JP2021054633A - シート給送装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

シート給送装置、画像読取装置、画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】シートの重送が検出された場合に、検出された重送の解消を図ることができるシート給送装置を提供する。【解決手段】シート給送装置100は、シートSを給送する給送ローラ11と、給送ローラ11に圧接してニップ部Nを形成し、ニップ部Nにおいて給送ローラ11が給送するシートSを一枚ずつに分離する分離ローラ12であって、給送ローラ11の回転に伴ってシートSの給送方向の所定以上のトルクが付与された時に給送ローラ11の回転に従動して回転する分離ローラ12と、シートSの給送方向においてニップ部Nの下流側に配置され、シートSの重送を検出する超音波センサ77と、超音波センサ77によりシートの重送が検出された場合、重送が検出されたシートSがニップ部Nに位置する間に給送ローラ11を加速させるように、給送ローラ11を駆動させる給送モータ73を制御する制御部50を備える。【選択図】図5

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置や、スキャナなどの画像読取装置に好適なシート給送装置に関する。
画像形成装置は、画像を形成する画像形成部に向けてシートを給送するシート給送装置を搭載する。このシート給送装置として、積載部に積載されたシートを給送する給送ローラと、給送ローラに圧接してニップ部を形成し、ニップ部においてシートを一枚ずつに分離する分離ローラを有する構成が広く知られている。
分離ローラには、トルクリミッタが取り付けられている。従って、二枚のシートがニップ部に進入する場合、二枚のシートの間で滑りが生じて給送ローラのトルクが逃げ、分離ローラに所定以上のトルクが付与されずに、トルクリミッタの負荷により分離ローラの給送方向への回転が規制される。これにより分離ローラと接触するシートが、給送ローラと接触するシートから分離される。また一枚のシートがニップ部に進入する場合、給送ローラに入力されたトルクがシートの摩擦力を介して分離ローラに伝達され、分離ローラに所定以上のトルクが付与されて、分離ローラは給送ローラの回転に従動してシートの給送方向に回転する。
ここでニップ部に進入する二枚のシートの間の吸着力が高い場合、二枚のシートの間で滑りが生じずに給送ローラのトルクが逃げず、分離ローラに所定以上のトルクが付与されることがある。この場合、分離ローラによるシートの分離が行われず、二枚のシートがニップ部を通過して重送が発生する。
これに対して特許文献1では、ニップ部を通過するシートの給送状態を検出し、検出されたシートの給送状態が異常である場合、異常が検出されたシートがニップ部を通過した後に給送ローラの回転速度を減速させる構成が記載されている。このような構成により、次回以降に給送されるシートの重送などの給送状態の異常が抑制される。
特開平07−33287号公報
しかし特許文献1に記載の構成のように、給送状態の異常が検出されたシートがニップ部を通過した後に、給送ローラの回転速度を減速させる構成では、次回以降の給送では異常を解消し得るものの、検出された異常自体を解消することはできない。従って、仮にシートの給送状態の異常として重送が検出された場合、検出された重送を解消することができない。
そこで本発明はこのような現状に鑑み、シートの重送が検出された場合に、検出された重送の解消を図ることができるシート給送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の本発明に係るシート給送装置の代表的な構成は、シートを積載する積載部に積載されたシートを給送する給送ローラと、前記給送ローラに圧接してニップ部を形成し、該ニップ部において前記給送ローラが給送するシートを一枚ずつに分離する分離ローラであって、前記給送ローラの回転に伴ってシートの給送方向の所定以上のトルクが付与された時に前記給送ローラの回転に従動して回転する分離ローラと、前記給送方向において前記ニップ部の下流側に配置され、シートの重送を検出する検出部と、前記給送ローラを駆動させるモータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出部によりシートの重送が検出された場合、重送が検出されたシートが前記ニップ部に位置する間に前記給送ローラの回転速度を加速させるように、前記モータを制御することを特徴とする。
本発明によれば、シート給送装置において、シートの重送が検出された場合に、検出された重送の解消を図ることができる。
画像形成装置の断面概略図である。 シート給送装置の断面概略図である。 ピックローラと給送ローラの上視概略図である。 画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 給送シーケンスを示すフローチャートである。 給送ローラの回転速度を示すグラフである。
<画像形成装置>
