JP2004262623A - 排紙装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙の整列状態を良くし、用紙のスタック性能を向上させる。
【解決手段】画像形成装置本体より排出された用紙をスタックする排紙装置であって、トレイ本体５１と、排出された用紙を積載する用紙受け部５３と、トレイ本体５１と用紙受け部５３とを連結するレバー５２と、トレイ本体５１に対してレバー５２を回動可能に支持する第１ヒンジ部５４と、レバー５２に対して用紙受け部５３を回動可能に支持する第２ヒンジ部５５と、トレイ本体５１とレバー５２との間に設けられる第１バネ５６と、レバー５２と用紙受け部５３との間に設けられる第２バネ５７とを含む。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成された後の用紙をスタックする排紙装置に係り、より詳しくは、スタック性を向上させた排紙装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置では、用紙（シート）に対して所定の画像を形成した後、排紙トレイなどを有する排紙装置に用紙をスタックしている。ここで、近年、画像形成装置におけるプリント出力の高速化に伴い、排紙装置の大容量化と共に、スタック性能を向上させ、ユーザに対する使い勝手をより向上させることが強く望まれている。
【０００３】
この種の排紙装置として、最も広く採用されている構成では、排紙トレイのベース部と、排出ロールから離れた側に回転可能なヒンジ部を持つ用紙受け部と、ベース部と用紙受け部との間に設けられたスプリングとを有し、積載された用紙の重さに伴って、スプリングが縮むことによって、積載された用紙厚さの分だけ用紙受け部が下がり、最上位用紙の用紙受け面が常に一定高さとなるように設計されたものが存在している。ところが、用紙受け面を常に一定高さに設定したとしても、ヒンジ部を介した回転動作のために、用紙積載枚数が増えるに従って用紙受け面の角度がどんどん急になっていく。この用紙受け面の角度が急になると、排出用紙がトレイ上にて座屈してしまう。かかる問題に対処するために、用紙落下高さを予め大きく設定しておき、トレイの回動量（スプリングの縮み量）をある程度、抑えるような構成を有する装置も存在する。しかしながら、かかる構成を採用した場合には、用紙の落下高さが非常に大きくなり、用紙の整列乱れが発生し易くなる。
【０００４】
また、このような回転可能なヒンジ部を持つ用紙受け部を備える代わりに、用紙受け面の高さと共に用紙受け面の角度も一定とする技術が従来、提案されている。かかる例として、例えば、排紙トレイに複数のねじりコイルバネを取り付け、それらのねじりコイルバネを介して排紙トレイを底板上に乗せて上下に平行移動可能に弾性支持する技術が存在する（例えば、実用新案文献１参照。）。また、排紙トレイの傾斜面部分にパンタグラフ機構を設け、トレイを平行移動してスタックすることで、シートの落下高さを最適の高さで一定に保ち、シートを整然とスタックすることを目的とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【実用新案文献１】
実開平３−１０７４５５号公報（第１−２頁、図１１）
【特許文献１】
特開平５−２５４７１０号公報（第３−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記実用新案文献１に記載された技術では、２つねじりコイルバネで平行に沈む工夫をしており、ベース部との結合の関係で動作が不安定となる。また、上記特許文献１記載の技術では、部品が多く複雑であると共に、例えばカールの形状などの用紙状態に対して適切なスタック性能を得ることができない。
【０００７】
また、用紙は、画像形成装置本体を通過する際に、例えば転写部でトナー像が用紙の表面に載り、定着部で熱をかけられて水分が飛ばされる。このことによって、用紙は歪みを受け、カールや波打ちを発生させていることが多い。そのような用紙を排紙トレイに積載した場合には、用紙間に空気が入りやすくなり、見かけ上の厚さが増してしまう。しかしながら、積載した用紙束の下の方では、上に乗せられた用紙分の重さがかかってくることから、用紙間にあった空気は抜けて、通常の厚さに近くなる。かかる現象下では、用紙の重さと用紙束の高さとは比例しない。
