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発明の名称 シート搬送装置及び画像形成装置
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2007−197165(P2007−197165A)
公開日 平成19年8月9日(2007.8.9)
出願番号 特願2006−18452(P2006−18452)
出願日 平成18年1月27日(2006.1.27)
代理人 【識別番号】100090538
【弁理士】
【氏名又は名称】西山 恵三
発明者 高木 正文
要約 課題
従来、搬送ローラの回転速度を計測するために円板状のエンコーダを用いていたので、シート搬送装置の小型化が困難であった。

解決手段
搬送ローラを支持する回転軸401を中空の軸で形成して、軸401の周面にスリット403を複数個設け、発光素子409から受光素子411へ至る光路をスリット403が通過する際に、発光素子409が発した光を受光素子411が受光し、その受光に基づいて、軸401の回転速度を検出する。
特許請求の範囲
【請求項1】
軸受によって回転自在に支持されている中空の回転軸と、
前記回転軸に支持され、前記回転軸と共に回転する、前記回転軸よりも大径の回転部材と、を有し、
前記回転部材が他の回転部材と対を成してシートを挟持し搬送するシート搬送装置において、
前記回転軸の周面に光を透過する光透過窓部と光を遮断する遮光部とが設けられ、前記回転軸の回転に伴い、光放射手段から前記光放射手段が放射した光を受光する受光手段へ至る光路を、前記透過窓部と前記遮光部とが横切って通過する際の前記受光手段における受光に基づいて、シート搬送速度に対応した情報を検出することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項2】
前記回転軸を回転させる駆動手段を有し、前記情報を用いて前記駆動手段により前記回転軸を設定された回転速度で回転させることを特徴とする請求項1に記載のシート搬送装置。
【請求項3】
請求項2に記載のシート搬送装置と、
搬送されるシートの端部を検知するシート端検知手段と、
前記シートの先端部を検知したことに基づいて前記シートを減速する制御手段と、を有し、
前記情報を用いて減速後の速度で搬送される前記シートに像担持体上のトナー像を転写形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項4】
シートの通路を前記発光手段から前記受光手段へ至る光路を横切るように設け、シート端が前記光路を通過する際の前記受光手段における受光状態の変化に基づいて、前記シートの端部を検知す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。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置におけるシートを搬送するシート搬送装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置において、像担持体上のトナー像をシート上に転写するものでは、位置のズレなくトナー像をシート上に転写するために、トナー像とシートとの位置合わせ(レジストレーション)を行う必要がある。そのため、シートの搬送速度の計測やシート端の検知が行われ、シートの搬送制御が行われている。
【0003】
シートの搬送速度は、シートを搬送する搬送ローラの回転速度を計測することにより求められる。搬送ローラの回転速度を計測する計測装置としては、円板状の回転体にスリットを設けたロータリエンコーダを搬送ローラの回転軸と同軸上に取り付けるものがある(特許文献1参照)。また、搬送ローラに複数のスリットを設け、光学センサを搬送ローラの内部に固定し、搬送ローラの回転速度の計測及び搬送ローラ周面上のシートの有無を同一のセンサで行うものがある(特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2001−63844(第5〜6頁、第2図)
【特許文献2】特開2002−160854(第5〜6頁、第3図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
