JP4821666B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、シート状の記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。
シート状の記録材に画像を形成する画像形成装置においては、画像が記録材に形成される転写位置等の画像形成位置に記録材が斜行して搬送されることがある。
記録材は、その先端縁及び後端縁が搬送方向に直交し、側端縁が搬送方向に平行な状態で画像形成位置に搬送されることが理想的であるが、この状態からずれて搬送され、端縁が搬送方向に対して傾斜した状態で画像形成位置に達することがあり、このような現象が斜行または紙曲がりと称され、斜行を防止するための改良が行われている。
斜行を防止する技術として最も広く用いられているのが、突き当て手段を用いたループ搬送である。
ループ搬送は、ループ形成ローラにより記録材を搬送し、停止した突き当て手段に突き当て、突き当て手段の上流にループを形成することにより、記録材の先端縁を搬送方向に直交させる技術である。
突き当て手段には、レジストローラが用いられ、レジストローラは、その上流にループが形成された後に、搬送を開始して画像形成位置に記録材を搬送する。
このようなループ搬送により斜行が補正されるが、突き当て手段を用いた斜行防止には限界があり、記録材上の画像の位置、向きに対して高い精度が要求される最近の画像形成装置では、ループ搬送では十分でなくなってきている。
特許文献1、2では、紙曲がり検知手段及び該紙曲がり検知手段の検知結果に基づいて搬送幅方向に並列配置された複数搬送手段の各々を制御することが提案されている。
特開平6−263287号公報 特開平10−212055号公報
特許文献1、2では、搬送方向に直交して配置された2個の搬送手段を、検知手段の検知結果に基づいて制御することにより斜行を補正している。
特許文献1、2の技術は記録材の斜行防止に効果があるが、十分ではない。
最近、電子写真方式の画像形成装置の利用分野が、軽印刷の分野に拡大している。
印刷においては、従来のオフィス用途に比較して高い画像位置精度が要求されるとともに、使用される記録材の種類が多様であり、斜行が発生しやすい。
このために、特許文献1を含む従来技術では斜行を十分に防止することができなくなってきている。
斜行の程度を評価するには、図8に示すように、記録材Pの搬送幅方向Xの長さPXに対して、記録材Pの角PAの斜行による搬送方向Yのずれ量ΔYのパーセント、(ΔY/PX)×100、が用いられる。
従来技術では、1%程度以下にずれ量を補正するには有効であったが、最近の画像形成装置に要求されるずれの許容量、0.2%以下に抑えることは困難であった。
本発明はこのような従来の斜行防止技術における問題を解決し、高い位置精度で記録材に画像を形成することが可能であり、また、多様な種類の記録材に対して高い位置精度で画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
前記目的は下記の発明により達成される。
1.記録材に画像を形成する画像形成部及び該画像形成部が画像を形成する画像形成位置に向けて記録材を搬送する給紙部を有する画像形成装置において、
前記給紙部は、
記録材の先端を停止させるレジストローラ、
前記レジストローラの搬送方向上流側、且つ、記録材の搬送幅方向に配置され、前記レジストローラとの間に第2のループを形成する、互いに独立して制御される複数のループ形成ローラ
前記レジストローラと前記複数のループ形成ローラの間に配置され、搬送される記録材の斜行を検知する検知手段、
前記複数のループ形成ローラの搬送方向上流側に配置される搬送ローラ及び、
前記検知手段の検知結果に基づいて、前記複数のループ形成ローラの各々を独立して制御することにより記録材の斜行を補正する制御手段、を有し、
前記搬送ローラは、前記複数のループ形成ローラと前記搬送ローラの間で記録材に発生するテンションの偏りを、前記複数のループ形成ローラと前記搬送ローラの間で第1のループを形成して補正することを特徴とする画像形成装置。
2.前記搬送ローラは、前記複数のループ形成ローラの搬送速度よりも高い搬送速度で、前記記録材を前記複数のループ形成ローラへ搬送することにより前記第1のループを形成することを特徴とする前記1に記載の画像形成装置。
3.前記搬送ローラは、停止している前記複数のループ形成ローラに記録材を突き当てることにより前記第1のループを形成することを特徴とする前記1に記載の画像形成装置。
4.記録材に画像を形成する画像形成部及び該画像形成部が画像を形成する画像形成装置に向けて記録材を搬送する給紙部を有する画像形成装置において、
前記給紙部は、
記録材の先端を停止させ、記録材に第2のループを形成するレジストローラ、
前記レジストローラの搬送方向上流側、且つ、記録材の搬送幅方向に配置され、前記レジストローラとの間に第2のループを形成する、互いに独立して制御される複数のループ形成ローラ、
搬送される記録材の斜行を検知する検知手段、