【０００８】
従来の排紙トレイの構成では、例えばスプリングを用いている場合に、積載した用紙の重さに比例して用紙受け部を下げることから、少部数枚数（例えば１００枚以下）のときには、用紙重さの割に用紙高さが高く、用紙受け面が上がり過ぎる傾向にある。かかる問題に対処するために、例えば、最上位の用紙受け面高さを検知して、フルスタックの検知をする場合には、多少の用紙カールが発生した程度でもフルスタックと検知してしまい、正常な検出が難しい。また、スプリングのバネ定数を少部数枚数（具体的には１００枚以下）に合わせた場合には、多部数枚数（具体的には１００枚以上）のときに用紙重さの割には用紙束高さが低くなり、用紙受け面が下がり過ぎになる傾向がある。この用紙受け面が下がり過ぎた場合には、排出ロールからの落下高さが高くなることから、用紙の整列が乱れてしまう。
【０００９】
本発明は、これらの技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、用紙の種類や厚さ、積載枚数によって予測される若しくはセンサで計測される用紙積載面の形状や積載高さに対して、用紙の整列に対して最適な用紙受け面高さと用紙受け面角度を設定し、排紙トレイにおける用紙の整列状態を良くすることにある。
また他の目的は、少部数枚数時であってもフルスタックの誤検知をなくすことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、画像形成装置本体より排出された用紙をスタックする排紙装置であって、排出される用紙の量に基づいて用紙受け面を昇降させる昇降手段と、この昇降手段により昇降される用紙受け面の角度を変更する角度変更手段とを含む。
【００１１】
ここで、この昇降手段は、第１のバネ定数を有する第１のバネによって用紙受け面を昇降させ、角度変更手段は、第１のバネ定数とは異なる第２のバネ定数を有する第２のバネによって用紙受け面の角度を変更することを特徴とすれば、簡易な構成で用紙の整列状態を改善できる点から好ましい。
また、この昇降手段は、第１のバネ長さを有する第１のバネによって用紙受け面を昇降させ、角度変更手段は、第１のバネ長さとは異なる第２のバネ長さを有する第２のバネによって用紙受け面の角度を変更することを特徴とすれば、簡易な構成で用紙の整列状態を改善できる点から好ましい。
【００１２】
また、この昇降手段および角度変更手段は、複数のヒンジと複数のバネとによって可動部分を多段に形成して構成されることを特徴とすることができる。更に、この昇降手段および角度変更手段は、複数の駆動源によって昇降および角度変更が実行されることを特徴とすることもできる。
【００１３】
一方、本発明が適用される排紙装置は、トレイ本体と、排出された用紙を積載する用紙受け部と、トレイ本体と用紙受け部とを連結するレバーと、トレイ本体に対してレバーを回動可能に支持する第１ヒンジ部と、レバーに対して用紙受け部を回動可能に支持する第２ヒンジ部と、トレイ本体とレバーとの間に設けられる第１バネと、レバーと用紙受け部との間に設けられる第２バネとを含む。
【００１４】
ここで、この第１ヒンジ部は、トレイ本体における用紙排出方向先端側に設けられ、レバーは、用紙排出方向先端側を回動中心として用紙排出方向後端側を上下させることを特徴としている。また、第２ヒンジ部は、レバーにおける用紙排出方向後端側に設けられ、用紙受け部は、用紙排出方向後端側を回動中心として用紙排出方向先端側を上下させることができる。更に、第２バネは、第１バネとはバネ定数またはバネ長さが異なるバネであることを特徴とすることができる。また更に、この第１バネおよび／または第２バネは、バネ定数が異なる複数のバネを直列に連結させて構成され、またはバネ定数が非線形であるバネによって構成される。
【００１５】
他の観点から把えると、本発明が適用される排紙装置は、排出される用紙が所定枚数まで積載される際には第１の沈み込みプロファイルに基づいて用紙受け面を沈み込ませる第１のプロファイル形成手段と、所定枚数を超えて用紙が積載される際には第２の沈み込みプロファイルに基づいて用紙受け面を沈みこませる第２のプロファイル形成手段とを含む。
