JP7434980B2 - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の制御方法に関する。

今日において、省スペースかつ安価な構成で、搬送ローラ対のニップ力の切り替えが可能な画像形成装置が知られている。また、特許文献１（特開２００６－０３９３３６号公報）には、ジャムを検知すると、ニップ解除部で搬送ローラと搬送コロのニップを解除する画像記録装置が開示されている。

しかし、特許文献１の技術を含め、従来のニップ解除技術は、搬送ローラ対のニップ力の切り替えに長時間を要するため、搬送ローラ対のニップ力を切り替えながら印刷した際に、生産性が低下する問題があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、用紙搬送性を維持することで、印刷物の生産性の低下を防止とした画像形成装置及び画像形成装置の制御方法の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、用紙を搬送する一対の搬送ローラと、搬送ローラの圧切り替えを行う手差し給紙トレイの用紙支持部と、用紙の厚みに応じて搬送ローラのニップ力を切り替えるニップ力切り替え機構と、前の用紙の搬送途中から前記ニップ力切り替え機構のニップ力を次の用紙のローラ圧に切り替える切り替え制御を開始して、次の用紙に対する搬送間隔が確保されると次の用紙の給紙を開始する制御部と、を有する。

本発明によれば、用紙搬送性を維持することで、印刷物の生産性の低下を防止できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態の画像形成装置の縦断面図である。 図２は、実施の形態の画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態の画像形成装置の機能ブロック図である。 図４は、実施の形態の画像形成装置の手差し底板部の概略構成を示す図である。 図５は、実施の形態の画像形成装置のニップ力の切り替え動作を説明するための図である。 図６は、実施の形態の画像形成装置のニップ圧切り替え制御の基本的な動作の流れを示すフローチャートである。 図７は、実施の形態の画像形成装置の前の用紙の搬送中に搬送ローラ対のニップ圧を切り替え制御する流れを示すフローチャートである。 図８は、実施の形態の画像形成装置の手差し給紙トレイから、本体給紙トレイへの切り替え印刷制御の流れを示すフローチャートである。 図９は、比較例となる画像形成装置の縦断面図である。 図１０は、実施の形態の画像形成装置におけるニップ圧の切り替え制御を説明するための縦断面図である。

以下、添付図面を参照して、実施の形態の画像形成装置の説明をする。

（概要）
実施の形態の画像形成装置は、減圧（又は増圧）で搬送する自用紙（印刷の実行直前の用紙）と、増圧（又は減圧）で搬送する次用紙（自用紙の次に印刷を行う用紙）を連続で印刷する場合に、自用紙の搬送途中で次用紙用のローラ圧に切り替える。これにより、ジャムの除去性能を向上させることができ、また、用紙搬送性能を維持して生産性が低下する不都合を防止することができる。

（概略構成）
図１は、実施の形態の画像形成装置の縦断面図である。画像形成装置は、装置内の図示しない露光部で潜像を形成し、画像形成部２内の像担持体１に画像を形成する。画像が形成された像担持体１には、本体給紙トレイ３に積層された用紙束Ｐ１が、一対の搬送ローラ７（以下、搬送ローラ対７という）によりニップされた状態で搬送される。または、画像が形成された像担持体１には、手差し給紙トレイ４に積層された用紙束Ｐ２から、本体給紙ローラ５又は手差し給紙ローラ６により、１枚ずつ搬送された用紙が、搬送ローラ対７によってニップされた状態で搬送される。搬送された用紙に対しては、レジストローラ対８によりタイミング制御された後、転写部９で画像が転写される。転写された画像は、定着部１０で加熱及び加圧されることで用紙に定着される。画像が定着された用紙は、装置外に排出される。

このような画像形成装置は、搬送ローラ対７の一方のローラを、もう一方のローラに対して付勢する弾性部材１１を備えている。用紙が搬送ローラ対７に強くニップされた状態でジャム（紙詰り）が発生した時、ジャム紙を容易に引き出すことはできない。この状態でジャム紙を無理に引き抜こうとすると、ジャム紙が引きちぎられて画像形成装置内に残留することもあり、その後のジャム処理作業が、より困難となる。

