JP2011046491A - シート搬送装置及び画像形成装置並びに画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの斜行を高精度に補正することのできるシート搬送装置及び画像形成装置並びに画像読取装置を提供する。
【解決手段】シートを搬送しながら旋回させることによりシートの斜行を補正する第１及び第２斜行補正ローラ対５０，５１を、シート搬送方向に回転する斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂと、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂに当接し、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂとでシートを挟持する従動球体５３ａ，５３ｂとにより構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シート搬送装置及び画像形成装置並びに画像読取装置に関し、特に画像形成部又は画像読取部に搬送される記録紙や原稿等のシートの斜行を補正するための構成に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置や画像読取装置においては、画像形成部や画像読取部に記録紙や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置を備えている。そして、このシート搬送装置には、画像形成部や画像読取部に搬送するまでにシートの斜行を補正するための斜行補正部を備えたものがある。

近年、画像形成装置においては、薄紙から厚紙まで、或はハガキ程度の小サイズから３３０ｍｍ×４８８ｍｍ程度の大サイズのシートまで、さらに普通紙のほかコート紙やエンボス紙などの様々な種類のシートに画像を形成することが望まれている。さらに、近年、画像形成装置においては、高生産性化及び小型化への要望が高まっている。そして、高生産性化への要望に応えるためには、連続搬送されるシートの間隔である紙間をできる限り小さくすることが有効である。

しかし、このように紙間を小さくした場合、シートが給送される際に発生するシートの斜行や位置ズレも短時間で補正しなければならない。このため、斜行補正部として、シートが給送される際に発生する斜行を、シートを搬送しつつ補正する、所謂、アクティブレジストレーション方式の斜行補正方式を用いたものが提案されている（特許文献１参照）。ここで、このアクティブレジストレーション方式は、例えば図７に示すように、矢印で示すシート搬送方向と直交する方向である幅方向に２つのセンサ１２ａ，１２ｂを配置している。そして、搬送されるシートＳの先端がセンサ１２ａ，１２ｂを通過する際の検知信号に基づいてシートＳの斜行量を検知する。この後、幅方向に所定間隔を有して同軸上に配置された一対の斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂを、モータ１４ａ，１４ｂにより夫々独立して駆動制御することにより、検知された斜行量に応じてシートＳの斜行を補正する。これにより、シートの間隔が小さい場合でも短時間で斜行を補正することが可能となる。

特開平４−２７７１５１号公報

ところで、このような従来の斜行補正部を備えたシート搬送装置において、慣性力の大きな厚紙を旋回させて斜行補正を行うためには、大きな搬送力（旋回力）が必要である。このため、斜行補正ローラ対の搬送圧を大きくする必要がある。しかし、このように搬送圧を大きくした場合、薄紙を旋回させる場合、シートの旋回を妨げるモーメント（反力）によるシートへの力がシートの座屈限界よりも大きくなると、薄紙が座屈し、斜行補正精度が低下する。また、搬送圧の大きさを、薄紙を座屈することなく旋回させることができるような大きさに設定した場合には、厚紙を旋回させる場合、搬送ローラ対とシートの間でスリップが発生するおそれがあり、斜行補正精度が低下する。

なお、シートの種類（薄紙、厚紙）に応じて搬送力を変更可能に構成すれば斜行補正精度の低下を防ぐことができるが、この場合は、搬送圧を発生させる機構が複雑化し装置が大型化してしまう。そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、種々の種類のシートの斜行を高精度に補正することのできるシート搬送装置及び画像形成装置並びに画像読取装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、シート搬送通路のシート搬送方向と直交する幅方向に同軸線上に設けられ、それぞれ独立して駆動され、シートを搬送しながら旋回させることによりシートの斜行を補正する一組の斜行補正回転体対を備えたシート搬送装置において、前記斜行補正回転体対は、シート搬送方向に回転する駆動回転体と、前記駆動回転体に当接し、前記駆動回転体とでシートを挟持する球状の従動回転体と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明のように、斜行補正回転体対を、駆動回転体と、駆動回転体に当接する球状の従動回転体とで構成することにより、シート旋回時のシートへの旋回負荷を低減することができ、シートの斜行を高精度に補正することができる。