搬送ローラの回転速度を計測する際、円板状の回転体にスリットを設けたロータリエンコーダを回転軸に取り付ける場合は、ロータリエンコーダの占有スペースが大きく、シート搬送装置の小型化の妨げになる。また、搬送ローラにスリットを設けて回転速度を計測する場合は、スリットがシートに直接接触してシートを搬送する。そのため、シートにシワが発生するなどシートへの悪影響を及ぼすことがある。また、スリットが紙粉などで汚れやすく、検知精度の低下を招いてシート搬送制御に支障を来たすこともある。したがって、搬送ローラ自体にスリットを設けることは好ましくない。
【0005】
そこで、本発明において、シート搬送を良好に行う小型なシート搬送装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明は軸受によって回転自在に支持されている中空の回転軸と、前記回転軸に支持され、前記回転軸と共に回転する、前記回転軸よりも大径の回転部材と、を有し、前記回転部材が他の回転部材と対を成してシートを挟持し搬送するシート搬送装置において、前記回転軸の周面に光を透過する光透過窓部と光を遮断する遮光部とが設けられ、前記回転軸の回転に伴い、光放射手段から前記光放射手段が放射した光を受光する受光手段へ至る光路を、前記透過窓部と前記遮光部とが横切って通過する際の前記受光手段における受光に基づいて、シート搬送速度に対応した情報を検出することを特徴とするシート搬送装置を提供する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、シート搬送を良好に行い、シート搬送速度に対応する情報を検出する小型なシート搬送装置を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を示す。各実施例においては、中間転写体を用いたタンデム型の画像形成装置を用いて説明するが、本発明はこれに限らず、タンデム型でないもの、又は、中間転写体を用いないものにも適用できる。
【実施例1】
【0009】
図1に画像形成装置の概略図を示した。この画像形成装置は、4つの画像形成部Pa、Pb、Pc、Pd、中間転写ユニット77、給紙ユニット20、定着ユニット140等から構成されている。
【0010】
各画像形成部には、像担持体である感光ドラム11a〜11dが回転自在に支持され、図示の矢印方向に回転駆動される。各感光ドラムの外側には、その回転方向に帯電器12a〜12d、光学系13a〜13d、現像装置14a〜14d、クリーニング装置15a〜15dがそれぞれ配置されている。
【0011】
画像形成が開始されると、画像形成部Pdにおいて、帯電器12dが感光ドラム11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。そして、光学系13dが画像記録信号に応じて変調した例えばレーザービームなどの光線を感光ドラム11d上に露光することにより、静電潜像を形成する。次に、現像装置14dにより静電潜像が現像される。1次転写ブレード35dにトナーと反極性の電圧を印加することにより画像形成領域Tdにおいて、感光ドラム11d上の現像が中間転写ベルト131上に転写される。画像形成領域Tdにおいて中間転写ベルト131上に転写されずに感光ドラム上に残されたトナーは、クリーニング装置15dによりクリーニングされる。以上のプロセスが画像形成部Pc、Pb、Paの順に同様に行われ、中間転写ベルト131上に各トナー像が重畳転写される。
【0012】
中間転写ユニット77は、中間転写ベルト131と、中間転写ベルト131に駆動力を伝える駆動ローラ32と、テンションローラ33と、2次転写を行うための従動ローラ34とから構成される。駆動ローラ32はモータにより駆動され、中間転写ベルト131は図中B方向へ移動される。中間転写ベルト131を挟んで、従動ローラ34に対向して2次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト131とのニップによって2次転写領域72が形成される。2次転写ローラ36にトナーと反極性の電圧を印加することにより、中間転写ベルト131上に重畳転写されたトナー像を2次転写領域においてシートに転写する。
【0013】
定着ユニット140は、内部に熱源を備えた定着ローラ141aと、そのローラに加圧される加圧ローラ141bを有する。また、定着ローラ141aと加圧ローラ141bが形成するニップ部へシートを導くためのガイド43を有する。さらに、定着ローラ141aと加圧ローラ141bにより搬送されてきたシートを装置外へ導くための内排紙ローラ44対と、外排紙ローラ45対なども有する。