前記ループ形成ローラの搬送方向上流側に配置される搬送ローラ、
前記検知手段の検知結果に基づいて、前記複数のループ形成ローラの各々を独立して制御することにより記録材の斜行を補正する制御手段、を備え、
前記検知手段により記録材の先端を検知したタイミングで、前記搬送ローラのニップが解除されることで、前記複数のループ形成ローラとの間の記録材に発生するテンションの偏りが補正されることを特徴とする画像形成装置。
5.前記制御手段は、記録材の先端が前記検知手段を通過した後に前記搬送手段を停止させる制御を行い、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記搬送手段の各々の停止時間を独立して制御することを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
6.前記制御手段は、記検知手段の検知結果に基づいて、前記搬送手段の各々の搬送速度を独立して制御することを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
7.前記検知手段は、記録材の搬送方向に直交する方向に並んで配置された複数のセンサを有することを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
8.前記検知手段は、記録材の搬送方向に直交する方向に直交する方向に複数の検知素子が並んだセンサアレイを有することを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
本発明では、複数の搬送手段を独立制御して斜行を補正する際に、搬送ローラにより、記録材に生ずるテンションの偏りを補正するので、斜行補正が十分に機能し、高精度で斜行が補正される。また、様々な種類の紙に対して高い精度で斜行を補正することができる。
[画像形成装置]
図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
図示の画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K、転写部としてのベルト状の中間転写体7、給紙部100、記録材収納部20、再給紙部26及び定着装置11を有する。画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K及び中間転写体7で構成される画像形成部Aの上部には、原稿画像読み取り装置Bが配置されている。
イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット10Yは、ドラム状の感光体1Yと、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y及びクリーニング手段6Yとを有する。また、マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット10Mは、ドラム状の感光体1Mと、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M及びクリーニング手段6Mとを有する。シアン色の画像を形成する画像形成ユニット10Cは、ドラム状の感光体1Cと、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C及びクリーニング手段6Cとを有する。黒色画像を形成する画像形成ユニット10Kは、ドラム状の感光体1Kと、該感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写手段としての一次転写ローラ5K及びクリーニング手段6Kとを有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kで形成された各色の画像は、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kにより、回動する中間転写体7上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
記録材Pは記録材収納部20の給紙カセット21に収納されており、給紙ユニット22により1枚ずつ給紙され、搬送ローラ23、24、給紙部100を経て、二次転写ローラ8Aにより形成される転写位置(画像形成位置)TRに搬送される。
転写位置TRにおいて、記録材Pにカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録材Pは、定着装置11により定着処理され、排紙ローラ27に挟持されて機外の排紙トレイ28上に載置される。
一方、二次転写ローラ8Aにより記録材Pにカラー画像を転写した後、記録材Pを曲率分離した中間転写体7は、クリーニング手段6Aによりクリーニングされ、中間転写体7の表面に残留しているトナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラ5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
