JP2008133111A - シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御上の設定速度と実際の搬送速度の間にズレがある場合でも、シートの搬送タイミングを精度よく制御することのできるシート搬送装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】シート搬送装置が、シートを搬送する搬送手段と、搬送手段の搬送速度を制御する制御手段とを備える。制御手段は、シートの搬送路の途中に設けられている変速制御ポイント（３５）の上流側において搬送手段の搬送速度を第１設定速度（Ｖ２）に設定し、第１設定速度（Ｖ２）と実際の搬送速度（Ｖ２´）との相関を求め、シートが変速制御ポイント（３５）を通過した後の搬送手段の速度を、前記相関に基づいた第２設定速度（Ｖ３）に変更する。
【選択図】図４

Description

本発明は、シートを搬送するシート搬送装置、および、それを備える複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置では、シート束を積載して１枚ずつシートを送り出すシート給送装置や、シート給送装置からシートを受け取り画像形成部にシートを搬送したり、画像形成部からのシートを搬送させるためのシート搬送装置が設けられている。シート給送装置には、通常、シート束からシートをピックアップする機構や重送を防止する分離機構が設けられている。また、シート搬送装置には、通常、シート搬送路に沿って複数のシート搬送ローラが設置されている。各々のシート搬送ローラの駆動源としては、モータ等が使用される。

一般に、シート給送装置では重送防止を目的の一つとしてシート束からピックアップする際のシート搬送力を通常のシート搬送ローラによるシート搬送力よりも低く（１／１０〜１／５程度）設定している。そのため、シート給送装置によるシート搬送では、スリップが発生しやすく、シート搬送タイミングにバラツキが生じる。また、シート束のセットの仕方によりシート先端位置がずれたり、シート給送中に上のシートにつられて下のシートの位置がずれるといったピックアップを行う前の状態でのシート先端位置のバラツキが発生する。ここで、装置小型化に伴いシート給送装置から画像形成部までの搬送路を短パスにしたり、中間転写体を用いた４色タンデムカラーを搭載した装置などでは、一般に、画像形成を開始した後にシート給送を開始する。この場合、すでに形成されている画像に合わせてシートの搬送タイミングを調整する必要がある。そこで従来より、上述したシート給送のバラツキを吸収し、画像形成部に到達する前までにシートの搬送タイミングを一定にするような搬送制御が行われている。例えば、画像形成部より手前の所定ポイントでシートを一時停止させ、シートの停止時間を調整することで、シート給送スタートから一時停止後のリスタートまでの間隔を一定にする制御（プレレジ制御）が知られている。また、画像形成部より手前の所定ポイントにシートが到達するタイミングを検知し、そのタイミングに応じて搬送速度を調整することで、シート間隔を一定にする制御（加減速制御）が知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−６８５２０号公報

ところで、シート搬送制御においては、制御上目標としている搬送速度（理想速度又は設定速度とよぶ）と、実際の搬送速度との間にズレが生じることがある。この要因として、シート搬送ローラの直径公差、シート搬送抵抗の変動、シート搬送ローラとシート間の摩擦抵抗値の変動、シート搬送ローラの削れなどが挙げられる。これらの要因により、シート搬送ローラの搬送効率（＝実際の速度／制御上の理想速度）が低下すると、シートの搬送タイミングにバラツキが生じる。

例えば上述した加減速制御の場合、理想速度で搬送されれば（図６の実線参照）、シートは理想のタイミングＴでポイントＡに到達する。しかしながら、上記要因によりシートの搬送速度が低下すると（図６の破線参照）、ポイントＡへの到達タイミングＴ´にズレが生じてしまう。

このような搬送タイミングのバラツキは、シート搬送を不安定にしたり、画像形成部に
おける印字の品質や精度を低下させるため、好ましくない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、制御上の設定速度と実際の搬送速度の間にズレがある場合でも、シートの搬送タイミングを精度よく制御することのできるシート搬送装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用する。

本発明に係るシート搬送装置は、シートを搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段と、を備え、
シートの搬送路の途中に変速制御ポイントが設けられており、
前記制御手段は、
前記変速制御ポイントの上流側において前記搬送手段の搬送速度を第１設定速度に設定し、
前記第１設定速度と実際の搬送速度との相関を求め、
シートが前記変速制御ポイントを通過した後の前記搬送手段の速度を、前記相関に基づいた第２設定速度に変更する。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るシート搬送装置と、前記シート搬送装置によって搬送されたシートに画像を形成する画像形成部とを備える。

