JP5230276B2

JP5230276B2 - シート搬送装置及び画像形成装置

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Publication number: JP5230276B2
Application number: JP2008147555A
Authority: JP
Inventors: 宮澤　　英朗
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009292590A

Description

本発明は、印刷機、複写機、ＦＡＸ、プリンタ等の画像形成装置に設けられ、精度よくシートの整合を行うことが可能なシート搬送装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置に用いられるシート整合のためのシート搬送装置には、搬送中のシートの位置ズレを補正するシート補正機構が組み込まれている。このシート補正機構を用いた補正方式としては、搬送中のシートの側端を基準にシートの位置ズレを補正するサイドレジストレイション基準による補正方式が挙げられる（特許文献１参照）。

このシート補正機構は、シート搬送路の一方側にシートの搬送方向に沿って突き当て基準部材を設けるとともに、シート搬送路上に斜行補正ローラを配置している。そして、この斜行補正ローラによって搬送中のシートを突き当て基準部材側へ幅寄せし、シートの側端を突き当て基準部材に突き当てて搬送方向と直交する方向でのシート側端の位置ズレと搬送方向に対するシート側端の傾きの両方を補正している。

このようなサイドレジストレイション基準による補正方法を有するシート搬送装置においては以下の問題がある。すなわち、シートの側端を突き当て基準部材に突き当てた際に、突き当て基準部材に対するシートの押し付け力（斜送補正ローラによる幅寄せ力）が強すぎるとシートに座屈やループが発生して、シート詰まり（ジャム）や補正精度の悪化を招く。そのため、従来では突き当て基準部材の断面をコ字形状にしてガイド溝を形成し、このガイド溝による隙間部分にシートの側部を挿入することでシートの上下方向（シート厚方向）に生じる座屈やループを規制している。

なお、突き当て基準ブロックのガイド溝の幅は通紙するシートの最も厚いシートが補正できる幅に設定されている。そして、薄いシートなどでは十分に座屈やループの発生を抑えることができないため、突き当て基準部材のガイド溝の幅（以下、間隔という）をシートの厚さに適合するように調整可能とする間隔可変手段を備えたものがある（特許文献２参照）。

以下、上述した間隔が可変式のシート搬送装置について概略説明する。図８はこの従来のシート搬送装置の制御構成の概略を示すブロック図である。同図において、コントローラ901は、予め設定された制御手順、制御条件、制御情報等にしたがってシート搬送装置全体の動作を制御するものである。湿度検知センサ48は、シート搬送時の環境情報の一つとなる湿度を検出するもの。紙厚検知センサ903は、搬送対象のシートの厚さを検知するものである。コントローラ901は、これらセンサ902、903の情報に基づいて、間隔調整用のモータドライバ904を介して間隔調整モータ602の駆動を制御する。また、コントローラ901は、ニップ圧変更用のモータドライバ905を介してニップ圧変更ローラ906の駆動を制御する。

図９は、図８に示すシート搬送装置のガイド部材及びその周辺の構成を示す図である。図９において、間隔の変更は、可変偏心カム601、間隔調整モータ602、引っ張りバネ603、上ガイド100によってなされる。

上ガイド100は引っ張りバネ603で下ガイド101から離れる方向に付勢されており可変偏心カム601の回転角度のより上ガイド100の位置が決定される。可変偏心カム601を間隔調整モータ602によって回転させることで上ガイド100は可変偏心カム601に倣って間隔Ｇが変化する。間隔Ｇは紙厚検知センサ903によって検知したシート厚に基づいてシート厚に適合した幅に調整される。シートＳはゴムローラ301、従動ローラ302により下ガイド101の基準面に幅寄せされる。

なお、シートの厚さを検知する方法には接触子（アクチュエータ）を有する変位センサによる方法とシートが通過した際の従動ローラの上下変動を反射式光学センサで検知してその変位量から紙厚を検知する光学式の検知方法がある。

特開平１１−１８９３５５特開２００２−３５６２５０

しかしながら、シートの厚さを検知し、厚さに応じて間隔Ｇを調整する構成の従来のシート搬送装置には以下のような課題があった。

シートの厚みを検知する接触式センサや反射式光学センサの検知精度はばらつきが多く、ばらつき量としてはシート厚換算すると約60μｍある。更にシート厚自体のばらつきもあり、シート厚の10％、厚みにして約30μｍのばらつきを持つため、検知ばらつきとしては合わせて約90μｍと大きかった。

