JP6124515B2 - シート搬送装置、画像形成装置、シート搬送距離算出装置及びシート長算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート搬送装置、画像形成装置、シート搬送距離算出装置及びシート長算出装置に関する。

商業印刷業界では、小ロット・多品種・バリアブルデータの印刷には、従来のオフセット印刷から電子写真方式を用いた画像形成装置によるＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）への移行が進んでいる。電子写真方式を用いた画像形成装置では、この様なニーズに対応するため、オフセット印刷機に匹敵する表裏見当精度が要求される様になってきている。

表裏見当ずれの要因としては、縦方向・横方向のレジストレーション誤差と、用紙／画像のスキュー誤差とに大別できるが、熱定着装置を有する画像形成装置では、用紙が伸縮することによる画像倍率誤差が加わる。

自動的に用紙表裏の画像倍率誤差を補正するためには、用紙サイズや用紙が搬送される距離等を精度良く自動的に計測する技術が必要となる。そこで、搬送される用紙の先端と後端が通過することをセンサで検知して、その通過時間から用紙長を計測する技術や、用紙搬送ローラ軸上のロータリーエンコーダのパルス計数から用紙長を計測する技術が考案されている。また、エンコーダパルス計数と用紙の速度計測とを併用して、用紙長の計測精度を向上させる技術も知られている。

例えば特許文献１には、被転写体を搬送する回転体と、被転写体が通過中であることを検出する通過検出手段と、回転体の回転量を計測する回転量計測手段と、被転写体の搬送速度を検出する速度検出手段とを有し、回転体の回転量と被転写体の搬送速度に基づいて被転写体の長さを算出する被転写体長計測手段が提案されている。

特許文献１に係る被転写体長計測手段によれば、搬送ローラの偏心やローラ径の変動の影響を受けず、精度良く被転写体の長さを計測することができる。

また、特許文献２には、測長ロールと、測長ロールの上流側と下流側とにそれぞれ用紙の位置を検出するエッジセンサと、測長ロールと上流側エッジセンサとの間及び測長ロールと下流側エッジセンサとの間に設けられた搬送ロールとを有し、測長ロールの回転量から用紙の長さを測定するシート長測定装置が提案されている。

上記したシート長測定装置によれば、搬送ロールにより用紙に弛みが生じるのを防止することができ、用紙に接して回転する測長ロールの回転量から用紙の長さを精度良く測定することができる。

また、特許文献３には、搬送路を搬送される用紙に接し、用紙の搬送に伴って回転する測長ロールと、測長ロールの回転量を検出するエンコーダ装置と、測長ロールが用紙の搬送に伴って回転する様に測長ロールに対向して配置される対向ロールとを有し、記録シートの長さを測定するシート長測定装置が提案されている。

特許文献３に係るシート長測定装置によれば、測長ロールが用紙の搬送に伴って確実に回転するため、シート長を精度良く測定することが可能である。

しかしながら、特許文献１に係る被転写体長計測手段では、被転写体の搬送速度を検出する速度検出手段を必要とするため、装置構成が複雑になってしまう場合がある。

また、特許文献２及び特許文献３に係るシート長測定装置では、記録シートの搬送経路において測長ロールの前後に搬送ロールを設ける必要があるため装置構成が複雑になってしまう。さらに、測長ロールが駆動力を持たないため、記録シートと測長ロールとの間にスリップや弛み等が生じる場合があり、シート長を高精度に測定できない場合がある。

そこで、本発明では、簡易な構成でシートの搬送距離を精度良く求めることが可能なシート搬送装置を提供することを目的とする。

本発明のシート搬送装置の一態様によれば、回転駆動する駆動ローラ及び前記駆動ローラとの間でシートを挟持して従動回転する従動ローラを備えるシート搬送手段と、前記従動ローラの回転軸上に設けられているロータリーエンコーダにより前記シート搬送手段による前記シートの搬送量を計測する搬送量計測手段と、前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向下流側で、前記シートを検知する下流側検知手段と、前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向上流側で、前記シートを検知する上流側検知手段と、前記搬送量計測手段の計測結果と、前記下流側検知手段及び前記上流側検知手段の検知結果とに基づき、前記シートの搬送距離を算出する搬送距離算出手段とを備える。

本発明の実施形態によれば、簡易な構成でシートの搬送距離を精度良く求めることが可能なシート搬送装置を提供できる。

実施形態に係るシート搬送装置の上面概略図である。 実施形態に係るシート搬送装置の断面概略図である。 実施形態に係るシート搬送装置の機能構成例を示すブロック図である。 実施形態に係るスタートトリガセンサ、ストップトリガセンサ及びロータリーエンコーダの出力例を示す図である。 実施形態に係るシート搬送装置におけるシート搬送時の駆動ローラ及び従動ローラの速度変動の例を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図（１）である。 実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図（２）である。 実施形態に係るシート搬送装置の他の構成例を示す図である。 実施形態に係るシート搬送装置のシート搬送経路の上流側及び下流側に設けられる搬送手段との位置関係の例を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図（３）である。

以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
＜シート搬送装置の構成＞
図１及び図２に、本実施形態に係るシート搬送装置１００の概略構成を示す。図１はシート搬送装置１００の上面概略図であり、図２はシート搬送装置１００の断面概略図である。

例えば用紙やＯＨＰ等のシートＳの搬送経路上には、図示しない駆動手段（例えばモータ等）と駆動力伝達手段（例えばギヤ、ベルト等）により回転駆動する駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４との間でシートＳを挟持して従動回転する従動ローラ１３が設けられている。従動ローラ１３及び駆動ローラ１４は、シートＳを搬送するシート搬送手段の一例である。

駆動ローラ１４は、シートＳとの間で充分な摩擦力を発生させるために表面にゴム層を有して構成され、従動ローラ１３との間でシートＳを挟持して搬送する。

従動ローラ１３は、図示しない付勢手段（例えばバネ等）により、駆動ローラ１４に加圧して当接する様に配設されており、駆動ローラ１４が回転してシートＳを搬送する際には、シートＳとの間に生じる摩擦力により従動回転する。

