JP2024012984A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、高速印刷においても先行用紙と後行用紙との用紙間隔を十分に確保することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本開示の画像形成装置は、用紙搬送路に沿って用紙を搬送するように設けられた搬送ローラーと、前記用紙搬送路を搬送されてきた用紙を一時的に停止させるように設けられたレジストローラーと、用紙センサと、制御部とを備え、前記制御部は、第１用紙が前記レジストローラーで停止しているとき、第１用紙の次に前記用紙搬送路に沿って搬送される第２用紙を第１停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられ、前記用紙センサは、第１停止時間において第２用紙を検出する位置に配置され、前記制御部は、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間に基づいて第２用紙を第２停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられたことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本開示は、画像形成装置に関する。

複合機では、給紙トレイに収容された用紙を１枚ずつ取り出し搬送ローラーを用いてレジストローラーまで搬送し、レジストローラーで用紙を一度停止させることにより用紙の傾きの補正を行う。そして、転写部において感光体上又は中間転写ベルト上のトナー像が適切に用紙に転写されるようにタイミングよくレジストローラーによる用紙の搬送を開始する。
また、高速印刷を実現するために、先行用紙がレジストローラーで停止しているときに後続する後行用紙を用紙搬送路において一時的に停止させる画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－１９３８２８号公報

用紙の種類や厚さによって用紙搬送負荷などが変化するため、用紙停止位置にバラツキが生じ用紙間隔が狭くなる場合があり、最悪の場合、後行用紙が先行用紙に追いつき紙詰まりが生じる。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高速印刷においても先行用紙と後行用紙との用紙間隔を十分に確保することができる画像形成装置を提供する。

本開示は、用紙搬送路に沿って用紙を搬送するように設けられた搬送ローラーと、前記用紙搬送路を搬送されてきた用紙を一時的に停止させるように設けられたレジストローラーと、前記用紙搬送路を搬送される用紙を検出するように設けられた用紙センサと、制御部とを備え、前記制御部は、第１用紙が前記レジストローラーで停止しているとき又は第１用紙が前記レジストローラーにより搬送されているとき、第１用紙の次に前記用紙搬送路に沿って搬送される第２用紙を第１停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられ、前記用紙センサは、第１停止時間において第２用紙を検出する位置に配置され、前記制御部は、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間に基づいて第２用紙を第２停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

本開示の画像形成装置によれば、高速印刷においても先行用紙と後行用紙との用紙間隔を十分に確保することができる。

本開示の一実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。 （ａ）～（ｃ）は用紙搬送路に沿った用紙搬送の説明図である。 （ａ）（ｂ）は用紙搬送路に沿った用紙搬送の説明図である。 （ａ）～（ｄ）は用紙搬送路に沿った用紙搬送の説明図である。 用紙搬送速度の測定方法の説明図である。

本開示の画像形成装置は、用紙搬送路に沿って用紙を搬送するように設けられた搬送ローラーと、前記用紙搬送路を搬送されてきた用紙を一時的に停止させるように設けられたレジストローラーと、前記用紙搬送路を搬送される用紙を検出するように設けられた用紙センサと、制御部とを備え、前記制御部は、第１用紙が前記レジストローラーで停止しているとき又は第１用紙が前記レジストローラーにより搬送されているとき、第１用紙の次に前記用紙搬送路に沿って搬送される第２用紙を第１停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられ、前記用紙センサは、第１停止時間において第２用紙を検出する位置に配置され、前記制御部は、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間に基づいて第２用紙を第２停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられたことを特徴とする。

前記制御部は、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間が基準時間よりも短い場合に第２用紙を第２停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられたことが好ましい。
前記基準時間は、設計した一時停止位置に一時停止した第２用紙の搬送を再開してから第２用紙の末端が前記用紙センサの検出位置を通過するまでの時間であることが好ましい。
前記基準時間をｔ₁とし、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間をｔ₂としたとき、第２停止時間は（ｔ₁－ｔ₂）であることが好ましい。

以下、図面を用いて本開示の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本開示の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。

