JP4385836B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給紙トレイに積載されている用紙を、給紙手段によって給紙を開始してからレジストローラへ到達するまでの時間を安定させる画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置では、給紙トレイに積載された用紙を給紙手段が搬送経路に送り出し、搬送経路に設けられた搬送ローラが、給紙された用紙をレジストローラまで搬送するような構成となっている。給紙手段が駆動してから用紙がレジストローラへ到達するまでの時間は機種ごとに所定の値となっており、その時間内に用紙がレジストローラに到達しない場合に、画像形成装置は紙詰まりと判断し画像形成を中断する。

給紙手段は、給紙トレイに積載された用紙束のうち、一番上の用紙を取り出すピックアップローラと、その用紙に引きずられて出てくる２枚目以降の用紙を搬送経路に送り込まないようにする分離ローラ等がある。このような給紙手段では、ピックアップローラが用紙の上で滑ったり、用紙が既に分離ローラ付近まで飛び出している等の原因で、給紙のタイミングが用紙毎に異なっている。給紙のタイミングが異なることで、レジストローラに到達するまでの時間も用紙毎に異なる。

安定した画像形成を行うために、用紙の紙間隔を一定にする画像形成装置がある（例えば特許文献１参照）。この画像形成装置は、第１から第３の搬送ローラと、第２搬送ローラを駆動する第１のモータと、第１および第３の搬送ローラを駆動する第２モータと、第１搬送ローラと第２搬送ローラとの間に設けられた通紙センサ等を有しており、通紙センサが先行する用紙の後端を検知してから次の用紙の先端を検知するまでの時間から、用紙の紙間隔を算出し、その紙間隔が一定になるように、第１モータの回転速度を制御するものとなっている。
特開平１１−５９９６５号公報（段落０００７，図１）

特許文献１では、先行する用紙と次に搬送されてくる用紙との間は、常に一定に保たれるとしても、第１および第３の搬送ローラを駆動する第２モータは、常に一定の回転速度で回転している。しかし、実際には搬送ローラ等のローラ径のバラツキや、使用による搬送ローラの磨耗等が原因で、用紙の搬送速度が一定になっているとは限らない。また、給紙タイミングのバラツキが考慮されていないため、ある用紙の給紙タイミングが遅れた場合、次の用紙は、先行する用紙との紙間隔が一定になるように搬送されるため、タイミングが遅れた状態のまま搬送されていく。

これらの原因により、特許文献１によっても、用紙がレジストローラへ到達する時間が遅れ、紙詰まりが発生する可能性があり、安定した画像形成が達成できない。

そこで、本発明は給紙トレイに積載されている用紙を、給紙手段によって給紙してからレジストローラへ到達するまでの時間が安定するように搬送することが可能な画像形成装置の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、 給紙する用紙を積載して収納する給紙トレイと、前記給紙トレイから用紙を給紙するための給紙手段と、画像を形成するための画像形成部と、該画像形成部へ用紙を給紙するためのレジストローラと、前記給紙トレイから前記レジストローラまで用紙を搬送する搬送経路と、用紙の搬送を制御する搬送制御手段とを有する画像形成装置において、前記給紙手段より用紙搬送方向下流側に第１用紙検知センサを設け、前記第１用紙検知センサの下流側かつ、前記レジストローラより上流側に第２用紙検知センサを設け、前記搬送制御手段は、前記給紙手段により前記給紙トレイから給紙される用紙の給紙開始から前記第１用紙検知センサにより検知されるまでの到達時間を計測し、該計測された到達時間に基づき前記第１用紙検知センサより下流から前記レジストローラに到達するまでの用紙の搬送速度を第１の搬送速度に変更すると共に、搬送されている用紙を前記第１用紙検知センサにより検知してから前記第２用紙検知センサにより検知されるまでの経過時間を計測し、該計測された経過時間に基づき前記給紙トレイから前記第１用紙検知センサまでの用紙の搬送速度を第２の搬送速度に更に変更することを特徴としている。