従動ローラ１３のシートＳの搬送方向に直交する幅方向の長さＷｒは、シート搬送装置１００が対応するシートＳの最小幅Ｗｓよりも小さく構成されている。したがって、シートＳの搬送時には駆動ローラ１４に接触することが無いため、シートＳとの間に生じる摩擦のみで従動回転することとなる。そのため、駆動ローラ１４の影響を受けることなく、シートＳの搬送距離の計測をより正確に行うことが可能になる。

なお、従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の位置は逆であっても良く、また、図８に示す様に、従動ローラ１３及び駆動ローラ１４を、シートＳの搬送方向に直交する幅方向で複数に分離することもできる。

ここで、図９に本実施形態に係るシート搬送装置１００のシートＳ搬送経路の上流側及び下流側に設けられる搬送手段との位置関係を示す。

シートＳの搬送経路において、シート搬送装置１００の上流側及び下流側には、シートＳの搬送手段１６，１７が設けられており、シート搬送装置１００の従動ローラ１３及び駆動ローラ１４との間でシートＳを受け渡して搬送する様に構成されている。

搬送手段１６，１７とシート搬送装置１００の従動ローラ１３及び駆動ローラ１４との間の距離をそれぞれＤ１及びＤ２とする。このとき、搬送手段１６，１７とシート搬送装置１００との間でシートＳを受け渡して搬送するためには、距離Ｄ１及びＤ２をシート搬送装置１００が対応するシートＳの搬送方向の最小長さＬｍｉｎよりも小さくする必要がある。

また、シートＳを複数の搬送手段で同時に担持して搬送すると、搬送手段の速度差によりシートＳに弛みが発生し易くなるため、多くても２つの搬送手段の間でシートＳを受け渡し搬送することが好ましい。例えば、図９に示す距離Ｄ１，Ｄ２をシートＳの最小長さＬｍｉｎの１／２より大きくすることで、最小長さＬｍｉｎのシートＳを受け渡しは搬送手段１６，１７、従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の内のいずれか２つにより行われる。

搬送手段１６，１７をシート搬送装置１００と同様に駆動ローラ及び従動ローラでシートＳを挟持搬送する構成の場合には、駆動ローラ等に直径や幅等が同一構成のローラを用いて流用可能にすることで、コストが増加するのを抑えることができる。

本実施形態に係るシート搬送装置１００の従動ローラ１３の回転軸上には、ロータリーエンコーダ１５が設けられている。シートの搬送量を計測する搬送量計測手段の一例としてのパルス計数手段が、回転するエンコーダディスク１５ａと、エンコーダセンサ１５ｂとで発生するパルス信号を計数し、シートの搬送量として従動ローラ１３の回転量を計測する。

なお、本実施形態では従動ローラ１３の回転軸上にロータリーエンコーダ１５を設けたが、駆動ローラ１４の回転軸上に設けることもできる。ロータリーエンコーダ１５を取り付けるローラの径は小径である程、シート搬送に伴う回転数が増加してカウントするパルス量が多くなり、シートＳの搬送距離の高精度な計測が可能になるため好ましい。

また、ロータリーエンコーダ１５を取り付ける従動ローラ１３又は駆動ローラ１４は、軸フレ精度を確保するために金属製のローラで構成することが好ましい。回転軸のフレを抑えることで、後述するシートＳの搬送距離の計測を高精度に行うことが可能となる。

シートＳの搬送経路において、従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の上流側及び下流側近傍には、センサ１１，１２が設けられている。センサ１１，１２は、搬送されるシートＳの端部が通過するのを検知することができる。センサ１１，１２には、例えばシート端部の検知精度が高い透過型又は反射型の光センサを用いることができ、本実施形態では反射型光センサを用いている。

従動ローラ１３及び駆動ローラ１４のシートＳの搬送方向下流側のセンサ１１は、シートＳの先端部通過を検知する下流側検知手段としてのスタートトリガセンサ１１である。また、従動ローラ１３及び駆動ローラ１４のシートＳの搬送方向上流側のセンサ１２は、シートＳの後端部通過を検知する上流側検知手段としてのストップトリガセンサ１２である。

スタートトリガセンサ１１及びストップトリガセンサ１２は、シートＳの搬送方向に直交する幅方向位置が略同一に設けられている。この様に設けることで、シートＳの搬送姿勢（搬送方向に対するスキュー）の影響を最小にし、より正確にシートＳの搬送距離の計測を行うことが可能になる。

また、本実施形態では２つのセンサ１１，１２を、シートＳの搬送方向に直交する幅方向の中央位置に配置しているが、図８に例示する様にシートＳが通過する領域内であれば、中央位置から幅方向のいずれかの方向にずらして配置することもできる。

図１に示す距離Ａは、スタートトリガセンサ１１と従動ローラ１３及び駆動ローラ１４との間の距離であり、距離Ｂはストップトリガセンサ１２と従動ローラ１３及び駆動ローラ１４との間の距離である。距離Ａ，Ｂは、後述するパルスカウント範囲が大きくなるため、可能な範囲で小さくすることが好ましい。

駆動ローラ１４は図２に示す矢印方向に回転しており、従動ローラ１３は、シートＳを搬送していない場合(空転時)には駆動ローラ１４に従動回転し、シートＳを搬送する場合には、シートＳにより従動回転する。従動ローラ１３が回転すると、回転軸上に設けられたロータリーエンコーダ１５からパルスが発生する。

シートＳが矢印Ｘ方向に搬送され、先端部が通過したことをスタートトリガセンサ１１が検知すると、パルス計数手段がロータリーエンコーダ１５のパルス計数を開始し、シートＳの後端部が通過したことをストップトリガセンサ１２が検知した時にパルス計数を終了する。