図１は本実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。
本実施形態の画像形成装置５０は、用紙搬送路２に沿って用紙３、３ａ、３ｂを搬送するように設けられた搬送ローラー４ａ～４ｋと、用紙搬送路２を搬送されてきた用紙３、３ａ、３ｂを一時的に停止させるように設けられたレジストローラー５と、用紙搬送路２を搬送される用紙３、３ａ、３ｂを検出するように設けられた用紙センサ６と、制御部７とを備え、制御部７は、第１用紙３ａがレジストローラー５で停止しているとき又は第１用紙３ａがレジストローラー５により搬送されているとき、第１用紙３ａの次に用紙搬送路２に沿って搬送される第２用紙３ｂを第１停止時間停止させるように搬送ローラー４ａ～４ｋを制御するように設けられ、用紙センサ６は、第１停止時間において第２用紙３ｂを検出する位置に配置され、制御部７は、第２用紙３ｂの搬送を再開してから用紙センサ６が第２用紙３ｂの末端を検出するまでの時間に基づいて第２用紙３ｂを第２停止時間停止させるように搬送ローラー４ａ～４ｋを制御するように設けられたことを特徴とする。

画像形成装置５０は、電子写真技術を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置５０は、モノクロ画像を形成できるモノクロ画像形成装置であってもよく、図１に示したようなカラー画像を形成できる中間転写方式のカラー画像形成装置であってもよい。画像形成装置５０は、例えば、ブラックトナーのトナー像が形成されるトナー像形成部１８ａ、シアントナーのトナー像が形成されるトナー像形成部１８ｂ、マゼンタトナーのトナー像が形成されるトナー像形成部１８ｃ、イエロートナーのトナー像が形成されるトナー像形成部１８ｄを所定方向（例えば、水平方向または鉛直方向）に並設した構成を有する所謂タンデム式のフルカラー画像形成装置である。また、画像形成装置５０は、他のカラー画像形成装置、複写機、複合機またはファクシミリ装置であってもよい。

制御部７は、画像形成装置５０を制御する部分である。制御部７は、例えば、演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ストレージデバイス（例えば、ＨＤＤ）、ネットワークコントローラ、ビデオコントローラ、電源部などを有することができる。また、制御部７は、レジストローラー５の駆動ローラー、搬送ローラー４ａ～４ｋの駆動ローラー、転写部２４の駆動ローラーおよび定着部２８の駆動ローラーなどを回転させる駆動モータを制御するように設けられる。このことにより、これらのローラーの回転速度、回転方向、回転開始・停止のタイミングなどを制御することができる。また、制御部７は、用紙センサ６が出力した信号を入力するように設けられる。

トナー像形成部１８ａ～１８ｄは、感光体１９ａ～１９ｄと、帯電器と、露光ユニット３３と、現像ユニットと、転写手段と、クリーニングユニットとを有する。
感光体１９ａ～１９ｄは、その表面に潜像及びトナー像が形成される部材である。この感光体１９ａ～１９ｄが回転することにより画像データに基づき連続的にブラックトナーのトナー像、シアントナーのトナー像、マゼンタトナーのトナー像又はイエロートナーのトナー像が形成される。感光体１９ａ～１９ｄは、例えば感光体ドラムである。帯電器、露光ユニット３３、現像ユニット、転写手段およびクリーニングユニットは、この順序で、感光体１９ａ～１９ｄの外周面に沿って、感光体１９ａ～１９ｄの回転方向の上流側から下流側に向って設けられる。

感光体１９ａ～１９ｄ上に形成されたブラックトナーのトナー像、シアントナーのトナー像、マゼンタトナーのトナー像及びイエロートナーのトナー像は、転写手段により中間転写ベルト２０へと転写され（一次転写）、重ね合わされる。このことにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト２０に形成される。中間転写ベルト２０のカラーのトナー像は、転写部２４において用紙搬送路２を搬送されてきた用紙３、３ａ、３ｂに転写される（二次転写）。

用紙搬送装置は、用紙搬送路２に沿って用紙を搬送する装置である。用紙搬送装置は、用紙搬送路２、搬送ローラー４ａ～４ｋ、ピックアップローラー２５ａ、２５ｂ、レジストローラー５（ペーパーストップローラー、ＰＳローラー）、転写部２４、定着部２８、給紙トレイ２１、手差しトレイ２２、排紙トレイ２３などを含むことができる。

