JP4944599B2

JP4944599B2 - シート搬送装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4944599B2
Application number: JP2006352938A
Authority: JP
Inventors: 祐三松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: US20080157465A1; JP2008162739A; US7793934B2

Description

本発明は、シート搬送装置及びそのシート搬送装置を備える、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

従来、ローラ対を用いてシート（記録紙）を搬送するシート搬送装置において、シートの先端がローラへ突入する際に負荷変動が大きい場合、ローラを駆動するモータの脱調やシート先端のダメージ（コバ傷）が発生する場合があった。また、そのような現象はコシの強い（剛度の大きい）シートで顕著に現れる傾向がある。

そこで、シートが突入する際の衝撃を緩和するために、ローラ対が所定間隔で離間するように制御する技術が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９−１５６７９７号公報

しかし、シートが突入する際の衝撃を緩和するために、ローラ対が所定間隔で離間するように制御する上記従来例において、ローラ対の離間／当接を繰り返すことは、
（１）高速搬送には不向きである、
（２）離間／当接時のシートへのダメージが発生する可能性がある、
（３）ローラのバウンドによって適切な搬送力を得るには安定時間が必要である、
（４）ローラ当接時の負荷変動が大きい、
などの不具合が考えられる。

本発明の目的は、材質の如何に関わらず、シートの搬送を安定して行うことができるシート搬送装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のシート搬送装置は、シートを挟持して搬送する搬送ローラ対と、前記搬送ローラ対を駆動する駆動手段と、前記搬送ローラ対の回転数を検知する回転数検知手段と、前記搬送ローラ対のニップ圧を制御する圧制御手段と、前記搬送ローラ対にシートが突入した際に、前記回転数検知手段により検知された前記搬送ローラ対の回転数が所定の回転数未満まで低下したことに応じて、前記搬送ローラ対のニップ圧を弱めるように前記圧制御手段を制御する主制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項６記載の画像形成装置は、請求項１に記載のシート搬送装置を搭載することを特徴とする。

本発明のシート搬送装置は、シートを挟持して搬送する搬送ローラ対と、前記搬送ローラ対を駆動する駆動手段と、前記搬送ローラ対の回転数を検知する回転数検知手段と、前記搬送ローラ対のニップ圧を制御する圧制御手段と、前記搬送ローラ対にシートが突入した際に、前記回転数検知手段により検知された前記搬送ローラ対の回転数が所定の回転数未満まで低下したことに応じて、前記搬送ローラ対のニップ圧を弱めるように前記圧制御手段を制御する主制御手段と、を備えることを特徴とする。

この構成により、搬送ローラ対にシートが突入する際のシートの搬送を安定して行うことができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。

図１において、本画像形成装置は、装置本体１００と自動原稿給送装置１０１とから構成される。その他の構成は、その動作と併せて説明する。

まず、自動原稿給送装置１０１の原稿搬送部１１０により原稿が読取位置まで自動的に送られ、装置本体１００の画像読取部１２０で画像情報が読み取られる。読み取られた画像情報は、不図示のコントローラにより処理され、処理結果に基づいた信号によって、レーザスキャナユニット１２１からレーザ光が発せられ、感光体ドラム１２２上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム１２２上の静電潜像は現像器１２３により現像される。一方、シート収容装置１２４に収納された紙やＯＨＴ等のシートは、搬送吸着ベルト１２５等を備えたシート搬送装置により搬送される。

そして、シートは、レジスト部１２６において感光体ドラム１２２上のトナー画像と同期を取り、転写部１２７においてトナー像が転写される。さらにシート上の未定着トナー像は、定着ローラ対１２８に導かれ、加熱、加圧処理されてシートに定着される。

図２は、図１の画像形成装置に適用されるシート搬送装置の構成を概略的に示す図である。

図２において、本シート搬送装置は、２つのローラ対、即ち第１の搬送ローラ対２０１、第２の搬送ローラ対２０２を備えている（以下、単にローラ対と呼ぶ場合もある）。第１の搬送ローラ対２０１、第２の搬送ローラ対２０２は、画像形成装置及びシート搬送装置を構成する互いに隣り合うローラに対しては全てにおいて当てはまる。

速度測定用のエンコーダ２０３は、第１の搬送ローラ対２０１の軸上に取付けられる。第１のニップ圧調整手段２０４は、第１の搬送ローラ対２０１のニップ圧を調整する、同様に、第２のニップ圧調整手段２０５は、第２の搬送ローラ対２０２のニップ圧を調整する。

