JP4537329B2

JP4537329B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4537329B2
Application number: JP2006040065A
Authority: JP
Inventors: 祐偉椎名
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: JP2007217122A

Description

本発明は、正逆転可能な駆動源を利用して一方の面に画像が形成されたシートをスイッチバック搬送して画像形成部に再給送し、前記シートの他方の面にも画像を形成することが可能な画像形成装置に関するものである。

従来、レーザプリンタなどの画像形成装置において、シートの両面に画像を形成する場合、一方の面に画像が形成されたシートをスイッチバック搬送して画像形成部に再給送する両面ユニットを外付けのオプション機器として設ける技術が知られている。この両面ユニットは、正逆転可能なステッピングモータを持ち、前記スイッチバック搬送のために画像形成装置本体側の排出部のローラを正逆転可能としている。更に以下に示す特許文献１，２では、２面目の記録の際に使用する再給送路や再給送ローラを両面ユニット側に持たせて、画像形成装置本体は片面画像形成に必要な機構のみになり、画像形成装置本体のコストダウンを図っている。また、前記両面ユニットでは、再給送路上の再給送ローラは一方向（常にシートを再給送する方向）にしか回転しないため、ステッピングモータの正逆転の駆動を常に一方向の回転に変換する振り子機構を持っている。

特開平８−２３１１０５特開平９−１９４０９７

しかしながら、振り子機構によって駆動力が伝達される再給送路上の再給送ローラは、ステッピングモータが回転方向を切り換えるときに前記振り子機構によるギアの噛み合いが一旦解除されるため、一瞬回転が停止する。これにより、以下のように、シートの２面目の記録精度や画像品質を低下させてしまう可能性がある。

画像形成時に、画像形成部にシートを送り込むレジストローラや、画像形成部にて転写されたトナー像をシートに定着する定着ローラなどは、前記ステッピングモータとは別の駆動源によって回転駆動されている。このため、前述の如く再給送路上の再給送ローラが一瞬停止しても、前記再給送ローラのシート搬送方向下流側にあるレジストローラは回転し続けている。よって、再給送ローラに挟持されているシートの先端がレジストローラのニップに達している場合は、レジストローラの搬送力が再給送ローラのブレーキ力に負けてスリップし、２面目のシート先端のレジストが小さくなってしまうことがある。

あるいは、レジストローラと再給送ローラとの間でシートが引っ張り状態となり、レジストローラにバックテンションがかかり、ギアの噛み合い精度による速度変動が顕著になる。その状態でシートに画像が転写されると、レジストローラでの振動がシートを伝わって転写まで影響し、２面目の画像に周期的な乱れが生じてしまう可能性もある。

そこで、本発明の目的は、駆動源の回転方向の切り換え時に再給送ローラの回転が一瞬停止してしまうことに起因する、シートの２面目の記録精度や画像品質の低下を防止することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、画像形成手段において画像が形成されたシートを受け取り、そのシートの搬送方向を逆転させるスイッチバック搬送手段と、前記スイッチバック搬送されたシートを再び前記画像形成手段へ向けて給送する再給送手段と、前記スイッチバック搬送手段と前記再給送手段を駆動する正転又は反転可能な駆動源と、前記駆動源の回転方向の切り換えに関わらず前記駆動源の正転及び反転時に前記再給送手段がシートの再給送方向にのみ回転するよう駆動力を伝達する駆動伝達手段と、を有し、前記画像が形成されたシートを再び前記画像形成手段に給送する際に、前記再給送手段に狭持搬送されているシートの先端が前記駆動源とは別の駆動源によって回転駆動される回転体に狭持される前に、前記駆動源の回転方向の切り換えを行うことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、駆動源の回転方向を切り換えるときに前記再給送手段の回転が一瞬停止してしまうことに起因する、シートの２面目の記録精度や画像品質の低下を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。