搬送ローラー４ａ～４ｋ、レジストローラー５、転写部２４、定着部２８はそれぞれ駆動ローラーと、駆動ローラーが回転することにより回転するように設けられた従動ローラーとを備える。各駆動ローラーは駆動モータにより駆動されるように設けられ、これらの駆動モータの回転は制御部７により制御される。このことにより、制御部７は、用紙の搬送速度、用紙搬送の停止、用紙搬送の再開、用紙の搬送方向などを制御することができる。

従動ローラーは、駆動ローラーと従動ローラーとの間の摩擦力を利用して回転するように設けられる。又は、従動ローラーは、駆動ローラーと用紙との間の摩擦力及び従動ローラーと前記用紙との間の摩擦力を利用して回転するように設けられる。又は従動ローラーは、従動ローラーとベルト（例えば二次転写ベルト）との間の摩擦力を利用して回転するように設けられる。

用紙搬送装置は、給紙トレイ２１又は手差しトレイ２２に収容された用紙３の束からピックアップローラー２５ａ、２５ｂを用いて用紙３を一枚ずつ取り出し、搬送ローラー４ａ～４ｋを用いて取り出した用紙３を用紙搬送路２に沿って搬送するように設けられる。給紙トレイ２１又は手差しトレイ２２から取り出された用紙３はレジストローラー５で一時的に停止し用紙の傾きが補正される。また、搬送ローラー４ｉ、４ｊ、４ｋ、４ｈにより両面印刷用用紙搬送路を搬送されてきた用紙３はレジストローラー５で一時的に停止し用紙の傾きが補正される。

レジストローラー５は、中間転写ベルト２０が回転することによりカラーのトナー像が転写部２４に到達するタイミングと、トナー像に対応する用紙３の位置が転写部２４に到達するタイミングとが同期するように用紙３の搬送を開始する。このことにより、中間転写ベルト２０のカラートナー像を用紙３の適切な位置に転写(二次転写)することができ、用紙３にカラートナー像を形成することができる。カラートナー像が形成された用紙３は、定着部２８へと搬送され通過することにより、カラートナー像が用紙に固着し、用紙上に画像が形成される。画像が形成された用紙は、排紙トレイ２３に排出される。

用紙センサ６は、用紙搬送路２を搬送される用紙３を検出するように設けられたセンサである。用紙センサ６は、例えば、発光素子と、発光素子が発する光を受光するように設けられた受光素子とを備えたフォトセンサである。フォトセンサは、透過型であってもよく、分離型であってもよく、反射型であってもよく、アクチュエータータイプであってもよく、プリズムタイプであってもよい。
用紙センサ６は、例えば、発光素子が発した光が用紙３により反射され、この反射光を受光素子が受光するように設けることができる。このような用紙センサ６では、用紙センサ６の検出位置に用紙３が存在する場合には受光素子が反射光を受光し、用紙センサ６の検出位置に用紙３が存在しない場合には受光素子が反射光を受光しない。用紙センサ６は受光素子の出力に基づき用紙の有無を制御部７へ出力することができる。

例えば、用紙センサ６は、給紙トレイ２１とレジストローラー５との間の用紙搬送路２を搬送される用紙３を検出するように設けることができる。また、例えば、用紙センサ６は、手差しトレイ２２とレジストローラー５との間の用紙搬送路２を搬送される用紙３を検出するように設けることができる。また、例えば、用紙センサ６は、両面印刷用用紙搬送路２を搬送される用紙３を検出するように設けることができる。また、用紙搬送装置には、複数個の用紙センサ６を設けることができる。

図２（ａ）～（ｃ）、図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）～（ｄ）は用紙搬送路２に沿った用紙搬送の説明図である。
制御部７は、用紙３ａがレジストローラー５で停止しているとき又は用紙３ａがレジストローラー５により搬送されているとき、用紙３ａの次に用紙搬送路２に沿って搬送される用紙３ｂを第１停止時間停止させるように搬送ローラー４ａ～４ｋを制御するように設けられる。例えば、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）のように用紙３ｂを一時的に停止させることができる。図２及び以下の説明では、給紙トレイ２１からレジストローラー５へと搬送される用紙３ａ、３ｂについて例示しているが、手差しトレイ２２からレジストローラー５へと搬送される用紙であってもよく、両面印刷用用紙搬送路を搬送される用紙であってもよい。