図３は、本実施形態に係るシート搬送装置１００の機能構成例を示すブロック図である。

図３に示す様に、シート搬送装置１００は、シート搬送手段としての従動ローラ３及び駆動ローラ４、エンコーダ１５、スタートトリガセンサ１１、ストップトリガセンサ１２、パルス計数手段１６、搬送距離算出手段１７を有する。

パルス計数手段１６は、上記した様に、従動ローラ３に設けられるエンコーダ１５のエンコーダディスク１５ａが回転することによってエンコーダセンサ１５ｂから発生されるパルス信号を計数し、シートの搬送量として従動ローラ１３の回転量を計測する。

搬送距離算出手段１７は、スタートトリガセンサ１１及びストップトリガセンサ１２によるシートＳの検知結果と、パルス計数手段１６によって計測される従動ローラ１３の回転量とに基づいて、シート搬送手段によるシートＳの搬送距離を算出する。
＜シートの搬送距離算出方法＞
次に、シート搬送装置１００におけるシートＳの搬送距離算出方法について説明する。

図４に、本実施形態に係るスタートトリガセンサ１１、ストップトリガセンサ１２及びロータリーエンコーダ１５の出力例を示す。

上述した様に、従動ローラ１３が回転すると、従動ローラ１３の回転軸上に設けられたロータリーエンコーダ１５からパルスが発生する。

シートＳが搬送され、時間ｔ１にてシートＳの先端部が通過したことをストップトリガセンサ１２が検知した後、時間ｔ２にてシートＳの先端部が通過したことをスタートトリガセンサ１１が検知する。

続いて、時間ｔ３にてシートＳの後端部が通過したことをストップトリガセンサ１２が検知した後、時間ｔ４にてシートＳの後端部が通過したことをスタートトリガセンサ１１が検知する。

この時、時間ｔ２にてシートＳの先端部が通過したことをスタートトリガセンサ１１が検知してから、時間ｔ３にてシートＳの後端部が通過したことをストップトリガセンサ１２が検知するまでの間に、パルス計数手段１６がロータリーエンコーダ１５のパルス計数を行う。

ロータリーエンコーダ１５が設けられた従動ローラ１３の半径をｒとし、従動ローラ１３の１周分のエンコーダパルス数をＮ、パルスカウント時間に計数されたパルス数をｎとする。このとき、時間ｔ２から時間ｔ３の間のシートＳの搬送距離Ｌは、下式（１）により求めることができる。

Ｌ ＝ （ｎ／Ｎ）×２πｒ ・・・（１）
ｎ：計数されたパルス数
Ｎ：従動ローラ１３の１周分のエンコーダパルス数［／ｒ］
ｒ：従動ローラ１３の半径［ｍｍ］
一般的にシート搬送速度は、シートＳを搬送するローラ（特に駆動ローラ１４）の外形精度、芯フレ精度等の機械精度や、モータ等の回転精度、ギヤ、ベルト等の動力伝達機構の精度によって変動する。また、駆動ローラ１４とシートＳとの間のスリップ現象、上流側及び下流側の搬送手段のシート搬送力あるいはシート搬送速度の違いによる弛み現象等によっても変動するため、ロータリーエンコーダ１５のパルス周期やパルス幅は常に変動するが、パルス数は変化することが無い。

したがって、シート搬送装置１００に設けられる搬送距離算出手段１７は、式（１）により、シート搬送速度に依存することなく、シート搬送手段としての従動ローラ１３及び駆動ローラ１４によるシートＳの搬送距離Ｌを高精度に求めることができる。

また、搬送距離算出手段１７は、例えばシートＳのページ間の比や、表裏の比等の相対比を求めることもできる。

搬送距離算出手段１７は、例えば、電子写真方式による熱定着前後のシート搬送距離の相対比から、伸縮率Ｒを下式（２）により求めることができる。

Ｒ ＝ ［（ｎ２／Ｎ）×２πｒ］／［（ｎ１／Ｎ）×２πｒ］・・・（２）
ｎ１：熱定着前のシートＳの搬送時に計数されたパルス数
ｎ２：熱定着後のシートＳの搬送時に計数されたパルス数
ここで、本実施形態において試算した例を以下で説明する。

本実施形態では、Ｎ＝２８００［／ｒ］、ｒ＝９［ｍｍ］であり、Ａ３サイズのシートが縦搬送された際に計数されたパルス数がｎ１＝１８８１６だった場合のシートＳの搬送距離Ｌ１は、
Ｌ１ ＝ （１８８１６／２８００）×２π×９ ＝ ３８０．００［ｍｍ］
となる。

また、このシートＳの熱定着後に再度計数されたパルス数が、ｎ２＝１８７５９だった場合のシートＳの搬送距離Ｌ２は、
Ｌ２ ＝ （１８７５９／２８００）×２π×９ ＝ ３７８．８６［ｍｍ］
となり、シートＳの搬送距離の表裏差は、
ΔＬ ＝ ３８０．００ − ３７８．８６ ＝ １．１４［ｍｍ］
であり、搬送距離の表裏差から、シートＳの伸縮率Ｒ（シートＳの表裏長さの相対比）を、
Ｒ ＝ ３７８．８６／３８０．００ ＝ ９９．７０［％］
として求めることができる。

したがって、この場合にはシートＳの搬送方向の長さが熱定着によって約１ｍｍ収縮したために、シートＳ表裏の画像長を同一にすると約１ｍｍの表裏見当ずれが発生することになる。そこで、算出される伸縮率Ｒに基づいて、シートＳの裏面に印刷する画像長を補正することで、表裏見当精度を向上させることが可能になる。

なお、上記した例では、熱定着前後の搬送手段によるシートＳの搬送距離Ｌ１，Ｌ２を算出して伸縮率Ｒを求めているが、例えば熱定着前後のシートＳの搬送時に計数されたパルス数ｎ_１，ｎ_２の比を伸縮率Ｒとして求める伸縮率算出手段を設けても良い。