搬送モータ２０６は、第２の搬送ローラ対２０２を駆動する。ニップ圧調整モータ２０７はニップ圧を調整する。第１のセンサ２０８、第２のセンサ２０９は、シートＳの位置を検出する。尚、全ての搬送ローラ対にエンコーダを取り付けても構わない。シートＳは矢印の方向に搬送されるように制御される。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、シートが第１の搬送ローラ対と第２の搬送ローラ対の間をＶ０の速度で搬送される様子を示す図である。

図３（ｂ）のように、シートＳの先端が第１の搬送ローラ対２０１に突入する際、シートＳの材質や硬度、厚みなどによってローラ対２０１の速度が変動する様子を図４（ａ）、（ｂ）に示す。

図４において、縦軸はエンコーダ２０３の回転数を速度に換算した値、横軸は時間を表す。図４（ａ）は、シートＳの材質の硬度が高いもの、または坪量（１ｍ２辺りの重さｇ）が大きいもの、例えば３００ｇ／ｍ２紙を搬送した場合の速度変化を表す。このようなシートＳの場合は、シートＳの先端がローラ対２０１に突入する際の突入負荷変動が大きいため、ローラ自体の速度変動も大きい。

図４（ｂ）は、シートＳの材質の硬度が低いもの、または坪量（１ｍ２辺りの重さｇ）が小さいもの、例えば５２ｇ／ｍ２紙を搬送した場合の速度変化を表す。このようなシートＳの場合は、シートＳの先端がローラ対２０１に突入する際の突入負荷変動が小さいため、ローラ自体の速度変動も小さい。

図４（ａ）のように、例えば３００ｇ／ｍ２紙を搬送した場合に、エンコーダ２０３の回転数を速度に換算した値が、Ｖ１まで低下したとする。また、図４（ａ）のＶｒｅｆは、速度変化の閾値であり、この値よりも搬送速度Ｖが小さくなった場合には、シートＳへのダメージや駆動系への負荷上昇により、正常な搬送が保証されない値として図示せぬメモリに記憶されている値である。

Ｖｒｅｆ≦Ｖ１の場合には、正常な搬送が行われるものと判断される。Ｖｒｅｆ＞Ｖ１の場合には、正常な搬送が行われないものと判断され、第１のニップ圧調整手段２０４により、ローラ対２０１の２つのローラ間の距離が制御される。また、ローラ間のニップ圧は、図示せぬ圧力センサなどのセンサやその他の押圧手段による圧検出手段などを用いて検出しても構わない。

図５を用いて、Ｖｒｅｆ＞Ｖ１の場合における速度差（ΔＶ＝Ｖｒｅｆ−Ｖ１）と制御されるローラ対２０１の２つのローラ間の距離（ΔＬ）の関係を説明する。速度差が１〜５ｍｍ／ｓの間の場合は、制御される２つのローラ間距離の変化量は０．１ｍｍでニップ圧に換算すると５０ｇｆというように予め決められたテーブルが図示せぬメモリに記憶されている。

同様に、速度差が６〜１０ｍｍ／ｓの間の場合は、制御される２つのローラ間距離の変化量は０．２ｍｍでニップ圧に換算すると１００ｇｆというように予め決められたテーブルが図示せぬメモリに記憶されている。

そして、そのテーブルに従って正常なシートの搬送が行われるように第１のニップ圧調整手段２０４が制御される。通常、図５のローラ間変化量ΔＬはローラ対２０１の２つのローラが離間する方向に動作するように制御されるものとする。

例えば、図５のように、ローラ対２０１の２つのローラ間距離を０．５ｍｍ変化させ、ローラ間ニップ圧として２５０ｇｆを超えた場合に、正常な搬送圧が得られなくなってしまった場合には、搬送モータ２０６の駆動力を上げるように制御する。

駆動力とは、駆動系の搬送トルクのことで、主に電流値が制御される。図５でニップ圧を制御する場合は、搬送モータ２０６の電流設定値は一定であった。この時の電流値が１．０Ａであったとする。

図６のように、速度差が２６〜３０ｍｍ／ｓの間の場合は、制御されるローラ対２０１の２つのローラ間距離の変化量は、最大変化量の０．５ｍｍで固定する。そして、ニップ圧に換算すると５０（＝３００−２５０）ｇｆに対して電流値を０．１Ａだけ上昇して、１．１Ａになるように制御する。