【００１６】
ここで、この第１のプロファイル形成手段および第２のプロファイル形成手段は、バネのバネ定数を調整することによって機能されることを特徴としている。より詳しくは、第１のプロファイル形成手段および第２のプロファイル形成手段は、バネ定数の異なる複数のバネが直列に配置されていることを特徴とすることができ、また、第１のプロファイル形成手段および第２のプロファイル形成手段は、バネ定数が非線形に変化するバネによって構成されることを特徴とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［実施の形態１］
図１は、本実施の形態が適用された画像形成装置１の全体構成を示した図である。フルカラーの画像を出力可能な画像形成装置１は、原稿の画像を読み取る画像読み取り部２、用紙上に画像を形成する画像形成部３、画像形成部３に対して用紙を供給する用紙供給部４、によって主として構成される。
【００１８】
画像読み取り部２は、透明な原稿台にセットされた原稿の画像を読み取るものであり、例えば、ランプ、ミラー及びキャリッジ等からなる光学走査系と、この光学走査系で走査された光学像を結像させるレンズ系と、このレンズ系で結像された光学像を受光して電気信号に変換するＣＣＤ等の画像読み取りセンサとを備えて構成されている。
【００１９】
また、画像形成部３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応し水平方向に並列配置される４つの感光体ドラム５、６、７、８と、各感光体ドラム５〜８に対応して配設される４つの一次転写ロール９、１０、１１、１２と、各感光体ドラム５〜８上に形成されたトナー像が順次一次転写される中間転写ベルト１３と、中間転写ベルト１３上の重ねトナー像を用紙に二次転写する二次転写ロール１４と、二次転写後の用紙を搬送するバキューム搬送部１５と、転写後の用紙にトナー像を定着させる定着器１６とを備えた所謂四連タンデム式の構成となっている。
【００２０】
ここで、各感光体ドラム５〜８の周囲には、それぞれ、感光体ドラム５〜８の表面を一様に帯電する帯電器、この帯電器によって帯電された感光体ドラム５〜８の表面にレーザ照射によって静電潜像を形成するレーザ書き込み装置、感光体ドラム５〜８に形成された静電潜像を所定の色成分トナーで現像し可視化する現像器、一次転写後に感光体ドラム５〜８の表面に残留する残留トナーを除去するクリーナ等が配置されている。これに対して、各一次転写ロール９〜１２は、それぞれに対応する感光体ドラム５〜８の近傍に中間転写ベルト１３を介して対向配置されるようになっている。これら一次転写ロール９〜１２は、対応する感光体ドラム５〜８上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１３に一次転写するものである。また、中間転写ベルト１３は、複数（本例では５つ）の支持ロールによってループ状に張設されている。
【００２１】
また、二次転写ロール１４は、中間転写ベルト１３と対向して配設されている。この二次転写ロール１４は、中間転写ベルト１３上に順次一次転写された各色の重ねトナー像を用紙（シート）に二次転写（一括転写）している。そして、バキューム搬送部１５は、二次転写ロール１４によってトナー像が転写された用紙を吸引しながら定着器１６へと搬送しており、定着器１６では、加熱加圧等によって用紙にトナー像が定着される。
【００２２】
一方、用紙供給部４は、第一のトレイ１７、第二のトレイ１８及び第三のトレイ１９に収容された各々の用紙を、それぞれ所定の搬送経路を用いて搬送している。各トレイ１７〜１９の近傍には、それぞれに対応する送り出しロール２０、２１、２２が配設されている。各送り出しロール２０〜２２は、対応するトレイ１７〜１９から一枚ずつ分離して取り出された用紙をニップして用紙搬送路上に一時停止させると共に、所定のスタート信号に基づくタイミングで用紙搬送方向の下流側に用紙を送り出している。また、画像読み取り部２の近傍には、ユーザによって操作される操作パネル２３が設けられている。
【００２３】