【0014】
給紙ユニット20は、シートを収納するためのカセット21a、21b及び手差しトレイ27を有する。また、カセット21a、21b内もしくは手差しトレイ27内よりシートを1枚ずつ送り出すためのピックアップローラ22a、22b及び26を有する。また、カセット21a又は21bから送り出されたシートを1枚だけ分離する給紙ローラ対23a、23bを有する。また、各給紙ローラ対によって分離された1枚のシートを案内する給紙ガイド24、各給紙ローラ対によって分離された1枚のシートを搬送する搬送ローラ28a、28a'、28b、28b'を有する。なお、28a及び28bは駆動モータにより回転される。さらに、画像形成タイミングに合わせてシートを2次転写領域72へ送り出すためのレジストローラ25a、25bを有する。
【0015】
画像形成が開始され、まず、ピックアップローラ22aによりカセット21aからシートが1枚ずつ給紙ローラ対23aへ送り出される。そして、給紙ローラ対23aによって分離された1枚のシートは搬送ローラ28a、28a'によって給紙ガイド24に案内されてレジストローラ25a、25bまで搬送される。その時、レジストローラは停止しており、シート先端はレジストローラ25a、25bが形成するニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像を形成するタイミングに合わせてレジストローラは回転を始める。この回転のタイミングは、画像形成部により中間転写ベルト131上に重畳転写されたトナー像とシートが2次転写領域において、位置が一致するように設定されている。
【0016】
一方、画像形成が開始されると、各画像形成部において、前述したプロセスにより感光ドラムにトナー像が形成される。そして、各トナー像は1次転写領域において中間転写ベルト131に重畳に1次転写される。
【0017】
その後、シートが2次転写領域に搬送され、中間転写ベルト131上に重畳転写されたトナー像がシート上に2次転写される。そして、シートは搬送ガイド43により定着ユニット140の定着ローラニップ部まで案内される。そして、定着ローラ141a、加圧ローラ141bの熱及び圧力によってトナー像がシート上に定着され、内排紙ローラ対44及び外排紙ローラ対45によりシートは装置外へ排出される。
【0018】
次に、図2、図3、図4を用いて本発明のシート搬送装置の実施例について説明する。本実施例では搬送ローラ28a及び28a'を用いて説明する。回転軸である軸401は、回転部材である従動搬送ローラ28a´を2つ支持している。従動搬送ローラ28a´は軸401と共に回転して、駆動搬送ローラ28aと対を成してシートを挟持しながらシートを搬送する。なお、金属等の中空の軸である軸401には、ゴム、合成樹脂等の、軸401とは異なる材質であって、軸401より大径の円筒状弾性体ローラ28a’を固定する。駆動搬送ローラ28aについても同様である。したがって、回転軸がシートに接触することはない。円筒状軸401には、光透過窓部であるスリット403が複数個、軸401の周面に軸の回転方向に等間隔に設けられている。各スリットの軸回転方向についての幅寸法は同一である。軸401の周面の各スリットとスリットの間の部分は遮光部となる。
【0019】
スリット403は、軸401の長手方向の略中央付近に設けられているが、この位置に限定するわけではない。さらに、軸401の周面上に長方形形状のスリットが等間隔に8個設けられているが、形状、周上位置、個数はこれらに限定するものではなく、楕円形状、10個以上等のように適宜変更されうる。また、軸401として円筒を用いているが、角筒でもよい。
【0020】
軸401の材料として金属を用いて軸401を製造することができる。しかし、プラスチック等のコストの安い板材を用いて管材に成形し、プレス機械でスリットを開けても、製造コストが安く、外径精度の高いものを製作することができる。
【0021】