（ハードウェア構成）
図２は、実施の形態の画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この図２に示すように、画像形成装置は、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）５７、ＣＰＵ（Center Processing Unit）５８、ＲＯＭ（Read Only Memory）５９、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile ＲＡＭ）６１、操作パネルインタフェース（操作パネルＩ／Ｆ）６２、操作パネル６３を有している。また、画像形成装置は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）６５、画像処理ＩＣ（Integrated Circuit）６６を有している。画像処理ＩＣ６６は、例えばパーソナルコンピュータ装置等の他の装置の画像処理ＩＣ６７と通信を行い、所定の画像処理を行う。

Ｉ／Ｏ６５には、レジストセンサ３１、搬送モータ３２、手差し昇降クラッチ３３及び底板上下限センサ３４が接続されている。

（機能構成）
図３は、画像形成装置の機能ブロック図である。この図３に示すように、画像形成装置は、制御部１０１、作像プロセス部１０２、定着部１０３、画像書込制御部１０４、操作部１０５、インタフェース部（Ｉ／Ｆ部）１０６、搬送ローラ対制御部１０７を備えている。

制御部１０１は、作像プロセス部１０２～搬送ローラ対制御部１０７の各機能の動作を制御する。作像プロセス部１０２は、端末装置等の外部の他の装置から送信された画像データに基づいて、電子写真方式によりトナー像を作成し、用紙Ｐに転写する。また、作像プロセス部１０２は、印刷時に位置ずれを検知した場合は、その補正を行う。

定着部１０３は、作像プロセス部１０２によりトナー像を転写した用紙Ｐに熱と圧力を加えてトナー像を用紙に定着する。画像書込制御部１０４は、Ｉ／Ｆ部１０６から送信された画像データを制御信号に変換し、像担持体１に対する潜像の書き込みを制御する。操作部１０５は、画像形成装置の状態を表示し、画像形成装置への入力を受け付ける。Ｉ／Ｆ部１０６は、画像形成装置に印刷要求を行う、例えば外部の端末装置との間で通信を行う。Ｉ／Ｆ部１０６は、端末装置から送信された画像データを制御部１０１に送信し、画像形成装置に対する印刷要求を行う。

搬送ローラ対制御部１０７は、搬送ローラ対７のニップ圧を切り替える。この搬送ローラ対制御部１０７は、底板上下限センサのセンサ値で底板の位置（搬送ローラ対のニップ圧）を検知し、手差し昇降クラッチを制御することで、底板の上昇下降による、搬送ローラ対のニップ圧の制御を実現している。

（手差し底板部の概略構成）
図４は、手差し底板部の概略構成を示す図である。このうち、図４（ａ）は、手差し底板部１２が下降することで、手差給紙ローラから離間した状態を示している。また、図４（ｂ）は、手差し底板部１２が上昇することで、手差給紙ローラに当接した状態を示している。

すなわち、手差し底板部１２には、ホルダ１３Ａ，１３Ｂが取り付けられている。図示しない駆動源によってカム軸１４を第１の方向に回転させると、カム軸１４に設けられているカム１５Ａ，１５Ｂがホルダ１３Ａ，１３Ｂを押し下げる。これにより、手差し底板部１２が下降し、手差給紙ローラ６から離間する。

これに対して、図示しない駆動源によってカム軸１４を第１の方向とは反対方向となる第２の方向に回転させる。これにより、カム軸１４に設けられているカム１５Ａ，１５Ｂの位相を変化させ、図示しないスプリングで手差し底板部１２を押し上げる。これにより、手差し底板部１２が上昇し、手差給紙ローラ６に当接する。なお、カム１５Ａ，１５Ｂの位相は、図示しないセンサにより所定の位相で停止するよう制御される。