例えば、上記した例において、熱定着前のシートＳの搬送時に計数されたパルス数ｎ_１=１８８１６、熱定着後のシートＳの搬送時に計数されたパルス数ｎ_２＝１８７５９の時に、伸縮率Ｒは以下の様に求めることができる。

Ｒ ＝ ｎ_２／ｎ_１ ＝ １８７５９／１８８１６ ＝ ９９．７０［％］

図５に、シートＳ搬送時の駆動ローラ１４及び従動ローラ１３の速度変動の例を示す。

図５は、従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の間にシートＳが突入し、搬送されて通過するまでの従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の速度変動を表すグラフである。グラフにおける横軸は時間、縦軸は各ローラの速度変動を表している。

グラフから、約０．０６秒時点におけるシートＳの突入時及び約０．５４秒時点においてシートＳが通過する時に、各ローラの速度変動が大きくなっていることが分かる。特にシートＳが従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の間に突入した後の約０．０５秒間は速度が大きく変動している。速度変動はシートＳが各ローラに接触したことによって生じる各ローラの共振周波数に伴って発生し、一定時間経過後に収束する。

この様な速度変動は、回転軸上に設けられたロータリーエンコーダ１５により搬送量を算出する上で誤差要因となる。したがって、シートＳが突入したことによる速度変動が生じている間にパルス計数を行うと、シートＳの搬送距離の計測を高精度に行うことが出来なくなるため、パルス計数はシートＳが突入して一定時間経過した後に開始する必要がある。

一般的に、各ローラが共振周波数に伴って速度変動を生じ、収束するまでには共振周波数の約３倍の時間を要することから、図１に示すスタートトリガセンサ１１と従動ローラ１３及び駆動ローラ１４との間の距離Ａは、各ローラの共振周波数の３倍にシートＳの搬送速度を掛けた値以上になる様に配設している。なお、従動ローラ１３又は駆動ローラ１４の共振周波数は、通常の構成では数十Ｈｚである。

したがって、例えば従動ローラ１３又は駆動ローラ１４の共振周波数が５０Ｈｚで、シートＳの搬送速度が５００ｍｍ／ｓｅｃである場合には、
Ａ ＞ １／５０×３×５００ ＝ ３０［ｍｍ］
となり、シートＳの搬送経路における下流側検知手段であるスタートトリガセンサ１１から従動ローラ１３又は駆動ローラ１４までの距離Ａを３０ｍｍより大きくすることで、シートＳが突入することによるローラ回転速度変動の影響を受けず、精度良く計測を行うことが可能となる。

また、ストップトリガセンサ１２と従動ローラ１３及び駆動ローラ１４との間の距離Ｂについては、なるべく短くなる様にストップトリガセンサ１２を配置する。これはシートＳの搬送距離の算出範囲であるパルスカウント範囲をなるべく長くなる様にして算出精度を上げるためである。

なお、式（１）で求められるシート搬送手段によるシート搬送距離Ｌに、図２に示すスタートトリガセンサ１１とストップトリガセンサ１２との間の距離ａを加えると、シートＳの搬送方向の長さＬとなる。

Ｌ ＝ （ｎ／Ｎ）×２πｒ＋ａ ・・・（３）
ａ：スタートトリガセンサ１１とストップトリガセンサ１２との間の距離
この様に、シート搬送装置１００の搬送距離算出手段１７は、上式（１）によって求められるシート搬送手段によるシートＳの搬送距離Ｌに、センサ間の距離ａを加えた式（３）により、シートＳの搬送方向の長さを求めることができる。

また、搬送距離算出手段１７は、電子写真方式による熱定着前後のシートＳの搬送方向の長さＬの相対比から、伸縮率Ｒを下式（４）により求めることができる。

Ｒ ＝ ［（ｎ２／Ｎ）×２πｒ＋ａ］／［（ｎ１／Ｎ）×２πｒ＋ａ］・・・（４）
この様に、シート搬送装置１００の搬送距離算出手段１７は、高精度にシートＳの搬送方向の長さＬを求め、伸縮率Ｒを算出することもできる。
＜画像形成装置の構成＞
図６及び図７に、本実施形態に係るシート搬送装置１００を備える画像形成装置の構成例を示す。図６はモノクロ画像形成装置１０１の例を、図７はタンデム型のカラー画像形成装置１０２の例を示している。

図６に示すモノクロ画像形成装置１０１において、搬送されるシートＳに画像を印刷する場合には、まず一様に帯電されて回転する感光体ドラム１の表面に不図示の光書き込み手段により静電潜像が形成され、次に図示しない現像手段によりトナー像として顕像化が行われる。続いて、シートＳが感光体ドラム１と転写手段５との間で感光体ドラム１上のトナー像がシートＳ上に転写され、その後シートＳが加熱ローラ２及び加圧ローラ３の間を通過する間にトナー像がシートＳに溶融定着することで印刷画像が形成される。

図７に示すタンデムカラー画像形成装置１０２は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の色ごとに設けられた感光体ドラム１上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト４上に重ねて一次転写された後、中間転写ベルト４と転写手段５との間を搬送されるシートＳに二次転写される。カラートナー像を載せたシートＳは、引き続き搬送されて加熱ローラ２及び加圧ローラ３の間を通過し、シートＳ上に印刷画像が形成される。

図６及び図７に示す画像形成装置１０１，１０２では、シートＳの搬送経路において転写手段５の直前にシート搬送装置１００を設けている。他の構成による画像形成装置においても同様に転写手段の直前にシート搬送装置１００を設置することで、転写直前のシートＳの搬送距離や搬送方向の長さを計測することができる。

画像形成装置１０１，１０２では、まずシート搬送装置１００においてシートＳの搬送距離を算出した後、転写手段によりシートＳにトナー像が転写され、加熱ローラ２及び加圧ローラ３の間を通過することで、シートＳの一方の面に印刷画像が形成される。

