JP4749310B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、用紙を搬送する搬送装置を備えた画像形成装置に関するものである。
近年、画像形成装置では印刷の高速化が求められている。これに伴い、連続して給紙部から供給される用紙に於いては、紙間を短くする必要がある。この一手段として、搬送経路内に於いて、搬送スピードを増速することで紙間の距離を短く保つ方法があり、給紙部に於いての増速搬送の利点としては、以下のものが挙げられる。
ファーストコピー時間の短縮を図ることができる。また、増速により少しでも紙間を詰めて用紙を供給できるため、印刷要求の間隔があいた場合等でも、印刷速度の向上することができる。さらに、給紙時の負荷動作(クラッチ、ソレノイドなどの接続時間)など、搬送遅れを増速によりカバーすることができる。
ここで、特許文献1には、熱転写記録装置の印刷用紙給紙機構に関する、給紙ローラ機構から用紙を搬送する際に、高速モードで搬送するとともに、当該用紙が第一設定位置に達したことを検出したなら、当該用紙を一旦停止させ、直前に搬送した用紙が第二設定位置に達したことを検出したなら、一旦停止させた用紙を高速モードで搬送し、当該用紙がレジストローラ機構に達したなら、給紙ローラ機構及びプリレジストローラ機構を通常モードに切換える技術が開示されている。
特許文献2には、1枚目の用紙の搬送速度を高速とし、2枚目以降の用紙の搬送速度を低速とすることにより、1stコピータイムの短縮と連続記録時の騒音を低減を行う技術が開示されている。
特許文献3には、レジストローラまでの給紙速度をプロセス線速よりも増速する「紙間レス給送モード」と通常給送モードとを状況に応じて切り替え使用し、また、「紙間レス給送モード」において、増速期間、速度を可変する技術が開示されている。
特許文献4には、用紙が設定されたタイミングよりも早く到達した場合に、給紙手段の駆動を一旦停止して用紙を待機させ、設定された時間になった時再駆動を行い、用紙が遅く到達したときには、一旦停止することなく送り出すような制御を行い、これにより用紙間隔を一定にしている技術が開示されている。
特許文献5には、シートを連続して搬送するシート搬送装置であって、前記搬送されるそれぞれのシートを検知するための検知手段を備え、シートを連続して搬送する際に検知手段により後続シートを検知できない状態で先行シートと後続シートとの搬送を開始し、検知手段の位置で、先行シートと後続シートとの間に該後続シートを該検知手段が検知することができる間隔が生じるように、先行シートと後続シートとを搬送する技術が開示されている。
特許文献6には、用紙を搬送する第1搬送ローラと、上記第1搬送ローラの位置よりも下流側に配置されて回転駆動されて用紙を搬送する第2搬送ローラとからなり、先行用紙の後端が上記第1搬送ローラを抜けた後に、上記第1搬送ローラの回転駆動を停止して先行用紙と後行用紙との間隔を形成するこれにより、連続給紙される用紙の線速が安定な状態で空ける紙間の間隔のばらつきを小さく押さえて、搬送される紙間の間隔が小さく短縮されて生産性が向上した、簡易な構成で安価である用紙搬送装置及び画像形成装置を提供する技術が開示されている。
特許文献7には、2枚の用紙紙間を一定区間常時監視するとともに、その検出情報から演算した実線速を基に搬送速度を決定し、紙間を制御することにより、搬送中の紙間バラツキに対して大幅な精度向上が狙える技術が開示されている。
特開2001−080795号公報 特開平7−157149号公報 特開平5−289453号公報 特開平3−267230号公報 特開2001−301998号公報 特開2004−331357号公報 特開2005−335897号公報
以上のような、従来技術に於いては、増速や紙間制御により短い紙間を保持したり、紙間を安定させたりする目的は達成していた。
しかし、高速で搬送することにより用紙の位置と狙いの制御位置の誤差が積み上がり、用紙にダメージを与えながら搬送したり、場合によっては、用紙詰まりを引き起こしたりする場合もあり得た。また、搬送ローラの劣化、磨耗による用紙のスリップが発生した場合については考慮されたものではなかった。