ここで、各送り出しロール２０〜２２による用紙の送り出し位置から、画像形成部３の画像形成処理位置を経由して排出トレイ５０に至る一連の用紙搬送路Ｒ１〜Ｒ５には、それぞれ用紙搬送のための搬送ロールが適宜配設されている。第一のトレイ１７に収容された用紙は、送り出しロール２０により送り出された後、第一の用紙搬送路Ｒ１を経由して合流搬送部２５へと送り込まれる。また、第二のトレイ１８に収容された用紙は、送り出しロール２１により送り出された後、第一の用紙搬送路Ｒ１を経由して合流搬送部２５へと送り込まれる。一方、第三のトレイ１９に収容された用紙は、送り出しロール２２によって合流搬送部２５へと直接送り込まれる。
【００２４】
また、合流搬送部２５に送り込まれた用紙は、第二の用紙搬送路Ｒ２を経由して画像形成部３の画像形成処理位置へと送り込まれる。更に、画像形成処理位置を通過した用紙は、バキューム搬送部１５により定着器１６に送り込まれた後、第三の用紙搬送路Ｒ３を経由して排出トレイ５０へと排出される。これに対して、両面に画像が形成される用紙は、定着器１６を通過した後、第四の用紙搬送路Ｒ４を経由して両面反転部２８に送り込まれ、ここで表裏反転された後、第五の用紙搬送路Ｒ５を経由して再び合流搬送部２５へと送り込まれる。
【００２５】
このような用紙搬送路Ｒ１〜Ｒ５において、第二の用紙搬送路Ｒ２には第二の用紙搬送路Ｒ２を搬送される用紙の姿勢を補正する姿勢補正部２６と、互いに圧接状態に保持された一対のロールによって構成され、これら一対のロール間で用紙をニップしつつ、このロール対を回転させることによって画像形成処理位置に用紙を送り込むレジストロール２７とが配設されている。このレジストロール２７は、用紙の送り込みに際し、図示しないタイミング調整機構によって画像形成処理に対する用紙の到達タイミングが調整される。また、用紙搬送路Ｒ３、Ｒ５には、定着器１６において定着を行う際に生じる用紙のカールを補正するカール補正部２９、３０がそれぞれ設けられている。
【００２６】
次に、本実施の形態における特徴的な構成である、排出トレイ５０について説明する。
図２は、本実施の形態が適用される排出トレイ５０の構成を説明するための図である。排紙装置である排出トレイ５０は、画像形成装置１に接続されて排出される用紙を支えるトレイ本体５１、トレイ本体５１の用紙排出方向先端側に設けられる第１ヒンジ部５４、トレイ本体５１に対して第１ヒンジ部５４を介して回動するレバー５２、レバー５２の用紙排出方向後端側に設けられる第２ヒンジ部５５、レバー５２に対して第２ヒンジ部５５を介して回動する用紙受け部５３、トレイ本体５１の底部とレバー５２との間に設けられる第１バネ５６、レバー５２と用紙受け部５３との間に設けられる第２バネ５７を有している。画像形成装置１から排出される画像形成後の用紙は、用紙受け部５３に順次、積載される。また、第１バネ５６および第２バネ５７としては、例えば、装置のＩＮ側とＯＵＴ側との各々２箇所に同様のバネ定数を有するバネが、各々配置されている。
【００２７】
図２に示すように、排出トレイ５０は、ヒンジを２段構成にし、第１ヒンジ部５４および第２ヒンジ部５５を用いて用紙受け部５３が所定のプロファイルで沈むように構成されている。このとき、第１バネ５６および第２バネ５７のバネ定数を変えると、用紙の積載量の増大とともに積載面の角度（用紙受け部５３の角度）を大きくすることができる。また、逆に、用紙の積載量の増大に対して積載面の角度（用紙受け部５３の角度）を小さくすることもできる。ここで、「積載面」は、最初の用紙が積載される際には、用紙受け部５３の面であり、用紙が積載されているときには、最上位の用紙によって形成される面となる。「積載面」は、「用紙受け面」と言い換えることができる。
【００２８】
この積載面の角度は、ある程度小さい方が積載（用紙揃え）状態は綺麗である。しかしながら、積載高さが高くなってくると、用紙の波打ちやカール形状によって、用紙受け面（最上位の用紙）の角度が用紙受け部５３の角度と一致しなくなってくる。カールの形状によっては用紙受け面（最上位の用紙）の角度が用紙受け部５３の角度よりも緩くなることがあり、この場合には用紙がトレイ本体５１の左側側面に当たらず、用紙揃えが相当悪くなってしまい、更に積載面の角度が緩くなると、排出トレイ５０への用紙排出時の勢いで、用紙は排出トレイ５０上に積載されずに落下してしまう。かかる問題を解決するために、用紙枚数が多くなってきたときには、若干、用紙の積載量とともに、用紙受け部５３の角度が急になっていくように、第１バネ５６と第２バネ５７とのバネ定数を設定することが好ましい。また、用紙重さに対する用紙受け部５３の沈み込み量のプロファイルを、例えば再生紙などの波打ちが発生し易い用紙に一致させることが用紙の整列には有効である。