両面印刷時には、不図示の反転機構により表裏反転された状態で再び図中に示した矢印方向に搬送される。この場合、シートＳは一旦加熱されることによって、一般的には収縮してシートサイズが変化した状態で搬送され、再度シート搬送装置１００により搬送距離が算出された後、裏面にトナー画像が転写、定着される。

裏面のトナー画像は、算出された搬送距離の表裏比に基づいて画像長が補正（画像倍率補正）された状態でシートＳに転写されるため、シートＳに形成される画像は表裏の画像長が一致し、表裏見当精度を向上させることができる。

定着後におけるシートＳの収縮は、時間と共に回復する方向に変化するため、転写手段５の直前で搬送距離を算出することで、より正確にシートＳの長さを求め、表裏見当精度を高めることができる。

取得したシートＳの搬送距離や搬送方向長さの情報に基づき、画像データのサイズを補正したり、シートＳのトナー転写タイミングを補正したりすることで、シートＳの伸縮に起因する表裏見当誤差を補正し、表裏見当精度を向上させることができる。

また、シートＳ上へのトナー転写時のシート搬送速度変動に起因する見当誤差は、シート搬送機構にトルク規制部材や搬送方向規制部材を付与することで低減できる。

この様に、本実施形態に係るシート搬送装置１００を備える画像形成装置１０１，１０２によれば、シートＳに表裏見当精度の高い印刷を行うことが可能となる。

なお、本実施形態に係る画像形成装置１０１，１０２は電子写真方式を用いて画像を形成するが、インクジェット方式等の他の方式により画像を形成する装置に、シート搬送装置１００を設けても良い。

また、図１０に、本実施形態に係る画像形成装置１０３の構成例を示す。

画像形成装置１０３は、中央付近に無端ベルト状の中間転写ベルト５２を有する。中間転写ベルト５２は、複数の支持ローラに掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。中間転写ベルト５２上には、その搬送方向に沿って、複数の画像形成手段５３を横に並べて配置してタンデム画像形成装置５４を構成する。そして、そのタンデム画像形成装置５４の上には、露光装置５５が設けられている。

タンデム画像形成装置５４の各画像形成手段５３は、各色トナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム５６を有している。

また、感光体ドラム５６から中間転写ベルト５２にトナー像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト５２を間に挟んで各感光体ドラム５６に対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラ５７が設けられている。また、支持ローラ５８は中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラである。

中間転写ベルト５２を挟んでタンデム画像形成装置５４と反対側（中間転写ベルト５２の搬送方向下流側）には、２次転写装置５９を備える。２次転写装置５９は、２次転写対向ローラ６０に２次転写ローラ６１を押し当てて転写電界を印加することで中間転写体５２上の画像をシートＳに転写する。２次転写装置５９では、転写条件のパラメータである、２次転写ローラ６１の転写電流をシートＳに応じて変化させる。

２次転写装置５９のシートＳ搬送方向上流側にはシート搬送装置１００を設け、下流側にはシートＳ上の転写画像（トナー像）を熱溶融溶着させる定着装置３２を設ける。シート搬送装置１００では両面印刷時における定着装置５２通過前後のシート搬送距離又はシート搬送方向の長さを計測し、画像形成装置１０３は計測結果から算出した伸縮率に基づいてシートＳ裏面の画像の倍率補正を行う。なお、本実施形態では、シート搬送装置１００は、２次転写装置５９の搬送方向直上流で、且つ、レジストローラ７５の下流側に配置している。

定着装置３２は熱源としてハロゲンランプ３０を具備し、無端ベルトである定着ベルト３１に加圧ローラ２９を押し当てた構成としている。定着装置３２は、定着条件のパラメータである、定着ベルト３１及び加圧ローラ２９の温度、定着ベルト３１と加圧ローラ２９間のニップ幅、加圧ローラ２９の速度をシートＳに応じて変化させる。搬送ベルト６２により、画像転写後のシートＳをこの定着装置３２へと搬送する。

画像形成装置１０３に画像データが送られ、作像開始の信号を受けると、不図示の駆動モータで支持ローラ５８を回転駆動して他の複数の支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト５２を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段５３で各感光体ドラム５６上にそれぞれの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト５２の搬送とともに、それらの単色画像を転写部５７で順次転写して中間転写体５２上に合成カラー画像を形成する。

また、給紙テーブル７１の給紙ローラ７２の１つを選択回転し、給紙カセット７３の１つからシートＳを繰り出し、搬送ローラ７４で搬送して、レジストローラ７５に突き当てて止め、中間転写ベルト５２上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ７５を回転し、２次転写装置５９で転写してシートＳ上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートＳは、２次転写装置５９で搬送して定着装置３２へと送り込まれ、熱と圧力とを加えて転写画像を溶融溶着した後、両面印刷の場合、分岐爪２１およびフリップローラ２２により、シート反転路２３および両面搬送路２４にシートＳを搬送し、上記した方法にて、シートＳの裏側に合成カラー画像を記録する。

また、シートＳを反転させる場合は、分岐爪２１により、シート反転路２３にシートＳを搬送し、フリップローラ２２により、排紙ローラ２５側にシートＳを搬送することにより、シートＳの表面と裏面を反転させる。

片面印刷およびシート反転なしの場合は、分岐爪２１により、排紙ローラ２５にシートＳを搬送する。

その後、排出ローラ２５により、デカーラユニット２６へシートＳを搬送し、デカーラユニット２６では、デカーラ量をシートＳに応じて変化させる。デカーラ量はデカーラローラ２７の圧力を変えることで調整し、デカーラローラ２７により、シートＳを排出する。パージトレイ４０は反転排紙ユニットの下方に配置する。

＜シート搬送距離に基づく画像倍率補正＞
シート搬送装置１００では、シートＳの搬送距離又は搬送方向長さを上記した方法により計測する。また、シートＳの搬送方向に直交する幅方向の長さ（幅）は、シートＳの手前側エッジと奥側エッジの位置（それぞれシート幅方向の端部）を、ＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）で計測することで取得できる。