図2に示した駆動搬送ローラ28aを支持する駆動軸402は、不図示のユニット枠の軸受により軸心を回転中心として回転自在に支持されている。また、駆動軸402には、駆動手段である駆動モータ417(M)からギア418(G)を介して回転駆動力が伝達される。一方、軸401は搬送ガイド上板415に固定された板材405a、405bに軸受406a、406bを介して、軸心を回転中心として回転自在に支持されている。また、軸401はEリング407a、407bによりスラスト方向に移動が規制されている。さらに、軸401はばね408a、408bによって、駆動搬送ローラ28aの方向へ付勢され、従動搬送ローラ28a´と駆動搬送ローラ28aは互いに圧接している。そのため、従動搬送ローラ28a´は、駆動搬送ローラ28aの回転に伴い従動的に回転する。そして、駆動搬送ローラ28a及び従動搬送ローラ28a´間においてシートを狭持して、駆動軸402が駆動モータ417により駆動されることにより、シートを搬送する。この際、シートの搬送速度は搬送ローラの周速度と実質的に一致する。416は搬送されるシートを案内する搬送ガイド下板であり、搬送ガイド上板415と共にシート搬送路を形成する。
【0022】
図3に図2に示したシート搬送装置の線分AA´における断面図を示す。図4にシート搬送装置の軸に平行な方向の断面図を示す。軸401の内側には、光放射手段である発光素子409を固着したブリッジ部材413が挿入され、ブリッジ部材は、軸401の両端に設けられた固定部材410a、410bにより両端が支持されている。なお、固定部材410a、410bはそれぞれ軸受406a、406bに回転しないように固定され、軸受406a、406bは、それぞれ支持部材405a、405bに支持されている。発光素子409は、スリット403が設けられている軸401の長手方向略中央付近において、軸401の略中心に配置されている。
【0023】
画像形成が開始され、シートを搬送するため軸401が回転すると、発光素子409が発した光はスリット403により軸401の外側に透過したり、遮光部によって遮断されたりする。軸401の外側に配置された受光手段である受光素子411は、スリット403を透過した光を間欠的に検知して、電気信号を出力する。受光素子411が受光する時間間隔は従動搬送ローラ28a'の周速に対応し、従って、シート搬送速度に対応する。
【0024】
次に、シート搬送制御について説明する。カセット21aから送り出されたシートは、搬送ガイド24を通ってレジストローラ25a、25bまで搬送され、画像形成のタイミングに合わせて2次転写領域まで搬送される。本実施例では、カセットからレジストローラまでのシート搬送速度を、レジストローラから2次転写領域へ送るシート搬送速度より大きく設定する場合を用いて説明する。これは、長いシート搬送路において画像形成の生産性を上げるためである。なお、2次転写領域のシート搬送速度は、良好な画像を形成するために中間転写ベルトの移動速度より決まる。
【0025】
図5にシート搬送装置の制御ブロック図を示し、図6にシート搬送制御のフローチャートを示す。画像形成が開始されると、駆動モータ417が回転し、搬送ローラ28a及び28a´が回転を始める。このとき、搬送ローラの回転速度は、シートの搬送速度が中間転写ベルトの移動速度よりも大きくなるように設定されている。この設定された回転速度を第1の速度とする(S1)。図5に示すように、搬送ローラが回転をしているときには、受光素子411が受光に基づいて出力した電気信号をA/D変換器501によりAD変換して、CPUへ送り、搬送ローラの回転数や回転速度を計測する。そして、搬送ローラの回転速度が第1の速度になるように駆動モータ417の駆動回路504を介して駆動モータ417の回転制御を行っている。なお、CPU503及び駆動回路504がシート搬送の制御手段を構成する。
【0026】
シート搬送ガイドには、図1に示すように搬送ローラ28a及び28a’のシート搬送方向上流側に、搬送路内を通過するシートを検知するシート端検知手段であるシート端検知センサ29が設置されている。シート端検知センサ29により、搬送されたシートの先端(シートの搬送方向下流側端)が検知されるまでは、搬送ローラの回転速度は第1の速度のままにしておく。搬送されたシートの先端が検知されると、シートの先端がレジストローラ25a、25bに突き当たる前に、搬送ローラの回転速度を小さくし、シート搬送速度が中間転写ベルトの移動速度と同じになるように制御される。この際、受光素子411の受光に基づいて、CPU503が搬送ローラの回転速度を計算し、その値を基に駆動回路504へ指令値を出力し、駆動モータ417は回転制御される。このように減速された後の搬送ローラの回転速度を第2の速度とする(S3)。