請求項２記載の画像形成装置は、前記第２用紙検知センサは、前記レジストローラの上
流側かつ、近傍に設けられることを特徴としている。

請求項３記載の画像形成装置は、前記給紙手段および前記搬送経路に設けられて用紙を
前記レジストローラまで搬送する搬送ローラは、同一駆動源により駆動されることを特徴
としている

請求項１記載の画像形成装置は、給紙トレイ・給紙手段・画像形成部・レジストローラ・搬送経路および、搬送制御手段とを有している。第１用紙検知センサは、給紙手段より用紙搬送方向下流側に設けられており、搬送制御手段は、給紙手段により用紙の給紙が開始されてから前記第１用紙検知センサにより検知されるまでの到達時間を計測し、計測された到達時間に基づき前記第１用紙検知センサより下流から前記レジストローラに到達するまでの用紙の搬送速度を変更するように制御する。これによってレジストローラへの用紙の到達時間が一定に保たれる。

更に、第１用紙検知センサから前記レジストローラまでの間に第２用紙検知センサを設けている。搬送制御手段は、搬送されている用紙を前記第１用紙検知センサにより検知してから前記第２用紙検知センサにより検知されるまでの経過時間を計測し、該計測された経過時間に基づき用紙を搬送する速度を更に変更するように制御する。これにより、搬送ローラの磨耗等による搬送速度の低下を排除することが可能となり、給紙からレジストローラ到達までの用紙の搬送時間が一定になる。

請求項２記載の画像形成装置は、第２用紙検知センサは、前記レジストローラの上流側かつ、近傍に設けられている。これによって用紙がレジストローラに到達するまでの時間が正確に測定することができ、搬送速度の制御がより正確に行うことができる。

請求項３記載の画像形成装置は、給紙手段および前記搬送経路に設けられて用紙を前記レジストローラまで搬送する搬送ローラは、同一駆動源により駆動される構成となっている。これにより、レジストローラに到達するまでの搬送速度は一定になる。

次に本発明の画像形成装置を、図面を基に説明する。
図１は本発明の画像形成装置の構成図である。図１の画像形成装置１は本発明の実施形態の一例を示したものである。画像形成装置本体２の上には、用紙３に形成させる画像を原稿から読み取る画像読取装置４が設けられており、その上部には画像読取装置４に原稿を自動的に送る自動原稿送り装置５が設けられている。

自動原稿送り装置５は、原稿を載置する原稿載置台６を有しており、原稿載置台６の一端部には原稿を一枚ずつ送り出す原稿送りローラ７が設けられている。また、原稿載置台６の下方には、画像読取装置４により読み取られた原稿を排出する原稿排出台８が設けられている。原稿載置台６に載置された原稿は、原稿送りローラ７によって自動原稿送り装置５内の搬送経路へ送られ、複数の搬送ローラ９によって搬送されながら、画像読取装置４によって原稿が読み取られ、原稿排出台８に排出される。

画像読取装置４は、原稿に光を照射する光源１０と原稿からの反射光を反射させるミラー１１とが一体的に構成された第１ミラーユニット１２と、第１ミラーユニット１２からの光をさらに反射させる第２ミラーユニット１３とを有している。これらのミラーユニット１２，１３は、図１の左右方向に移動可能となっている。また、画像読取装置４は、ＣＣＤ等のような、光を光電変換する撮像素子１４を有しており、撮像素子１４の前に配置されたレンズ１５によって、第２ミラーユニット１３からの反射光が撮像素子１４の表面に結像される。

画像読取装置４の上部には、原稿に光を照射するためのスリットが設けられており、画像読取装置４はスリットの下方に第１ミラーユニット１２を位置させて画像を読み取る。また、自動原稿送り装置５は、画像読取装置４に対して開閉可能に設けられており、画像読取装置４の上面にあるプラテンガラスに原稿を載置して、その原稿をミラーユニット１２，１３が走査することによって画像を読み取ることも可能となっている。

画像形成装置本体２の内部下方には、複数の用紙３を積層して収納する複数の給紙トレイ１６が上下に配置されており、給紙トレイ１６の一端上部側には、画像を形成しようとする用紙３を１枚ずつ給紙するための給紙手段１７が設けられている。