そこで、本発明では、本発明では、上記のような問題を鑑み、増速時にも精度よく搬送することができ、なおかつ経時で部品劣化した場合に於いても、安定した用紙搬送が行える搬送装置を提供することを目的としている。
請求項1記載の発明は、複数の給紙段と、前記給紙段に積載された用紙を給送するための給紙手段と、前記給紙段より給紙された用紙を搬送する搬送手段と、前記給紙手段と前記搬送手段とを回転駆動するための駆動手段と、前記給紙手段により給紙される用紙が給紙経路における所定の範囲にあるときに前記駆動手段の駆動速度を増速する制御手段と、を有し、前記制御手段は、給紙段ごとに前記所定の範囲を設定する画像形成装置において、前記用紙が所定の距離を移動する時間を計測する計測手段を有し、前記制御手段は、前記計測手段により計測した時間と、前記所定の距離に用紙が到達する予定時間とを比較し、計測した時間が予定時間より遅れていた場合、その遅延時間応じて、前記所定の範囲を設定し、前記計測手段は、少なくとも2つ以上の複数の制御周期を切り替えて、計時処理を行い、前記所定の範囲に発生する計時処理については、前記制御周期のうち短い方の周期にて制御することを特徴とする画像形成装置である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、制御手段は、所定の範囲を、増速を開始する位置、又は、増速終える位置のいずれか、または、両位置を指定することにより設定することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の画像形成装置において、制御手段は、所定の範囲における駆動速度を給紙段毎に任意に設定可能としたことを特徴とする。
請求項記載の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置において、用紙が所定の距離を移動する時間を計測する計測手段を有し、前記制御手段は、前記計測手段により計測した時間と、前記所定の距離に用紙が到達する予定時間と、を比較し、計測した時間が予定時間より遅れていた場合、前記所定の範囲における用紙の搬送速度を設定することを特徴とする。
本発明によれば、増速時にも精度よく搬送することができ、なおかつ経時で部品劣化した場合に於いても、安定した用紙搬送が行える搬送装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る搬送装置の給紙部駆動系の概略構成を説明する斜視図である。給紙段毎、給紙モータH0を駆動源にギヤを介して、ピックアップローラH3、フィードローラH4、リバースローラH5、グリップローラH8が回転する構成となっている。
図2は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の給紙部の概略構成である。給紙部は、上から第1給紙段、第2給紙段、第3給紙段、第4給紙段と4段から成り、それぞれ違う用紙サイズ、用紙種類をセットすることが可能な構成をとっている。給紙段毎に搬送系の負荷、センサなどの構成要素は同じなので、第1給紙段を例にとって説明する。
給紙装置は、戻し分離方式(FFR方式)と呼ばれるFRR機構を用いており、給紙モーターH0が駆動(ON)すると、給紙トレイH1に積載された転写紙H2のうちの最上位の転写紙が、任意に上下に動き接離可能なピックアップローラH3により引き出される。そして、順方向(時計回り)に回転するフィードローラH4と、逆方向(反時計回り)に回転駆動されるが内蔵された図示しないトルクリミッタにより順方向に連れ回りするリバースローラH5とにより、1番上の1枚の転写紙のみが分離されて、グリップローラH7側に搬送される。
ピックアップローラH3は、図示しないスプリングなどの弾性部材により、給紙トレイH1の最上紙である転写紙から離れる方向に付勢されている。ピックアップローラH3は、図示しないピックアップ・ソレノイドを有し、このピックアップソレノイドへの通電をON/OFF制御して、ピックアップソレノイドの電磁的作動体により、ピックアップローラH3を転写紙H2に接する方向に駆動力を作用させ、任意に転写紙H2に接するようにしている。
また、フィードローラH4とグリップローラH7間には給紙センサH6、グリップローラH7の搬送下流側には縦搬送センサH8が設けられ、この給紙センサH6、縦搬送センサH8の検知信号により、転写紙H2の先端及び後端の通過を検知する。検知されたタイミングに基点として、制御手段によって、モータのON/OFFや速度切り替え、ジャム等が所定に制御されている。