それに対し、シート厚は種類によって60μｍ〜400μｍ、レンジとしては400−60＝360μｍと狭く、先の90μｍの検知ばらつきによる検知誤差は90/360×100＝25％と大きい。このため、検知したシート厚値をフィードバックして間隔Ｇを調整する従来のシート搬送装置では、シートの厚みの検知誤差により、シートの厚みが調整した間隔を超えてしまい、シートがガイド溝に上手く入らないでジャムするおそれがあった。

本発明は上記点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、シートの厚みによらず、突き当て基準部材へのシート突き当て時の座屈を規制することによって、斜行補正精度を向上させたシート搬送装置とこれを用いた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、本発明のシート搬送装置は、搬送されるシートの側端の前記搬送方向に沿った位置決めをするための基準位置を備えた基準部材と、搬送されるシートの側端を前記基準部材に幅寄せする幅寄せ手段と、シートが前記幅寄せ手段によって幅寄せされつつ搬送される際にシートの側部を前記基準部材に案内する固定ガイドとこれに対して移動可能な移動ガイドとが所定の間隔で保持された一対のガイド部材と、前記移動ガイドを前記固定ガイドへ向けて付勢する付勢手段と、を有し、前記付勢手段の付勢力は、前記所定の間隔以下の厚さのシートが前記固定ガイドと前記移動ガイドとの間で座屈しても、それによって前記移動ガイドが移動しない力以上であって、前記所定の間隔を超える厚さのシートを案内する際には、前記シートに押されて前記間隔が広がる方向に前記移動ガイドが移動可能な力に設定されていることを特徴とする。

本発明のシート搬送装置によれば、突き当て基準部材への突き当て斜行補正時に座屈を低減させ、シートの厚みによらず、安定した斜行補正が可能になる。また、このシート搬送装置を画像形成装置に利用することで画像位置精度を高くすることができる。

本発明の実施形態であるシート搬送装置及びそれを備えた画像形成装置にについて図面を参照しつつ説明する。

[画像形成装置の全体構成]
まず、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。カラーの画像形成装置は、構成上から主に、複数の画像形成部を並べて配置した構成のロータリー方式と複数の画像形成部を円筒状に配置した構成のタンデム方式とに分類される。また、転写方式としては、感光体から直接シート材にトナー像を転写する直接転写方式と一旦中間転写体に転写した後シート材に転写する中間転写方式とに分類される。

図１は、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した中間転写タンデム方式を用いた本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。中間転写方式は直接転写方式のように転写材を転写ドラムや転写ベルト上に保持する必要がないため、超厚紙やコート紙等の多種多様な転写材に対応できる。さらに、中間転写方式は、複数の像形成部における並列処理およびフルカラー画像の一括転写という特長から高生産性の実現に適している。以下に、本実施形態の画像処理装置の構成及び動作について説明する。

シートＳはシート給送装置51が有するリフトアップ装置52の上に積載される形で収納されており、シート給送手段53により画像形成装置の画像形成タイミングに合わせて給送される。ここで、シート給送手段53は給送ローラ等による摩擦分離を利用する方式やエアによる分離吸着を利用する方式等が挙げられるが、この画像形成装置ではエアによる給送方式を採用している。

シート給送手段53により送り出されたシートＳは搬送ユニット54が有する搬送パス54ａを通過し、斜行補正装置55へと搬送される。斜行補正装置55において斜行補正やタイミング補正を行った後、二次転写部へと送られる。二次転写部は、略対向する二次転写内ローラ503および二次転写外ローラ56により形成されるシートＳへのトナー像転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで転写紙に未定着画像を転写させる。

次に、二次転写部までのシートＳの搬送プロセスと同様のタイミングで二次転写部まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。画像形成装置513は、主に感光体508、露光装置511、現像装置510、一次転写装置507、および感光体クリーナ509等から構成される。予め帯電手段により表面を一様に帯電された図中矢印Ａの方向に回転する感光体508に対し、送られてきた画像情報の信号に基づいて露光装置511が発光し、回折手段512等を適宜経由して潜像が形成される。このようにして感光体508上に形成された静電潜像に対して、現像装置510によるトナー現像が行われ、感光体上にトナー像が形成される。その後、一次転写装置507により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト506上にトナー像が転写される。その後、感光体508上に僅かに残った転写残トナーは感光体クリーナ509により回収され、再び次の画像形成に備える。以上説明した画像形成装置513は本実施形態の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。勿論、４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、中間転写ベルト506について説明する。中間転写ベルト506は駆動ローラ504、テンションローラ505および二次転写内ローラ503等のローラ類によって張架され、図中矢印Ｂの方向へと搬送駆動される。従って、上述のＹ、Ｍ、ＣおよびＢｋの各画像形成装置513により並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト上に一次転写された上流のトナー像に重ね合わせるタイミングで行われる。この結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト506上に形成され、二次転写部へと搬送される。

