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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−119573
公開日 平成11年(1999)4月30日
出願番号 特願平9−286584
出願日 平成9年(1997)10月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中川 周吉 (外1名)
発明者 ▲高▼田 慎一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 被記録媒体上に現像剤画像を形成する画像形成手段と、前記被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記現像剤画像を定着させる定着手段と、前記被記録媒体の長さを検知する媒体長検知手段と、前記画像形成手段と前記定着手段との間の搬送距離と前記被記録媒体の長さとを比較する媒体長比較手段とを有し、前記媒体長比較手段により前記被記録媒体の長さが前記搬送距離よりも短いと判断した場合に、前記被記録媒体の後端が前記画像形成手段を通過してから先端が前記定着手段に至るまでの間、前記搬送手段が前記被記録媒体を高速に搬送するよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 複数枚の前記被記録媒体に連続して画像形成を行う場合には、前記搬送手段が前記被記録媒体を高速に搬送している間は次の被記録媒体への画像形成を開始しないよう構成したことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は現像剤画像を定着器にて定着する電子写真式画像形成装置に関する物であって、特にサイズの小さな被記録媒体に画像形成を行う際に簡便な画像形成装置を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真式の画像形成装置に於いては、給送手段より給送した被記録媒体(以下記録シートという)上に画像形成手段によって現像剤(以下トナーという)画像を転写し、定着手段によって熱と圧力を加えて定着させることにより画像を形成する。このような画像形成装置に於いて、画像形成手段と定着手段における搬送速度はこれらの性能によってある程度制限されるため、高速化は困難である。
【0003】一方、定着手段は高熱を有するため、画像形成手段と近接して設置しては画像形成手段内のトナーが溶解してしまう虞があり、ある程度以上離隔して設置されている。従って画像形成手段と定着手段の間には搬送手段が設けられ、記録シートを搬送するよう構成されている。
【0004】従来、単一の駆動源から給送手段、画像形成手段、搬送手段、定着手段に駆動を伝達して記録シートを搬送する構成を有する画像形成装置においては、記録シートのサイズによらず一定の速度で搬送するよう構成されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしこれら画像形成手段と定着手段の間は単に搬送しているのみであるため、高速に搬送しても画質に影響することはない。従って記録シートが画像形成手段と定着手段の両方に係らない場合、即ちこれらの間隔よりも記録シートの搬送方向の長さが短い場合には、高速に搬送することが可能である。しかし従来の画像形成装置に於いてはこれについて考慮されたものはなく、記録シートがいかなるサイズの場合であっても一定の速度で搬送していた。
【0006】本発明は、記録シートの搬送方向の長さが画像形成手段と定着手段の間隔よりも短い場合に、該画像形成手段と定着手段の間を高速に搬送することにより、画像形成時間を短縮しうる画像形成装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記被記録媒体上に現像剤画像を形成する画像形成手段と、前記現像剤画像を定着させる定着手段と、前記被記録媒体の長さを検知する媒体長検知手段と、前記画像形成手段と前記定着手段との間の搬送距離と前記被記録媒体の長さとを比較する媒体長比較手段とを有し、前記媒体長比較手段により前記被記録媒体の長さが前記搬送距離よりも短いと判断した場合に、前記被記録媒体の後端が前記画像形成手段を通過してから先端が前記定着手段に至るまでの間、前記搬送手段が前記被記録媒体を高速に搬送するよう構成したことを特徴とする。
【0008】また上記画像形成装置は、複数枚の前記被記録媒体に連続して画像形成を行う場合には、前記搬送手段が前記被記録媒体を高速に搬送している間は次の被記録媒体への画像形成を開始しないよう構成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
[第一実施形態]本発明に係る画像形成装置の第一実施形態を、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図、図2は操作パネルの正面図、図3は画像形成装置の構成を示すブロック図、図4は画像形成装置の動作を示すタイミング図である。