本発明によれば、制御上の設定速度と実際の搬送速度の間にズレがある場合でも、シートの搬送タイミングを精度よく制御することができる。

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。

図１は、本発明の実施形態であるシート搬送装置を適用した画像形成装置としてのプリンタの断面図である。また図２はそのブロック図である。

図１において、１０００はプリンタである。図２において、１２０はプリンタ１０００を制御する為の制御手段たるコントローラである。

カセット内のシート１００は所定のタイミングで回転するピックアップローラ１０１、フィードローラ１０２及びリタードローラ１０３の作用によって１枚ずつ分離給紙される。そして給紙部から給紙されたシートは搬送ローラ対１０５によってガイド１、２から構成される搬送路３を通過し、ガイド４、５から構成される搬送路６へ受け渡され、レジスト前ローラ対１０６、レジストローラ対１０７に導かれる。

レジストローラ対１０７の搬送方向上流側近傍には、レジストセンサー１０８が設けられている。また搬送ローラ対１０５近傍には加減速制御センサー（第２シート検知手段）３１が、レジスト前ローラ対１０６近傍には再変速制御センサー（第１シート検知手段）３２が各々設けられている。これらのセンサーからの出力信号は図２に示すように、コントローラ１２０へ入力されるようになっている。なお上述した各ローラ対は図２に示すようにメインモータＭから駆動力をうける。また各ローラ対は、コントローラ１２０からの信号によって、それぞれの駆動回路１０２ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０７ａを介して、クラッチ１０２ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ、１０７ｂによってそのＯＮ／ＯＦＦ制御がなされる。

１１２は感光ドラムであり図中時計方向に回転するようになっている。１１１は作像手段たるレーザー変調（レーザースキャナ）である。そのレーザー光はミラー１１３によって折り返され、ドラム上の露光位置１１２ａに照射されて、ドラム上に潜像を形成する。潜像は現像器１１４によってトナー像として顕像化される。１１５はドラム上のトナー像をシートに転写する為の転写帯電器、１１６はドラムとシートを静電分離する為の分離帯電器である。感光ドラム１１２、レーザー変調１１１、現像器１１４、転写帯電器１１５などから画像形成部が構成される。なお１１２ｂは転写部であり、この位置にて、感光ドラム１１２上のトナー像がシート１００上に転写される。

１１７は画像形成されたシートを搬送する搬送ベルト、１１８は定着装置、１１９は排紙ローラである。画像形成されたシートは排出ローラ１１９によって排出される。

図１に示すように、プリンタ１０００の上にスキャナ２０００が配置されている。スキャナ２０００は、走査光学系光源２０１、プラテンガラス２０２、開閉する原稿圧板２０３、レンズ２０４、受光素子（光電変換）２０５を備える。また、スキャナ２０００には、画像処理部２０６、および、画像処理部２０６にて処理された画像処理信号を記憶しておく為のメモリー２０８が設けられている。

スキャナ２０００で読み取られた原稿像は画像処理部２０６で処理され、電気的に符号化され、電気信号２０７に変換される。この電気信号２０７は作像手段たるレーザー変調１１１に伝送される。また、画像処理部２０６にて処理され、符号化された画像情報をメモリー２０８に一時的に記憶させることもできる。メモリー２０８に蓄積された画像情報は、コントローラ１２０からの信号にしたがって、必要に応じて、レーザー変調１１１に伝送される。

図１の例では、プリンタ１０００とスキャナ２０００が別体であるが、プリンタ１０００とスキャナ２０００を一体の構成としてもよい。図１の画像形成装置はいわゆるマルチファンクションプリンタである。すなわち、この画像形成装置は、レーザー変調１１１にスキャナ２０００で読み取った画像情報を入力すれば複写機として機能し、ＦＡＸ信号を入力すればＦＡＸ受信機として機能し、パソコンの出力信号を入力すればプリンタとして機能する。逆に、画像処理部２０６の処理信号をほかのＦＡＸに送信すれば、ＦＡＸ送信機として機能する。圧板２０３に代えて、２点鎖線で示すような原稿自動送り装置２５０を装着すれば、原稿の自動読み取りが可能となる。

次に図３〜図５を用いて本実施形態における画像形成装置におけるシート搬送制御について説明する。図３は、図１におけるシート搬送部Ｘの詳細図である。図４は、シートの先端位置を示すダイアグラムであり、図５は、図４の一部の拡大図である。図４及び図５において、横軸は時間、縦軸は距離を示している。

