JP6523096B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送中のシート紙に画像を転写する画像形成装置に関する。

従来、搬送路に沿って配設されたローラ群によってシート紙を１枚ずつ間欠的に搬送すると共に、下流側の所定部位で画像処理を高品質で実行する処理装置が知られている。この種の装置として、原稿を１枚ずつ間欠的に搬送し、下流側の読取位置で原稿画像を読み取る自動原稿読取装置が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の自動原稿読取装置は、原稿読取位置に対応して配置された読取ローラと、その上流側で原稿にスキュー補正を行うレジストローラと、各ローラを回転動作させる各モータとを備えている。また、レジストローラとモータとの間にクラッチが介在され、読取ローラ及びレジストローラの回転による１枚目の原稿の読取中であって、２枚目の原稿の先端がレジストローラに到達する前に、１枚目の原稿の後端側を挟んでいるレジストローラの回転を一時的に停止させるようにしている。このとき、クラッチの動作を制御することによってレジストローラの回転を徐々に停止するようにして、急激に停止させた場合に生じる、１枚目の原稿への突発的な突っ張りの発生を抑止し、画像の読取品質の劣化を抑制するようにしている。

特開２０１２−３４２７０号公報

特許文献１に記載の自動原稿読取装置は、１枚目の原稿がレジストローラ及び読取ローラの両方による搬送中に、原稿後端側のレジストローラを停止させた際に発生する原稿への突発的な突っ張りに起因する不都合を抑制するためのものである。また、モータをレジストローラ駆動用と読取ローラ駆動用としてそれぞれ設ける構成であるため、かかる構成をより複雑な機構、例えば画像形成装置へ適用する場合、構成上のレイアウト、コスト面で不利である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、レジストローラの上流側にある搬送ローラのクラッチを過渡的にオンからオフへ切換えることで、感光体ドラムと共通駆動源であるモータへ伝わる急激な負荷変動、機械振動を抑制して画像品質を維持する画像形成装置を提供するものである。

本発明に係る画像形成装置は、シート紙搬送路上に配置された感光体ドラムと、前記感光体ドラムの上流側に配置された再搬送用のレジストローラと、前記レジストローラの上流側に配置された搬送ローラとを備えた画像形成装置において、前記搬送ローラ、前記レジストローラ及び前記感光体ドラムに回転力を伝達するモータと、前記モータと前記搬送ローラとの間に介設された搬送クラッチと、前記搬送クラッチをオンオフする制御部とを備え、前記制御部は、再搬送中のシート紙の後端が前記搬送ローラを通過する際に、前記搬送クラッチを過渡的にオンからオフに切り換えるオフ切換信号を出力するものである。

本発明によれば、シート紙は搬送ローラによってシート搬送路を下流に向けて搬送され、レジストローラで一旦停止され、次いで、画像形成タイミングで再搬送されて感光体ドラムに向けて搬送される。シート紙は、搬送ローラ及びレジストローラによって再搬送され、この再搬送中に、感光体ドラムで画像が転写される。このシート紙が感光体ドラムを通過中に、当該シート紙の後端が搬送ローラを通過する。搬送ローラは、画像形成が１枚のシート紙の場合の他、複数枚に画像形成する場合には、次のシート紙のレジストローラへの搬送を間欠的に行うようにするため、再搬送中のシート紙の後端の通過に際して、搬送ローラを停止する。一方、モータで画像形成側の感光体ドラムの駆動と、搬送系の搬送ローラをオンオフする搬送クラッチの駆動とを兼用する構成では、搬送クラッチを急激にオフしてしまうと、主に負荷変動の急激な衝撃がモータの回転速度に影響（回転速度の不連続の発生等）し、また機械振動が画像形成側に伝達されて形成画像に不連続が発生する虞がある。そこで、搬送クラッチを過渡的にオンからオフに切換えるようにして、搬送ローラを過渡的、すなわち徐々に停止させて、負荷変動を緩和し、また衝撃の発生を抑制した。

また、前記搬送クラッチを電磁クラッチで構成するようにすれば、電子信号で制御可能な簡易な構成で実現できる。

また、前記オフ切換信号は、ＰＷＭ制御されたパルス列である。この構成によれば、搬送モータの減速かつ停止をオンデューティーの制御で徐々に行わせることが可能となる。

また、前記パルス列は、オンデューティーが漸次減少することを特徴とする。この構成によれば、減速から停止までの過渡特性を、負荷変動がより抑制し得るように適宜設定することが可能となる。

また、前記オフ切換信号は、前記シート紙の種類に応じて、前記過渡的なオフへの切り換え特性を変更するものである。この構成によれば、シート紙の種類に応じて振動の伝達特性が異なることに対応して、より衝撃抑制が図れるようにすることが可能となる。