【0010】図1に示す画像形成装置1は電子写真式であって、給送手段により給送した被記録媒体上に画像形成手段によって現像剤画像を転写し、搬送手段によって定着手段に搬送して、熱と圧力を加えて画像を定着、形成するものである。
【0011】画像形成装置1にはステッピングモーターからなる二つの駆動系が構成されており、メインモーター4からは給送手段、画像形成手段、搬送手段、定着手段に駆動を伝達し、光学系モーター5によって画像形成手段の負荷となる光学系に駆動力が伝達される。
【0012】また画像形成装置1には装置の動作を操作する制御部2が設けられている。この制御部2にはマイクロコンピュータ3、拡張IC、及び全ての駆動回路が備えられており、メインモーター4及び光学系モーター5を制御するよう構成されている。メインモーター4は制御部2に制御され、定速回転時は二種類の回転数A、B(A<B)で回転することができる。
【0013】[給送手段]画像形成装置1の下部には被記録媒体である記録シートPを積載する給送カセット6が着脱可能に取り付けられており、また装置1側方に手差しトレイ10が取り付けられて選択的に給送可能に構成されている。給送カセット6に積載された記録シートPは給送ローラ7によって送出され、手差しトレイ10に積載された記録シートPは搬送ローラ対11によって送出されて、画像形成手段に給送される。記録シートPは画像形成手段直前のレジストローラ対13のニップに当接し、斜行を矯正される。
【0014】また画像形成装置1の給送カセット6に対応する部分には、給送カセット6の有無及び積載した記録シートPのサイズを検知するスイッチ群8、給送カセット6内の記録シートの有無を検知するスイッチ9が取り付けられており、給送カセット6の状態を管理している。スイッチ群8、スイッチ9により異常が検知された場合には、後述する操作パネル48によって状態を報知する。同様に手差しトレイ10にも状態を検知するスイッチ12が取り付けられており、異常を検知した場合には操作パネル48に表示する。
【0015】[画像形成手段]画像形成手段である現像ユニット14内の感光体ドラム15は記録シートPの搬送方向に回転駆動し、一時帯電器16によって一様に帯電されて、後述する光学系により感光体ドラム15表面に静電潜像を形成される。この静電潜像が現像ユニット14内の現像剤(トナー)によって現像され、該現像剤画像が転写ユニット17によって給送手段より給送された記録シートPに転写される。画像を転写された記録シートPは搬送手段によって定着手段に搬送される。
【0016】転写後の感光体ドラム15はクリーニングユニット18によって残留トナーを除去され、また前露光ランプ19により残留電位が除電され、再び画像形成のプロセスが繰り返される。感光体ドラム15の直後にはフォトセンサ等の分離センサ58が設置されており、記録シートPの有無を検知しうるよう構成されている。
【0017】[搬送手段]搬送手段である搬送ベルト20は、メインモーター4の駆動力が伝達される駆動ローラ21と、複数の従動コロ22とによって張架されている。駆動ローラ21によって駆動された搬送ベルト20は、画像形成手段によって画像を転写された記録シートPを定着ユニット23に搬送する。
【0018】[定着手段]定着手段である定着ユニット23はセラミック基盤上に抵抗対を印刷したヒーター24を有しており、このヒーター24と駆動ローラ25、テンションローラ26にエンドレスのフィルム27が掛けられている。またフィルム27を介してヒーター24に対向する位置には加圧ローラ28が配置されており、記録シートPはフィルム27と加圧ローラ28によって加熱されつつ挟持搬送される。
【0019】ヒーター24は金属のステーによって強化された耐熱性プラスチックのサポータ29によって保護されている。このサポータ29のヒーター24の裏側にあたる位置に温度検出素子(サーミスタ)30がとりつけられ、さらにサポータ29の金属部分にもう一つ温度検出素子31が取り付けられている。
【0020】定着ユニット23を通過した記録シートPは、排出ローラ対32によって画像形成装置1外に排出され、排出トレイ33上に積載される。排出ローラ対32近傍にはシート検出センサ34が配置されており、記録シートPが定着ユニット23を正常に通過したか否かを検知することができる。
【0021】[光学系]画像形成装置1上部に設けられた光学系はプラテンガラス35上に載置された図示しない原稿シート上の画像を読みとって、感光体ドラム15に原稿反射光を照射するものである。プラテンガラス35下方には該プラテンガラスに沿って走査する露光ユニット36が配置されており、光学系モーター5によって駆動される。露光ユニット36は移動開始点として一端にホームポジション(以下HPという)を設定し、露光ユニット36のHPにおける存在を検知するためにHPセンサ45が設けられている。