また、速度差が３１〜３５ｍｍ／ｓの間の場合は、制御されるローラ対２０１の２つのローラ間距離の変化量は最大変化量の０．５ｍｍで固定する。そして、ニップ圧に換算すると１００（＝３５０−２５０）ｇｆに対して電流値を０．２Ａだけ上昇して、１．２Ａになるように制御する。

前述した制御内容は、第１のニップ圧調整手段２０４と搬送モータ２０６の両方を場合分けして併用しているが、図７に示すように、最初から搬送モータ２０６の電流値のみを制御するようにしても構わない。

更には、図８に示すように、速度差に応じて、シートＳの搬送速度Ｖを変更するように制御しても構わない。例えば、速度差が１〜５ｍｍ／ｓの間の場合は、搬送速度を０．９９＊Ｖ０となるように制御し、また速度差が６〜１０ｍｍ／ｓの間の場合は、搬送速度を０．９８＊Ｖ０となるように制御する。

但し、シートＳの搬送速度が変化する場合には、図９に示すように、操作画面上に生産性を表示するとともに、警告表示を行うように制御する。また、生産性が落ちるような場合には、ネットワーク経由でその旨をコールセンターなどに伝えるように制御しても構わない。

更には、図１０に示すように、速度差に応じて、通紙可能材質（坪量）を限定するように制御しても構わない。例えば、速度差が０以下の場合には、全ての材質（坪量）のシートＳが通紙可能である。

速度差が１〜５ｍｍ／ｓの間の場合は、通紙可能坪量は４００ｇ／ｍｍ２までに制限される。また、速度差が６〜１０ｍｍ／ｓの間の場合は、通紙可能坪量は３５０ｇ／ｍｍ２までに制限される。

尚、上記制御はシートＳを１枚通紙させて判断させてもよいし、通常コピー中に行っても構わない。また、図１１のような操作画面上から通紙するシートＳを選択することで、図示せぬメモリに記憶されている設定値が設定されるようになっていてもよい。

また、シートの材質や坪量を判断する図示せぬ判断手段によって、搬送されるシートの材質などの情報が判断され、それに応じて図示せぬメモリに記憶されている設定値が設定されるようになっていてもよい。更に、制御される対象の優先順位は、ローラニップ圧（ローラ間距離）、モータ電流値、搬送速度の順になるように制御されるものとする。

図１２は、図２のシート搬送装置の回路ブロック構成図である。

図１２において、シート搬送装置を制御するＣＰＵ３０１には、モータなどのシート搬送装置の各種負荷を駆動する専用のＡＳＩＣ３０２と、メモリ３０３が接続されている。

メモリ３０３は、搬送速度の閾値Ｖｒｅｆや前述した速度差に応じて、ローラ対２０１の２つのローラ間距離制御テーブルや電流制御テーブル、または搬送速度テーブルや通紙可能材質のテーブルなどを記憶している。

ＡＳＩＣ３０２は、シート搬送装置の各負荷を駆動する駆動回路へと駆動開始指令を出す。また、ＡＳＩＣ３０２は、ローラ対２０１、２０２に取り付けられたエンコーダ３０４、３０５の回転信号をセンサ３０６、３０７によって測定することでローラ対２０１、ローラ対２０２の回転速度を常時測定できるようになっている。尚、エンコーダ３０４、３０５は、図２のエンコーダ２０３に対応する。

ＣＰＵ３０１、ＡＳＩＣ３０２、メモリ３０３によって、ローラ対２０１の回転速度変動量から、ニップ圧調整モータ２０７を制御するためにニップ圧調整モータドライバ３０８を制御する。同様に、ローラ対２０２の搬送モータ２０６の速度や電流値などを変更するように制御するために、搬送モータドライバ３０９を制御する。ＡＳＩＣ３０２には、上記第１及び第２のセンサ２０８、２０９も接続されている。

本実施の形態のシート搬送装置では、モータやファン等のシート搬送装置の各種負荷を専用のＡＳＩＣ３０２で制御したが、ＣＰＵ１で制御しても問題ないことは言うまでもない。

図１３のタイミングチャートを用いて、第１の制御例を説明する。

シート搬送装置において、シートＳが所定の速度で搬送されている途中から説明する。シートＳが第２のセンサ２０９を遮光（Ｈ論理）し、所定時間後に第１のセンサ２０８を遮光（Ｈ論理）する。第１のセンサ２０８をシートＳが遮光すると、エンコーダ２０３の速度算出を行うように制御される。

