す。条件（４）は、加圧ローラー３２の温度が高いので弾性体層３２２の硬度が低く、通紙部５０Ｂでの弾性体層３２２の粘弾性力が不足することを表す。条件（５）は次のことを表す。連続搬送されるべきシートの枚数が上限、たとえば１０枚に満たない場合、連続搬送中、加圧ローラー３２からシートに奪われる熱量が少ない。したがって、連続搬送中、加圧ローラー３２の温度は高いままであって弾性体層３２２の硬度が低く、通紙部５０Ｂでの弾性体層３２２の粘弾性力が不足する。これらの条件を満たすパラメーターの具体的な数値とカム３４２の回転角の目標値、すなわち規制板３４１の変位量とは実験またはシミュレーションによって決定される。こうして、カム３４２の回転角の目標値が弾性体層３２２の端面３２４の押し込みを表す場合は通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬが不足する場合に制限されるので、弾性体層３２２がねじり応力を受けるのもその場合に限られる。その結果、ねじり応力の発生頻度が低く、弾性体層３２２の疲労の進行が遅いので、弾性体層３２２の耐久性が損なわれず、すなわちその寿命が十分に長く確保される。

【0046】

［実施形態の利点］
本発明の実施形態によるシート搬送装置３００では上記のとおり、押込部３４が規制板３４１を加圧ローラー３２の芯金３２１の外周面に沿って軸方向に変位させて、加圧ローラー３２の弾性体層３２２の軸方向における端面３２４を押して軸方向に変位させる。このように端面３２４が押し込まれると、グリップ部５１Ｂでは弾性体層３２２の粘弾性によりニップ圧が上昇する。このときのニップ圧の上昇量は弾性体層３２２の端面３２４の変位量で調節可能である。制御部３１０は、搬送対象のシートが、薄紙、コート紙、調湿紙等、低摩擦係数の紙種であり、またはシートの幅が標準サイズを超える等、ニップ搬送の安定性に影響を与えるパラメーターの値が通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬの不足を表す場合、押込部３４に弾性体層３２２の端面３２４を押し込ませる。これに伴い、グリップ部５１Ｂにおいてニップ圧が上昇するので、通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬの不足が補われ、加圧ローラー３２の回転に定着ベルト３１の従動回転が安定に追従する。さらに、弾性体層３２２の端面３２４の押し込みは通紙部５０Ｂでのグリップ力ＦＲＬが不足する場合に制限されるので、ねじり応力の発生頻度が低く、弾性体層３２２の疲労の進行が遅い。こうして、このシート搬送装置３００は、加圧ローラー３２の耐久性を損なうことなく、普通紙だけでなく、薄紙、コート紙、調湿紙等の低摩擦係数の紙種、標準サイズよりも幅の広いシートを含む多様なシートを安定に搬送することができる。

【0047】

［変形例］
（A）本発明の上記の実施形態による画像形成装置１００は電子写真式のカラープリンターである。本発明の実施形態による画像形成装置はその他に、モノクロプリンター、コピー機、ＦＡＸ等の単機能機であってもよく、複合機（ＭＦＰ）であってもよい。
（B）定着ベルト３１は、押圧パッド３５と加熱ローラー３６との間に掛け渡された張架ベルトである。定着ベルトはその他に非張架ベルト（フリーベルト）であってもよい。また、押圧パッド３５に代えて従動ローラーが利用されてもよい。この場合、加圧ローラーと従動ローラーとのいずれがソフトローラーであっても、または両方がソフトローラーであってもよい。

【0048】

定着ベルト３１は、加熱ローラー３６に内蔵されたヒーター３７の熱をシートに対して加える。このヒーター３７はハロゲンヒーターである。ヒーターはその他に誘導加熱装置であってもよい。
定着ベルト３１はシートを加熱し、加圧ローラー３２はそのシートを加圧する。その他に、駆動ローラーがシートを加熱し、押圧パッドがベルト越しに、または従動ローラーが直に、シートを駆動ローラーに押し付ける構造であってもよい。

【0049】

（C）制御部３１０は、第１モーター３１Ｍと第２モーター３２Ｍとの各回転数の目標値をジョブごとに更新しても、シートごとに更新してもよい。制御部３１０は特に、ニップ搬送の安定性に影響を与えるパラメーターの値をシートの連続搬送中にも監視し続け、その値の変化に合わせてカム３４２の回転角の目標値を更新し続けてもよい。これにより、弾性体層３２２の端面３２４が押し込まれている期間が、通紙部においてグリップ力が不足する期間と更に速やかに対応するので、ねじり応力の発生頻度が更に下がる。たとえば次に述べる場合（α）、（β）において、制御部３１０は直ちにカム３４２の回転角の目標値を更新し、弾性体層３２２の端面３２４が軸方向において外側へ戻るようにしてもよい。（α）印刷ジョブの開始時には加圧ローラー３２の温度が条件（４）の示す下限以上であったので規制板３４１が標準位置ＯＢＮよりも内側へ押し込まれ、そのジョブの処理中に加圧ローラー３２の温度がその下限を下回った場合。（β）印刷ジョブの開始時に条件（１）−（４）のいずれかが満たされたことにより規制板３４１が標準位置ＯＢＮよりも内側へ押し込まれ、その状態で連続搬送されたシートの枚数が条件（５）の示す上限に達した場合。