（ニップ力の切り替え動作）
図５は、ニップ力の切り替え動作を説明するための図である。このうち、図５（ａ）は、圧切り替えカム（ニップ力切り替え部）が減圧位置の状態の手差し底板部１２の断面図である。図５（ｂ）は、圧切り替えカム（ニップ力切り替え部）が減圧位置の状態の手差し底板部１２の斜視図である。また、図５（ｃ）は、圧切り替えカム（ニップ力切り替え部）が増圧位置の状態の手差し底板部１２の断面図である。図５（ｄ）は、圧切り替えカム（ニップ力切り替え部）が増圧位置の状態の手差し底板部１２の斜視図である。

印刷紙が薄紙又は普通紙の場合、手差し底板部１２は下降位置にあり、搬送ローラ対７のニップ圧は「減圧」となる。また、印刷紙が厚紙の場合、手差し底板部１２は上昇位置にあり、搬送ローラ対７のニップ圧は「増圧」となる。

搬送ローラ対７は、駆動ローラ１６と従動ローラ１７が対になって形成されている。従動ローラ１７は、手差し底板部１２及びカム軸１４等を含む手差しユニット２１（開放できない構造）で保持されている。従動ローラ１７は、従動ローラ１７を回転自由に保持する軸受部材１８と加圧板２０との間に弾性部材１１を有している。従動ローラ１７は、この弾性部材１１によって駆動ローラ１６側に付勢される。これにより、搬送ローラ対７のニップ力を生じさせている。

加圧板２０は、カム軸１４に保持されており、弾性部材１１の長さを伸縮させることで、ニップ力の切り替えを行う。具体的には、加圧板２０は、カム軸１４の回転動作（手差し底板部１２の昇降動作）に連動する圧切り替えカム１９の位相で、第１の位置（減圧位置）と、第１の位置よりも搬送ローラ対７のニップ力が強くなる第２の位置（増圧位置）に切り替わる。

搬送ローラ対７のニップ力は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、手差し底板部１２が手差給紙ローラ６から離間している位置では減圧側となり、手差し底板部１２が手差し給紙ローラ６に当接する位置では増圧側になるように構成されている。このようなニップ力の切り替え制御は、本体給紙トレイ３から用紙を給紙して搬送する際に、用紙の種類（厚み）に応じて行われる。なお、加圧板２０には、図示しないスライダが設けられている。加圧板２０は、スライダが手差しユニット２１内の図示しないガイド部に沿って動作することで、直動可能となっている。

印刷紙が薄紙又は普通紙の場合、手差し底板部１２は下降位置となり、搬送ローラ対７のニップ圧が減圧側となる。この状態で、搬送ローラ対７にニップした状態でジャムが発生しても、ニップ力が弱い。このため、ジャム処理時に用紙を破れにくくすることができる。

これに対して、印刷紙が厚紙の場合、手差し底板部１２が上昇位置になり、搬送ローラ対７のニップ圧が増圧側となる。このため、厚紙の通紙が困難となる不都合を防止できる。

なお、搬送ローラ対７のニップ圧は、手差し底板部１２の上昇位置で減圧とし、手差し底板部１２の下降位置で増圧としてもよい。

また、搬送ローラ対７のニップ圧が増圧側の状態で、本体給紙トレイ３から用紙を印刷中にジャムが発生した場合は、搬送ローラ対７のニップ圧を減圧側に切り替え制御する。これにより、ジャム処理時に用紙を破れにくくすることができる。

（ニップ圧切り替え制御の基本動作）
図６は、このようなニップ圧切り替え制御の基本的な動作の流れを示すフローチャートである。この図６のフローチャートにおいて、印刷を開始した際に、搬送ローラ対７のニップ圧を増圧に切り替えたい場合は、搬送モータ３２及び手差し昇降クラッチ３３等のハードウェアを用いて、搬送ローラ対７の増圧切り替え制御を開始する（ステップＳ１０１）。

その後、手差し上下限センサ３４を用いて、増圧切り替え制御が完了したか否か判断し（ステップＳ１０２）、増圧への切り替えが完了した後に（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、給紙を開始する（ステップＳ１０３）。用紙は、搬送ローラ対７のニップ圧を増圧に保ったまま搬送される。そして、搬送されている用紙が、増圧切り替えを維持すべき位置を通過したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。この切り替え位置通過の判断には、レジストセンサ３１等の、搬送経路に設置されたセンサを用いる。