【0022】露光ユニット36は原稿シートを露光する露光ランプ37、及び反射光を屈折させる第一ミラー38、第二ミラー39、第三ミラー40から構成されている。この露光ユニット36からの反射光はズームレンズ41によって倍率を変更され、第四ミラー42、第五ミラー43、第六ミラー44によって屈折されて感光体ドラム15に露光される。
【0023】本画像形成装置1は光学系モーター5によってズームレンズ41の位置制御、露光ユニット36の速度制御による多段階の倍率選択機能、露光ユニット36の位置を制御することによるページ連写機能などを有している。また光センサ46を設けプラテンガラス35上の原稿シートの反射光により自動的に濃度を選択する濃度選択機能、図示しない外部装置との接続による複写倍率の自動選択機能、紙詰まりなどの異常が発生したときの各種状態、例えば残り枚数、倍率値、異常情報等を記録するメモリバックアップ機能等を有し、さらには現像ユニット14を交換することにより複数の色画像を形成可能となっており、現像ユニット14の種類を検知するスイッチ47を設けることにより、現像ユニット14の種類によって制御を切り替える機能などを有している。
【0024】[動作]次に、本実施形態にかかる画像形成装置1の動作について説明する。画像形成装置1の上面には操作パネル48が設けられており、該操作パネル48には電源スイッチ49、電源表示ランプ50、複写枚数を設定する置数キー51、倍率選択キー52、枚数表示器53、倍率表示器54、濃度表示器55等が配置されている。
【0025】電源スイッチ49を操作して電源を投入すると、電源表示ランプ50が点灯表示される。このとき操作パネル48の表示は、標準モードとして枚数表示器53は1を表示、倍率表示器54は等倍率を表示し、濃度調整においては自動濃度調整表示器55aが点灯する。またスタートキー56の表示部は電源投入時の次に述べる初期動作及び画像形成中には赤色表示となり、待機時には緑色表示となる。
【0026】初期動作としては、まず電源投入時においてHPセンサ45が露光ユニット36の位置を検出していない場合、マイクロコンピュータ3による制御部2は光学系モーター5を駆動制御して、露光ユニット36をHP側に移動させる。
【0027】そしてHPセンサ45が露光ユニット36を検知している場合には、光学系モーター5によりズームレンズ41を等倍率となる位置に移動させる。この位置をズームホームポジション(以下ZHPという)といい、ZHPを検出するために図示しないセンサが設けられている。これらにより初期動作が完了して画像形成が可能となり、画像形成装置1は待機状態となる。
【0028】スタートキー56が押されると、スイッチ群8による記録シートPのサイズのデータ、置数キー51によって設定された枚数データ、倍率選択キー52による倍率データその他各種モード選択手段によるデータに基づいて画像形成が開始される。画像形成が開始されるとスタートキー56の表示は緑色から赤色に切り替わり、置数キー51、倍率選択キー52等のモード切替は入力が禁止される。
【0029】同時にメインモーター4が駆動を開始し、搬送ローラ対11、感光体ドラム15、搬送ベルト20、定着ユニット23、排出ローラ対32等へ駆動力が伝達される。その所定時間経過後に図示しない給送ソレノイドが動作し、給送ローラ7が回転して給送カセット6内に積載された記録シートPを搬送ローラ対11に送出する。給送ローラ7による送り量は記録シートPのサイズにより制御される。
【0030】搬送ローラ対11によって搬送された記録シートPは、レジストローラ対13のニップに突き当てられて斜行を矯正される。レジストローラ対13の直前にはフォトセンサ等のレジスト前センサ57が設置されており、記録シートPの有無を検知することができる。したがって記録シートPの搬送量とレジスト前センサ57の検知したシート有無の情報とを合わせることにより、記録シートPの長さを測定することができる。
【0031】記録シートPがレジストローラ対13に到達するまでの間に、露光ユニット36の原稿走査開始が許可される。このとき露光ユニット36はHPに位置している。詳細には、初期動作時または画像形成終了後において、HPセンサ45によって検知された位置から、選択倍率に応じた距離だけ後退した位置で停止している。
【0032】露光ユニット36が原稿の走査を開始すると、光学系の駆動源である光学系モーター5は、選択された倍率値に応じた駆動パルスレートに到達するまでパルスレートを漸増させる(スローアップ制御という)。つまり、露光ユニット36の移動速度は徐々に加速されて所定の速度に到達することとなる。
【0033】露光ユニット36は記録シートPのサイズ、倍率値に応じた距離を走査しながら露光ランプ37によって原稿を露光し、その反射光が各ミラー38〜44によって感光体ドラム15に照射される。感光体ドラム15の回転と同期してレジストローラ対13が駆動を開始し、記録シートPに画像が転写される。