二次転写ローラ8Aは、転写位置TRを記録材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体7に圧接する。
26は裏面画像形成用の再給紙部である。
図2、図3は転写位置TR(図1参照)に記録材を供給する給紙部を示し、図2は側断面図であり、図3は平面図である。
給紙部100には、記録材Pの搬送方向上流から、上流搬送手段としての搬送ローラ101、ループ形成ローラ102及び突き当て手段としてのレジストローラ103が順に配置され、記録材Pを搬送する。
また、給紙部100には、搬送される記録材を案内するガイド板が設けられ、上流側から、ガイド板104A、104Bの対、ガイド板105A、105Bの対及びガイド板106A、106Bの対が順に配置される。
ループ形成ローラ102とレジストローラ103間のガイド板のうちの下側のガイド板105A及び106Aは下方に湾曲しており、記録材のループを形成するための空間を形成する。
ループ形成ローラ102は、搬送幅方向の中心線CLを挟んで対称に配置された搬送手段としてのローラ対102A、102Bを有し、ローラ対102AはステッピングモータM2Aで駆動され、ローラ対102BはステッピングモータM2Bにより駆動される。
また、搬送ローラ101はステッピングモータM1により駆動され、レジストローラ103がステッピングモータM3により駆動される。
ステッピングモータM1、M2A、M2B及びM3は制御手段CRにより制御される。
SE1、SE2、SE3は記録材Pを検知するセンサである。検知手段としてのセンサSE1、SE2は中心線CLを挟んで対称に並列配置され、センサSE3は中心線上に配置される。
なお、検知手段としては、センサ素子がライン状に形成されたセンサアレイを用い、アレイの方向が搬送幅方向となるようにセンサアレイを配置して、斜行を検知する構成とすることも可能である。
センサアレイを用いることにより、サイズの異なる記録材の斜行を高精度で検知することが可能となる。
制御手段CRは給紙部100における給紙のタイミング制御及び記録材の斜行補正制御を行う。
[記録材の給紙タイミング制御]
制御手段CRは図4に示す給紙制御を行う。
図4において、線Lは記録材先端の走行軌跡を示す。なお、図4において、左から右へが時間Tの経過であり、上から下が記録材Pの走行距離Dを示す。
記録材Pは、搬送ローラ101により搬送されてループ形成ローラ102まで走行し、ループ形成ローラ102の搬送で、レジストローラ103まで走行し、レジストローラ103の位置で時間ΔT停止した後に転写位置TRに向けて再搬送される。
停止時間ΔTは、レジストローラ103の上流に記録材Pのループを形成し、また、画像形成との同期を取るための時間であり、露光開始時間との関係で決定される。
即ち、画像形成位置である転写位置TR(図1参照)において、中間転写体7上のカラー画像の先端と記録剤Pの先端とが常に一定の関係になるように、レジストローラ103の起動時点が画像形成部10Yにおける露光開始時点から所定時間後になるように、レジストローラ103の搬送開始時点が制御される。
停止時間ΔTを設けることにより、レジストローラ103の上流にループが形成され、このループにより、記録材Pが元に戻ろうとする力が生じて、記録材Pの斜行が補正される。
[斜行補正1]
記録材Pの先端は図4における点線の位置において、検知手段としてのセンサSE1、SE2により検知され、制御手段CRはセンサSE1の検知信号に基づいて、ステッピングモータM2Aを制御し、センサSE2の検知信号に基づいて、ステッピングモータM2Bを制御する。
図3に示すように、先端PFが搬送方向Yに直角な方向Xからずれた斜行状態で搬送された記録材Pを検知したセンサSE1、SE2の検知信号は時間差をもって出力される。
ループ形成ローラ102は2個のローラ対102A、102Bを有し、制御手段CRはステッピングモータM2A、M2Bを独立して制御することにより、ローラ対1O2A、102Bを互いに独立して制御する。
具体的には、斜行補正1において、制御手段CRはセンサSE1、SE2の先端検知の時間差に応じて、ステッピングモータM2A、M2Bの回転速度を制御する。
即ち、検知時点が早い側のローラ対を駆動するモータの回転速度を遅くし、検知時点が遅い方のローラ対を駆動するモータの回転速度を速くすることにより、記録剤Pの斜行が補正される。
レジストローラ103の上流には、センサSE3が配置されている。
ローラ対102A、102BはセンサSE3の記録材先端検知から所定時間経過した時点で停止する。
ローラ対102A、102Bの停止時点は、レジストローラ103の上流に記録剤Pの第2のループを形成するように設定される。
レジストローラ103の上流に第2のループ形成により、前記に説明したように、記録剤Pの斜行がさらに補正される。
レジストローラ103はその上流に所定量のループが形成された時点で起動して、記録材Pを画像形成位置である転写位置TRに向けて搬送する。