前記速度算出結果に基づいて、ニップ圧調整手段２０４の動作や、搬送モータ２０６（モータ１）の電流値の変更、そしてモータ１の速度変更などが第１のセンサ２０８の立下りエッジで行われるように制御される。

シートＳの先端がローラ対２０１に突入する時間は、第１のセンサ２０８の立ち上がりから所定時間後である。このことから、その時の速度変化量を算出した瞬間にニップ圧調整手段２０４の動作や、モータ１の電流値の変更、そしてモータ１の速度変更を行うように制御しても構わない。

速度算出結果によって、ニップ圧調整手段２０４の動作や、モータ１の電流値の変更、そしてモータ１の速度変更を行わない場合は、図１３のタイミングチャートにおいて、それらは全てＬのままである。

次に、図１４を用いて第２の制御例を説明する。

まず、搬送されるシートＳの材質や坪量が図示せぬ判定手段によって判定される。第１のセンサ２０８をシートＳが遮光すると、エンコーダ２０３の速度算出を行うように制御される。同時にニップ圧調整手段によるローラ対２０１の２つのローラの離間動作を開始する。２つのローラの離間動作はその前に行われていても構わない。

その後、シートＳの先端がローラ対２０１にニップされた後、ニップ圧調整手段によるローラ対２０１の２つのローラの当接動作が開始され、図示せぬ判断手段によって、判断されたシートＳの材質または坪量などの情報に基づいて、ニップ圧が決定される。

図１５は、図１２のシート搬送装置によって実行されるシート搬送制御の第１の例の手順を示すフローチャートである。

本フローチャートは、図１２におけるＣＰＵ３０１によって実行される。

図１５において、通紙の開始後、ステップＳ１０１において、シートＳの先端がローラ対２０１に突入する際におけるローラ対２０１に取り付けられたエンコーダ２０３の速度Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であるか否か判断される。

エンコーダ２０３の速度Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であれば、先端突入時の衝撃が小さいものと判断され、現状の設定で今後の通紙を可能とする（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０１において、エンコーダ２０３の速度ＶがＶｒｅｆよりも小さくなった場合には、ステップＳ１０３へ遷移し、速度変動量ΔＶ（Ｖｒｅｆ−）が２５ｍｍ／ｓ以下であれば、ステップＳ１０４へ遷移する。

メモリ３０３に記憶された設定値を用いて（ステップＳ１０４）、ローラ対２０１の２つのローラ間の距離を変更するように、ニップ圧調整モータ２０７が制御される（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０３において、速度変動量ΔＶ（Ｖｒｅｆ−）が２５ｍｍ／ｓよりも大きければ、ステップＳ１０６へ遷移し、ローラ対２０１の２つのローラ間の距離を最大値に変更し、更にメモリ３０３のテーブルを参照しステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０７でメモリ３０３に記憶された搬送モータ２０６の電流値の変化量が０．５Ａ以下であれば、ステップＳ１０８へ遷移し、メモリ３０３のテーブルを参照して、電流値を変更する（ステップＳ１０９）。

ステップＳ１０７でメモリ３０３に記憶された搬送モータ２０６の電流値の変化量が０．５Ａ以上であれば、Ｓ１１０へ遷移し、メモリ３０３のテーブルを参照し、搬送モータ２０６の速度を変更し、本処理を終了する。

このフローチャートで使用している数値はあくまで参考値であり、装置によって異なっていても構わない。更に、図１５では、シートＳの先端がローラ対２０１間に突入した際、エンコーダ２０３の速度ＶがＶｒｅｆよりも小さくなった場合に、ローラ間距離の変更、搬送モータ２０６の電流値の変更、速度の変更の順に制御している。しかし、前述したように、電流だけ変更しても構わないし、また速度だけ変えても構わない。

図１６は、図１２のシート搬送装置によって実行されるシート搬送制御の第２の例の手順を示すフローチャートである。

図１６において、通紙の開始後、ステップＳ２０１でローラ対２０１の２つのローラの離間制御が行われる。ローラ対２０１の２つのローラの離間制御タイミングはシートＳの先端が第１のセンサ２０８を遮光した場合でもよいし、その前でも構わない。