なお、以下の実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。

〔第１実施形態〕
図１〜図６を用いて、第１実施形態に係るプリンタについて説明する。図１はプリンタの概略構成を示す模式断面図である。図１において、１は像担持体としての感光体ドラムである。感光体ドラム１の周囲には、画像形成手段を構成する帯電ローラ２、光学ユニット３、現像ローラ４、転写ローラ５などが配置されている。感光体ドラム１は、その表面が帯電ローラ２によって一様に帯電された後、光学ユニット３によって画像情報に応じた光が照射され、静電潜像が形成される。この感光体ドラム１には、現像ローラ４によってトナーが供給され、前記静電潜像が顕像化されトナー像が形成される。前記トナー像は、転写ローラ５によって感光体ドラム１からシート上に転写された後、定着手段７にてシートに定着される。

前記シートは、給送ローラ９によってカセット８から一枚ずつ分離給送され、回転体としてのレジストローラ１４によって前述した画像形成手段における画像形成タイミングに合わせて感光体ドラム１と転写ローラ５の間に送り込まれる。

また、画像が定着されたシートは、回転体としての第１ＦＵローラ１２を介して、正転する中間排出ローラ１３及びＦＤローラ１１によって装置上部のＦＤトレイ上に排出される。前記中間排出ローラ１３及びＦＤローラ１１は、後述する再給送ユニット側の駆動源によって、シートを排出する排出方向及びこの排出方向とは逆の方向に回転可能なスイッチバック搬送手段を構成している。なお、前記中間排出ローラ１３及びＦＤローラ１１は、後述する再給送ユニットの未装着時には、前記駆動源とは別の装置本体側の駆動源によってシート排出方向にのみ回転する構成となっている。

一方、シート両面に画像を記録する場合には、前述の如くして一方の面に画像が定着されたシートを、前記正転している中間排出ローラ１３及びＦＤローラ１１を逆転させることで、第２ＦＵローラ２２を介して後述する再給送ユニット１５に送る。そして、前記シートは、再給送ユニット１５を通して再び前記画像形成手段に給送される。

再給送ユニット１５は、プリンタ本体に対して着脱可能となっており、再給送手段としての再給送ローラ１８，１９を有している。また再給送ユニット１５は、正転又は反転可能な駆動源としての再給送モータＭ３を有している。ここでは再給送モータＭ３としてステッピングモータを用いている。更に再給送ユニット１５は、前記再給送モータＭ３の回転方向の切り換えに関わらず前記再給送モータＭ３の正転及び反転時に前記再給送ローラ１８，１９がシートの再給送方向にのみ回転するよう駆動力を伝達する駆動伝達手段３０（図３参照）を有している。この駆動伝達手段３０は、前記再給送モータＭ３の回転方向の切り換えに応じて前記中間排出ローラ１３及びＦＤローラ１１をシート排出方向及び排出方向とは逆方向（再給送方向）に回転させるよう駆動力を伝達する。すなわち、前記再給送モータＭ３は、前記駆動伝達手段３０を通して、前記再給送ローラ１８，１９だけでなく、装置本体側の中間排出ローラ１３及びＦＤローラ１１も回転駆動する。なお、１７は装置本体側に設けられた再給送ローラであり、再給送ユニット１５から搬送されてきたシートをレジストローラ１４へ搬送する。この再給送ローラ１７は、再給送ユニット１５が装置本体に装着されることで再給送モータＭ３により回転駆動される。