【0034】露光ユニット36が所定距離を走査すると、光学系モーター5はパルスレートを漸減し(スローダウン制御という)、一旦停止した後に再び露光ユニット36をHPに移動させる。
【0035】図3は画像形成装置1における記録シートP搬送の速度制御に関するブロック図であって、細線は電気的作用、太線は機械的作用を表している。制御部2は、レジスト前センサ57、分離センサ58、スイッチ群8、操作パネル48の各種キー51、52等の情報に基づき、メインモーター4、レジストクラッチ59、操作パネルの各表示器、その他負荷を制御する機能等を有している。
【0036】また上述したように、メインモーター4は制御部2に制御され、定速回転時は二種類の回転数A、B(A<B)で回転することができる。メインモーター4により駆動されるレジストローラ対13、感光体ドラム15、搬送ベルト20、定着ユニット23等はメインモーター4の回転数に応じて回転駆動する。レジストローラ対13は、レジストクラッチ59が制御部2によってON/OFFを制御されることにより選択的に駆動力を伝達される。レジストクラッチ59は上述したように感光体ドラム15の回転と同期してONされ、記録シートPを画像形成部へと送出する。
【0037】図4に示すように、スタートキー56が押下されると(a) 、メインモーター4は所定のスローアップ制御の後に回転数Aで回転を開始し、給送ローラ7により記録シートPの給送が開始される(b) 。給送された記録シートPがレジストローラ対13に到達するとレジスト前センサ57に検知される(c) 。このときレジストクラッチ59はOFF 状態であり、感光体ドラム15と同期をとるまで待機している。
【0038】感光体ドラム15と同期がとれる所定のタイミングにて制御部2がレジストクラッチ59をONし、レジストローラ対13が回転して記録シートPを感光体ドラム15へと搬送を開始し(d) 、一連の画像形成装置が開始される(e) 。
【0039】制御部2は、レジストクラッチ59のON(d) からレジスト前センサ57が記録シートPが無いことを検知する(すなわち記録シートPの後端を検知する)(g) までに出力したメインモーター4の駆動パルス数から記録シートPの搬送方向の長さを算出し、あらかじめ決められた感光体ドラム15と定着ユニット23との搬送距離L(図1参照)と比較する。シート長が搬送距離Lよりも長い場合には、以下に述べるメインモーター4の回転数変更制御は行わず、メインモーター4は回転数Aのまま搬送が行われる。
【0040】シート長が搬送距離Lよりも短い場合、その差分からスローアップ距離L1、スローダウン距離L2を減算した回転数変更距離を算出し、回転数Bでのメインモーター駆動パルス数Sを算出する。
【0041】分離センサ58によって記録シートP先端が検知される(f) と、感光体ドラム15からの分離が確認され、更に搬送ベルト20によって感光体ドラム15と定着ユニット23との間の搬送が開始されたことを意味している。そして分離センサ58において記録シートPの後端が検知(h) されると記録シートPへのトナー像の転写が完了したこととなり、記録シートPは完全に搬送ベルト20に搬送される。このときから制御部2は予め決められたスローアップ制御を行った後、メインモーター4を先に算出した駆動パルス数Sだけ回転数Bにて駆動させ、スローダウン制御を行って再び回転数Aに戻して回転数変更制御を終了する(i) 。
【0042】この回転数変更制御が終了(i) した時点で、記録シートPの先端は定着ユニット23の直前にある。そして定着ユニット23によってトナー像の定着が開始され(j) 、続いて排出ローラ対32によって機外へ排出(k) される。その所定時間経過した後に制御部2はメインモーター4のスローダウン制御を行い、メインモーター4が停止して一連の画像形成動作が終了する(l) 。
【0043】複数枚の記録シートPに連続して画像を形成する場合には、先の記録シートPが定着を開始(j) するまでレジストクラッチ59はOFF を維持し、後の記録シートPは待機状態とする。なぜなら上述のように搬送ベルト20、感光体ドラム15等は同一のメインモーター4により回転駆動されるため、メインモーター4が回転数Bで先の記録シートPを搬送している間は、感光体ドラム15も高速に回転しているためである。
【0044】そこで定着が開始され(j) てメインモーター4が回転数Aにて駆動することとなってから、感光体ドラム15と同期させてレジストクラッチ59をONし、後の記録シートPのトナー像転写を開始する。これを所定の枚数繰り返し、最後の記録シートPを排出した後にメインモーター4のスローダウン制御を行って停止させ、一連の画像形成動作が終了する(l) 。
【0045】上述のごとく記録シートPを搬送する際のメインモーター4の速度制御を行うことにより、シート長が感光体ドラム15から定着ユニット23までの搬送距離Lよりも短い場合に、トナー像転写、定着といった画像形成プロセス実行時の記録シートPの搬送速度を変えることなく、画像形成時間を短縮することが可能となる。