また、制御部７は、レジストローラー５が用紙３ａの転写部２４への搬送を開始してから所定時間経過後に用紙３ｂの用紙搬送を再開するように搬送ローラー４ａ～４ｋを制御することができる。例えば、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）のように用紙３ｂの用紙搬送を再開することができる。第１停止時間は、レジストローラー５で停止している用紙３ａの用紙搬送を再開してから用紙３ｂの用紙搬送を再開するまでの時間である。

高速印刷の場合、印刷効率を上げる（単位時間当たりの印刷枚数を増やす）ためには、用紙搬送路２における用紙搬送速度を速くする必要がある。しかし、転写部２４においては、高い画像品質を維持する必要があるため、用紙搬送速度には上限がある。一方、レジストローラー５よりも上流側の用紙搬送路２では、用紙搬送速度を速くすることができる。このため、用紙３ａがレジストローラー５で停止しているとき又は用紙３ａがレジストローラー５により搬送されているとき、用紙３ａの次に用紙搬送路２に沿って搬送される用紙３ｂを高速搬送し、用紙３ａよりも上流側で一時的に停止させることにより用紙３ａと用紙３ｂとの間の用紙間隔を狭くすることができ印刷効率を上げることができる。このような高速印刷では、転写部２４及びレジストローラー５の用紙搬送速度と、レジストローラー５よりも上流側の搬送ローラーの用紙搬送速度との間に速度差が生じる。

制御部７は、予め測定した用紙搬送速度、搬送距離（搬送開始位置からの搬送距離又は用紙を検出するセンサの検出位置からの搬送距離）などに基づき設計した停止位置に用紙３ｂが停止するように搬送ローラー４ａ～４ｋを制御することができる。用紙３ｂの停止位置は、用紙３ｂが用紙３ａに追いつくことを防止することができる位置であり、かつ、用紙３ａと用紙３ｂとの間の用紙間隔が小さくなる位置に設計することができる。

しかし、用紙の種類、厚さ（坪量）、用紙表面性などの違いにより各種センサの検出ばらつきや用紙搬送負荷の変化などが生じ、用紙搬送速度にもばらつきが生じる。このため、実際に用紙３ｂが停止する位置にばらつきが発生する。例えば、図３（ａ）では、用紙３ｂは設計した停止位置に停止しているが、図４（ａ）では、用紙３ｂは設計した停止位置よりも下流側に停止している。図４（ａ）のように、用紙３ｂが設計した停止位置よりも下流側に停止した場合、用紙間隔が狭く用紙３ｂの用紙搬送速度が用紙３ａの用紙搬送速度よりも速いため、用紙３ｂが用紙３ａに追いつき紙詰まりが生じる可能性がある。

制御部７は、用紙３ｂの搬送を再開してから用紙センサ６が用紙３ｂの末端を検出するまでの時間ｔ₂が基準時間ｔ₁よりも短い場合に、用紙３ｂが設計した停止位置よりも下流側に停止したと判断し、用紙３ｂを第２停止時間停止させるように搬送ローラー４ａ～４ｋを制御する。この制御では、第１停止時間において用紙３ｂを検出する位置に配置された用紙センサ６の出力を利用する。例えば、図２～図４に示したような用紙センサ６を用いる。
第２停止時間は、（ｔ₁－ｔ₂）とすることができる。

例えば、図４（ａ）のように用紙３ｂを第１停止時間停止させた後、図４（ｂ）のように用紙３ｂの用紙搬送を再開する。この際、制御部７は、用紙３ｂの搬送を再開してから用紙センサ６が用紙３ｂの末端を検出するまでの時間ｔ₂を算出する。制御部７は、時間ｔ₂が基準時間ｔ₁よりも短い場合に、用紙３ｂが設計した停止位置よりも下流側に停止したと判断し、図４（ｃ）のように用紙３ｂを第２停止時間停止させる。第２停止時間を経過した後、図４（ｄ）のように用紙３ｂの搬送を再開する。このことにより、用紙３ｂが用紙３ａに追いつくことを防止することができる。

基準時間ｔ₁は、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示したような、設計した一時停止位置に一時停止した用紙３ｂの搬送を再開してから用紙３ｂの末端が用紙センサ６の検出位置を通過するまでの時間である。基準時間ｔ₁（ｍｓ）は、式：ｔ₁＝（用紙センサ６の検出位置から設計停止位置に停止した用紙３ｂの末端位置までの距離Ｄ（ｍｍ））÷（用紙搬送速度Ｓ（ｍｍ／ｍｓ））により算出することができる。このことにより、用紙３ｂの種類、厚さ、用紙長、用紙表面性などに応じた基準時間ｔ₁を算出することができる。
距離Ｄは、用紙３ｂの用紙長と、設計した停止位置と、用紙センサ６の検出位置とから算出することができる。