次に図２を用いて、上記画像形成装置における各ローラの駆動系について説明する。図２に示すように、給送ローラ９、搬送ローラ２１、レジストローラ１４、感光体ドラム１、及び転写ローラ４は装置本体側の駆動源であるメインモータ（ＤＣブラシレスモータ）Ｍ１によって回転駆動される。また、定着手段７の定着ローラ２０や、第１ＦＵローラ１２、第２ＦＵローラ２２は装置本体側の他の駆動源である定着モータ（ＤＣブラシレスモータ）Ｍ２によって回転駆動される。次に再給送ユニット１５の装着時はＦＤローラ１１、中間排出ローラ１３、再給送ローラ１８，１９、及び再給送ローラ１７が正逆転可能な再給送モータ（ステッピングモータ）Ｍ３によって回転駆動される。すなわち、ＦＤローラ１１と中間排出ローラ１３は正逆転してシートのスイッチバック搬送を可能にしている。再給送ローラ１８，１９、及び再給送ローラ１７は駆動伝達手段３０（図３参照）の振り子機構によって再給送モータＭ３の正逆回転に係らず常に一方向（シートの再給送方向）にのみ回転する。なお、再給送ユニット１５を装置本体から抜いた状態では、ＦＤローラ１１と中間排出ローラ１３は定着モータＭ２によって回転駆動され、再給送ローラ１７は駆動が伝達されず回転しない構成となっている。

ここで、図３を用いて、再給送ユニット１５の駆動部をなす駆動源と駆動伝達手段の構成について説明する。図３に示すように、Ｍ３は正逆転可能な駆動源としての再給送モータであり、このモータＭ３の駆動力が駆動伝達手段３０を介して、スイッチバック搬送手段と再給送手段とに伝達される。３１は中間排出ローラ１３やＦＤローラ１１に再給送モータＭ３の駆動力を伝達するＦＤ駆動ギアである。また、３２は再給送ローラ１８，１９や再給送ローラ１７に再給送モータＭ３の駆動力を伝達する再給送駆動ギアである。また３４は振り子機構を構成する振り子ギアであり、振り子ギア３４は軸３５を中心に揺動する振り子アーム３３に設けられている。この振り子機構により、再給送モータＭ３が正転又は反転をすることで、振り子ギア３４が第１アイドラギア３６と第２アイドラギア３７に交互に噛み合う構成となっている。

以上の構成により、スイッチバック搬送手段を構成するＦＤローラ１１や中間排出ローラ１３は、再給送モータＭ３の正転により、画像が記録されたシートを装置外へ排出する方向に回転する。ここで、シートの両面に画像を記録する場合、１面目の画像が記録されたシートの後端部が第１ＦＵローラ１２のニップを通過してから、前記再給送モータＭ３の回転方向を切り換える。すなわち、再給送モータＭ３の反転により前記ＦＤローラ１１や中間排出ローラ１３が逆転し、１面目の画像が記録されたシートは排出方向とは逆方向へスイッチバックされ、再給送ユニット１５へ搬送される。一方、再給送手段を構成する再給送ローラ１８，１９や再給送ローラ１７は、前記再給送モータＭ３の正逆転に関わらず、前記振り子機構によって常に一方向（再給送方向）にのみ回転する。

図４は前記プリンタにおける搬送系を抽出した模式図である。再給送ユニット１５内に設けられたローラは再給送ローラ１８，１９の２つであり、その他のローラは全てプリンタ本体内に設けられている。ただし中間排出ローラ１３と再給送ローラ１７は、再給送ユニット１５がプリンタ本体に装着された状態では前記再給送ユニット１５の駆動部によって回転駆動される。これらローラが配置された搬送路中においてシートを検知する検知手段としては、以下のセンサを備えている。Ｓ１はＴＯＰセンサであり、レジストローラ１４のニップ直後にて書き出しタイミングを検知する。Ｓ２はループセンサであり、転写ローラ５と定着ローラ２０の間にてシートのループを検知する。Ｓ３はＦＵセンサであり、定着ローラ２０のニップ直後にてシートを検知する。Ｓ４，Ｓ５はジャムセンサであり、再給送ユニット１５内のシートのジャムを検知する。これらセンサの検知信号に基づいて、不図示の制御手段によりモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動及び振り子機構の動作を制御している。