本発明によれば、搬送ローラのクラッチを過渡的にオンからオフへ切換えることでモータへ伝わる急激な負荷変動、機械振動を抑制し、画像品質を維持することができる。

画像形成装置の主に搬送系に関する構成を示す概略図である。 図１の搬送系の構成図である。 主に搬送系における各部位の動作を説明するタイムチャートである。

図１に示すように、画像形成装置１は、所定形状、例えば直方体形状の装置本体１０と、その上部に載置された原稿読取部１１とを備えている。装置本体１０の内部には、公知の画像露光走査ユニットを含む画像形成部（図略）が備えられている。また、装置本体１０の適所には、形成画像が転写されるシート紙を配置するシート紙配置部としての給紙カセット２０、手差しトレイ２１を備えている。給紙カセット２０は、１個の他、複数種類のシート紙に対応するべく複数個設置可能であってもよい。また、シート紙配置部は、載置されるシート紙の種類（サイズ、坪数、厚さ、紙質など）に対応しており、あるいは各種類のシート紙が交換可能に載置される態様でもよい。

装置本体１０の外部適所には、作業者が操作するための操作部１２が配置されている。操作部１２は、例えばタッチパネルで構成され、プリントキーを含む各種のキーやボタンが配置されて、プリント指示その他が入力可能である。また、操作部１２は、シート紙の種類を選択可能な構成であってもよい。制御部１３は、操作部１２からの入力を受付けて、入力内容に応じた画像形成部による画像処理及びシート紙の搬送制御を行う。制御部１３の説明は後述する。

装置本体１０内には、シート紙搬送路３０と、シート紙搬送路３０に沿って配設された搬送機構４０が設けられている。シート紙搬送路３０は、シート紙配置部である給紙カセット２０及び手差しトレイ２１の給紙部位から、下流側の転写部位、定着部位を経て、シート紙排出部位を亘って構成されている。

搬送機構４０は、駆動源であるモータ４１、給紙カセット２０の給紙ローラ４２、搬送ローラ４３，４４、レジストローラ４５、感光体ドラム４６、転写ローラ４７、定着ローラユニット４８、及び排紙用としての排紙モータ５１と排紙ローラ５２、さらにクラッチ６１〜６３を備えている。用紙センサＳ１は、光学的又は機械的なセンサで、レジストローラ４５の直ぐ上流側に配置され、搬送されるシート紙Ｐの先端、後端の検知を行う。排紙センサＳ２は、光学的又は機械的なセンサで、排紙ローラ５２の直ぐ下流側に配置され、シート紙Ｐの後端の検知を行う。

図１中、破線で示す各楕円線は、回転連結構造、例えばギアを介して互いに噛合されている状態を示している。すなわち、モータ４１と感光体ドラム４６、モータ４１と転写ローラ４７、モータ４１と定着ローラユニット４８、モータ４１とレジストクラッチ６１、さらに、レジストクラッチ６１の入力軸と搬送クラッチ６２（すなわちモータ４１と搬送クラッチ６２）、レジストクラッチ６１の入力軸と搬送クラッチ６３（すなわちモータ４１と搬送クラッチ６３）、搬送ローラ４３と給紙ローラ４２とがそれぞれギアを介して互いに噛合されている。また、排紙モータ５１と排紙ローラ５２とがそれぞれギアで噛合されている。なお、ギアに代えて同期ベルト等でもよい。

図１、図２に示すように、レジストクラッチ６１は、レジストローラ４５に取付けられ、制御部１３からのオンオフ切換信号に応じてモータ４１からレジストローラ４５への回転力の伝達と遮断とを行う。搬送クラッチ６２は、搬送ローラ４３に取付けられ、制御部１３からのオンオフ切換信号に応じてモータ４１から搬送ローラ４３への回転力の伝達と遮断とを行う。搬送クラッチ６３は、搬送ローラ４４に取付けられ、制御部１３からのオンオフ切換信号に応じてモータ４１から搬送ローラ４４へ回転力の伝達と遮断とを行う。なお、搬送ローラ４３，４４、レジストローラ４５は、ローラ対を構成しており、クラッチ６１〜６３の出力軸側のローラが駆動側であり、対向するローラが従動側である。あるいは、搬送ローラ４３，４４は、対となるローラが同一方向に回転する捌きローラとして構成されたものでもよい。

クラッチ６１〜６３は、各種の、例えば摩擦力を利用した構造の他、電磁力を利用したものが適用可能であるが、電気的に制御可能な点から、本実施形態では、電磁クラッチを採用している。電磁クラッチは公知のように、電磁石へ電力が供給される間に動力が伝達（オン；クラッチをつなぐ）され、電力供給が遮断されると、動力の伝達が遮断（オフ；クラッチをきる）される。