給紙トレイ１６の上方には、画像を形成する画像形成部２２が配置されている。画像形成部２２は、感光体ドラム２３を有し、その周囲に帯電装置２４・露光装置２５・現像装置２６・転写装置２７およびクリーニング装置２８が配置されている。また、画像形成部２２は、クリーニング装置２８の上方に設けられた定着装置２９を有している。

感光体ドラム２３は、円筒形状をしており、図示しないドラム駆動機構によって、図１では、反時計回りに回転駆動するようになっている。帯電装置２４は、感光体ドラム２３の表面をコロナ放電によって一様に帯電させるものである。

露光装置２５は、感光体ドラム２３の周囲で、帯電装置２４よりも下流側に配置されており、帯電装置２４によって一様に帯電した感光体ドラム２３の表面に、画像信号に基づいた像露光を行うものである。これによって、露光した部分の感光体ドラム２３の表面の電荷を減衰・消滅させて静電潜像を形成する。

感光体ドラム２３の周囲で露光装置２５よりも下流側には、現像装置２６が配置されている。現像装置２６は、反転現像方式により、感光体ドラム２３と同極に帯電したトナーによって感光体ドラム２３表面の静電潜像を現像するものである。

転写装置２７は、現像装置２６よりも下流側に配置されている。感光体ドラム２３に用紙３が圧接された状態で、転写装置２７が用紙３の裏面からコロナ放電させることにより、用紙３にトナー像を転写するとともに、帯電した用紙３を除電させることにより用紙３を感光体ドラム２３から分離させるものである。

転写装置２７の下流には定着装置２９が配置されている。トナー像を転写された用紙３が定着装置２９を通過すると、トナーが定着装置２９からの熱によって溶融し、用紙３に定着されるようになる。

用紙３にトナー像を転写した感光体ドラム２３は、表面に圧接されて残留したトナーを、クリーニング装置２８によって除去され、次に形成する画像がある場合には、再び帯電装置２４によって一様に帯電される。

定着装置２９によってトナーを定着された用紙３は、排紙ローラ３０によって排紙トレイ３１に排出される。また、両面に画像を形成する場合には、搬送路切替板３２によって反転経路３３を通り、表裏を反転された状態で再び画像形成部２２へ搬送される。

画像形成装置本体２の上面には、ユーザからの指示を入力する入力操作部が設けられている。また、画像形成装置本体２には、給紙トレイ１６の他に手差しトレイ３４も設けられている。

図２は、給紙手段から感光体ドラムまでの搬送経路を示した図である。給紙手段１７は、ピックアップローラ３５・給紙ローラ３６および分離ローラ３７を有している。ピックアップローラ３５は、給紙トレイ１６に積層された用紙３の中から一番上の一枚を取り出すローラであり、図示しないソレノイドによって上下に揺動する。給紙トレイ１６から用紙３を給紙するときには、ソレノイドによって用紙３にピックアップローラ３５が当接して一番上の一枚を取り出すことができる。

給紙ローラ３６はピックアップローラ３５が取り出した用紙３の上面に接触し、用紙３を搬送方向へ送るように回転する。また、分離ローラ３７は用紙３の下面に接触して所定のトルク以上となると従動し、用紙３の搬送方向へ回転する。ピックアップローラ３５が複数の用紙３を取り出した場合には、分離ローラ３７に所定以上のトルクに達しないために停止した状態となり、２枚目以降の用紙３を搬送させないように停止せしめることで、一番上の用紙３だけが搬送方向へ送られるようになる。

上段の給紙トレイ１６および下段の給紙トレイ１６のそれぞれに専用の搬送経路があり、レジストローラ３８の直前でひとつに合流している。それぞれの搬送経路には、ひとつ又は複数の搬送ローラ３９が配置されており、それぞれ用紙３をレジストローラ３８へ向かって搬送する。