本発明の実施の形態に係るシート搬送装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成図。 上記シート搬送装置に設けられた斜行補正ローラ対の構成を説明する第１の図。 上記斜行補正ローラ対の構成を説明する第２の図。 上記斜行補正ローラ対の構成を説明する第３の図。 上記斜行補正ローラ対によりシートの斜行補正を行う際の速度制御を示す図。 上記斜行補正ローラ対及び従来の斜行補正ローラの斜行補正動作を説明する図。 従来のシート搬送装置の斜行補正動作を説明する図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るシート搬送装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成図である。図１において、１０００はプリンタであり、このプリンタ１０００は、プリンタ本体１００１と、プリンタ本体１００１の上面に配されたスキャナ２０００とを備えている。

ここで、原稿を読み取るスキャナ２０００は、走査光学系光源２０１、プラテンガラス２０２、開閉する原稿圧板２０３を備えている。また、レンズ２０４、受光素子（光電変換素子）２０５、画像処理部２０６、画像処理部２０６にて処理された画像処理信号を記憶しておくためのメモリ部２０８等を備えた画像読取部２００１を備えている。そして、原稿を読み取る際には、プラテンガラス２０２の上に載置された不図示の原稿に走査光学系光源２０１によって光を照射することにより読み取るようにしている。そして、読み取った原稿像は画像処理部２０６により処理された後、電気的に符号化された電気信号２０７に変換されて作像手段たるレーザスキャナ１１１ａに伝送される。なお、画像処理部２０６にて処理され、符号化された画像情報を一旦メモリ部２０８に記憶させ、コントローラ１２０からの信号によって、必要に応じてレーザスキャナ１１１ａに伝送することもできる。

プリンタ本体１００１は、シート給送装置１００２と、シート給送装置１００２により給送されたシートＳを画像形成部１００３に搬送するシート搬送装置１００４と、プリンタ１０００を制御するための制御手段たるコントローラ１２０等を備えている。ここで、シート給送装置１００２は、カセット１００と、ピックアップローラ１０１と、フィードローラ１０２及びリタードローラ１０３とから成る分離部を備えている。そして、カセット１００内のシートＳは所定のタイミングで昇降／回転するピックアップローラ１０１と、分離部との作用によって１枚ずつ分離給送されるようになっている。

シート搬送装置１００４は、縦パスローラ対１０５（１０５ａ，１０５ｂ）と、アシストローラ対１０を備えている。また、シート搬送装置１００４は、シートの斜行を補正する同軸線上に設けられた複数の、本実施の形態においては、２つの斜行補正回転体対である第１及び第２斜行補正ローラ対５０，５１及びレジローラ対３０を有するレジスト部１とを備えている。そして、シート給送装置１００２から給送されたシートＳは縦パスローラ対１０５により、上部が湾曲したガイド板１０６，１０７によって構成されるシート搬送通路１０８を通過した後、レジスト部１に導かれる。この後、このレジスト部１において、後述するように斜行が補正された後にシートＳは画像形成部１００３に搬送される。

画像形成部１００３は、電子写真方式のものであり、像担持体である感光ドラム１１２、画像書き込み手段であるレーザスキャナ１１１ａ、現像器１１４、転写帯電器１１５、分離帯電器１１６等を備えている。そして、画像形成の際には、まずレーザスキャナ１１１ａからのレーザ光がミラー１１３によって折り返されて時計方向に回転する感光ドラム上の露光位置１１２ａに照射されることにより、感光ドラム上に潜像が形成される。さらにこのようにして感光ドラム上に形成された潜像は、この後、現像器１１４によってトナー像として顕像化されるようになっている。次に、このようにして顕像化された感光ドラム上のトナー像は、この後、転写部１１２ｂにおいて、転写帯電器１１５によりシートＳに転写される。なお、感光ドラム１１２のレーザ光照射位置１１２ａから転写部１１２ｂまでの距離はｌ_０となっている。さらに、このようにトナー像が転写されたシートＳは、分離帯電器１１６により感光ドラム１１２から静電分離された後、搬送ベルト１１７により定着装置１１８に搬送されてトナー像の定着が行われ、この後、排出ローラ１１９によって排出される。