制御部１３は、例えばマイクロコンピュータで構成され、内部に記憶した制御プログラムが実行されることによって、紙種類処理部１３１、プリント処理部１３２及び搬送制御部１３３として機能する。なお、制御部１３は、各種の機能を有するが、ここでは搬送機構の制御に関連する機能部について説明する。

紙種類処理部１３１は、操作部１２からのプリント指示の受け付けに際してプリントされる側のシート紙Ｐの種類（サイズ、坪数、厚さ、紙質）が指定された場合、給紙カセット２０が複数ある場合、該当する種類のシート紙Ｐを収納する給紙カセット２０を選択する。なお、未装着の場合には、その旨を報知して給紙カセットの差し替え等を促す等を行う。また、シート紙Ｐの選択入力がなければ、原稿と同一サイズ、あるいは装着されているサイズのシート紙が優先される。プリント処理部１３２は、プリント指示を受けると、図略の画像作成部を動作させて感光体ドラム４６の表面にトナー画像を形成し、かつ転写ローラ４７による転写動作制御によってシート紙Ｐにトナー画像を転写する処理を実行する。搬送制御部１３３は、プリント指示を受けると、搬送機構４０の動作を制御することによって、シート紙Ｐの給紙、搬送さらに排紙までの一連の搬送処理を行う。

次に、図３のタイムチャートを用いて、プリント動作におけるシート紙Ｐの搬送制御について説明する。ここでは、手差しトレイ２１からシート紙Ｐが給紙される場合を想定して説明する。まず、操作部１２のプリントキーへの入力が受け付けられると、プリント指示信号Ａが生成され（図３（ａ）、ｔ１時点）、プリント指示信号Ａを受けてモータ４１、排紙モータ５１がオンされる（図３（ｂ）の信号Ｂ、図３（ｉ）の信号Ｉ）。

次いで、プリント指示信号Ａの出力から所定時間が経過すると、搬送クラッチ６３がオンする（図３（ｄ）の信号Ｄ１、ｔ２時点）。搬送クラッチ６３のオンによって、搬送ローラ４４が回転を開始し、手差しトレイ２１から１枚目のシート紙Ｐがシート紙搬送路３０に送り出される。シート紙Ｐは、シート紙搬送路３０を下流に向けて搬送され、その先端が、用紙センサＳ１で検知されると（図３（ｅ）の信号Ｅ、ｔ３時点）、この検知に応じて搬送クラッチ６３はオフにされる。シート紙Ｐは搬送クラッチ６３がオフになることで、先端がレジストローラ４５のローラ対間にニップされた状態とされ、スキュー補正が施される。

次いで、感光体ドラム４６の表面へのトナー画像の形成動作を受けてトナー画像の先頭とシート紙Ｐの先頭とが同期するタイミングで（図３（ｄ）（ｆ）、ｔ４時点）、レジストクラッチ６１がオンされてレジストローラ４５の回転が開始され（図３（ｆ）の信号Ｆ）、かつ搬送ローラ４４も回転が再開されて（図３（ｄ）の信号Ｄ２）、シート紙Ｐの再搬送（２次搬送）が開始される。再搬送が開始されたシート紙Ｐは、ｔ５時点から画像の転写が開始される（図３（ｇ））。画像転写中のシート紙Ｐの搬送は、用紙センサＳ１の検出終了を受けて（図３（ｅ））、その所定時間後に、転写終了と判断されてレジストクラッチ６１がオフにされる（図３（ｆ）、ｔ７時点）。

一方、再搬送が開始されたシート紙Ｐは、ｔ４時点からの所定の時間が経過した時点、または選択されたサイズに応じて設定された時間が経過した時点、あるいは手差しトレイ２１（や給紙カセット２０）に設けられ、再搬送されるシート紙Ｐの後端を検出するセンサ（図略）による検出タイミングを基準に、搬送クラッチ６３がオフ制御される（図３（ｄ）の信号Ｄ２、ｔ６時点）。

しかし、ｔ６時点は画像転写中（図３（ｇ）参照）であるため、図３（ｄ）のように、搬送クラッチ６３をオンからオフに瞬時に切換える場合、以下の問題がある。モータ４１は、感光体ドラム４６及び転写ローラ４７の画像形成機能部分と機械的に連結されると共に、搬送クラッチ６３（搬送クラッチ６２も同様）とも機械的に連結され、共有して使用されている。従って、搬送クラッチ６３を瞬間的にオンからオフに切換えると、その瞬間的な負荷変動に起因して、搬送クラッチ６３の入力軸側にトルク変動が発生し、機械的に連結されているモータ４１に伝達されて回転速度に変動を生じたり、機械振動そのものの影響で感光体ドラム４６、転写ローラ４７の動作に不連続を生じて、画像の形成動作乃至は転写動作が不連続となることがある。図３（ｃ）に示すモータ駆動信号では、ｔ６時点で、前記衝撃に伴うモータ駆動の異常波形Ｓｎ（回転速度の一時的な低下（不連続）現象）が見られる。