レジストローラ３８は、搬送されてきた用紙３の紙曲がりを修正してから、用紙３を画像形成部２２へ搬送する。搬送ローラ３９は用紙３の先端がレジストローラ３８に突き当たった後もしばらく駆動しており、用紙３はレジストローラ３８の上流側にループと呼ばれるたわみを形成する。このループによって用紙３の紙曲がりが修正される。レジストローラ３８は、ピックアップローラ３５による用紙３の給紙動作が始まってから所定の時間になると回転を始め、用紙３を画像形成部２２へ搬送する。

上下に配置された給紙手段１７のそれぞれには、給紙手段１７よりも下流側に第１用紙検知センサ４０が配置されている。また、レジストローラ３８の上流側には第２用紙検知センサ４１が配置されている。第１および第２用紙検知センサ４０，４１は、例えば、発光素子と受光素子とが同一面に配置されたフォトセンサによって構成されており、反射光の強弱によって用紙３を検知するようになっている。

本発明では、給紙手段１７の各ローラおよび搬送経路上の搬送ローラ３９は同一の図示しない駆動モータで駆動されており、各ローラに設けられた図示しないクラッチで回転の開始・停止を制御している。また、レジストローラ３８は別の駆動モータによって、搬送ローラ３９とは独立して駆動される。

図３は、本発明のブロック図である。全体制御部４２は、図示しないＣＰＵ・ＲＯＭ・ＲＡＭ等によって構成されており、ＲＯＭに格納された処理プログラムがＲＡＭに展開され、展開されたプログラムをＣＰＵが実行する。入力操作部４３はユーザが、用紙３のサイズや画像形成の枚数等を入力するためのものである。

画像処理部４４は上記の処理プログラムのうちのひとつであり、画像読取装置４で読み取った画像をアナログ信号として受け取り、アナログ処理・Ａ／Ｄ変換・シェーディング補正及び画像圧縮処理等を行った後、画像形成部２２を制御して画像を形成するものである。

搬送制御手段４５は、第１および第２用紙検知センサ４０，４１を用いて用紙３の搬送速度を算出し、所定の搬送時間でレジストローラ３８へ到達するように搬送ローラ３９の回転速度を制御するものであり、全体制御部４２の図示しないＲＯＭに格納されている処理プログラムのひとつである。

搬送制御手段４５には、第１用紙検知センサ４０が用紙３の先端を検知してから、第２用紙検知センサ４１がその用紙３の先端を検知するまでの時間を計測して第１搬送速度および第１モータ回転数を算出する処理と、給紙手段１７が駆動を開始してから第１用紙検知センサ４０が用紙３の先端を検知するまでの時間を計測して、搬送ローラ３９による用紙３の搬送速度である第２搬送速度と第２モータ回転数を算出・設定する処理がある。

第１搬送速度は、搬送ローラ３９のローラ径のバラツキや、使用による搬送ローラ３９の磨耗等の影響によって起こる搬送速度の変化を排除するためのものである。これは、画像形成装置１の製造時又は設置時に算出した後は、画像形成処理を５０００枚行う毎等、所定の画像形成枚数毎に１回算出すればよい。

第２搬送速度は、用紙３がピックアップローラ３５から第１用紙検知センサ４０に到達するまでの速度である。これは、用紙３が給紙手段１７によって給紙されてから第１用紙検知センサ４０で検知されるまでにかかった時間から求めることが可能である。第２搬送速度は、ピックアップローラ３５が用紙３の表面で滑ったり、用紙３が既に分離ローラ３７付近まで突出している場合等の原因によって１枚毎に変化するものである。従って、第２搬送速度および第２モータ回転数は、用紙３を１枚給紙する毎に算出される。

第２搬送速度が遅かった場合には、搬送ローラ３９の搬送速度すなわち搬送ローラ３９を駆動するモータの回転数を上げることで、所定の時間内に用紙３をレジストローラ３８へ到達させることができる。逆に第２用紙搬送速度が速い場合には、搬送ローラ３９の搬送速度を遅くすることで、所定の時間に用紙３がレジストローラ３８へ到達するようになる。