以上、それぞれ説明したシートＳの搬送プロセスと画像形成プロセスを以って、二次転写部においてシートＳ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、シートＳは定着前搬送部57により定着装置58へと搬送される。定着装置58は、略対向するローラもしくはベルト等による所定の加圧力と、一般的にはヒータ等の熱源による加熱効果を加えてシートＳ上にトナーを溶融固着させる。このようにして得られた定着画像を有するシートＳは分岐搬送装置59により、そのまま排出トレイ500上に排出されるか、もしくは両面画像形成を要する場合には反転搬送装置501へと搬送されるかの経路選択が行われる。

仮に両面画像形成を要する場合の搬送動作について説明する。反転搬送装置501へと送られたシートＳはスイッチバック動作を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送装置502へと搬送される。その後、シート給送装置51から搬送されてくる後続ジョブの転写材とのタイミングを合わせて、搬送ユニット54が有する再給送パス54ｂから合流し、同様に二次転写部へと送られる。裏面の画像形成プロセスに関しては表面と同様なので省略する。

搬送ユニット54や分岐搬送装置59や反転搬送装置501や両面搬送装置502のシート搬送路には、多数の搬送ローラ装置が配置されている。これらの搬送ローラ装置では、駆動ローラと従動ローラとの間にシートをニップする状態で、シートが搬送される。また、シート搬送路に配置される搬送ローラ装置では、従動ローラに対してスプリング等の付勢部材を配置し、両ローラの間にシートをニップする圧力を設定している。

[シート搬送装置]
次に上記画像形成装置に用いられているシート整合のためのシート搬送装置について説明する。

本実施形態のシート搬送装置には搬送中のシートの位置ズレを補正するための斜行補正装置55が組み込まれている。この斜行補正装置55に用いられる補正方式としては、搬送中のシートの側端を基準にシートの位置ズレを補正するサイドレジストレイション基準による補正方式がある。本実施形態では二次転写部の前に斜行補正装置55を配置した場合について述べる。このサイドレジストレイション方式による斜行補正装置55は、二次転写前以外にも定着後の排出系シート後処理装置に使用してもかまわない。

搬送ローラ装置50は、シートに対し従動ローラを着脱可能にし、ニップする状態とニップ解除する状態を任意に設定可能にした複数の搬送ローラを有する。また、斜行補正装置55は、搬送ローラ装置50の下流に設けられ、ニップする状態とニップ解除を任意に設定可能にした複数の斜行補正ローラを有する。そして、搬送ローラ装置50と斜行補正装置55とによりシート整合装置が構成される。なお、斜行補正装置55とレジストローラ７とでレジスタ装置が構成される。

図２(ａ)〜(ｃ)は、搬送ローラ装置50、斜行補正装置55、レジストローラ７を有するシート搬送装置上視図であり、シートの斜行が補正される様子を示す図である。斜行補正装置55は主に可動式ガイド30、固定式ガイド33の部位から構成されている。可動式ガイド30は、シートＳのサイズに応じて幅方向（矢印方向）に移動可能であり、突き当て基準部材31および複数の斜行補正ローラから構成される。

斜行補正ローラ32は搬送方向に対して角度αだけ傾いており、突き当て基準部材31に対する突き当て搬送成分が得られるように設定されている。なお、本実施形態では、斜行補正ローラ32により突き当て基準部材31への幅寄せ方向の力と、搬送方向の力とをシートＳに加えるようにしているが、幅寄せ方向の力を斜行補正ローラ32とは異なる別の手段により加えるようにすることも可能である。

固定式ガイド33はシートＳのサイズにかかわらず不動で、シートＳの搬送ガイドとして機能する。図２(ａ)に示すように、シートＳが搬送方向に対して斜行角度βを有した状態で斜行補正装置55に入ってきたとする。搬送ローラ34により、斜行補正ローラ32に送られたシートＳは、図２(ｂ)に示すように、突き当て基準部材31に向かって斜めに搬送される。なお、斜行補正ローラ32によりシートＳが搬送され始めた時点で、搬送ローラ34のニップは解除される。そして、図２(ｃ)に示すようにシートＳの側端は突き当て基準部材31の基準面に幅寄せされて斜行が補正される。