【0050】

（D）図３、図５の示す規制板３４１は円環板状であり、中央の貫通穴の内径が芯金３２１の外径と、規制板３４１が芯金３２１の外周面上を軸方向に摺動可能な程度に等しい。規制板はその他の形状であってもよい。たとえば、加圧ローラー３２の弾性体層３２２の端面３２４との接触部分が多角形板状であってもよく、芯金３２１に対して非対称な形状であってもよい。また、貫通穴の縁が内径よりも拡げられていてもよい。

【0051】

図６の（ａ）は第１変形例による規制板４４１の斜視図であり、（ｂ）は、この規制板４４１が加圧ローラー３２の弾性体層３２２の端面３２４を押し込んでいる場合における加圧ローラー３２と押圧パッド３５との間のニップの一端を示す部分断面図である。この規制板４４１は、加圧ローラー３２の弾性体層３２２の端面３２４との接触面に開けられた貫通穴の縁４４２の直径Ｒｒが貫通穴の内径Ｒｉよりも大きい：Ｒｒ＞Ｒｉ。特に、これらの間の差Ｒｒ−Ｒｉは、加圧ローラー３２の芯金３２１の外周面に弾性体層３２２が接着された部分３２Ｈ（すなわち、接着剤の層と接着剤が浸透した弾性体層３２２の部分との全体）の径方向における厚みＴｈの２倍よりも大きい：Ｒｒ−Ｒｉ＞２×Ｔｈ。規制板４４１の貫通穴は更に、縁４４２から内側へ広がるテーパー部４４３を含む。図６の（ｂ）が破線で示すように、テーパー部４４３の内面は貫通穴の中心軸Ｃｘに対する傾きθが一定である。この傾きθにより、図６の（ｂ）が示すように規制板４４１が弾性体層３２２の端面３２４を押し込んだ際、この端面３２４のうち貫通穴の縁４４２の外側に位置する部分は規制板４４１の板面に押されて変位する。一方、縁４４２よりも内側に位置する部分はテーパー部４４３に実質的に押されることなく、その内面に沿って変形する程度に留まる。特に、弾性体層３２２の接着部分３２Ｈはテーパー部４４３から押圧力を受けない。したがって、規制板４４１の押し込みに伴う接着部分３２Ｈの損傷、剥離が防止される。

【0052】

図６の（ｃ）は第２変形例による規制板５４１の斜視図であり、（ｄ）は、この規制板５４１が加圧ローラー３２の弾性体層３２２の端面３２４を押し込んでいる場合における加圧ローラー３２と押圧パッド３５との間のニップの一端を示す部分断面図である。この規制板５４１は、（ａ）の示す第１変形例による規制板４４１と同様、貫通穴の縁５４２の直径Ｒｒが貫通穴の内径Ｒｉよりも大きく、かつそれらの間の差Ｒｒ−Ｒｉが弾性体層３２２の接着部分３２Ｈの厚みＴｈの２倍よりも大きい：Ｒｒ−Ｒｉ＞２×Ｔｈ。一方、第２変形例による規制板５４１は第１変形例による規制板４４１とは異なり、貫通穴のテーパー部５４３の内面が、図６の（ｄ）が破線で示すように、貫通穴の縁５４２に近い部分ほど、貫通穴の中心軸Ｃｘに対する傾きφが大きい。このような傾きφの分布により、図６の（ｄ）が示すように規制板５４１が弾性体層３２２の端面３２４を押し込んだ際、この端面３２４は接着部分３２Ｈがテーパー部５４３から押圧力を受けないだけでなく、貫通穴の縁５４２に近い部分ほど規制板５４１から強い押圧力を受ける。弾性体層３２２は貫通穴の縁５４２に近い部分ほど弾性変形しやすいので、規制板５４１の押し込みに伴うグリップ部５１Ｃでのニップ圧の上昇効果が高い。

【0053】

図７の（ａ）は第３変形例による規制板６４１の斜視図であり、（ｂ）は、この規制板６４１が加圧ローラー３２の弾性体層３２２の端面３２４を押し込んでいる場合における加圧ローラー３２と押圧パッド３５との間のニップの一端を示す部分断面図である。この規制板６４１は、図７の（ａ）が示すようなドーナツ（トーラス）形状であり、図６の（ｃ）が示す第２変形例による規制板５４１と同様、貫通穴の縁６４２の直径Ｒｒが貫通穴の内径Ｒｉよりも大きく、かつそれらの間の差Ｒｒ−Ｒｉが弾性体層３２２の接着部分３２Ｈの厚みＴｈの２倍よりも大きい：Ｒｒ−Ｒｉ＞２×Ｔｈ。さらに、第２変形例による規制板５４１と同様、貫通穴の内面が、図７の（ｂ）が破線で示すように、貫通穴の縁６４２に近い部分ほど、貫通穴の中心軸Ｃｘに対する傾きψが大きい。このような傾きψの分布により、図７の（ｂ）が示すように規制板６４１が弾性体層３２２の端面３２４を押し込んだ際、この端面３２４は接着部分３２Ｈが貫通穴の内面から押圧力を受けないだけでなく、貫通穴の縁６４２に近い部分ほど規制板６４１から強い押圧力を受ける。弾性体層３２２は貫通穴の縁６４２に近い部分ほど弾性変形しやすいので、規制板６４１の押し込みに伴うグリップ部５１Ｄでのニップ圧の上昇効果が高い。