図４は、本発明の画像形成装置の給紙動作のタイミングを示すタイミングチャートである。給紙ソレノイドは、ピックアップローラ３５を用紙３に当接するものである。給紙ソレノイドが駆動を開始してから、第１用紙検知センサ４０が用紙３の先端を検知するまでの時間をＴ１とし、第１用紙検知センサ４０が用紙３の先端を検知してから、第２用紙検知センサ４１が用紙３の先端を検知するまでの時間をＴ２と表すことにする。また、ピックアップローラ３５から第１用紙検知センサ４０までの距離をＬ１、第１用紙検知センサ４０から第２用紙検知センサ４１までの距離をＬ２としたとき、第１搬送速度および、第１搬送速度から得られる第１モータ回転数は、次のような式によって求めることができる。

第１搬送速度＝Ｌ２／Ｔ２
第１モータ回転数＝設計回転数×（設計速度／第１搬送速度）

ここで、設計回転数と設計速度とは、当該画像形成装置１を設計したときに決められたモータの回転数と搬送速度である。これらの数値、Ｌ１およびＬ２の値は、あらかじめ全体制御部４２の図示しないＲＯＭに格納されている。また、Ｌ２は、上下の給紙手段１７によって値が違うので、給紙手段１７毎の値がＲＯＭに格納されており、計算時には、どの給紙トレイ１６から給紙を行うかによって適切な値を使用する。

また、第２搬送速度および、第２モータ回転数は、次のような式によって求めることができる。式中のＬ３とは、第１用紙検知センサ４０からレジストローラ３８までの距離である。

第２搬送速度＝（Ｌ３）／（到達時間設定値−Ｔ１）
第２モータ回転数＝第１モータ回転数×（第１搬送速度／第２搬送速度）

ここで、到達時間設定値とは、給紙動作開始時から用紙３がレジストローラ３８へ到達するまでの時間である。到達時間設定とおよびＬ３は、あらかじめ全体制御部４２のＲＯＭ内に格納されている。Ｌ３もＬ２同様、給紙手段１７毎の値をＲＯＭに格納しておき、計算時に適切な値を使用する。

次に、搬送制御手段４５が行う制御手順を、図５のフローチャートを基に説明する。
搬送制御手段４５は、ユーザが入力操作部４３から画像形成開始の指示をしたときに実行される。実行が開始されると、ユーザが指定した給紙トレイ１６から用紙３を取り出すために給紙ソレノイドを駆動させ、ピックアップローラ３５を用紙３の表面に当接させる（Ｓ０１）。同時に搬送速度を算出するために時間計測を開始し（Ｓ０２）、給紙カウントを＋１する（Ｓ０３）。搬送制御手段４５は、第１用紙検知センサ４０が用紙３の先端部を検知するまで待機し（Ｓ０４Ｎ）、検知したところで（Ｓ０４Ｙ）時間計測を終了し、Ｓ０２からの経過時間をＴ１へ格納する（Ｓ０５）。時間計測により得られたＴ１を用いて第２搬送速度と第２モータ回転数を算出し、駆動モータに回転数を設定する（Ｓ０６）。駆動モータの回転数の変更は、駆動モータの動作クロックを変更することで行うことができる。Ｓ０６の算出に必要な第１搬送速度は画像形成装置１の設置時又は前回の画像形成処理時等に算出され、全体制御部４２のＲＡＭに記憶されているものを用いる。

この後、搬送制御手段４５は、搬送ローラ３９の駆動を開始する（Ｓ０７）と同時に、次に形成する画像があるかどうか判定し（Ｓ０８）、ある場合は給紙ソレノイドの駆動開始信号があるまで待機してからＳ０１へ戻る（Ｓ０８Ｙ）。次に形成する画像がない場合には、給紙動作を行わず、現在処理している画像形成が終了したところでプログラムが終了する（Ｓ０８Ｎ）。