以下、まず本発明に係るシート給送装置を備える画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、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。
本実施形態に係る画像形成装置Aは、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックKの4色のトナーを中間転写ベルトに転写した後、シートに画像を転写して画像を形成する中間タンデム方式の画像形成装置である。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてY、M、C、Kを付するものの、各部材の構成や動作は使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、区別を要する場合以外は添え字を適宜省略する。
図1は、画像形成装置Aの断面概略図である。図1に示す様に、画像形成装置Aは、シートSに画像を形成する画像形成部80を備える。画像形成部80は、感光ドラム82(82Y、82M、82C、82K)、帯電ローラ83(83Y、83M、83C、83K)、現像装置81(81Y、81M、81C、81K)を有する。また一次転写ローラ89(89Y、89M、89C、89K)、レーザスキャナユニット88、中間転写ベルト86、二次転写ローラ87、二次転写対向ローラ39を有する。
また画像形成装置Aは、画像形成部80に向けてシートSを給送するシート給送装置100を備える。シート給送装置100は、シートカセット2(積載部)、ピックローラ10、給送ローラ11、分離ローラ12、搬送ローラ40を有する。分離ローラ12は、給送ローラ11に圧接してニップ部Nを形成する。
また画像形成装置Aは、原稿の画像を読み取る画像読取装置8を備える。画像読取装置8は、不図示のリーダと不図示のAFDから構成される。リーダは、不図示の載置面に載置された原稿の画像を読み取る。ADFは、不図示の原稿トレイに積載された原稿を自動的に不図示の画像読取部に給送して原稿の画像を読み取る。
次に、画像形成装置Aによる画像形成動作について説明する。まず制御部50(図4)に対して画像形成ジョブ信号が入力される。これによりシート給送装置100では、シートカセット2に積載収容されたシートSがピックローラ10によりピックアップされ、給送ローラ11に給送されるとともに、ニップ部Nにおいて分離ローラ12により一枚ずつに分離される。ニップ部Nを通過したシートSは、搬送ローラ40によりレジストローラ41に搬送され、レジストローラ41により二次転写ローラ87と二次転写対向ローラ39から形成される二次転写部に所定のタイミングで送り込まれる。
一方、画像形成部80においては、まず帯電ローラ83Yにより感光ドラム82Y表面が帯電させられる。次に、画像読取装置8で読み取られた原稿の画像データに応じてレーザスキャナユニット88から感光ドラム82Y表面にレーザ光が照射され、感光ドラム82Y表面に静電潜像が形成される。その後、現像装置81Yにより感光ドラム82Yの表面に形成された静電潜像にイエローのトナーが付着され、感光ドラム82Y表面にイエローのトナー像が形成される。感光ドラム82Y表面に形成されたトナー像は、一次転写ローラ89Yに一次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト86に一次転写される。
同様のプロセスにより、感光ドラム82M、82C、82Kにも、マゼンダ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。そして一次転写ローラ89M、89C、89Kに一次転写バイアスが印加されることで、これらのトナー像が中間転写ベルト86上のイエローのトナー像に対して重畳的に転写される。これにより中間転写ベルト86の表面に画像信号に応じたフルカラーのトナー像が形成される。
次に、中間転写ベルト86が二次転写対向ローラ39の回転に従動して周回移動することで、フルカラーのトナー像が二次転写部に送られる。そして二次転写部において二次転写ローラ87に二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト86上のフルカラーのトナー像がシートSに転写される。トナー像が転写されたシートSは、定着装置150において加熱、加圧処理が施され、これによりシートS上のトナー像がシートSに定着される。その後、トナー像が定着されたシートSは、排出ローラ153によって排出部160に排出される。
なお、シートSの両面に画像を形成する場合、定着装置150を通過したシートSは、定着排紙ローラ19と第一反転ローラ29を介して第二反転ローラ28に搬送され、第二反転ローラ28によりスイッチバック方式で表裏が反転される。その後、シートSは、両面搬送路152を通り、レジストローラ41から二次転写部に再び搬送され、シートSの裏面に対して上記同様に画像が形成される。
<シート給送装置>
次に、シート給送装置100の構成について説明する。