図3は画像形成装置における主要な制御ブロックを示す概略図である。
図3には、プリンタシステム1での制御ブロックを構成する各部、また、ホストコンピュータ0を記載している。
プリンタシステム1は、大きくコントローラ2とプリントエンジン4の制御部からなっている。
コントローラ2は、ホストコンピュータ0から画像データやコマンドを受け、画像の加工、システムのユーザーI/Fとして操作パネル3を制御したりする役割を持つ。
そして、プリントエンジン4はコントローラ2からの画像データを受け取り、コマンドの送受信によって、画像形成に関わる動作をさせ実際に紙に画像をのせていく役割を持つ。
プリントエンジン4は、内部に制御手段であるCPU5を備えていて、搬送制御や画像形成のための制御を行っている。その周辺には、制御プログラムを記憶している読み込み専用のメモリであるROM6、制御プログラム内で使用する読み書き可能なメモリであるRAM7、画像形成装置の電源をOFFしてもデータを保持しておくことのできる不揮発メモリであるEEPROM8を備えている。
また、CPU5周辺には、画像形成装置の負荷にアクセスするためのI/Oポート9を備えており、I/Oポート9は出力側のデバイスとして給紙モーター、中継モーター、レジストモーター、ピックアップソレノイドが接続されている。さらに給紙モーター、中継モーター、レジストモーター等の搬送モーターは細かな位置制御が可能なようにステッピングモータで構成されているため、専用のモータードライバ10を介してアクセスする。これにより、励磁、スルーアップ/スルーダウン、速度切り替えなどの制御を行っている。
また、I/Oポート9は入力側のデバイスとして給紙センサ、縦搬送センサ、中継センサ、レジストセンサが接続されており、画像形成装置としての制御手段であるCPU5は、給紙部の制御を行う時、I/Oポート9を介して入力デバイスからの検知信号を受け、用紙の先端及び後端の位置を知ることができる。このトリガをもとにして各出力デバイスを制御することにより、転写紙をシーケンシャルに搬送している。
図4に本実施の形態における転写紙の基本的な給紙動作を説明するためのタイミングチャートを記す。
印刷指示がなされると、まず、給紙モーターH0、中継モーターをいつでも駆動できるように励磁状態にする。そしてT1(msec)後にピックアップソレノイドをONして、ピックアップローラH3を転写紙H2に接触させる。励磁状態から準備期間T2(msec)が経過した時点で、給紙モーターH0を低速Slowにて駆動を開始する。これにより転写紙H2の搬送が開始され、所定時間経過した後、給紙センサH6に転写紙先端部が到達し、給紙センサH6がONを検知する。ここで、はじめに給紙モータH0を低速Slowにて駆動しているのは、それにより給紙部においての転写紙H2の分離性能をあげることを目的としている。
給紙センサH6がONを検知すると、同時に給紙モータH0の駆動を高速Shighに切り替える。これにより転写紙H2は増速搬送が開始され、自紙より前に紙が存在する場合には、その紙との間隔を縮めることができる。また同時に、ピックアップソレノイドをOFFしてピックアップローラH3を転写紙H2から離間させる。
増速搬送された転写紙H2の用紙先端部は、その後、縦搬送センサH8に到達し、縦搬送センサH8はONを検知する。
縦搬送センサH8がONした時点から、タイマーのカウントを開始しTz(msec)が経過した時点で給紙モータH0の駆動を高速Shighから低速Slowに切り替える。再び低速で搬送された転写紙H2の用紙先端は、その後、中継ローラH9のニップに挟まれ、中継ローラH9の駆動力により、中継センサH10を通過し、さらにレジストセンサH11を通過し、レジストローラに付き当てられ、ある程度のたわみを形成する。そして、その後、レジストを再スタートして、画像形成部へと搬送される。
ここで、増速搬送区間中に発生する計時処理について、制御周期のうち短い方の周期にて制御する処理動作を上記一連のタイミング制御の中で、例に挙げて説明する。