一方、Ｓ０７で搬送ローラ３９を駆動した搬送制御手段４５は、次に給紙カウンタを５０００で割った余りが０になったかどうかを判断する（Ｓ０９）。ここで「ｍｏｄ」は剰余を表す演算子である。余りが０であれば（Ｓ０９Ｙ）、時間計測を開始し（Ｓ１０）、第２用紙検知センサ４１が用紙３の先端を検知したところで（Ｓ１１Ｙ）、時間計測を終了し、経過時間をＴ２に格納する（Ｓ１２）。そして、第１搬送速度と第１モータ回転数を算出し、ＲＡＭに格納する（Ｓ１３）。Ｓ０９で結果が０でなかった場合（Ｓ０９Ｎ）は、Ｓ１３までの一連の行わずに次の処理へ進む。このように、Ｓ０９からＳ１３までの処理は、給紙枚数が５０００枚を超える毎に、搬送ローラ３９の磨耗等が原因の搬送速度の変化を修正するものである。

Ｓ０９でＮＯと判断した場合又はＳ１３の計算を行った後、搬送制御手段４５は、用紙３がループを形成するまでの時間待機してから、搬送ローラ３９の駆動を停止する（Ｓ１４）。その後、レジストローラ３８の駆動開始信号を受信するまで待機し（Ｓ１５Ｎ）、駆動開始信号を受信した場合（Ｓ１５Ｙ）に搬送ローラ３９とレジストローラ３８の駆動を開始する（Ｓ１６）。これによって用紙３が画像形成部２２へ搬送される。

搬送ローラ３９は、レジストローラ３８の駆動開始から所定時間後に停止する（Ｓ１７）。第２用紙検知センサ４１が、用紙３の後端の通過を検知してから所定の時間が経過したところで（Ｓ１８Ｙ）、レジストローラ３８の駆動を停止する（Ｓ１９）。次の画像形成処理がある場合には（Ｓ２０Ｙ）、Ｓ０７に処理が戻る。

なお、上記実施例では、用紙検知センサを二つ配置しているが、本発明は第１用紙検知センサのみでも実施が可能である。その場合、搬送ローラ３９の磨耗等による速度変化は考慮されず、設計値速度と設計回転数を第１搬送速度と第１モータ回転数として用いて、第２搬送速度と第２モータ回転数を算出することとなる。

また、給紙手段１７と搬送ローラ３９は同一の駆動モータによって駆動するものとして説明をしたが、このような実施形態に限定されず、それぞれが別々の駆動モータによって駆動する構成としてもよい。

本発明の画像形成装置の構成図である。 給紙手段から感光体ドラムまでの搬送経路を示した図である。 本発明のブロック図である。 本発明の画像形成装置の給紙動作のタイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の搬送制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
３ 用紙
１６ 給紙トレイ
１７ 給紙手段
２２ 画像形成部
３８ レジストローラ
３９ 搬送ローラ
４０ 第１用紙検知センサ
４１ 第２用紙検知センサ
４５ 搬送制御手段

Claims (3)

1. 給紙する用紙を積載して収納する給紙トレイと、
   前記給紙トレイから用紙を給紙するための給紙手段と、
   画像を形成するための画像形成部と、
   該画像形成部へ用紙を給紙するためのレジストローラと、
   前記給紙トレイから前記レジストローラまで用紙を搬送する搬送経路と、
   用紙の搬送を制御する搬送制御手段とを有する画像形成装置において、
   前記給紙手段より用紙搬送方向下流側に第１用紙検知センサを設け、
   前記第１用紙検知センサの下流側かつ、前記レジストローラより上流側に第２用紙検知センサを設け、
   前記搬送制御手段は、前記給紙手段により前記給紙トレイから給紙される用紙の給紙開始から前記第１用紙検知センサにより検知されるまでの到達時間を計測し、該計測された到達時間に基づき前記第１用紙検知センサより下流から前記レジストローラに到達するまでの用紙の搬送速度を第１の搬送速度に変更すると共に、搬送されている用紙を前記第１用紙検知センサにより検知してから前記第２用紙検知センサにより検知されるまでの経過時間を計測し、該計測された経過時間に基づき前記給紙トレイから前記第１用紙検知センサまでの用紙の搬送速度を第２の搬送速度に更に変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２用紙検知センサは、前記レジストローラの上流側かつ、近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記給紙手段および前記搬送経路に設けられて用紙を前記レジストローラまで搬送する搬送ローラは、同一駆動源により駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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