【００２９】
このように、図２に示す排出トレイ５０では、性質の異なる２種類のバネを用意し、例えば、第１バネ５６を昇降用のバネとし、第２バネ５７を角度変更用のバネとすることができる。これらの両方のバネにおけるバネ定数とバネ長さを決定することで、用紙が積載された際に、用紙受け部５３が降りていくときのプロファイルを決定することができる。
【００３０】
用紙の種類や硬さ、および定着装置通過後の波打ちやカール形状によっては、用紙受け部５３の角度を立たせた方が良い用紙や寝かせた方がよい用紙等がある。
ＯＨＰやコート紙に代表されるような、表面がツルツルして滑りやすい用紙の場合には、排出トレイ５０の積載面の角度が小さいと、排出トレイ５０への用紙排出時の勢いで、用紙は排出トレイ５０上に積載されずに落下してしまう場合がある。例えば、第２バネ５７を第１バネ５６よりも長いバネとすることで、用紙の先端を若干、持ち上げることができる。
【００３１】
また、第二原図や薄紙に代表されるような、サイズの割に用紙厚さが薄く、コシのない用紙の場合には、排出トレイ５０の積載面の角度が大きいと、排出トレイ５０への用紙排出時に先端が排出トレイ５０の積載面に衝突する角度も大きくなり、そこで抵抗となって、用紙がバックリング（座屈）したり、積載面上で丸まってしまう場合がある。例えば、第２バネ５７を第１バネ５６よりも短いバネとすることで、用紙の先端を若干、寝かせることができる。
【００３２】
また前述したように、再生紙に代表されるような、定着装置通過後の波打ちやカール形状が大きい、または波打ちやカール形状がばらついている用紙の場合には、用紙が積載されるにつれて排出トレイ５０の積載面の角度が変わってくる可能性があるため、用紙の積載開始時には排出トレイ５０の用紙受け部５３の角度を最適の角度とし、用紙の積載枚数が増えるにつれて、用紙受け部５３の角度を大きくしていく方が、排出用紙の積載面からの落下に対しては安全である。例えば、第２バネ５７のバネ定数を、少枚数積載時には積載重さに対してバネの縮み量が大きく、バネが縮むにつれてバネの縮み量が小さくなるようにバネ定数を非線形に設定することで、用紙の積載枚数が増えるにつれて、積載面の角度を大きくしていくことができる。
【００３３】
また、小サイズ用紙（例えばＡ４サイズ用紙）の場合には、用紙の重さが第１バネ５６の方に多くかかる。例えば、第２バネ５７に比べて第１バネ５６のバネ定数を強く設定することで、用紙の積載枚数が増えても、積載面の角度が変わらないようにできる。
逆に、大サイズ用紙（例えばＡ３サイズ以上の用紙）の場合には、用紙の重さが第２バネ５７の方に多くかかる。例えば、第１バネ５６に比べて第２バネ５７のバネ定数を強く設定することで、用紙の積載枚数が増えても、積載面の角度が変わらないようにできる。
ユーザにて、これらのスプリングの強さや長さを変えるように構成すれば、ユーザの使用する用紙の種類や硬さ、および用紙サイズに応じて、排出トレイ５０における最適なスタックプロファイルを決定することが可能となる。
【００３４】
排出トレイ５０の積載面に、常に一定サイズの用紙（例えばＡ４サイズ用紙のみ）ではなく、異なったサイズの用紙（Ａ４サイズ用紙以外にＡ３サイズ用紙、Ｂ４サイズ用紙等）を積載することがある場合には、第１バネ５６と第２バネ５７とのバネ定数は、積載する割合が一番多いサイズの用紙に合わせて設定される。しかし、例えば、バネ定数をＡ４サイズ用紙に合わせた排出トレイ５０の積載面に、Ａ３サイズ用紙を積載する場合は、第２バネ５７が縮みすぎて、用紙受け部５３が右下がりに傾きすぎてしまう。また、バネ定数をＡ３サイズ用紙に合わせた排出トレイ５０の積載面に、Ａ４サイズ用紙を積載する場合は、今度は第１バネ５６が縮みすぎて、用紙受け部５３が右上がりに傾きすぎてしまう。そこで、用紙受け部５３が傾きすぎた場合を考慮して、所定の補正機構を設けることが好ましい。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）は、図２に示す排出トレイ５０に、用紙受け部５３が傾きすぎたときの補正機構を加えた例を示した図である。図３（ａ）および図３（ｂ）では、用紙受け部５３に対して当接する先端部に先端部コロ６１が備えられている用紙受け部補正用レバー６０が設けられている。