増速搬送区間中以外、すなわち転写紙H2が搬送されていない状態か、給紙モータH0の駆動を低速Slowにして搬送している期間に計時するタイマーは、転写紙が搬送速度が遅いため、荒い精度(10msec程度)の周期でカウントを行う。
上記図4のタイミングチャートの例では給紙モータ励磁からにピックアップソレノイドをONするまでの時間T1(msec)、及び給紙モータ励磁から給紙モータ低速Slow駆動開始するまでの時間T2(msec)は、荒い精度の周期タイマーでカウントして問題はない。
一方、増速搬送区間中、すなわち転写紙が、給紙モータH0の駆動を高速Shighにして搬送している期間に計時するタイマーは、転写紙が搬送速度が遅いため、細かい精度(5msec程度)の周期でカウントを行う。上記図4のタイミングチャートの例では、縦搬送センサがONした時点から給紙モータの駆動を高速Shighに切り替える迄の時間Tz(msec)は、細かい精度の周期タイマーでカウントする。
全てを細かい周期タイマーでカウントさせることが、搬送誤差をなくすためには望ましいが、CPUの処理にも限界があり、搬送処理のタイマーを全て細かい周期のタイマーにした場合には、他の処理へのパフォーマンスへ影響する可能性がある。搬送制御に関するタイマーの精度については搬送線速(mm/sec)に応じた周期に決めるのがよい。また、場合に応じて制御周期を選択できる様にすることで搬送誤差をなくし、必要以上にCPUへの処理負荷をかけないシステムにすることが可能となる。
図5は、画像形成装置の操作部を示した図である。
操作部30には、液晶タッチパネル31、テンキー32、クリア/ストップキー33、プリントキー34、モードクリアキー35、初期設定キー38などがあり、液晶タッチパネル31には、部数、及び画像形成装置の状態を示すメッセージ、エラー時の警告メッセージ、そして後述する本発明の増速調整用の設定画面などが表示される。
図6,図8、図10、図12は増速搬送区間の調整を実現するための一手段である設定画面の例を示した図である。設定画面により設定される調整値は、給紙段毎に設定できるようになっており、さらに、それぞれの調整値は前述図1のEEPROMに記憶され、画像形成装置の電源を切っても、消えないようにしておくの望ましい。
図6の設定画面では、増速搬送範囲Ezを操作部より入力できるようにしものである。増速搬送範囲Ezは、増速する長さをmm単位で設定するようにしている。
図7は図6の設定画面での増速調整範囲を示している。増速搬送範囲Ezは給紙モータH0の駆動を高速Shighから低速Slowに切り替えるタイミングの調整値であり、この値により決定することにより、増速搬送区間の範囲を調整する。
図8の設定画面では、増速搬送開始位置Psを操作部より入力できるようにしものである。増速搬送開始位置Psは、ある基準(0mm)から増速を開始する位置を前側(−側)にも後側(+側)にも、mm単位で設定できるようにしている。
図9は図8の設定画面での増速調整範囲を示している。増速搬送開始位置Psは給紙モータH0の駆動を低速Slowから高速Shighに切り替えタイミングの調整値であり、この値により決定することにより、増速搬送区間の範囲を調整する。
図10の設定画面では、増速搬送終了位置Peを操作部より入力できるようにしものである。増速搬送終了位置Peは、ある基準(0mm)から増速を終了する位置を前側(−側)にも後側(+側)にも、mm単位で設定できるようにしている。
図11は図10の設定画面での増速調整範囲を示している。増速搬送終了位置Peは給紙モータH0の駆動を高速Shighから低速Slowに切えるタイミングの調整値であり、この値により決定することにより、増速搬送区間の範囲を調整する。
図12の設定画面では、増速搬送速度Shighを操作部より入力できるようにしものである。増速搬送速度Shighは、増速する速度をmm/sec単位で設定するようにしている。
増速搬送速度Shighは給紙モータH0の駆動速度の調整値であり、この値により給紙モータのドライバへ設定するパルステーブルを決定し、増速搬送区間の速度を調整する。
上記のそれぞれの調整値は、主として画像形成装置の保守点検者が調整できることを想定している。給紙部の各搬送ローラは、使用頻度により、摩耗の度合いがことなってくる。そのため、上記の調整値入力手段により、経時で部品が劣化した場合に於いても、また、部品を新品に交換した際においても、給紙段毎のスリップ率の違いを調節できるため、安定した用紙搬送が行えるようになる。