なお、図１において、１３１はレジローラ対３０の下流に設けられたレジセンサであり、このレジセンサ１３１により、レジストローラ対３０を通過したシートＳを検知する。なお、レジセンサ１３１がレジストローラ対３０を通過したシートＳを検知すると、この検知信号に基づき、コントローラ１２０は後述するように例えばＴ秒後にシート先端信号（画先信号）をレーザスキャナ１１１ａへ送る。これにより、レーザスキャナ１１１ａによるレーザ光の照射が開始される。

なお、本実施の形態においては、プリンタ本体１００１とスキャナ２０００とは別体であるが、プリンタ本体１００１とスキャナ２０００とが一体の場合もある。また、プリンタ本体１００１はスキャナ２０００と別体でも一体でも、レーザスキャナ１１１ａにスキャナ２０００の処理信号を入力すれば複写機として機能し、ＦＡＸの送信信号を入力すればＦＡＸとして機能する。さらに、パソコンの出力信号を入力すれば、プリンタとしても機能する。逆に、スキャナ２０００の画像処理部２０６の処理信号を、他のＦＡＸに送信すれば、ＦＡＸとして機能する。また、スキャナ２０００において、原稿圧板２０３に変わって２点鎖線で示すような原稿自動送り装置２５０を装着するようにすれば、原稿を自動的に読み取ることもできる。

ところで、第１及び第２斜行補正ローラ対５０，５１は、図２及び図３に示すようにスラスト方向に同軸線上に配置された斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂと、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂと圧接（当接）する従動球体５３ａ，５３ｂとにより構成される。なお、図３において、６０，６１はシート搬送通路６２を形成する上下のガイド部材である。また、６３，６４は、第１及び第２斜行補正ローラ対５０，５１のシート搬送方向上流において、シート搬送方向と直交する方向である幅方向に配置された２つの起動センサである。そして、コントローラ１２０は、搬送されるシートＳの先端が起動センサ６３，６４を通過する際の検知信号に基づいてシートＳの斜行量を検知する。６５，６６はレジストローラ対５０，５１のシート搬送方向下流において幅方向に配置された２つのシート先端検知センサである。そして、コントローラ１２０は、斜行補正動作が終了した後に、搬送されるシートＳの先端がシート先端検知センサ６５，６６を通過する際の検知信号に基づいてシートＳの斜行量を検知する。なお、このシート先端検知センサ６５，６６は、後述するレジストローラ対５０，５１による斜行補正動作終了時のシート先端位置よりもシート搬送方向下流に配置されている。

ここで、駆動回転体である斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂは、それぞれ駆動源である不図示の駆動モータ（パルスモータ）に接続されており、これにより各駆動モータによって斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂを、それぞれ独立して速度制御することができる。なお、この斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂは、周面の一部が切り欠かれており、斜行補正動作が行われるまでは、切り欠き部が従動球体５３ａ，５３ｂに臨み従動球体５３ａ，５３ｂとのニップ部が解除される待機位置に保持される。

また、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂと共にシートを挟持する球状の従動回転体である従動球体５３ａ，５３ｂは、スラスト方向に同軸上に配置された２個の従動球体ユニット５５ａ，５５ｂにより、無指向的に回転自在に保持されている。なお、この従動回転体保持部材である従動球体ユニット５５ａ，５５ｂは、図４に示すように、従動球体５３ａ，５３ｂを無指向的に回転自在に保持する保持部を構成する保持部材７５を備えている。また、従動球体ユニット５５ａ，５５ｂは、従動球体５３ａ，５３ｂに上方より当接すると共に、加圧バネ７６により押圧されて従動球体５３ａ，５３ｂを斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂの方向に付勢する回転部材７８を有する押圧部７９を備えている。このように、一組の第１及び第２斜行補正ローラ対５０，５１は、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂと、加圧バネ７６により押圧部材である回転部材７８を介して斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂに圧接する従動球体５３ａ，５３ｂにより構成されている。