図３は突き当て基準部材31の詳細を示す図である。突き当て基準部材31の断面はコの字形状で上ガイド100と下ガイド101と基準ブロック102とから構成されている。基準ブロック102はシートＳの位置決めの基準位置を提供する。上ガイド100と下ガイド101とは一対のガイド部材を構成する。そして、上ガイド100は圧縮バネ（付勢手段）103によって付勢ピン104と基準ブロック（基準部材）102を介して下ガイド101に向けて付勢されるとともに上下にスライド移動可能になっている。すなわち上ガイド100は下ガイド101に接近するようにスライド可能に付勢されている。上下のガイドの入り口の形状はシートＳの側端を案内可能にするためにテーパー状になっている。上ガイド100は上下にスライド可能で下ガイド101に向けて加圧されている。上下のガイドの間隔（ガイドギャップ）Ｇはある所定量が確保されている。なお、斜行補正ローラ32はゴムローラ301と従動ローラ302とを有する。

図４は、所定（初期状態）の間隔Ｇよりも厚いシートが搬送されてきた場合の、突き当て基準部材31の状態を示す図である。同図に示すように、間隔Ｇよりも厚いシートＳが搬送された場合にはシート厚に応じて広がってシートの厚さと同じ間隔Ｇ１になる。上ガイド100を付勢する圧力は、厚いシートが搬送された場合でも突き当て不良が発生しない程度に設定されている。圧力設定の詳細については以下に述べる。

図５はシートの剛度と厚みの関係を示すグラフである。剛度とはシートの剛性の強さであり、シートを曲げるのにどの程度の力が必要なのかを示す物性値である。上下のガイドの間隔Ｇを１ｍｍとし、座屈するシートの厚み、剛性、静摩擦係数については実験により求めた。突き当て時に座屈するシートの条件は以下の通りである。環境によってばらつきはあるが、厚みは90μｍ、静摩擦係数μは0.25〜0.35、剛度は400〜500ｍｇｆ、斜行補正ローラのニップ圧Ｎは450ｇｆ〜480ｇｆであった。図５に示すように、シートの剛度と厚みには相関があり、剛度が400ｍｇｆ以下のシートを挙げると厚みは200μｍ未満のシートに分類される。そのため、間隔Ｇの所定量を200μｍに設定することで薄手シートの座屈を規制することが可能になる。

図６は、薄手シートが座屈する時に上ガイド100を押し上げる力Ｆと斜行補正ローラの搬送力の関係を示す図である。同図に示すように、シートの端部の幅方向と水平方向のなす角をθとし、静摩擦係数をμとし、ニップ圧をＮとするとＦ＝μＮsinθである。この式に上述した値を代入して0.35×480×sin（tan^-1（１/15））＝11ｇｆとなる。よって、上ガイド100の付勢力Ｐを11ｇｆ以上に設定すれば薄紙の座屈により上ガイド100が押し上げられることはない。

厚手シートの座屈については、図５を参照すると、厚みが200μｍ以上の場合に剛度は715ｍｇｆ以上あるため、前述の座屈条件から200μｍで座屈する斜行補正ローラ32のニップ圧を求めると450×715/400となり、値は略800ｇｆとなる。厚さが200μｍ以上のシートを通紙する際の斜行補正ローラ32のニップ圧Ｎは600〜700ｇｆ設定しているため、Ｎ＜800ｇｆ以下となり、座屈は発生しない。つまり、200μｍ以上の厚手シートの場合、斜行補正時にはシートの座屈がない。よって、座屈により上ガイド100が持ち上がらないための付勢力Ｐの下限値は11ｇｆとなりＰ＞11ｇｆとなる。

逆に上ガイド100の付勢力Ｐの上限値は厚手シートが搬送不良しない圧設定になる。Ｐの上限値は最厚のシートがガイド溝に挟まった際の抵抗値で決まる。実際には、先ず斜行補正時に斜送の突き当て基準部材31を流れるシートの後端が搬送ローラ装置50にまたがるため、搬送ローラ装置50の搬送抵抗を差し引く必要がある。

図７は搬送ローラ装置50の厚手の大サイズ紙での搬送負荷を示すグラフである。同図に示すようにカール量は10ｍｍ以下と規定していることから搬送ローラ装置50でのシート後端の搬送負荷最大値は135ｇｆとなる。よって、斜行補正時の斜送の搬送力は0.30×600＝180ｇｆから前述のシート後端の搬送負荷最大値の135ｇｆを差し引いた値となる。