そして、ステップＳ２０２で搬送されるシートＳの材質または坪量が判断される。それは、シートＳの材質を入力する入力手段でもよいし、図示せぬ材質検出手段でも構わない。

ステップＳ２０３において、シートＳの先端がローラ対２０１にニップされていると判断されると、搬送されるシートＳの材質に応じて作成された、メモリ３０３に記憶されたテーブルを参照する（ステップＳ２０４）。そして、ローラ対２０１の２つのローラの当接制御が開始され（ステップＳ２０５）、一連の処理が終了する。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。図１の画像形成装置に適用されるシート搬送装置の構成を概略的に示す図である。図２のシート搬送装置において、シートが第１の搬送ローラ対と第２の搬送ローラ対の間を所定の速度で搬送される様子を表した図である。図２のシート搬送装置において、シートの先端がローラ対に突入する際、シートＳの材質や硬度、厚みなどによってローラ対の速度が変動する様子を表した図である。図２のシート搬送装置において、Ｖｒｅｆ＞Ｖ１の場合における速度差ΔＶと制御されるローラ間の距離（ΔＬ）の関係を説明する図である。図２のシート搬送装置において、速度差が所定の速度以上である場合に、ローラ間距離を変更した後に、搬送モータの電流値を変更する様子を表した図である。図２のシート搬送装置において、速度差が所定の速度以上である場合に、搬送モータの電流値を変更する様子を表した図である。図２のシート搬送装置において、Ｖｒｅｆ＞Ｖ１の場合における速度差ΔＶと搬送モータの電流値の関係を表した図である。図２のシート搬送装置において、シートの搬送速度を変化する場合において、操作画面上に生産性を表示するとともに、警告表示を行う様子を表した図である。図２のシート搬送装置において、Ｖｒｅｆ＞Ｖ１の場合における速度差ΔＶと通紙可能坪量の関係を表した図である。図２のシート搬送装置において、操作画面上から通紙するシートを選択する様子を表した図である。図２のシート搬送装置の回路ブロック構成図である。図２のシート搬送装置の各部のタイマングチャートである（その１）。図２のシート搬送装置の各部のタイマングチャートである（その２）。図１２のシート搬送装置によって実行されるシート搬送制御の第１の例の手順を示すフローチャートである。図１２のシート搬送装置によって実行されるシート搬送制御の第２の例の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２０１第１の搬送ローラ対（搬送ローラ対）
２０２第２の搬送ローラ対（搬送ローラ対）
２０３エンコーダ（回転数検知手段）
２０４第１のニップ圧調整手段（圧制御手段）
２０５第２のニップ圧調整手段（圧制御手段）
２０６搬送モータ（駆動手段）
３０１主制御手段

Claims

シートを挟持して搬送する搬送ローラ対と、
前記搬送ローラ対を駆動する駆動手段と、
前記搬送ローラ対の回転数を検知する回転数検知手段と、
前記搬送ローラ対のニップ圧を制御する圧制御手段と、
前記搬送ローラ対にシートが突入した際に、前記回転数検知手段により検知された前記搬送ローラ対の回転数が所定の回転数未満まで低下したことに応じて、前記搬送ローラ対のニップ圧を弱めるように前記圧制御手段を制御する主制御手段と、
を備えることを特徴とするシート搬送装置。
前記主制御手段は、前記搬送ローラ対にシートが突入した際に、前記回転数検知手段により検知された前記搬送ローラ対の回転数が所定の回転数未満まで低下し、且つ、前記搬送ローラ対にシートが突入する前後の前記搬送ローラ対の回転数変化が所定以下の場合は、前記搬送ローラ対のニップ圧を弱めるように前記圧制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
前記主制御手段は、前記搬送ローラ対にシートが突入した際に、前記回転数検知手段により検知された前記搬送ローラ対の回転数が所定の回転数未満まで低下し、前記搬送ローラ対にシートが突入する前後の前記搬送ローラ対の回転数変化が所定より大きく、且つ、前記駆動手段を駆動するための電流値の変化が所定以下の場合は、前記搬送ローラ対を駆動する際の前記電流値を変更することを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
前記主制御手段は、前記搬送ローラ対にシートが突入した際に、前記回転数検知手段により検知された前記搬送ローラ対の回転数が所定の回転数未満まで低下し、前記搬送ローラ対にシートが突入する前後の前記搬送ローラ対の回転数変化が所定より大きく、且つ、前記駆動手段を駆動するための電流値の変化が所定より大きい場合は、前記搬送ローラ対の搬送速度を変更することを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
前記主制御手段は、前記搬送ローラ対にシートが突入した後にシート種に応じて前記圧制御手段によるニップ圧を変更するように制御することを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
請求項１に記載のシート搬送装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。