ここで、付勢部材である加圧バネ７６によって付勢することにより、従動球体５３ａ，５３ｂは、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、保持部材７５との接触点７１，７２、回転部材７８との接触点７３及び斜行補正ローラ表面との接触点７４の４点で支えられる。なお、保持部７５ａの２つの接触点７１，７２にはベアリング８０が設けられており、このベアリング８０に接触することにより、保持部材７５において従動球体５３ａ，５３ｂは無指向的に回転自在となる。また、接触点７３においては、従動球体５３ａ，５３ｂに対するＺ方向の押圧（加圧）とＸＹ方向の位置決めを同時に行うために回転部材７８により矢印ｄ１方向へ押圧する構成となっている。すなわち、本実施の形態において、回転部材７８は、従動球体５３ａ，５３ｂの上面のシート搬送方向上流側部分に圧接し、従動球体５３ａ，５３ｂを、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂの方向に押圧している。

そして、このように接触点７３において矢印ｄ１方向に押圧されることにより、従動球体５３ａ，５３ｂは、接触点７１，７２に設けられたベアリング８０に、それぞれ矢印ｄ３，ｄ４方向に圧接し、搬送方向及びＸＹ方向に対して高精度に位置決めがなされる。さらに、従動球体５３ａ，５３ｂを矢印ｄ１方向へ押圧することにより、シートを矢印Ａ方向に搬送する際、従動球体５３ａ，５３ｂは、シートにより保持部側に押圧されるようになり、より高精度な位置決めが可能となる。また、同時に斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂとの接触点７４においては、矢印ｄ２方向に付勢されてシート搬送のための加圧力を与えるため、Ｚ方向についても位置が決定する。以上の構成により、従動球体５３ａ，５３ｂを高精度に位置決めすることが可能となる。

次に、このように構成された第１及び第２斜行補正ローラ対５０，５１による斜行補正動作について説明する。給紙されたシートＳの先端が図３に示す起動センサ６３，６４により検出されると、コントローラ１２０は、それぞれの起動センサ６３，６４を基準に斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂの駆動モータを起動する。そして、図５に示すように起動センサ６３，６４によりシートＳの先端が異なるタイミングで検知されると、起動センサ６３，６４の検知時間差Δｔ_１より、シート先端の斜行量を算出する。そして、この後、例えば起動センサ６３が先にシートを検出した場合には、第１斜行補正ローラ対５０を減速して斜行補正を行うための制御パラメータである補正時間Ｔ_１及び減速速度ΔＶ_１を下記の数式１を満足するように算出する。

また、シートが斜行補正ローラのニップに突入した後、算出されたパラメータに応じて斜行補正ローラ対５０，５１は図５に示すように速度制御を行い、シートを旋回させながら搬送することで斜行補正を行う。次に、斜行補正動作が終了した後に、シート先端検知センサ６５，６６によって同様にシートＳ先端を検知する。そして、シート先端検知センサ６５，６６による検知タイミングの差である検知時間差Δｔ_２があらかじめ定めた値以上の場合には、斜行補正を行うための制御パラメータである補正時間Ｔ_２及び減速速度ΔＶ_２を下記の数式２を満足するように算出する。そして、算出されたパラメータに応じて斜行補正ローラ対５０，５１は図５に示すように２回目の速度制御を行い、斜行補正を行う。

ところで、本実施の形態において、斜行補正ローラ対５０，５１は、既述したように斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂと、斜行補正ローラ５２ａ，５２ｂに圧接する従動球体５３ａ，５３ｂにより構成されている。ここで、従来のような既述した図７に示す通常のローラ対により構成した斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂによりシートの斜行を補正する場合、シートの挙動は図６の（ａ）に示すようになる。