シートＳは、シート搬送装置１００やＣＩＳにより搬送距離又は搬送方向長さ、シート幅といったシートサイズが計測されたのち、２次転写装置５９にてトナー画像が転写される。トナー画像が転写されたシートＳは、定着装置３２に搬送されてトナー画像が定着される。シートＳは、定着装置３２の通過時に加熱されて収縮する場合がある。

その後、シートＳはシート反転路２３によって表裏反転された状態で、再びシート搬送装置１００へ搬送されてシートサイズが測定された後、裏面にトナー画像が転写、定着される。

後続するシートＳのトナー画像は、計測されたシートサイズの表裏比に基づいて、その画像サイズ及び画像位置が補正（画像倍率補正）される。この結果、シートＳの表裏に印刷される画像サイズが一致し、表裏見当精度が向上する。

上記した定着後のシートＳの収縮は、時間とともに回復方向に変化する。このため、トナー像が転写される直前でシート搬送距離又はシート搬送方向の長さを測長して、より正確に表裏のシート長比を得る方が、表裏見当精度を高める点で有利である。

次に、シート搬送装置１００にて計測されたシートサイズに基づく画像倍率補正の処理手順を説明する。前述したように、本実施形態では、シート搬送装置１００は２次転写装置５９の直前（シートＳ搬送方向における直上流）に設置されているため、計測したシートサイズの露光データサイズや露光タイミングへの反映は、シートサイズが計測されたシートＳ自身ではなく、後続のシートＳに対して反映させる。

露光装置５５は、メモリ等で構成される入力画像データをバッファするデータバッファ部と、画像形成するための画像データを生成する画像データ生成部と、シートサイズ情報からシート搬送方向の画像倍率補正を行う画像倍率補正部と、書込みクロックを生成するクロック生成部と、感光体ドラム５６に光を照射して画像を形成する発光デバイスとを有する。

前記データバッファ部は、コントローラなどのホスト装置（図示せず）から送られてくる入力画像データを転送クロックでバッファする。

前記画像データ生成部は、クロック生成部からの書込みクロックと画像倍率補正部からの画素挿抜情報を基にして画像データを生成する。そして画像データ生成部から出力されたドライブデータは書込みクロックの１周期分の長さを、画像形成する１画素として、発光デバイスをＯＮ／ＯＦＦ制御する。

前記画像倍率補正部は、シート搬送装置１００にて計測されるシートサイズ情報から、画像倍率切替をするための画像倍率切替信号を生成する。

前記クロック生成手段は、クロック周期を変えられるように、さらには公知技術であるパルス幅変調といった画像補正を実施するために、書込みクロックの数倍の高周波で動作しており、基本的に装置速度に応じた周波数で書込みクロックを生成する。

前記発光デバイスは、半導体レーザ、半導体レーザアレイ、面発光レーザなどの何れか又は複数で構成されており、ドライブデータに従い感光体ドラム５６に光を照射して静電潜像を形成する。

シートＳ上に形成されたトナー像からなる定着前画像は、定着装置３２内で加熱および加圧されてシートＳ上に定着される。その際の加熱、加圧によりシートＳには変形が起こり、シートＳの搬送方向長さが伸縮により変化する場合がある。この結果、シートＳの裏面への画像形成位置と表面に形成されている画像位置とに差異が生じ、出力画像の画質、見当精度（表面が変形しすぎて裏面とずれる）に影響する。なお、定着装置３２は、本実施形態として記載した加熱・加圧定着に代えて、加熱と加圧を別に行う形式でも良いし、又はフラッシュ定着等の構成であっても良い。

このため、計測されたシートサイズに応じて画像倍率を補正し、さらに書出し位置を変えることで、定着装置３２によるシートＳの変形を打ち消すように画像を形成する。そのことで結果的にはシートＳは変形するものの、シートＳには裏表検討精度の高い画像を印刷することができる。

シートＳの変形を含むシートサイズは、シート搬送装置１００から取得することができる。また、シートＳの変形の仕方によっては、拡大のみ、縮小のみ、だけではなく、拡大および縮小を組み合わせた補正も可能である。

両面印刷時、まずシートＳの一端を先にして表面側にトナー像を定着する時に、シートＳが変形する。その後、シートＳは画像形成装置１０３内のシート反転路２３により表裏面が反転され、このとき定着装置３２に入るシートＳの先端が表面印刷時とは他方の端部に変わる。このとき、画像位置補正を実施しない場合には、定着装置３２から出てきたシートＳをそのまま上側（裏面）から見た定着後出力画像の後端は、先に形成した表面の定着後出力画像の後端とずれるため、見当精度が悪くなるという現象が生じてしまう。

これに対してシートＳの裏面への画像形成時に上記した画像倍率及び画像形成位置の補正を実施することで、シートＳの表裏の見当精度が向上する。

＜２次転写装置及びシート搬送装置の各ローラ周速の関係＞
次に、２次転写装置５９の２次転写対向ローラ６０及び２次転写ローラ６１、シート搬送装置１００の従動ローラ１３及び駆動ローラ１４の各ローラの周速の関係について説明する。

シート搬送部１００は、従動ローラ１３、駆動ローラ１４、駆動ローラ１４の駆動手段としてのモータ、駆動ローラ１４とモータとの間に設けられる一方向クラッチを有する。

駆動ローラ１４は、駆動機構を介してモータの駆動力を受けて回転駆動し、従動ローラ１３は駆動ローラ１４との間でシートＰを挟持して従動回転する。

駆動ローラ１４とモータとの間に設けられる一方向クラッチは、駆動ローラ１４がシートＳを搬送する回転方向にはモータが出力する駆動力を伝達し、シートＳの搬送方向が逆になる方向には空転して駆動ローラ１４への駆動力を遮断する。