【0046】[他の実施形態]次に、本発明にかかる第二の実施形態を図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図5は第二実施形態にかかる画像形成装置の構成を示すブロック図、図6は画像形成装置の動作を示すタイミング図である。
【0047】図5において、細線は電気的作用、太線は機械的作用を表している。上記第一実施形態と比して、制御部2はスイッチ群8によって検知された記録シートPのサイズからシート長を算出し、これと感光体ドラム15と定着ユニット23との搬送距離Lとを比較してメインモーター4を制御するよう構成されている。
【0048】また制御部2は第一実施形態と同様、スイッチ群8、分離センサ58、操作パネル48の各種キー51、52等の情報に基づき、メインモーター4、レジストクラッチ59、操作パネルの各表示器、その他負荷を制御する機能等を制御する機能を有している。
【0049】上記のごとく構成した画像形成装置は、図6に示すようにスタートキー56が押下されると(a) 、メインモーター4は所定のスローアップ制御の後に回転数Aで回転を開始し、給送ローラ7により記録シートPの給送が開始される(b) 。このときスイッチ群8は記録シートのサイズを検知している。給送された記録シートPは、レジストクラッチ59がOFF であり回転を停止しているレジストローラ対13に到達(m) し、搬送が停止する。
【0050】感光体ドラム15と同期がとれる所定のタイミングにて制御部2がレジストクラッチ59をONし、レジストローラ対13が回転して記録シートPを感光体ドラム15へと搬送を開始し(d) 、一連の画像形成装置が開始される(e) 。
【0051】制御部2は、スイッチ群8によって検知された記録シートPのサイズから搬送方向のシート長を算出し、あらかじめ決められた感光体ドラム15と定着ユニット23との搬送距離L(図1参照)と比較する。シート長が搬送距離Lよりも短い場合、その差分からスローアップ距離L1、スローダウン距離L2を減算した回転数変更距離を算出し、回転数Bでのメインモーター駆動パルス数Sを算出する。
【0052】分離センサ58によって記録シートP先端が検知される(f) と、感光体ドラム15からの分離が確認され、更に搬送ベルト20によって感光体ドラム15と定着ユニット23との間の搬送が開始されたことを意味している。そして分離センサ58において記録シートPの後端が検知(h) されると記録シートPへのトナー像の転写が完了したこととなり、記録シートPは完全に搬送ベルト20に搬送される。このときから制御部2は予め決められたスローアップ制御を行った後、メインモーター4を先に算出した駆動パルス数Sだけ回転数Bにて駆動させ、スローダウン制御を行って再び回転数Aに戻して回転数変更制御を終了する(i) 。
【0053】この後第一実施形態と同様に定着ユニット23によってトナー像の定着が開始され(j) 、続いて排出ローラ対32によって機外へ排出(k) される。その所定時間経過した後に制御部2はメインモーター4のスローダウン制御を行って一連の画像形成動作が終了する(l) 。また複数枚の記録シートPに連続して画像を形成する場合には、先の記録シートPが定着を開始(j) してから感光体ドラム15と同期させてレジストクラッチ59をONし、後の記録シートPのトナー像転写を開始(e) する。
【0054】上述のごとく記録シートPのサイズを検知するスイッチ群8の情報からシート長を算出するよう構成したことにより、シート長を計測するためのレジスト前センサ57を設ける必要が無く、画像形成装置1の構成を簡略化することが可能である。
【0055】なお上記第一、第二の実施形態においては感光体ドラム15の直後に分離センサ58を設けて記録シートPが感光体ドラム15を通過したことを検知したが、レジストクラッチ59のON(d) からのメインモーター4の駆動パルス数から計測することも可能である。
【0056】また上記各実施形態においてはメインモーター4にステッピングモーターを使用して算出したステップ数Sによる高速搬送距離を制御しているが、定着ユニット23直前に記録シート先端を検出するセンサを設けたり、所定の時間高速に搬送することにより搬送距離を制御することもできる。これによりモーターの種類に依存せずに高速に搬送する距離を制御することが可能である。
【0057】
【発明の効果】上記説明したごとく、本発明にかかる画像形成装置においては、シート長が感光体ドラムから定着ユニットまでの搬送距離よりも短い場合に、トナー像転写、定着といった画像形成プロセス実行時の記録シートの搬送速度を変えることなく画像形成時間を短縮することが可能となる。
【0058】また記録シートのサイズを検知するスイッチ群の情報からシート長を算出するよう構成した場合には、シート長を計測するためのセンサを設ける必要が無く、画像形成装置の構成を簡略化することが可能である。




 

 


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