図５に両面記録時のシート搬送の様子を示す。再給送モータＭ３は、シートの１面目に画像が記録された後、そのシート後端がＦＵセンサＳ３をオフしてから所定の位置（例えばセンサから２０ｍｍ下流側の位置）で、回転方向を正転から反転に切り換える。これによりＦＤローラ１１と中間排出ローラ１３が今までの方向（排出方向）とは逆方向（再給送方向）に回転するので、シートはスイッチバックして第２ＦＵローラ２２にニップされ、再給送ユニットに送られる。前記シートは、再給送モータＭ３の反転により再給送方向に回転する再給送ローラ１８，１９、及び再給送ローラ１７に搬送される。そして前記再給送モータＭ３は、前記シートの後端が第２ＦＵローラ２２を抜けて、シート先端がレジストローラ１４のニップから所定の距離ｔ１（ここでは１０ｍｍ）だけ上流側の位置で、回転方向を反転から正転に切り換える。この時、シートはレジストローラ１４には狭持されていないため、再給送モータＭ３の回転方向の正逆切り換えを行って再給送ローラ１８，１９、及び再給送ローラ１７が一瞬停止したとしても、先端レジストには影響しない。同時にレジストローラ１４と再給送ローラ１７の間でシートが引っ張られることもないので、２面目の周期的な画像乱れが生ずることもない。

次に図６を用いて上記プリンタにおける再給送モータの駆動制御の一例について説明する。図６に示すように、再給送モータの定常駆動周波数は５２６ｐｐｓであり、スローアップ・スローダウンは２００〜４０８ｐｐｓは１−２相励磁で行い、４０８ｐｐｓ〜５２６ｐｐｓは２相励磁で行う。再給送モータは５２６ｐｐｓで正転し、１面目の記録がなされたシートがスイッチバックポイント付近まで来ると、２相励磁で５８ｍｓ、１−２相励磁で７８ｍｓかけてスローダウンし、その後１０ｍｓ停止する。そして再給送モータＭ３は回転方向を切り換えて反転方向に１−２相励磁で78ｍｓかけてスローアップし408ppsまで上がると２相励磁で49msかけて513ppsまで加速する。513ppsで一定時間（A4縦の場合、0.9ｓ）回転した後、９msかけて526ppsまで加速し、シートを再給送ユニット内へ搬送する。そして再給送モータＭ３は、シートの先端が再給送ローラ１７を抜けた後１３６ｍｓかけてスローダウンし、シート先端がレジストローラ１４の手前１０ｍｍの位置で１０ｍｓ停止する。そして再給送モータＭ３は再び回転方向を切り換えて正転方向に計１３６ｍｓかけて５２６ｐｐｓまでスローアップし、前記シートが画像形成手段に再給送されて２面目の記録がなされる。

上述したように、本実施形態によれば、再給送モータＭ３の回転方向を切り換えるときに再給送ローラ１８，１９及び再給送ローラ１７の回転が一瞬停止してしまうことに起因する、シートの２面目の記録精度や画像品質の低下を防止することができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態では、シートが再給送ローラ以外に、装置本体側の回転体（レジストローラ又は第２ＦＵローラ）にも狭持されている状態で、再給送モータの回転方向の切り換えが行われても、２面目の周期的な画像乱れやシート後端のバタツキ音が生じないようにする手段について示す。なお、シートが前述の如き状態となる理由としては、装置本体が小型化である場合や、記録するシートがＡ３やＬＤＲなど比較的大きいサイズシートである場合などである。

第２実施形態におけるプリンタ全体の基本構成は前述した第１実施形態と同様であるため、ここでは本実施形態の特徴となるシートの搬送動作についてのみ説明する。図７はシート先端がレジストローラ１４のニップを通過してから再給送モータＭ３の正逆回転を切り換える場合の搬送動作を示す。なお、搬送動作においてもシートが給送されて１面目の記録がなされ、スイッチバックするところまでは、前述した第１実施形態と同様である。