まず、本実施形態のシート搬送制御の概要を説明する。

上述したように、ローラの公差や削れなどが原因で、制御上の設定速度と実際の搬送速度（実速度）との間にズレが生じ、シートの搬送タイミングにバラツキが生じることがある。例えば、図４のダイアグラムでは、コントローラ１２０が搬送ローラ対１０５の搬送速度をＶ１→Ｖ２のように設定しているが（実線参照）、実際の搬送速度はそれぞれＶ１´、Ｖ２´となっており（破線参照）、搬送タイミングの遅延が生じている。

そこで本実施形態では、シートの搬送路の途中に、搬送速度の調整（変速）を行うための再変速制御ポイント３５が設けられている。コントローラ１２０は、設定速度Ｖ２でシ
ートが搬送されたと仮定した場合にシートが再変速制御ポイント３５に到達すべきタイミング（理想タイミング）を求める。また、コントローラ１２０は、搬送されているシートが実際に再変速制御ポイント３５に到達したタイミング（実タイミング）を求める。そして、コントローラ１２０は、上記理想タイミングと実タイミングとの差に基づいて、再変速制御ポイント３５通過後の搬送ローラの設定速度を調整する。これにより、設定速度と実速度とのズレが補償される。

具体的には、コントローラ１２０は、上記理想タイミングと実タイミングとの差から実速度Ｖ２´を算出し、設定速度Ｖ２と実速度Ｖ２´の相関を求める。そして、コントローラ１２０は、その相関に基づいて、シートの要求搬送速度Ｖ３´を制御上の設定速度（設定値）Ｖ３に換算し、その速度Ｖ３を搬送ローラ対１０５及びレジスト前ローラ対１０６に設定する。なお、要求搬送速度Ｖ３´とは、シートの先端を予め定められた理想到達ポイントＺに目標のタイミングΔｔ３で到達させるために必要な搬送速度である。このような制御により、シートが要求搬送速度通りの実速度Ｖ３´で搬送され、所望の搬送タイミングを実現できる。

では、シート搬送制御の詳細について説明する。

給紙部から給紙されたシート１００は、搬送ローラ対１０５に受け渡される。このとき、搬送ローラ対１０５の搬送速度には初期値として速度Ｖ１が設定されている。

まず加減速制御センサー３１（第２シート検知手段）により、シート１００が搬送ローラ対１０５に到達するタイミングが検知される。シート１００が加減速制御センサー３１で検知されたタイミングからΔｔ１後に、コントローラ１２０は、搬送ローラ対１０５の設定速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に変更する。ここで、Δｔ１は、速度Ｖ１で加減速制御センサー３１の検知ポイントから加減速制御開始ポイント３４に到達するまでの時間である。つまり、設定速度Ｖ１でシートが搬送された場合は、シートが加減速制御開始ポイント３４に達した時点で速度Ｖ２に変速される。しかし実際には、搬送ローラの削れ等の影響で、搬送速度はＶ１´（＜Ｖ１）となるので、シート１００が加減速制御開始ポイント３４に到達する前に変速が行われる。

設定速度Ｖ２（第１設定速度）は次のようにして求められる。図４において、加減速制御センサー３１から予め決められた理想到達ポイントＺに到達すべき時間をΔｔ３、加減速制御開始ポイント３４から理想到達ポイントＺまでの距離をΔＬとすると、制御上目標とすべき速度Ｖ２は以下の式で与えられる。

Ｖ２＝ΔＬ／（Δｔ３−Δｔ１） ……（１）
Δｔ３は、シート１００が加減速制御センサー３１に到達するタイミングによって一意に定まる時間である。

図４に示すように、変速後においても、シート１００の実際の搬送速度はＶ２´（＜Ｖ２）となる。

シート１００は搬送ローラ対１０５によりレジスト前ローラ対１０６に搬送される。ここで再変速制御センサー３２（第１シート検知手段）によりシート１００の到達タイミングが検知される。コントローラ１２０は、この検知結果をもとに、再変速制御ポイント３５において再び変速を行う。以下にその制御の詳細を説明する。

図４において、制御上の設定速度Ｖ２でシート１００が加減速制御開始ポイント３４から再変速制御ポイント３５に到達する時間をΔｔ２、Δｔ１後から実際の搬送速度Ｖ２´
でシート１００が再変速制御ポイント３５に到達する時間をΔｔ２´とする。Δｔ２´は再変速制御センサー３２の検知結果より求まる。ここで、実際の搬送速度Ｖ２´は以下の式で求まる。