即ち、斜行したシートＳは斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂにより、ω方向に旋回し斜行補正が行われる。このとき、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂからの搬送力Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒと、シートＳにかかる搬送抵抗Ｆ_ＢＴが概略３点でつりあっている。しかし、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂの各ローラには所定のローラ幅があるため、それぞれの斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂのローラニップで拘束されたシート部分は旋回が出来ない。この結果、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂによりニップ（挟持）されて旋回させられるシートには、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂにより加わる力の反力が生じ、この反力によりシートは拘束されたニップ内でω方向とは逆方向のω’方向に旋回しようとする。これにより、シートＳにひずみが生じるようになり、この結果、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂによるシートＳの斜行補正中に、このひずみが解消されるように各斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂで微妙なスリップが発生し、斜行補正精度が悪化する。また、最悪の場合は、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂの間でシートＳが大きくひずんでしまう。このような現象は、シートＳの紙種に依存するが、斜行補正ローラ幅が大きく、ローラ圧が高い条件や、ローラ硬度が低く、更にローラ肉厚が厚いため潰れ易くシートＳとの接触面積が大きいローラや、ローラ表面の摩擦係数が極端に高いローラ等で発生しやすい。

一方、本実施の形態の場合、斜行補正ローラ対５０，５１によってω方向へシートＳが旋回させられる場合、拘束されたニップ内ではシートＳは旋回できずに逆方向のω’方向にシートＳにはひずみが与えられる。しかし、斜行補正ローラ対５０，５１の従動球体５３ａ，５３ｂは、シート搬送方向以外の回転も自在となっている。このため、斜行補正ローラ対５０，５１によって旋回させられてシートＳにω’方向にひずみが与えられ、このω’方向へのモーメントが働いても、その力によって従動球体５３ａ，５３ｂが矢印方向へと無指向的に回転する。このようにシートＳへひずみが与えられる前に従動球体５３ａ，５３ｂが矢印方向へ回転することにより、シートＳへ与えられるひずみを低減させることができる。そして、このようにシートＳへ与えられるひずみが小さくなると、シートＳの、ひずみが解消されるように発生していた斜行補正ローラ対５０，５１との間のスリップや、座屈が低減される。

以上説明したように、本実施の形態においては、従動球体５３ａ，５３ｂを、斜行補正ローラ対１１ａ，１１ｂによりシートを旋回する際、シートに加わる力の反力の方向に回転可能としている。これにより、シート旋回時のシートへの旋回負荷を低減することができ、薄紙から厚紙まで多種多様なシートの斜行を高精度に補正することができる。なお、これまでの説明においては、本発明に係るシート搬送装置を画像形成装置の一例であるプリンタに用いた場合について述べてきた。しかし、本発明は、これに限らず、本発明に係るシート搬送装置を、原稿に形成された画像を読み取る画像読取部に原稿を自動的に搬送する原稿自動送り装置２５０にも適用することができる。

１…レジスト部、５０…第１斜行補正ローラ対、５１…第２斜行補正ローラ対、５２ａ，５２ｂ…斜行補正ローラ、５３ａ，５３ｂ…従動球体、５５ａ，５５ｂ…従動球体ユニット、６３，６４…起動センサ、６５，６６…シート先端検知センサ、７５…保持部材、７６…加圧バネ、７８…回転部材、７９…押圧部、１２０…コントローラ、１０００…プリンタ、１００１…プリンタ本体、１００３…画像形成部、１００４…シート搬送装置、２００１…画像読取部、Ｓ…シート

Claims (4)

1. シート搬送通路のシート搬送方向と直交する幅方向に同軸線上に設けられ、それぞれ独立して駆動され、シートを搬送しながら旋回させることによりシートの斜行を補正する一組の斜行補正回転体対を備えたシート搬送装置において、
   前記斜行補正回転体対は、
   シート搬送方向に回転する駆動回転体と、
   前記駆動回転体に当接し、前記駆動回転体とでシートを挟持する球状の従動回転体と、を備えたことを特徴とするシート搬送装置。
2. 前記従動回転体を回転可能に保持する保持部と、前記従動回転体を、前記従動回転体のシート搬送方向上流側部分から前記駆動回転体の方向に押圧する押圧部材とを備えた従動回転体保持部材を備えたことを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
3. 請求項１又は２記載のシート搬送装置と、前記シート搬送装置により搬送されたシートに画像を形成するための画像形成手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２記載のシート搬送装置と、前記シート搬送装置により搬送されたシートの画像を読み取るための画像読取手段と、を備えたことを特徴とする画像読取装置。

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