ここでは再給送ローラ１７に挟持搬送されるシートの先端が、レジストローラ１４のニップを通過して所定の距離ｔ２（ここでは４５ｍｍ）だけ下流側に搬送されたところで再給送モータＭ３の回転方向の切り換えを行う場合を例示して説明する。この場合、スイッチバックされたシートの先端がレジストローラ１４のニップを４５ｍｍ通過したところで再給送ローラ１８，１９、及び再給送ローラ１７が一時停止する。レジストローラ１４はその間も回転し続けるので、レジストローラ１４と再給送ローラ１７の間でシートが引っ張り合う。そこで、再給送モータＭ３が反転から正転に切り換わる時、モータＭ３の回転数を一定時間（ここでは０．１２秒間）だけ通常の搬送速度よりも増速（ここでは２５％増速して回転数を７００ｐｐｓ）する。するとレジストローラ１４の搬送速度よりも再給送ローラ１７の搬送速度の方が速くなるため、瞬時にレジストローラ１４と再給送ローラ１７の間でシートのたるみが再生される。シートが転写ニップに突入する前に、シートは適度なたるみに戻るため、レジストローラ１４が再給送ローラ１７から受けるバックテンションは正常な搬送状態と同等になり、２面目の周期的な画像乱れが改善される。

次に図８を用いて上述の如き増速を行う再給送モータの駆動制御の一例について説明する。図８に示すように、再給送モータの定常駆動周波数は５２６ｐｐｓであり、２００〜４０８ｐｐｓは１−２相励磁、４０８以上は２相励磁である。再給送モータは５２６ｐｐｓで正転し、スイッチバックポイント付近で計１３６ｍｓかけてスローダウンし、１０ｍｓ停止する。再給送モータＭ３は回転方向を切り換えて、１−２相励磁で78ｍｓかけてスローアップし408ppsまで上がると２相励磁で49msかけて513ppsまで加速する。513ppsで一定時間（A3縦の場合、1.14ｓ）回転した後、９msかけて526ppsまで加速し、シートを再給送ユニット内へ搬送する。そして再給送モータＭ３は、シートの先端がレジストローラ１４を４3ｍｍほど通過した付近で３５ｍｓかけてスローダウンしてシート先端がレジストローラ下流45mmまで搬送された位置で、１０ｍｓ停止する。その後、再給送モータＭ３は再び回転方向を切り換えて、５１ｍｓかけて前記５２６ｐｐｓより速い７００ｐｐｓまでスローアップする。そして再給送モータＭ３は、一定時間（ここでは１２０ｍｓ）だけ７００ｐｐｓで正転し、その後、１６ｍｓかけて定常駆動周波数である５２６ｐｐｓまでスローダウンし、前記シートが画像形成手段に再給送されて２面目の記録がなされる。

以上の制御を行うことで、再給送ローラ１７に狭持搬送されているシートの先端が再給送モータＭ３とは別の駆動源（ここではメインモータ）によって回転駆動されるレジストローラ（回転体）１４に狭持されている状態であっても、再給送モータＭ３の回転方向を切り換えるときに再給送ローラ１８，１９及び再給送ローラ１７の回転が一瞬停止してしまうことに起因する、シートの２面目の記録精度や画像品質の低下を防止することができる。

また図示しないが、再給送ローラ１８に狭持搬送されているシートの後端が再給送モータＭ３とは別の駆動源（ここでは定着モータ）によって回転駆動される第２ＦＵローラ（回転体）２２に狭持されている状態で、再給送モータＭ３の回転方向の切り換えを行う場合も、前述したような再給送モータの増速制御は有効である。

すなわち、再給送ローラ１８，１９及び再給送ローラ１７の回転が一瞬停止している間も第２ＦＵローラ２２は回転し続けるので、第２ＦＵローラ２２と再給送ローラ１８の間でシートに過剰のループが形成される。ここで、もし再給送モータＭ３の増速制御を行わない場合は、過剰のループの状態でシート後端が第２ＦＵローラ２２を抜けるため、シートのコシによって勢いよく元に戻ろうとして、シート後端がばたつく音が発生する。これに対して前記再給送モータＭ３の増速制御を行うことで再給送ローラ１８，１９及び再給送ローラ１７の搬送速度が一時的に増加するため、シートの過剰のループがすぐに適度な状態に戻り、シート後端が第２ＦＵローラ２２から抜ける時、シート後端のバタツキ音は軽減される。