図13は、給紙センサ−縦搬送センサ間の到達時間測定処理のタイミングチャートである。
印刷指示を受けてから、給紙モータH0を低速Slowにて転写紙H2を搬送し、所定時間経過した後、給紙センサH6に転写紙先端部が到達し、給紙センサH6がONを検知する。同時に給紙モータH0の駆動を高速Shighに切り替える。これにより転写紙H2は増速搬送が開始される。増速搬送された転写紙H2の用紙先端部は、その後、縦搬送センサH8に到達し、縦搬送センサH8はONを検知する。
給紙センサ−縦搬送センサ間の到達時間を測定するため、給紙センサH6がONを検知した時点で、測定用のタイマーのカウントをはじめる。そして縦搬送センサH8がONを検知した時点で給紙センサ−縦搬送センサ間の到達時間測定値Tsens(msec)は決定する。
そして、給紙センサ−縦搬送センサ間の到達時間の理論値Tref(msec)と比較し、測定値Tsens(msec)の方が大きい場合には、転写紙H2がスリップして搬送に遅延が生じている。そのため、遅延時間TdelayにTsens−Tref(msec)を記憶しておく。
そして、図14に示したように、次回、印刷する転写紙では、この遅延時間Tdelay の時間分だけ給紙モータH0の駆動を高速Shighに切り替える時間を早くする。これによりスリップによる搬送遅れを増速によりカバーすることができ、スリップのない場合と同等のタイミングで制御できるため、安定した用紙搬送が行えるようになる。
また、図15に示したように、次回、印刷する転写紙には、給紙モータH0の駆動を高速Shigh及びこの遅延時間Tdelay を考慮して、速度を速くする(図15ではShigh->Shigh1に速度修正)ようにしても同様の効果が得られる。
以下に本発明に関する作用効果について述べる。給紙後の一定の区間にて、前記駆動手段の速度を通常速から増速に切り替えて搬送することにより、高速で搬送することによりファーストコピー時間の短縮を図ることができる。また、印刷要求の間隔があいた場合でも、前の紙との紙間を短くすることができる。さらに、一部の区間でのみ高速で制御することにより、駆動系の騒音を低減することができる。
印刷の頻度は給紙トレイごとに違いがあり、給紙ローラ、搬送ローラの劣化、磨耗の度合いも異なってくる。それにより用紙がスリップし搬送精度に影響を与える場合がでてくる。特に搬送速度の速い区間においてはスリップにより紙が遅れることにより、実際の紙の位置と制御上想定している紙の位置にギャップが生じ、「狙いの紙間が形成できない」、「ジャム検知余裕度がなくなる」などの不具合が生じることがありえる。給紙段毎に増速搬送区間の長さを可変設定可能にすることにより、経時で部品が劣化した場合に於いても、給紙段毎のスリップ率の違いを調節できるため、上記の様な不具合がなくなり、安定した用紙搬送が行える。
速搬送区間の範囲を両方向に可変可能に設定可能にすることにより、調節精度の向上とユーザーの利便生向上を図ることができる。
刷の頻度は給紙トレイごとに違いがあり、給紙ローラ、搬送ローラの劣化、磨耗の度合いも異なってくる。それにより用紙がスリップし搬送精度に影響を与える場合がでてくる。特に搬送速度の速い区間においてはスリップにより紙が遅れることにより、実際の紙の位置と制御上想定している紙の位置にギャップが生じ、「狙いの紙間が形成できない」、「ジャム検知余裕度がなくなる」などの不具合が生じることがありえる。給紙段毎に増速搬送区間の駆動速度を可変設定可能にすることにより、経時で部品が劣化した場合に於いても、給紙段毎のスリップ率の違いを調節できるため、上記の様な不具合がなくなり、安定した用紙搬送が行える。
速搬送区間中、センサへの用紙到達時間がある程度遅れた場合、その遅延時間分は、増速搬送区間の範囲を延長する。これにより、給紙ローラ、搬送ローラの劣化、磨耗による用紙のスリップが発生した場合でも、その分の用紙の遅れがカバーできるため、用紙間隔を空けることなく、安定した用紙搬送が行える。
速搬送区間中、センサへの用紙到達時間がある程度遅れた場合、その遅延時間分は、増速搬送区間の範囲を延長する。これにより、給紙ローラ、搬送ローラの劣化、磨耗による用紙のスリップが発生しても、その分の用紙の遅れがカバーできるため、用紙間隔を空けることなく、安定した用紙搬送が行える。