図2は、シート給送装置100の断面概略図である。図2に示す様に、シート給送装置100には、シートSに接触して移動を案内し、シートSの搬送路を形成する搬送ガイド19a、19bが設けられている。またシートSの給送方向において、搬送ローラ40の上流側には、シートSの先端部と後端部をそれぞれ検出するシートセンサ76が設けられている。なお、搬送ローラ40は、搬送モータ74(図4)の駆動力によって回転する駆動ローラ40aと、駆動ローラ40aに接触し、駆動ローラ40aの回転に従動して回転する従動ローラ40bから構成される。
またシートカセット2の内部には、支持軸3aを中心に回動可能に支持され、シートSが積載される積載板3が設けられている。また積載板3の下方には、支持軸4aにおいて回動可能に支持され、リフトモータ75(図4)の駆動力によって回動するリフト板4が設けられている。リフト板4がリフトモータ75の駆動力により矢印R1方向に回動すると、積載板3にリフト板4が接触し、積載板3が矢印R2方向に回動する。これにより積載板3の先端が上昇し、積載板3に積載されたシートSとピックローラ10が接触し、図2に示す状態となる。
分離ローラ12は、バネ22によって給送ローラ11に向けて付勢されており、この付勢力によって分離ローラ12は給送ローラ11に対して圧接する。また分離ローラ12には、不図示のトルクリミッタが取り付けられている。従って、二枚のシートSがニップ部Nに進入する場合、二枚のシートSの間で滑りが生じて給送ローラ11のトルクが逃げ、分離ローラ12に所定以上のトルクが付与されずに、トルクリミッタの負荷により分離ローラ12の回転が規制される。これにより分離ローラ12に接触するシートSは、給送ローラ11に接触するシートSから分離され、シートSが一枚ずつに分離される。
また一枚のシートがニップ部Nに進入する場合、給送ローラ11に入力されたトルクがシートSの摩擦力を介して分離ローラ12に伝達され、分離ローラ12に所定以上のトルクが付与される。これにより分離ローラ12とトルクリミッタとのトルクの伝達が遮断され、分離ローラ12は給送ローラ11の回転に従動してシートSの給送方向に回転し、シートSが給送される。なお、本実施形態では、分離ローラ12にシートSの給送方向の所定以上のトルクが付与されない場合、分離ローラ12は停止する構成である。しかしながら、分離ローラ12をシートSの給送方向と反対方向に回転させる駆動部を設け、分離ローラ12にシートSの給送方向の所定以上のトルクが付与されない場合、分離ローラ12をシートSの給送方向と反対方向に回転させる構成としてもよい。
またシートSの給送方向において、ニップ部Nの下流側には、シートSの重送を検出する超音波センサ77(検出部)が設けられている。超音波センサ77は、超音波を発信する発信部77aと、発信部77aから発信された超音波を受信する受信部77bから構成される。超音波センサ77は、発信部77aと受信部77bとの間をシートSが通過し、受信部77bがシートSを貫通する超音波を受信して超音波の強度に応じた信号を出力することでシートSの重送を検出する。
図3は、ピックローラ10と給送ローラ11の上視概略図である。ピックローラ10と給送ローラ11は、支持アーム13に支持されている。支持アーム13は、アームシャフト23に遊嵌して支持されている。アームシャフト23には給送ローラ11と給送ギア15が軸支されている。また支持アーム13は、ピックローラ10の回転軸であるピックローラ軸14を支持し、ピックローラ軸14にはピックローラ10とピックローラギア18が軸支されている。また支持アーム13から延びるアイドラ軸16には、給送ギア15及びピックローラギア18と噛み合うアイドラギア17が軸支されている。
給送モータ73(図4)の駆動力がアームシャフト23に伝達されると、アームシャフト23の回転に伴って給送ローラ11と給送ギア15が回転する。これにより給送ギア15からアイドラギア17、ピックローラギア18を介してピックローラ軸14に駆動力が伝達され、ピックローラ10が給送ローラ11の回転方向と同じ方向であるシートSの給送方向に回転する。
なお、ピックローラ10と給送ローラ11には、不図示のワンウェイクラッチを介して駆動力が伝達される。このワンウェイクラッチの作用により、搬送ローラ40によりシートSが搬送される際、アームシャフト23が回転していない場合でも、シートSから付与される摩擦力によってピックローラ10と給送ローラ11は回転(空転)する。また支持アーム13は、バネ114(図2)に付勢されており、この付勢力によってピックローラ10はシートSに圧接する。
<制御部>
次に、画像形成装置Aのシステム構成について説明する。
図4は、画像形成装置Aのシステム構成の一部を示すブロック図である。図4に示す様に、画像形成装置Aは、CPU51、ROM52、RAM53から構成される制御部50を備える。ROM53には、各種のプログラムや様々なデータが格納されている。RAM53には、CPU51が演算に用いるデータが一時的に格納される。
制御部50は、CPU51が、ROM52に格納された制御プログラムに基づいてRAM53を作業領域に用いながら画像形成装置Aの各デバイスを制御する。そして各デバイスの制御を通じて、上述した画像形成動作を実行する。
また制御部50には、モータドライバ70、71、72を介して、給送モータ73、搬送モータ74、リフトモータ75が接続されている。また制御部50には、シートセンサ76や超音波センサ77が接続されている。制御部50は、シートセンサ76や超音波センサ77の検出結果に応じて、モータドライバ70、71、72を介して上記モータのON、OFFを制御し、後述するシートSの給送動作を制御する。