シートの先端が検知されてからシート先端がレジストローラ25a、25bに突き当たるまでの時間は、搬送ローラの回転速度(第1の速度)と、シート端検知センサ29とレジストローラ25a、25bとの距離から計算される。そして、シート端検知センサ29により、シートの後端(シートの搬送方向上流側端)が検知されるまで、搬送ローラの回転速度を第2の速度のままにする。シートの後端が検知されると、次のシートの搬送に備えるため、搬送ローラの回転速度を第1の速度になるように制御する(S5)。次に画像形成されるシートがある場合は、S2へ戻り、同様な動作を繰り返す。次のシートがなく、画像形成が終了する場合は搬送ローラの回転を停止する(S7)。
【0027】
本実施例では、従動搬送ローラ28a'を支持する軸401にスリット403を設け、軸内部に発光素子409を配置して、軸の回転速度等を検出するものを説明した。しかし、本発明は駆動搬送ローラ28a、ピックアップローラ22a、22b、26、給紙ローラ対23a、23b、レジストローラ25a、25bを用いたシート搬送装置にも適用できる。さらには、転写ローラ36、定着ローラ141a、加圧ローラ141b、排紙ローラ対44、45を用いたシート搬送装置にも適用できる。ただし、いずれの場合も従動搬送ローラの回転軸にスリットや発光素子を配置する方が好ましい。なぜならば、駆動搬送ローラの回転軸にスリットや発光素子等を配置する場合は、駆動モータの駆動力の伝達を阻害しないように設計しなければならないからである。また、それに応じて受光手段の位置も適切な場所に配置しなければならない。
【0028】
上述した各々のローラは搬送路における位置が異なるので、その回転軸の制御は適宜変更されうる。本発明は、中空の回転軸と、その軸に支持され、共に回転する、軸よりも大径の回転部材と、を有し、回転部材が他の回転部材と対を成してシートを挟持し搬送するものであれば、どんなものにも適用できる。
【実施例2】
【0029】
本発明の第2の実施例について説明する。図7に本実施例におけるシート搬送装置の軸に平行な方向の断面図を示す。なお、本実施例において第1実施例と重複する部分の説明は省略する。本実施例においては、軸受406aに回転しないように固定された固定部材410aに、発光素子409及び導光手段であるライトガイド414を軸401の内側に挿入されるように取り付ける。発光素子409が発した光は、ライトガイド414の中を通り、スリット403付近まで導かれてライトガイド414の端から放射され、スリット403を通して外部に透過する。軸の外側に設けられた不図示の受光素子はライトガイド414の端から放射された光を受光する。したがって、その受光に基づいて、軸401の回転速度や回転数などシート搬送速度に対応する情報を得ることができる。
【0030】
従動搬送ローラ28a´の位置はシートが通過する幅内にあればよいので、スリット403を軸401の端付近に設けることができる。したがって、ライトガイド414を用いず、発光素子409を固定部材410aに固定したままで、スリット403を透過した光を、軸401の外側に配置した受光素子が受光することも可能である。
【実施例3】
【0031】
本発明の第3の実施例について説明する。図8にシート搬送装置の軸に垂直な方向の断面図を示す。なお、本実施例において第1、2の実施例と重複する部分の説明は省略する。本実施例においては、第1の実施例のおいて発光素子のあった位置に受光素子411を設け、第1の実施例のおいて受光素子のあった位置に発光素子409を設ける。発光素子409の発した光はスリット403を透過し、受光素子411がその光を受光することにより、シート搬送速度に対応する情報を得ることができる。
【0032】
また、本実施例は、第2の実施例のように、スリット403の位置を軸の長手方向中央付近に配置せず、ライトガイド414を用いる場合にも適用できる。その場合、軸の外側に配置された発光素子409が発した光が、軸の内部に配置されたライトガイド414によって導かれ、固定部材410aに固定された受光素子411によって受光される。そして、その受光に基づいて、軸401の回転情報を得ることができる。また、スリット403を軸401の端付近に設け、ライトガイド414を用いず、受光素子411を固定部材410aに固定したままにしてもよい。その場合は、軸の外側に配置された発光素子409が発した光がスリット403を透過し、透過した光を受光素子が受光することにより、シート搬送速度に対応する情報を得ることが可能である。