本実施形態ではレジストローラ通過後４５ｍｍ下流側の位置を再給送モータの回転方向切り換えポイントとして例示したが、この切り換えポイントは、これに限定されるものではない。この切り換えポイントは、画像形成装置本体の大きさやローラの配置、各ローラをどのモータから駆動させているかなど様々な要因から鑑みて、最適な位置を決定する必要がある。

プリンタの概略構成を説明する模式断面図プリンタにおける各ローラの駆動源を説明する模式図プリンタの再給送ユニット内の駆動系を説明する模式側面図プリンタにおける搬送系を抽出した模式構成図第１実施形態に係るシート再給送動作を示す模式構成図第１実施形態に係る再給送モータの駆動制御の一例を示すタイミングチャート図第２実施形態に係るシート再給送動作を示す模式構成図第２実施形態に係る再給送モータの駆動制御の一例を示すタイミングチャート図

符号の説明

Ｍ１ …メインモータ
Ｍ２ …定着モータ
Ｍ３ …再給送モータ
１ …感光体ドラム
２ …帯電ローラ
３ …光学ユニット
４ …現像ローラ
５ …転写ローラ
７ …定着手段
８ …カセット
９ …給送ローラ
１１ …ＦＤローラ
１２ …第１ＦＵローラ
１３ …中間排出ローラ
１４ …レジストローラ
１５ …再給送ユニット
１７ …再給送ローラ
１８，１９ …再給送ローラ
２０ …定着ローラ
２１ …搬送ローラ
２２ …第２ＦＵローラ
３０ …駆動伝達手段
３１ …ＦＤ駆動ギア
３２ …再給送駆動ギア
３３ …振り子アーム
３４ …振り子ギア
３５ …軸
３６ …第１アイドラギア
３７ …第２アイドラギア

Claims

画像形成手段において画像が形成されたシートを受け取り、そのシートの搬送方向を逆転させるスイッチバック搬送手段と、
前記スイッチバック搬送されたシートを再び前記画像形成手段へ向けて給送する再給送手段と、
前記スイッチバック搬送手段と前記再給送手段を駆動する正転又は反転可能な駆動源と、
前記駆動源の回転方向の切り換えに関わらず前記駆動源の正転及び反転時に前記再給送手段がシートの再給送方向にのみ回転するよう駆動力を伝達する駆動伝達手段と、を有し、
前記画像が形成されたシートを再び前記画像形成手段に給送する際に、前記再給送手段に狭持搬送されているシートの先端が前記駆動源とは別の駆動源によって回転駆動される回転体に狭持される前に、前記駆動源の回転方向の切り換えを行うことを特徴とする画像形成装置。
前記再給送手段に狭持搬送されているシートの先端又は後端が前記駆動源とは別の駆動源によって回転駆動される回転体に狭持されている状態で、前記駆動源の回転方向の切り換えを行う場合、切り換え後の前記再給送手段の搬送速度を一定時間だけ前記回転体の搬送速度に比べて増速することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記再給送手段を駆動する駆動源とは別の駆動源によって回転駆動される回転体とは、前記画像形成手段における画像形成タイミングに合わせて前記画像形成手段にシートを送り込む回転体であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記再給送手段を駆動する駆動源とは別の駆動源によって回転駆動される回転体とは、前記画像形成手段において画像が形成されたシートを前記再給送手段に送り込む回転体であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記再給送手段、前記駆動源、及び前記駆動伝達手段は再給送ユニットとして一体に設けられ、前記再給送ユニットは画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。