更に突き当て基準部材の上下のガイド板（ 100、101、102）の表面にはフッ素系のメッキを施すことで摺動性を良化させると共に摩擦係数を管理している。そしてガイド板の摩擦係数はシートの摩擦係数の約１/５の0.06であり、上ガイド100の付勢力Ｐの上限は（180−135）/0.06＝750ｇｆとなる。

以上より、ガイド付勢力Ｐの範囲は11ｇｆ＜Ｐ＜750ｇｆとなる。すなわち、付勢力Ｐは、薄手シートが上下ガイド間で座屈しても、それによって上ガイド100が移動しない力以上に設定する。また、付勢力Ｐは付勢された下ガイド101と上ガイド100とで挟持された厚手シートを搬送するときに、搬送不良を生じない付勢力以下に設定する。

このため、本実施形態ではガイド付勢力Ｐの範囲を11ｇｆ＜Ｐ＜750ｇｆに設定することで、薄手シートの座屈によって上ガイド100が移動することなく、かつ、厚手シートにより下ガイド101と上ガイド100とでシートを挟持しても搬送不良を生じない。

また、シートの厚みは最厚でも400μｍ程度であることから、上ガイド100のスライド量は400−200＝200μｍ（0.2ｍｍ）と非常に小さく、厚手のシートの厚みによってバネ加圧力が極端に増えて抵抗になることはない。200μｍ以上のシートは上ガイド100と下ガイド101のテーパーによって案内され、上ガイド100を押し上げて基準ブロック102に突き当たる。

以上のように上ガイド100の付勢力を11ｇｆ＜Ｐ＜750ｇｆに設定することで50μｍ〜200μｍの紙厚に対しては座屈量を0.2ｍｍ以下に規制し、200〜400μｍの紙に対しては紙厚に応じて上下のガイドの間隔Ｇを押し広げて通紙する。このため、斜行量は全体として0.2ｍｍ以下に規制することが可能になる。

以上より、従来のようにガイド固定式の場合には薄手のシートの座屈が悪く、最悪で0.6ｍｍ程度斜行していたのに対して約１/３の斜行に抑えることが可能になり、画像位置精度を大幅に向上させることが可能となる。

また、付勢力Ｐの下限値が11ｇｆと小さいので、付勢手段としては圧縮バネ103を取り付けずに上ガイド100の自重だけでも構わない。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。シートの斜行が補正される様子を示す図である。突き当て基準部材の詳細構成を示す図である。初期の上下のガイドの間隔よりも厚いシートが搬送されてきた場合の突き当て部材の状態を示す図である。シートの剛度と厚みの関係を示すグラフである。薄手シートが座屈する時に上ガイドを押し上げる力と斜行補正ローラの搬送力の関係を示す図である。搬送ローラ装置の厚手の大サイズ紙での搬送負荷を示すグラフである。従来のシート搬送装置の制御構成の概略を示すブロック図である。図８に示すシート搬送装置のガイド部材及びその周辺の構成を示す図である。

符号の説明

31 突き当て基準部材
32 斜行補正ローラ
100 上ガイド
101 下ガイド
102 基準ブロック
103 圧縮バネ
104 付勢ピン
301 ゴムローラ
302 従動ローラ
Ｓシート
Ｇ間隔

Claims

シートを所定の搬送方向に搬送するシート搬送装置であって、
搬送されるシートの側端の前記搬送方向に沿った位置決めをするための基準位置を備えた基準部材と、
搬送されるシートの側端を前記基準部材に幅寄せする幅寄せ手段と、
シートが前記幅寄せ手段によって幅寄せされつつ搬送される際にシートの側部を前記基準部材に案内する固定ガイドとこれに対して移動可能な移動ガイドとが所定の間隔で保持された一対のガイド部材と、
前記移動ガイドを前記固定ガイドへ向けて付勢する付勢手段と、
を有し、
前記付勢手段の付勢力は、前記所定の間隔以下の厚さのシートが前記固定ガイドと前記移動ガイドとの間で座屈しても、それによって前記移動ガイドが移動しない力以上であって、前記所定の間隔を超える厚さのシートを案内する際には、前記シートに押されて前記間隔が広がる方向に前記移動ガイドが移動可能な力に設定されていることを特徴とするシート搬送装置。
前記幅寄せ手段は、前記搬送方向に対して所定の角度をなすように設けられた搬送ローラを有することを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
前記移動ガイドは前記固定ガイドの鉛直方向上方に配置され、
前記付勢手段は前記移動ガイドの自重により、前記移動ガイドを前記固定ガイドへ向けて付勢することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート搬送装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のシート搬送装置を具備し、
前記シート搬送装置により画像を形成するシートを搬送することを特徴とする画像形成装置。