シート搬送装置１００は、レジストローラ７５からシートＳを受け取り、所定のタイミングでシートＳの先端が２次転写装置５９に突入する様に、駆動ローラ１４が所定の周速で回転して従動ローラ１３と共にシートＳを所定の搬送速度で挟持搬送する。

２次転写装置５９は、シート搬送装置１００からシートＳを受け取ってさらに搬送する。２次転写装置５９は、シートＳ表面にトナー画像を転写する。２次転写装置５９は、中間転写ベルト５２、２次転写ローラ６１、中間転写ベルト５２及び２次転写ローラ６１をそれぞれ個別に駆動させるモータ、２次転写ローラ６１とモータとの間に設けられるトルクリミッタを有する。

２次転写ローラ６１とモータとの間に設けられるトルクリミッタは、制限された負荷トルクの範囲内で、モータの駆動力を２次転写ローラ６１に伝達し、負荷トルクが一定値を超えるとスリップしてモータから２次転写ローラ６１への駆動力を遮断する。

２次転写装置５９は、シートＳ搬送時以外に従動ローラ１３と駆動ローラ１４とが離間する様に接離機構を設けても良く、搬送するシートとシートの間等の非搬送時に離間させ、シートＳを搬送する直前に従動ローラ１３と駆動ローラ１４を当接させる様に設けても良い。

シート搬送装置１００では、駆動ローラ１２に接続するモータを周速Vaで回転駆動させるための駆動力を出力する。シートＳをシート搬送装置１００のみで搬送している間は、一方向クラッチは駆動ローラ１４にモータの駆動力を伝達し、駆動ローラ１４が周速Vaで観点することにより、シートＳは速度Vaで搬送される。

２次転写装置５９では、中間転写ベルト５２が周速Vb（≧Va）で回転し、２次転写ローラ６１に接続するモータが、２次転写ローラ６１を周速Vc（≧Vb）で回転駆動させるための駆動力を出力する。

ここで、２次転写ローラ６１とモータとの間に設けられているトルクリミッタのスリップトルクTsは、中間転写ベルト５２と２次転写ローラ６１との離間時の負荷トルクToと、中間転写ベルト５２と２次転写ローラ６１との当接時の負荷トルクTcとの間の値Ts（To＜Ts＜Tc）に設定されている。

したがって、２次転写ローラ６１が中間転写ベルト５２に離間した状態では、トルクリミッタの負荷トルクToはスリップトルクTs未満であるため、トルクリミッタ４２はモータの駆動力を２次転写ローラ６１に伝達し、２次転写ローラ６１は周速Vcで回転駆動する。また、２次転写ローラ６１が中間転写ベルト５２に当接した状態では、トルクリミッタの負荷トルクTcがスリップトルクTsを超えるため、トルクリミッタ４２がモータ３３からの駆動力を遮断し、２次転写ローラ６１は中間転写ベルト５２に従動して周速Vbで回転駆動する。

この様な設定において、シート搬送装置１００及び２次転写装置５９の両方でシートＳが搬送されている状態では、シートＳは中間転写ベルト５２の周速Vbで搬送され、シート搬送装置１００の一方向クラッチが空転してモータから駆動ローラ１４への駆動力が遮断される。したがって、この状態では駆動ローラ１４は従動ローラ１３と共に速度Vbで搬送されるシートＳに従動して回転する。

この様な構成により、シート搬送装置１００から２次転写装置５９にシートＳが受け渡され、シートＳにトナー画像が転写される間は、シートＳは中間転写ベルト５２の周速Vbに従って一定の速度Vbで搬送されることとなる。したがって、トナー転写時のシート搬送速度が一定に保たれることにより、バンディング等の異常画像の発生を防止し、画像形成装置１０３は均一な画像を形成することが可能になる。

なお、シート搬送装置１００の駆動ローラ１４の周速Va、中間転写ベルト５２の周速Vb、２次転写ローラ６１の周速Vcが、以下の式（５）を満たすことにより、上記した効果を得ることができる。

Va≦Vb≦Vc ・・・（５）
ただし、周速VaとVb、周速VbとVcとの差が大きいと、シート搬送時における一方向クラッチやトルクリミッタのスリップ量が大きくなり、発熱や磨耗等によって一方向クラッチ及びトルクリミッタの寿命が低下する。したがって、これらの周速差は小さい方が好ましく、同一の周速に設定することがさらに好ましい。しかし、温湿度等の環境変動によって駆動ローラ１４、中間転写ベルト５２及び２次転写ローラ６１の各周速が変動し、上式（５）の関係を満たさなくなると、トナー画像転写時にシートＳの搬送速度が変動してシートＳ上の画像伸縮が発生する虞がある。したがって、周速VaとVb、周速VbとVcとの間にはそれぞれ一定のマージンを設けることが好ましい。

そこで、周速Va，Vb及びVcは、以下の式（６）、（７）を満たすことが好ましい。

0.90Vb≦Va≦0.99Vb ・・・（６）
1.001Vb≦Vc≦1.05Vb ・・・（７）
さらに、一方向クラッチやトルクリミッタの寿命低下を防止すると共に、環境変動等を考慮して上記した効果を安定して得るために、周速Va，Vb及びVcは、以下の式（８）、（９）を満たすことが好ましい。

0.95Vb≦Va≦0.99Vb ・・・（８）
1.001Vb≦Vc≦1.02Vb ・・・（９）
以上で説明した構成により、シートＳへのトナー画像転写時のシート搬送速度を一定に保つことが可能であり、画像形成装置１０３はバンディング等の異常画像の発生を防止して均一な画像をシートＳに形成して出力することが可能になる。

なお、例えば感光体ドラムからシートＳにトナー画像を直接転写する構成の画像形成装置であっても、本実施形態と同様にトナー画像転写時のシート搬送速度を一定に保つことができる。この場合には、本実施形態における中間転写ベルト５２を感光体ドラム、２次転写ローラ６１を感光体ドラムとの間でシートＳに画像を転写させる転写ローラに置き換えた構成により、同様の効果を得ることができる。