搬送されている用紙が、増圧切り替え位置を通過すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、搬送ローラ対７を低圧へ切り替え（ステップＳ１０５）、用紙の排紙が完了（印刷完了）することで（ステップＳ１０６）、この図６のフローチャートの処理が終了する。

（前の用紙搬送中におけるニップ圧の切り替え制御）
図７は、前の用紙の搬送中に搬送ローラ対７のニップ圧を切り替え制御する流れを示すフローチャートである。印刷中、前の用紙の搬送途中で搬送ローラ対７のニップ圧を切り替えることで、生産性を低下させることなく、前の用紙に続けて後の用紙を連続搬送することができる。

この場合、搬送ローラ対制御部１０７は、自用紙（これから印刷を行う用紙：上述の「前の用紙」に相当）の給紙開始後（ステップＳ２０１）、例えばユーザにより指定された次用紙の紙厚設定等を参照することで、次用紙で搬送ローラ対７のニップ圧切り替えを実施するか否かを判断（ステップＳ２０２）する。

搬送ローラ対７のニップ圧切り替えが必要な場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、搬送ローラ対制御部１０７は、搬送ローラ対７のニップ圧切り替えタイミングを算出する（ステップＳ２０３）。これに対して、ニップ圧切り替えが不要の場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、搬送ローラ対制御部１０７は、次用紙との搬送間隔確保の判断を行う（ステップＳ２０６）。

搬送ローラ対７のニップ圧を切り替える場合、ステップＳ２０３における搬送ローラ圧の切り替えタイミングは、搬送経路に設置されているレジストセンサ３１のセンサ出力に基づいて算出し、又は、制御部１０１が搬送経過時間を計測することで算出する。算出した切り替えタイミングに到達した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、搬送ローラ圧のニップ力切り替えを行う（ステップＳ２０５）。

その後は、切り替えを行わない場合と同じく、次用紙に対する搬送間隔が確保されたと判断された際に（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、次用紙の給紙を開始する（ステップＳ２０７）。そして、ステップＳ２０７で給紙した用紙が最終紙だった場合は印刷を終了し（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、次用紙が存在する場合は（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、再びステップＳ２０２に戻り、搬送ローラ対７のニップ圧切り替えが必要か否かの判断を行う。

（手差し給紙トレイから本体給紙トレイ（低圧）への切り替え印刷制御）
次に、図８は、手差し給紙トレイ４から、本体給紙トレイ３への切り替え印刷制御の流れを示すフローチャートである。手差し給紙トレイ４から用紙を給紙する場合、手差し底板部１２を上昇させることで、手差し給紙ローラ６に手差し底板部１２を当接させる必要がある。このため、手差し給紙時には、搬送ローラ対７のニップ圧を増圧する必要があり、本体給紙トレイ３から薄紙又は普通紙を給紙する場合は、搬送ローラ対７のニップ圧を切り替える必要がある。

手差し給紙トレイ４から給紙する場合、制御部１０１は、手差し底板部１２の上昇制御を開始し（ステップＳ３０１）、手差し底板部１２の上昇が完了した際に（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、手差し給紙トレイ４からの給紙を開始する（ステップＳ３０３）。

次に、制御部１０１は、次用紙の搬送時に、搬送ローラ対７のニップ圧を低圧に切り替える必要があるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。例えば、次用紙が本体給紙トレイ３から給紙される薄紙又は普通紙である場合、搬送ローラ対７のニップ圧を低圧にして搬送する必要がある。

この場合、低圧への切り替えが必要となるため（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、手差し給紙トレイ４からの給紙完了直後に、搬送ローラ対７のニップ圧を低圧へ切り替える（ステップＳ３０５）。制御部１０１は、低圧への切り替えが完了し（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、搬送間隔が確保されたと判断すると（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、次用紙の給紙を開始する（ステップＳ３０８）。