【実施例4】
【0033】
本発明の第4の実施例について説明する。図9に本実施例におけるシート搬送装置の軸に垂直な方向の断面図を示す。なお、本実施例において第1、2、又は3の実施例と重複する部分の説明は省略する。本実施例においては、従動搬送ローラ28a´の回転軸401内部に発光素子409を配置し、搬送ガイド下板416に受光素子411を設ける。搬送ガイド上板415、搬送ガイド下板416には、発光素子409が発した光が通過する光の通過窓419が開けられており、受光素子411が、発光素子409が発した光を受けられるようになっている。このような配置にすることにより、軸401の回転速度等の情報を検出すると共に、搬送ガイド内を搬送されるシートの端部の検知をも行うことができる。
【0034】
画像形成が開始されると、搬送ローラは第1の速度で回転され、そのとき第1実施例と同様、搬送ローラの回転速度が計測され、その回転速度が第1の速度になるように制御されている。シートが搬送ガイド内を搬送され、搬送ローラ付近に近づくと、発光素子409が発した光であってスリット403を透過した光をシートが遮る。そのことにより、受光素子411の受光量が減少又は0となることに基づいて、搬送されるシートの先端の検知を行う。シートの先端が検知されると、第1実施例同様にレジストローラに突き当たるまでの時間経過後、搬送ローラの回転速度は第1の速度より遅い第2の速度に設定される。そして、シートが搬送ローラ対の間を通過し、発光素子409が発した光であってスリット403を透過した光を受光素子411が受光することにより、シートの後端を検知する。シートの後端を検知したときには、搬送ローラの回転速度を第1の速度になるように制御する。
【0035】
第1の実施例では、搬送ローラの回転速度は常に計測されていたが、本実施例では、シートが搬送ローラ対の間を通過するときは計測されない。なぜなら、シート先端が検知されてからシート後端が検知されるまでは、発光素子409が発した光をシートが遮るため、その光は受光素子411によって受光されないからである。したがって、搬送ローラはシート先端を検知される直前のフィードバック制御された回転速度で駆動される。なお、搬送ローラ対の間をシートが通過しないときには、搬送ローラの回転速度は計測され、設定された速度で回転するように制御されている。
【0036】
本実施例は軸401の回転速度を検出すると共に、搬送ガイド内を搬送されるシートの端部検知をも行うようにした。そのため、発光素子409及び受光素子411の位置は、その目的に合えばどこに配置してもよい。例えば第2、3実施例のように、ライトガイドを設けるもの、発光素子409を軸401の外部に配置し、受光素子411を軸の内部に配置するもの等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の実施例における画像形成装置の概略断面図である。
【図2】(a)本発明の第1実施例におけるシート搬送装置の平面図である。(b)本発明の第1実施例におけるシート搬送装置の正面図である。
【図3】本発明の第1実施例におけるシート搬送装置の線分AA'における断面図
【図4】本発明の第1実施例におけるシート搬送装置の軸に平行な方向における断面図である。
【図5】本発明の第1実施例におけるシート搬送装置の制御ブロック図である。
【図6】本発明の第1実施例におけるシート搬送制御のフローチャートである。
【図7】本発明の第2実施例におけるシート搬送装置の軸に平行な方向における断面図である。
【図8】本発明の第3実施例におけるシート搬送装置の軸に垂直な方向の断面図である。
【図9】本発明の第4実施例におけるシート搬送装置の軸に垂直な方向の断面図である。
【符号の説明】
【0038】
22a、22b、26 ピックアップローラ
23a、23b 給紙ローラ対
25a、25b レジストローラ
28a、28b 駆動搬送ローラ
28a’、28b’ 従動搬送ローラ
29 シート端検知センサ
36 2次転写ローラ
141a 定着ローラ
141b 加圧ローラ
44 内排紙ローラ対
45 外排出ローラ対
401 軸
402 駆動軸
403 スリット
409 発光素子
411 受光素子
414 ライトガイド
417 駆動モータ




 

 


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