【0054】

図７の（ｃ）は第４変形例による規制板７４１の斜視図であり、（ｄ）は、この規制板７４１が加圧ローラー３２の弾性体層３２２の端面３２４を押し込んでいる場合における加圧ローラー３２と押圧パッド３５との間のニップの一端を示す部分断面図である。この規制板７４１は円環板状であり、図７の（ｃ）が示すように、棒状部材７４２の先端７４３からその長手方向に対して垂直に伸びる軸７４４により同軸に、かつその軸７４４のまわりに回転可能に支持されている。棒状部材７４２は、図７の（ｄ）が示すように、芯金３２１と押圧パッド３５との隙間を芯金３２１に対して平行に移動可能である。この平行移動により規制板７４１の外周面は、弾性体層３２２の端面３２４のうち、周方向における位置がニップの範囲内であり、かつ芯金３２１の外周面からの距離Ｄｓが弾性体層３２２の接着部分３２Ｈの厚みＴｈよりも大きい部分３２Ｔと接触し、その部分３２Ｔを押し込む。このとき、加圧ローラー３２の回転に伴って規制板７４１は軸７４４のまわりを従動回転するので、規制板７４１の外周面と弾性体層３２２の端面３２４との間の摩擦力は十分に弱い。図７の（ｄ）が示すように、規制板７４１の押し込みに伴う弾性体層３２２の端面３２４の変形はニップの近傍に限られるので、弾性体層３２２が疲労しにくいだけでなく、第２モーター３２Ｍにかかる負荷が小さくてすむ。

【0055】

（E）図６、図７の示す変形例による規制板４４１−７４１が利用される場合、加圧ローラー３２の弾性体層３２２は芯金３２１の外周面との接着部分を端面３２４よりも内側に含み、軸方向において端面３２４から接着部分までの範囲が芯金３２１の外周面に接着されていなくてもよい。これにより規制板の押し込みに伴う押圧力を接着部分が更に受けにくいので、その損傷、剥離の危険性が更に低い。

【0056】

図８は第１変形例による規制板４４１が、変形例による加圧ローラー６２の弾性体層６２２の端面３２４を押し込んでいる場合における加圧ローラー６２と押圧パッド３５との間のニップの一端を示す部分断面図である。この加圧ローラー６２の弾性体層６２２は、芯金３２１の外周面との接着部分６２Ｈを端面３２４よりも内側に含み、軸方向において端面３２４から接着部分６２Ｈまでの範囲６２Ｔが芯金３２１の外周面に接着されていない。したがって、図８が２点鎖線で示すように、規制板４４１が弾性体層６２２の端面３２４を押し込んだ際、規制板４４１の貫通穴の縁４４２よりも内側では弾性体層６２２の端面３２４の変形が小さい。すなわち、端面３２４のうち芯金３２１の外周面近傍の部分は、規制板４４１の押し込みに伴う歪みが小さい。こうして、規制板４４１の押し込みに伴う接着部分６２Ｈの損傷、剥離の危険性が更に低い。

【0057】

（F）上記の実施形態によるシート搬送装置３００は定着ベルト３１と加圧ローラー３２とを対象とする。シート搬送装置はその他に、中間転写ベルト２１と２次転写ローラー２３、タイミングローラー１３、排紙ローラー４３等、ニップ搬送を行う回転体対のいずれを対象としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、ニップ搬送に利用されるソフトローラーに関し、上記のとおり、弾性体層３２２の端面３２４を規制板３４１で押し込むことにより、グリップ力を高める。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。

【符号の説明】

【0059】

１００ 画像形成装置
３０ 定着部
３００ シート搬送装置
３１ 定着ベルト
３２ 加圧ローラー
３２１ 芯金
３２２ 弾性体層
３２３ 表層
３２４ 弾性体層の端面
３４ 押込部
３２Ｍ 第２モーター
３４１ 規制板
３４２ カム
３４３ 従動節
３４４ カムの回転軸
３４５ 従動節の基端
３４６ 従動節の先端
３５ 押圧パッド
ＭＶＲ 規制板の摺動範囲
ＯＢＮ 規制板の標準位置
５０Ａ、５０Ｂ ニップの通紙部
５１Ａ、５１Ｂ ニップのグリップ部
ＦＰ 弾性体層の露出部分が受ける圧縮力
ＦＶ 弾性体層の露出部分の膨張圧
ＨＭＳ、ＬＭＳ シート
ＦＲＨ、ＦＲＬ 通紙部におけるグリップ力
ＧＲＨ、ＧＲＬ グリップ部におけるグリップ力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】