そこで、本発明では、図３（ｍ）に示すように、ｔ６時点での搬送クラッチ６３のオンからオフへの切換え、すなわち搬送ローラ４４のオンからオフへの切換えが、以下のように過渡的に行われるように制御する。

まず、少なくとも搬送クラッチ６２，６３は、動力の伝達率（いわゆる半クラッチ領域）を電力レベルの調整によって、例えば無段階に調整可能なものである。電力レベルの調整としては、レベル自体を変更する方法、デューティーを変更するＰＷＭ（Pulse Width Modulation ）方法がある。また、電動クラッチの伝達率とオンデューティーの調整値とは関連しているため、ＰＷＭ制御によって、クラッチ制御対象であるローラ（ここでは搬送ローラ４３，４４）を回転状態から徐々（過渡的）に減速して、最終的に停止させる。すなわち、所定のオンデューティーのパルス列Ｐｍを所定個数乃至は所定時間（ｔ６〜ｔ６’時点）、あるいは停止するまで出力することで、搬送ローラ４４を徐々に減速させて最終的に停止させる。このように、質量を有する搬送クラッチ６３の出力側（搬送ローラ４３）の回転運動を画像形成中に瞬時に停止させず、過渡的に減速して停止するようにしたので、画像形成中における機械振動の発生が大幅に抑制される。従って、モータ４１を搬送系側と画像形成側とで共通して使用する態様であっても搬送系側の振動の発生を抑制することが可能となる。

次いで、排紙センサＳ２がシート紙Ｐの後端を検知すると（図３（ｊ）の信号Ｊ）、モータ４１、排紙モータ５１がオフにされて（図３（ｂ）（ｈ）（ｉ））、プリント処理が終了する。

なお、プリントが連続して複数枚に行われる場合、モータ４１、排紙モータ５１は駆動状態が継続され、さらに２枚目以降のシート紙Ｐの手差しトレイ２１からレジストローラ４５までの給紙動作（図３（ｍ）の破線で示す信号Ｍ２）は、パルス列Ｐｍの出力が終了し、かつｔ６時点の後に開始され、さらにｔ７時点後、すなわち画像転写期間後に終了するように実行されればよい。２枚目以降のシート紙Ｐがレジストローラ４５に到達した場合における搬送クラッチ６３のオフへの切換えは、画像転写期間以外であること、スキュー補正及びニップ確保を確実に行わせるべく、ＰＷＭ制御によらず、直接オフにする切換えでよい。また、図３の動作は、シート紙Ｐが給紙カセット２０から給紙される場合も同様である。

なお、本実施形態では、パルス列Ｐｍのオンデューティーを一定にしたが、第２実施形態として、オンデューティーの比率が、速度低下に応じて漸次低下するようなパルス列Ｐｍを採用してもよい。オンデューティー比率の調整は、搬送ローラ４４の過渡的な停止時の衝撃が最小となるように、例えば試験等を通じて設定すればよい。

また、シート紙搬送路３０を搬送中のシート紙Ｐの種類によってモータ４１に伝達される衝撃の強さとか時間が変わると考えられることから、第３実施形態として、選択されるシート紙Ｐの種類に応じてオンデューティー比率を設定するようにしてもよい。例えば、小サイズほど、坪数が小さいほど、厚さが薄いほど、また紙質が硬いほど振動が伝達されやすいため、これらの状態に対応して、予め設定されたオンデューティー比率を設定すればよい。

また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
３０ シート紙搬送路
４１ モータ
４３，４４ 搬送ローラ
４５ レジストローラ
４６ 感光体ドラマ
６２，６３ 搬送クラッチ
１３ 制御部
１３３ 搬送制御部

Claims (5)

1. シート紙搬送路上に配置された感光体ドラムと、前記感光体ドラムの上流側に配置された搬送用のレジストローラと、前記レジストローラの上流側に配置された搬送ローラとを備えた画像形成装置において、
   前記搬送ローラ、前記レジストローラ及び前記感光体ドラムに回転連結構造を介して回転力を伝達する１個のモータと、
   前記モータと前記搬送ローラとの間に介設された搬送クラッチと、
   前記搬送クラッチをオンオフする制御部とを備え、
   前記制御部は、搬送中のシート紙の後端が前記搬送ローラを通過する際に、前記搬送クラッチを徐々にオンからオフに切り換えるオフ切換信号を出力する画像形成装置。
2. 前記搬送クラッチは、電磁クラッチである請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記オフ切換信号は、ＰＷＭ制御されたパルス列である請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記パルス列は、オンデューティーが漸次減少することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記オフ切換信号は、前記シート紙の種類に応じて、前記徐々にオンからオフへの切り換え特性を変更するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。

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