送速度の速い増速区間においては、単位時間当たりに搬送される紙の距離が長くなる。このため、実際の紙の位置と制御上想定している紙の位置の誤差は、用紙位置の制御周期が細かい(短い)ほど、有利となる。発生する計時処理については、制御周期を通常より短く設定して制御することにより、用紙を誤差なく正確に搬送できるため、安定した用紙搬送が行える。
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
本発明の実施形態の搬送装置の給紙部駆動系の概略構成を説明する斜視図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の給紙部の概略構成図である。 本発明の実施形態のリストボックスの一例を示す図である。 本発明の実施形態の転写紙の基本的な給紙動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態の画像形成装置の操作部を示した図である。 本発明の実施形態の増速搬送区間の調整を実現するための一手段である設定画面の例を示した図である。 本発明の実施形態の図6の設定画面での増速調整範囲を示す図である。 本発明の実施形態の増速搬送区間の調整を実現するための一手段である設定画面の例を示した図である。 本発明の実施形態の図8の設定画面での増速調整範囲を示す図である。 本発明の実施形態の増速搬送区間の調整を実現するための一手段である設定画面の例を示した図である。 本発明の実施形態の図10の設定画面での増速調整範囲を示す図である。 本発明の実施形態の増速搬送区間の調整を実現するための一手段である設定画面の例を示した図である。 本発明の実施形態の給紙センサ−縦搬送センサ間の到達時間測定処理のタイミングチャートである。 本発明の実施形態の遅延修正の一例を示す図である。 本発明の実施形態の遅延修正の一例を示す図である。
符号の説明
H0 給紙モータ
H3 ピックアップローラ
H4 フィードローラ
H5 リバースローラ
H8 グリップローラ

Claims (4)

  1. 複数の給紙段と、
    前記給紙段に積載された用紙を給送するための給紙手段と、
    前記給紙段より給紙された用紙を搬送する搬送手段と、
    前記給紙手段と前記搬送手段とを回転駆動するための駆動手段と、
    前記給紙手段により給紙される用紙が給紙経路における所定の範囲にあるときに前記駆動手段の駆動速度を増速する制御手段と、を有し、
    前記制御手段は、給紙段ごとに前記所定の範囲を設定する画像形成装置において、
    前記用紙が所定の距離を移動する時間を計測する計測手段を有し、
    前記制御手段は、前記計測手段により計測した時間と、前記所定の距離に用紙が到達する予定時間とを比較し、計測した時間が予定時間より遅れていた場合、その遅延時間応じて、前記所定の範囲を設定し、
    前記計測手段は、少なくとも2つ以上の複数の制御周期を切り替えて、計時処理を行い、
    前記所定の範囲に発生する計時処理については、前記制御周期のうち短い方の周期にて制御することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記所定の範囲を、増速を開始する位置、又は、増速終える位置のいずれか、または、両位置を指定することにより設定することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記所定の範囲における駆動速度を前記給紙段毎に任意に設定可能としたことを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
  4. 用紙が所定の距離を移動する時間を計測する計測手段を有し、
    前記制御手段は、前記計測手段により計測した時間と、前記所定の距離に用紙が到達する予定時間と、を比較し、計測した時間が予定時間より遅れていた場合、前記所定の範囲における用紙の搬送速度を設定することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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