例えば、図５のように用紙３を用紙搬送路２に沿って搬送し用紙センサ６による用紙３の先端の検出タイミングと用紙センサ６による用紙３の末端の検出タイミングとの時間差を測定することができる。用紙搬送速度は、この時間差及び用紙長から算出することができる。このような用紙搬送速度の測定を様々な種類の用紙３を用いて行い、搬送開始から用紙センサ６が用紙先端を検出するまでの時間と用紙搬送速度との関係、又は第１用紙センサが用紙先端を検出してから第２用紙センサが用紙先端を検出するまでの時間と用紙搬送速度との関係を予め算出しておく。この算出した関係を用いて用紙搬送速度Ｓを算出することができる。このことにより、用紙搬送装置の搬送力や搬送経路に応じた用紙搬送速度Ｓを算出することができる。
また、用紙搬送速度は、用紙の種類に応じて予め決めておいてもよい（例えば、普通紙は０．５mm/ms、厚紙は０．４２mm/msなど）。この場合、上述の時間差に基づき用紙搬送速度を補正することでより正確な用紙搬送速度Ｓを算出することができる。

例えば、用紙長が２１０mmであり（Ａ４サイズの用紙）、用紙の種類に応じた用紙搬送速度が０．４２mm/ms（設計値）であり、用紙センサ６による用紙３の先端の検出タイミングと用紙センサ６による用紙３の末端の検出タイミングとの時間差の測定値が５００ｍｓである場合、実際の用紙搬送速度は２１０（用紙長）÷５００（時間）＝０．４２mm/msとなり、設計値と同じとなる。このため、補正値は０となる。

例えば、用紙長が２１０mmであり（Ａ４サイズの用紙）、用紙の種類に応じた用紙搬送速度が０．４２mm/ms（設計値）であり、用紙センサ６による用紙３の先端の検出タイミングと用紙センサ６による用紙３の末端の検出タイミングとの時間差の測定値が５２０ｍｓである場合、実際の用紙搬送速度は２１０（用紙長）÷５２０（時間）＝０．４０４mm/msとなり、設計値よりも４％遅くなっている。このため、用紙搬送速度を－４％補正して基準時間ｔ₁を算出することができる。

２：用紙搬送路 ３、３ａ、３ｂ：用紙 ４ａ～４ｋ：搬送ローラー ５：レジストローラー ６：用紙センサ ７：制御部 １８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ：トナー像形成部 １９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ：感光体 ２０：中間転写ベルト ２１：給紙トレイ ２２：手差しトレイ ２３：排紙トレイ ２４：転写部 ２５ａ、２５ｂ：ピックアップローラー ２８：定着部 ３３：露光ユニット ５０：画像形成装置

Claims (4)

1. 用紙搬送路に沿って用紙を搬送するように設けられた搬送ローラーと、前記用紙搬送路を搬送されてきた用紙を一時的に停止させるように設けられたレジストローラーと、前記用紙搬送路を搬送される用紙を検出するように設けられた用紙センサと、制御部とを備え、
   前記制御部は、第１用紙が前記レジストローラーで停止しているとき又は第１用紙が前記レジストローラーにより搬送されているとき、第１用紙の次に前記用紙搬送路に沿って搬送される第２用紙を第１停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられ、
   前記用紙センサは、第１停止時間において第２用紙を検出する位置に配置され、
   前記制御部は、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間に基づいて第２用紙を第２停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間が基準時間よりも短い場合に第２用紙を第２停止時間停止させるように前記搬送ローラーを制御するように設けられた請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記基準時間は、設計した一時停止位置に一時停止した第２用紙の搬送を再開してから第２用紙の末端が前記用紙センサの検出位置を通過するまでの時間である請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記基準時間をｔ₁とし、第２用紙の搬送を再開してから前記用紙センサが第２用紙の末端を検出するまでの時間をｔ₂としたとき、第２停止時間は（ｔ₁－ｔ₂）である請求項３に記載の画像形成装置。