Ｖ２´＝｛（Ｖ１−Ｖ１´）×Δｔ１＋Ｖ２×Δｔ２｝／Δｔ２´ ……（２）

また、搬送効率（＝実際の搬送速度／制御上の設定速度）をαと定義すると、
α＝Ｖ１´／Ｖ１＝Ｖ２´／Ｖ２ ……（３）
と表わされる。

実際の搬送速度Ｖ１´、Ｖ２´で搬送されたシート１００が、理想到達ポイントＺに目標タイミングΔｔ３で到達するためには、図４に示す搬送速度Ｖ３´で搬送される必要がある。

ここで要求搬送速度Ｖ３´は、再変速制御ポイント３５から加減速終了ポイント３６までの距離をΔＬ´とすると、
Ｖ３´＝ΔＬ´／｛Δｔ３−（Δｔ１＋Δｔ２´）｝ ……（４）
となる。

再変速制御ポイント３５から加減速終了ポイント３６まで要求搬送速度Ｖ３´でシートを搬送するためには、以下の換算式で求まる設定速度Ｖ３（第２設定速度）に設定する。
Ｖ３＝Ｖ３´／α ……（５）

このように再変速制御ポイント３５をシートが通過した後の設定速度Ｖ３は、再変速制御ポイント３５よりも上流側における実際の搬送速度と制御上の設定速度との比率に基づいた速度である。

シート１００が再変速制御ポイント３５に到達すると、コントローラ１２０は、上記の（１）〜（４）式から算出される情報をもとに、（５）式に基づき設定速度Ｖ３（＞Ｖ３´）を算出し、搬送ローラ対１０５及びレジスト前ローラ対１０６の設定速度を速度Ｖ３に変更する。

シート１００が加減速終了ポイント３６に到達すると、コントローラ１２０は搬送速度を速度Ｖ０に設定する。この速度Ｖ０も、予め設定されていた目標速度Ｖ０´から、
Ｖ０＝Ｖ０´／α
のように算出される。

上述した制御により、搬送ローラの削れ等により搬送効率が著しく低下しても、シートの搬送遅延を招くことなく、シートを理想到達ポイントＺに所望のタイミングで到達させることが可能となる。

なお、以上の説明の中では、Ｖ１からＶ２への変速、Ｖ２からＶ３への変速、Ｖ３からＶ０への変速が瞬時に行われると仮定した。しかし、実際の制御においては変速時におけるモータの加速時間または減速時間を考慮するとよい。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係るシート搬送部の拡大図である。 図４は、本発明の実施形態に係るシート搬送制御を説明するダイアグラムである。 図５は、図４のダイアグラムの一部の拡大図である。 図６は、従来のシート搬送制御の問題点を説明するダイアグラムである。

符号の説明

３１ 加減速制御センサー（第２シート検知手段）
３２ 再変速制御センサー（第１シート検知手段）
３４ 加減速制御開始ポイント
３５ 再変速制御ポイント
３６ 加減速終了ポイント
１００ シート
１０１ ピックアップローラ
１０２ フィードローラ
１０３ リタードローラ
１０５ 搬送ローラ対
１０６ レジスト前ローラ対
１０７ レジストローラ対
１０８ レジストセンサー
１１１ レーザー変調（レーザースキャナー）
１１２ 感光ドラム
１１４ 現像器
１１５ 転写帯電器
１１９ 排出ローラ
１２０ コントローラ（制御手段）
１０００ プリンタ
２０００ スキャナ
Ｘ シート搬送部
Ｚ 理想到達ポイント

Claims (5)

1. シートを搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段と、を備え、
   シートの搬送路の途中に変速制御ポイントが設けられており、
   前記制御手段は、
   前記変速制御ポイントの上流側において前記搬送手段の搬送速度を第１設定速度に設定し、
   前記第１設定速度と実際の搬送速度との相関を求め、
   シートが前記変速制御ポイントを通過した後の前記搬送手段の速度を、前記相関に基づいた第２設定速度に変更することを特徴とするシート搬送装置。
2. 前記制御手段が設定する前記第２設定速度は、予め決められた到達ポイントに目標のタイミングで前記シートを到達させるために必要な要求搬送速度が前記相関に基づいて換算された速度であることを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
3. 前記相関は、前記第１設定速度と前記実際の搬送速度との比率であることを特徴とする請求項１または２に記載のシート搬送装置。
4. 前記変速制御ポイントの上流に設けられた第１シート検知手段と、
   前記第１シート検知手段よりも上流に設けられた第２シート検知手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第２シート検知手段の検知結果から、予め決められた到達ポイントに目標のタイミングで前記シートを到達させるために必要な搬送速度を算出し、その算出された搬送速度を前記第１設定速度とする
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のシート搬送装置。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のシート搬送装置と、前記シート搬送装置によって搬送されたシートに画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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