<給送シーケンス>
次に、シート給送装置100によりシートSが給送される際に実行される給送シーケンスについて、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
図5に示す様に、まずCPU51は、画像形成ジョブ信号を受信すると、モータドライバ72に対して、リフトモータ75を駆動させるように指示する(S1、S2)。これによりリフト板4の回動に伴って積載板3の先端が上昇し、積載板3に積載されたシートSとピックローラ10とが接触する。
次に、CPU51は、モータドライバ70、71に対して、給送モータ73と搬送モータ74を駆動させるように指示する(S3、S4)。これによりピックローラ10、給送ローラ11、搬送ローラ40がシートSの給送方向へ回転を開始し、ピックローラ10によって積載板3に積載されたシートSがニップ部Nに搬送される。
次に、CPU51は、超音波センサ77から信号を受信し、ニップ部Nを通過中のシートSに重送が発生しているか否かを判定する(S5、S6)。ここでCPU51は、重送が発生していると判定する場合、モータドライバ70に対して、給送ローラ11の回転速度を加速させるように指示する(S7)。以下、この時の制御について詳しく説明する。
図6(a)は、重送発生時の給送ローラ11の回転速度を示すグラフである。図6(a)に示す様に、CPU51は、重送と判定する場合、モータドライバ70を介して給送モータ73を制御し、シートSがニップ部Nに位置する間に、給送ローラ11の回転速度を速度V1(第1速度)より速い速度V2(第2速度)に切り替える。グラフ上のΔtは、給送モータ73の速度が切り替わる時間を示す。これにより次の効果を奏する。
即ち、ニップ部Nに進入する二枚のシートSのうち、給送ローラ11に接触するシートSは、給送ローラ11の回転速度とほぼ等しい速度で搬送されるため、このシートSの移動速度は給送ローラ11の加速に伴って加速する。これに対して分離ローラ12と、分離ローラ12に接触するシートSは、慣性の法則により、加速前の速度で移動する状態を維持しようとする。
つまり給送ローラ11と接触するシートSから見て、分離ローラ12と接触するシートSには、シートSの給送方向と反対方向の慣性力が付与される。この慣性力はニップ部Nに進入する二枚のシートSを一枚ずつに分離させる力として働くため、ここでは分離力Fiと定義する。またシートSの重量をMs、分離ローラ12の慣性モーメントをIr、分離ローラ12の半径をrと定義する。このとき分離力Fiは、次の式1から算出される。
(式1)
Figure 2021054633
上記式1の右辺の第1項は、速度V1で搬送されるシートSが速度V2に加速される際に加速前の速度V1を維持しようとするために発生する慣性力を表している。上記式1の右辺の第2項は、角速度V1/rで回転する分離ローラ12が角速度V2/rへ加速する際に、加速前の角速度V1/rを維持しようとするために発生する慣性力を表している。
このように重送されているシートSがニップ部Nに位置する間に、給送ローラ11の回転速度を加速させる制御を行うことで、分離力Fiを発生させることができる。従って、重送されている二枚のシートSの吸着力が高く、不図示のトルクリミッタではシートSを一枚ずつに分離できず、超音波センサ77により重送が検出された場合でも、分離力Fiによって検出された重送の解消を図ることができる。
その後、CPU51は、シートSが搬送ローラ40に進入するまでの間の所定のタイミングで、モータドライバ70に対して、給送ローラ11の回転速度を加速前の速度である速度V1まで減速させるように指示する(S8)。なお、図6(b)に示す様に、CPU51は、シートSの重送が発生していないと判定する場合、給送ローラ11の回転速度を変更せずにそのままシートSを給送する。
次に、CPU51は、搬送ローラ40によりシートSが搬送され、シートセンサ76からシートSの先端部を検出する信号が入力されると、その所定時間後にモータドライバ70に対して給送モータ73の駆動を停止させるように指示する(S9、S10)。その後、CPU51は、シートセンサ76によりシートSの後端部を検出する信号が入力されると、画像形成ジョブにおいて次に給送するシートSがあるか否かを判定する(S11、S12)。
ここでCPU51は、次に給送するシートSがある場合、上述した工程を繰り返し、次のシートSを給送する(S4〜S11)。その後、CPU51は、画像形成ジョブにおいて次に給送するシートSが無くなると、モータドライバ71に対して搬送モータ74の駆動を停止させるように指示し、シーケンスを終了する(S12、S13)。
なお、本実施形態では、上述したステップS7において、シートSがニップ部Nに位置する間に給送ローラ11の回転速度を速度V1から速度V2に加速させることで、重送の解消を図る構成について説明した。これにより画像形成に要する全体時間の遅延を生じさせることなく、重送の解消を図ることができる。しかしながら、次に説明するように給送ローラ11の回転速度を切り替える構成としても、重送の解消を図ることができる。