（実施の形態の効果）
図９は、比較例となる画像形成装置の縦断面図である。このうち、図９（ａ）は、搬送ローラ対７のニップ力の切り替え開始時における画像形成装置の縦断面図である。また、図９（ｂ）は、搬送ローラ対７のニップ力の切り替え完了時（減圧切り替え完了時）における画像形成装置の縦断面図である。

この比較例となる画像形成装置は、省スペースかつ安価な構成で搬送ローラ対７のニップ力の切り替えが可能である。しかし、搬送ローラ対７のニップ力の切り替えに長時間を要する。このため、例えば本体印刷から手差し印刷等のトレイ切り替え印刷のように、搬送ローラ対７のニップ力の切り替えが必要となる印刷時には、生産性が低下する。

図１０は、実施の形態の画像形成装置の横断面図である。このうち、図１０（ａ）は、搬送ローラ対７のニップ力の切り替え開始時における画像形成装置の縦断面図である。また、図１０（ｂ）は、搬送ローラ対７のニップ力の切り替え完了時（減圧切り替え完了時）における画像形成装置の縦断面図である。

実施の形態の画像形成装置は、減圧（又は増圧）で搬送する自用紙と、増圧（又は減圧）で搬送する次用紙を連続で印刷する場合に、自用紙と次用紙の搬送間隔を維持するため、自用紙の搬送途中で次用紙用のローラ圧に切り替える。これにより、用紙搬送性を維持して生産性の低下を防止できる。

また、印刷紙が薄紙又は普通紙の場合、手差し底板部１２は下降位置となり、搬送ローラ対７のニップ圧が減圧側となる。この状態で、搬送ローラ対７にニップした状態でジャムが発生しても、ニップ力が弱い。このため、ジャム処理時に用紙を破れにくくすることができ、ジャム除去性能の向上を図ることができる。

最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 像担持体
２ 画像形成部
３ 本体給紙トレイ
４ 手差し給紙トレイ
５ 本体給紙ローラ
６ 手差し給紙ローラ
７ 搬送ローラ対
８ レジストローラ対
９ 転写部
１０ 定着部
１１ 弾性部材
１２ 手差し底板部
１３Ａ ホルダ
１３Ｂ ホルダ
１４ カム軸
１５Ａ カム
１５Ｂ カム
１６ 駆動ローラ
１７ 従動ローラ
１８ 軸受部材
１９ 圧切り替えカム
２０ 加圧板
２１ 手差しユニット
Ｐ１ 用紙束
Ｐ２ 用紙束

特開２００６－０３９３３６号公報

Claims (4)

1. 用紙を搬送する一対の搬送ローラと、
   前記搬送ローラの圧切り替えを行う手差し給紙トレイの用紙支持部と、
   用紙の厚みに応じて前記搬送ローラのニップ力を切り替えるニップ力切り替え機構と、
   前の用紙の搬送途中から前記ニップ力切り替え機構のニップ力を次の用紙のローラ圧に切り替える切り替え制御を開始して、次の用紙に対する搬送間隔が確保されると次の用紙の給紙を開始する制御部と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記制御部は、用紙の搬送経路のセンサ出力または用紙の搬送経過時間に基づいて、前の用紙の搬送途中から前記切り替え制御を開始すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記手差し給紙トレイから給紙された用紙の次の用紙が薄紙又は普通紙で、かつ、前記手差し給紙トレイとは異なる他のトレイから給紙される場合、前記制御部は、前記手差し給紙トレイからの給紙完了直後に、前記ニップ力切り替え機構のニップ力を低圧に切り替え制御すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 用紙を搬送する一対の搬送ローラと、前記搬送ローラの圧切り替えを行う手差し給紙トレイの用紙支持部と、用紙の厚みに応じて前記搬送ローラのニップ力を切り替えるニップ力切り替え機構と、を備える画像形成装置の制御方法であって、
   制御部が、前の用紙の搬送途中から前記ニップ力切り替え機構のニップ力を次の用紙のローラ圧に切り替える切り替え制御を開始するステップと、
   制御部が、次の用紙に対する搬送間隔が確保されると次の用紙の給紙を開始するステップと、
   を含む画像形成装置の制御方法。

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