[斜行補正2]
斜行補正2においては、ループ形成ローラ102を構成するローラ対102A、102Bの独立制御として、ローラ対102A、102Bの停止時点を制御している。
斜行補正2における制御を図5を用いて説明する。
斜行補正2においては、ローラ対102Aの搬送速度とローラ対102B搬送速度とはとは互いに等しい。
センサSE1により記録材Pの先端が時点t1で検知され、センサSE2により記録材Pの先端が時点t2で検知される。
制御手段CRは先端検知後もローラ対102A、102Bの駆動を継続し、ローラ対102Aを時点t4で停止させ、ローラ対102Bを時点t5で停止させる。
(t4−t1)=(t5−t2)とすることにより、センサSE1、SE2の位置からの記録材Pの走行距離が、搬送幅方向の両端間で等しくなり、斜行が補正される。
なお、センサSE1、SE2の先端検知から停止までの時間は、実際には、実験により求められた最適値に設定される。
記録材Pの先端は、ローラ対102A、102Bの停止時点t4の前の時点t3でレジストローラ103に到達しており、時間間隔t3〜t4では、記録材Pの第2のループがレジストローラ103の上流に形成される。
記録材Pの先端が、レジストローラ103を構成するローラ対間のニップに突き当たり停止し、第2のループが形成されることにより、先端縁の方向Xに対する平行度がさらに高くなって、高い精度の斜行補正が行われる。
[テンション補正1]
前記に説明した斜行補正において、記録材Pはループ形成ローラ102の上流では、上流搬送手段としての搬送ローラ101により搬送される。
従って、ループ形成ローラ102を構成するローラ対102A、102Bの前記した独立制御による斜行補正で記録材Pの向きが変った場合、搬送ローラ101とループ形成ローラ102との間において、方向X、即ち、搬送幅方向での記録材Pの両端部の搬送距離に差ができる。
この搬送距離の差により、搬送幅方向の両端間で記録材Pのテンションに偏りが生ずる。このテンションの偏りの結果、所望の斜行補正ができない、記録材に皺が発生する等の問題が生ずる。
本発明では、ループ形成ローラ102の上流に、搬送幅方向において、記録材Pにかかるテンションを均等化するテンション補正手段を設けることによりこの問題を解決した。
テンション補正1においては、テンション補正手段として、ループ形成ローラ102の上流に記録材Pの第1のループを形成するループ形成手段を用いている。
第1のループにより、前記した記録材Pの両端部での搬送距離の差が吸収されて、テンションの偏りが補正される。
第1のループは搬送ローラ101の搬送速度をループ形成ローラ102の搬送速度よりも速く設定することにより形成される。即ち、ループ形成ローラ102の記録材Pの先端が到達した後に、搬送ローラ101はループ形成ローラ102よりも速い速度で記録材Pを搬送するので、ループ形成ローラ102の上流には、次第に第1のループが形成される。なお、斜行補正において、ローラ対102A、102Bの搬送速度は異なるが、搬送ローラ101の搬送速度は、ローラ対102A、102Bの何れの搬送速度よりも速い。
このようにして、ローラ対102A、102Bの独立制御による斜行補正が十分に行われる。
[テンション補正2]
図6はテンション補正2における記録材搬送のタイミングチャートである。
記録材は搬送ローラ101により搬送され、停止しているループ形成ローラ102に突き当たり、時間ΔT1停止した後にループ形成ローラ102により搬送され、停止しているレジストローラ103に突き当たる。
時間ΔT2後に、レジストローラ103が起動して搬送を開始する。
ループ形成ローラ102による搬送速度は前記に説明したように、ローラ対102A、102Bの搬送速度が互いに異なるので、一義的ではないが、ほぼ搬送ローラ101の搬送速度に等しい。
停止時間ΔT1によりループ形成ローラ102の上流に第1のループ形成されるので、前記に説明したように、第1のループにより、ローラ対102A、102Bの独立制御により生ずるテンションの偏りが補正される。
[テンション補正3]
図7はテンション補正3を行う補正手段を示す。
搬送ローラ101は、これを構成するローラ対のニップをソレノイドSLにより解除できるように構成されている。
制御手段CRは、センサSE1またはSE2が記録材Pの先端を検知した信号に基づいて、ソレノイドSLを作動させて、搬送ローラ101のニップを解除する。
これにより、記録材Pには、ループ形成ローラ102を構成するローラ対102A、102Bによる搬送力のみが作用し、ローラ対102A、102Bを独立制御した場合に、記録材Pにかかるテンションの偏りが生ずることがない。
なお、搬送ローラは搬送ローラ101の上流にも存在するが、ローラ対102A、102Bと同時刻に記録材を搬送する搬送ローラのニップを解除する。
図1の例では、記録材収納部20と給紙部100間の搬送部に設けられた搬送ローラ23、24及び再給紙部26に設けられた搬送ローラ26aにニップ解除機構が設けられる。