即ち、図6(c)に示す様に、CPU51は、重送が発生していると判定する場合、モータドライバ70を介して、シートSがニップ部Nに位置する間に、給送モータ73の速度を速度V1から速度V1より遅い速度V3(第2速度)に切り替える。その後、CPU51は、シートSがニップ部Nに位置する間に、給送モータ73の速度を速度V3から速度V3より速い速度V4(第3速度)に切り替える。このように給送ローラ11の回転速度を切り替える構成でも、回転速度を速度V3から速度V4に切り替える際に上述した分離力Fiを発生させて重送の解消を図ることができる。また速度V1と速度V3との速度差、速度V1と速度V4との速度差、及び、速度の変更タイミングを調整することで、シートSの搬送ローラ40への進入タイミングを変更せずに重送の解消を図ることができるため、他の部分の制御を簡易化することができる。
また本実施形態では、重送を検出する構成として、超音波センサ77を使用する構成について説明したものの、本発明はこれに限られず、他の構成により重送を検出してもよい。例えば赤外線センサを使用し、シートSを透過する赤外線の強度から重送を検出する構成としてもよい。また給送モータ73の負荷を検出する構成を設け、給送モータ73の負荷の変化に基づいて重送を検出する構成としてもよい。
また本実施形態では、シート給送装置100が画像形成部80に向けてシートSを給送する構成について説明したものの、本発明はこれに限られるものではない。即ち、画像読取装置8の不図示のADFにおいて、不図示の原稿トレイに積載された原稿を不図示の画像読取部に向けて給送するシート給送装置として、本実施形態の構成を適用してもよい。
2…シートカセット(積載部)
8…画像読取装置
11…給送ローラ
12…分離ローラ
50…制御部
73…給送モータ
77…超音波センサ(検出部)
80…画像形成部
100…シート給送装置
A…画像形成装置
N…ニップ部

Claims (7)

  1. シートを積載する積載部に積載されたシートを給送する給送ローラと、
    前記給送ローラに圧接してニップ部を形成し、該ニップ部において前記給送ローラが給送するシートを一枚ずつに分離する分離ローラであって、前記給送ローラの回転に伴ってシートの給送方向の所定以上のトルクが付与された時に前記給送ローラの回転に従動して回転する分離ローラと、
    前記給送方向において前記ニップ部の下流側に配置され、シートの重送を検出する検出部と、
    前記給送ローラを駆動させるモータを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記検出部によりシートの重送が検出された場合、重送が検出されたシートが前記ニップ部に位置する間に前記給送ローラの回転速度を加速させるように、前記モータを制御することを特徴とするシート給送装置。
  2. 前記制御部は、
    前記検出部でシートの重送が検出される前は前記給送ローラを第1速度で回転させ、
    前記検出部でシートの重送が検出された場合、重送が検出されたシートが前記ニップ部に位置する間に、前記給送ローラの回転速度を前記第1速度から前記第1速度より速い第2速度に切り替えるように、前記モータを制御することを特徴とする請求項1に記載のシート給送装置。
  3. 前記制御部は、
    前記検出部でシートの重送が検出される前は前記給送ローラを第1速度で回転させ、
    前記検出部でシートの重送が検出された場合、重送が検出されたシートが前記ニップ部に位置する間に、前記給送ローラの回転速度を前記第1速度から前記第1速度より遅い第2速度に切り替え、且つ、前記第2速度から前記第2速度より速い第3速度に切り替えるように、前記モータを制御することを特徴とする請求項1に記載のシート給送装置。
  4. 前記分離ローラは、前記給送方向の前記所定以上のトルクが付与されない場合、回転しないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のシート給送装置。
  5. 前記分離ローラは、前記給送方向の前記所定以上のトルクが付与されない場合、前記給送方向と反対方向に回転することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のシート給送装置。
  6. シートの画像を読み取る画像読取部と、
    前記画像読取部に向けてシートを給送する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシート給送装置と、
    を備えることを特徴とする画像読取装置。
  7. シートに画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部に向けてシートを給送する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシート給送装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
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