また、シート搬送装置１００の駆動ローラ１４とモータとの間の一方向クラッチの代わりに、シート搬送装置１００と中間転写ベルト５２等の両方での搬送時に駆動ローラ１４がシートＳに従動して回転する様にスリップトルクが設定されたトルクリミッタを設けても良い。
＜まとめ＞
以上で説明した様に、本実施形態に係るシート搬送装置１００によれば、簡易な構成でシートＳの搬送距離を高精度に算出することができる。例えば、シート搬送手段を備える既存の装置に、センサ等を設けるだけで、シート搬送距離及びシート搬送方向の長さの算出を高精度に行うことが可能になる。

また、新たにシートＳを搬送するための搬送手段を設ける必要が無いため、装置構成を複雑化することなく、低コストで高精度なシート搬送距離の算出を行うことができる。

さらに、シートＳを搬送する従動ローラ１４又は従動ローラ１３にロータリーエンコーダ１５を設けることにより、各ローラとシートＳとの間でスリップや前後の搬送手段との間での弛み等が生じることが無く、高精度な算出が可能になる。

本実施形態に係るシート搬送装置１００を備える画像形成装置１０１，１０２によれば、シートＳの搬送距離の算出を高精度に行うことができ、算出したシートの搬送距離に基づいて、表裏の倍率を画像形成部での画像形成動作に反映させることにより、表裏見当精度が高い印刷を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

５ 転写ローラ（転写手段）
１１ スタートトリガセンサ（下流側検知手段）
１２ ストップトリガセンサ（上流側検知手段）
１３ 従動ローラ
１４ 駆動ローラ
１６ パルス計数手段（搬送量計測手段）
１７ 搬送距離算出手段
１００ シート搬送装置
１０１，１０２，１０３ 画像形成装置
Ｓ シート

特開２０１０−２４１６００号公報 特開２０１１−００６２０２号公報 特開２０１１−０２０８４２号公報

Claims (13)

1. 回転駆動する駆動ローラ及び前記駆動ローラとの間でシートを挟持して従動回転する従動ローラを備えるシート搬送手段と、
   前記従動ローラの回転軸上に設けられているロータリーエンコーダにより前記シート搬送手段による前記シートの搬送量を計測する搬送量計測手段と、
   前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向下流側で、前記シートを検知する下流側検知手段と、
   前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向上流側で、前記シートを検知する上流側検知手段と、
   前記搬送量計測手段の計測結果と、前記下流側検知手段及び前記上流側検知手段の検知結果とに基づき、前記シートの搬送距離を算出する搬送距離算出手段とを備える
   ことを特徴とするシート搬送装置。
2. 前記搬送距離算出手段は、
   前記下流側検知手段が前記シートの先端部通過を検知してから、前記上流側検知手段が前記シートの後端部通過を検知するまでの間に、前記搬送量計測手段によって計測される前記搬送量に基づいて、前記シートの搬送距離を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
3. 前記駆動ローラ及び前記従動ローラの少なくとも一方が、金属製のローラである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送装置。
4. 前記下流側検知手段と、前記シート搬送手段との距離が、
   前記従動ローラの共振周波数の３倍に前記シートの搬送速度を掛けた値以上である
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のシート搬送装置。
5. 前記従動ローラの前記シートの搬送方向に直交する幅方向の長さが、当該シート搬送装置が対応する前記シートの最小幅よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のシート搬送装置。
6. 前記下流側検知手段及び前記上流側検知手段は、
   それぞれ透過型又は反射型の光センサである
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のシート搬送装置。
7. 前記下流側検知手段と、前記上流側検知手段とは、
   前記シートの搬送方向に直交する幅方向位置が略同一に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のシート搬送装置。
8. 前記下流側検知手段と、前記上流側検知手段とは、
   前記幅方向位置が略中央に設けられている
   ことを特徴とする請求項７に記載のシート搬送装置。
9. 前記搬送距離算出手段は、算出する前記シートの搬送距離に、前記下流側検知手段と前記上流側検知手段との間の距離を加えることで、前記シートの搬送方向の長さを算出する
   ことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のシート搬送装置。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載のシート搬送装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 前記シート搬送装置が、前記シートにトナー像を転写する転写手段の前記シートの搬送方向上流側に設けられている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 回転駆動する駆動ローラ及び前記駆動ローラとの間でシートを挟持して従動回転する従動ローラとを備えるシート搬送手段による前記シートの搬送量を、前記従動ローラの回転軸上に設けられているロータリーエンコーダにより計測する搬送量計測手段と、
    前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向下流側で、前記シートの先端部通過を検知する下流側検知手段と、
    前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向上流側で、前記シートの後端部通過を検知する上流側検知手段と、
    前記搬送量計測手段の計測結果と、前記下流側検知手段及び前記上流側検知手段の検知結果とに基づき、前記シートの搬送距離を算出する搬送距離算出手段とを備える
    ことを特徴とするシート搬送距離算出装置。
13. 回転駆動する駆動ローラ及び前記駆動ローラとの間でシートを挟持して従動回転する従動ローラとを備えるシート搬送手段による前記シートの搬送量を、前記従動ローラの回転軸上に設けられているロータリーエンコーダにより計測する搬送量計測手段と、
    前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向下流側で、前記シートの先端部通過を検知する下流側検知手段と、
    前記シート搬送手段の前記シートの搬送方向上流側で、前記シートの後端部通過を検知する上流側検知手段と、
    前記搬送量計測手段の計測結果と、前記下流側検知手段及び前記上流側検知手段の検知結果とに基づいて求められる前記シートの搬送距離に、前記下流側検知手段と前記上流側検知手段との間の距離を加えることで、前記シートの搬送方向の長さを算出するシート長算出手段とを備える
    ことを特徴とするシート長算出装置。

Images