搬送ローラのニップ解除は、次の記録材の搬送の前まで継続し、次の記録材搬送で、ニップ状態に復帰するが、斜行補正の終了時点、即ち、レジストローラ103による記録材搬送の開始時点で、ニップ状態に復帰させる構成としてもよい。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の給紙部の側断面図である。 図2に示す給紙部の平面図である。 給紙タイミング制御を説明するタイミングチャートである。 斜行補正2を説明するタイミングチャートである。 テンション補正2を説明するタイミングチャートである。 テンション補正3を実行するテンション補正手段を示す図である。 記録材の斜行を説明する図である。
符号の説明
100 給紙部
101 搬送ローラ
102 ループ形成ローラ
102A、102B ローラ対
103 レジストローラ
CR 制御手段
SE1、SE2、SE3 センサ
P 記録材

Claims (8)

  1. 記録材に画像を形成する画像形成部及び該画像形成部が画像を形成する画像形成位置に向けて記録材を搬送する給紙部を有する画像形成装置において、
    前記給紙部は、
    記録材の先端を停止させるレジストローラ、
    前記レジストローラの搬送方向上流側、且つ、記録材の搬送幅方向に配置され、前記レジストローラとの間に第2のループを形成する、互いに独立して制御される複数のループ形成ローラ
    前記レジストローラと前記複数のループ形成ローラの間に配置され、搬送される記録材の斜行を検知する検知手段、
    前記複数のループ形成ローラの搬送方向上流側に配置される搬送ローラ及び、
    前記検知手段の検知結果に基づいて、前記複数のループ形成ローラの各々を独立して制御することにより記録材の斜行を補正する制御手段、を有し、
    前記搬送ローラは、前記複数のループ形成ローラと前記搬送ローラの間で記録材に発生するテンションの偏りを、前記複数のループ形成ローラと前記搬送ローラの間で第1のループを形成して補正することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記搬送ローラは、前記複数のループ形成ローラの搬送速度よりも高い搬送速度で、前記記録材を前記複数のループ形成ローラへ搬送することにより前記第1のループを形成することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記搬送ローラは、停止している前記複数のループ形成ローラに記録材を突き当てることにより前記第1のループを形成することを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  4. 記録材に画像を形成する画像形成部及び該画像形成部が画像を形成する画像形成位置に向けて記録材を搬送する給紙部を有する画像形成装置において、
    前記給紙部は、
    記録材の先端を停止させ、記録材に第2のループを形成するレジストローラ、
    前記レジストローラの搬送方向上流側、且つ、記録材の搬送幅方向に配置され、前記レジストローラとの間に第2のループを形成する、互いに独立して制御される複数のループ形成ローラ、
    搬送される記録材の斜行を検知する検知手段、
    前記複数のループ形成ローラの搬送方向上流側に配置される搬送ローラ及び、
    前記検知手段の検知結果に基づいて、前記複数のループ形成ローラの各々を独立して制御することにより記録材の斜行を補正する制御手段、を備え、
    前記検知手段により記録材の先端を検知したタイミングで、前記搬送ローラのニップが解除されることで、前記複数のループ形成ローラと前記搬送ローラの間の記録材に発生するテンションの偏りが補正されることを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記制御手段は、記録材の先端が前記検知手段を通過した後に前記複数のループ形成ローラを停止させる制御を行い、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記複数のループ形成ローラの各々の停止時間を独立して制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記複数のループ形成ローラの各々の搬送速度を独立して制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記検知手段は、記録材の搬送方向に直交する方向に並んで配置された複数のセンサを有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記検知手段は、記録材の搬送方向に直交する方向に直交する方向に複数の検知素子が並んだセンサアレイを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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