【００３６】
図３（ａ）では、用紙受け部補正用レバー６０は、トレイ本体５１に対してレバーヒンジ６２を介して回動可能に固定され、また、レバー５２の途中（略中央部分）に設けられたレバースライド用コロ６３に対して当接し、レバースライド用コロ６３によってスライド可能に構成されている。用紙が順次、積載され、用紙の重みによって用紙受け部５３が下降すると、用紙受け部補正用レバー６０の先端にある先端部コロ６１に用紙受け部５３の裏面が当接する。更に用紙の積載が続き、用紙受け部５３が下降すると、用紙受け部５３によって押された用紙受け部補正用レバー６０は、レバースライド用コロ６３を介してレバー５２を押し下げる。レバー５２は、第１バネ５６によって支えられていることから、第２バネ５７が完全に縮む前に、用紙受け部５３は第１バネ５６の力によっても支えられることになる。このような機構によって、上側のトレイである用紙受け部５３が傾きすぎたときの補正を行うことができる。
【００３７】
図３（ｂ）では、図３（ａ）の更に変形として、用紙受け部補正用レバー６０の途中（略中央部分）に、スライドはせずに回動だけが可能となるレバーヒンジ６５を設け、用紙受け部５３は、このレバーヒンジ６５を介してレバー５２と連結されている。また、用紙受け部補正用レバー６０における先端部コロ６１と反対側には、スライド用コロ６６が設けられており、トレイ本体５１の底部に設けられたスライダー６７によって、トレイ本体５１の底部をスライド可能に構成されている。図３（ａ）と同様に、用紙が順次、積載され、用紙の重みによって用紙受け部５３が下降すると、用紙受け部補正用レバー６０の先端にある先端部コロ６１に用紙受け部５３の裏面が当接し、更に用紙の積載が続き、用紙受け部５３が下降すると、用紙受け部５３によって押された用紙受け部補正用レバー６０は、レバーヒンジ６５を介してレバー５２を押し下げる。レバー５２は、第１バネ５６によって支えられていることから、第２バネ５７が完全に縮む前に、用紙受け部５３は第１バネ５６の力によっても支えられることになる。このとき、用紙受け部補正用レバー６０は、スライド用コロ６６およびスライダー６７によってトレイ本体５１の底部をスライド移動するために、用紙受け部補正用レバー６０によって用紙受け部５３の動きが妨げられることはない。以上のような機構によって、上側のトレイである用紙受け部５３が傾きすぎたときの補正を行うことができる。
【００３８】
図４（ａ），（ｂ）は、図２に示す排出トレイ５０に、トレイ本体５１の底面が傾きすぎたときの補正機構を加えた例を示した図である。図４（ａ）および図４（ｂ）では、トレイ本体５１の底部に対して当接する先端部に先端部コロ７１を有する補正用レバー７０が設けられている。
【００３９】
図４（ａ）では、補正用レバー７０は、用紙受け部５３に対してレバーヒンジ７２を介して回動可能に固定され、また、レバー５２の途中（略中央部分）に設けられたスライド用コロ７３に対して当接し、スライド用コロ７３によってスライド可能に構成されている。用紙が順次、積載され、用紙の重みによって用紙受け部５３が下降すると、補正用レバー７０の先端にある先端部コロ７１がトレイ本体５１の底部に当接する。更に用紙の積載が続き、用紙受け部５３が下降すると、用紙受け部５３によって押された補正用レバー７０は、スライド用コロ７３を介してレバー５２に対して所定の負荷を与える。スライド用コロ７３を支点として、レバー５２および補正用レバー７０によってパンタグラフが形成され、第２バネ５７が完全に縮む前に、用紙受け部５３は第１バネ５６の力によっても支えられることになる。このような機構によって、トレイ本体５１の底部が傾きすぎたときの補正を行うことができる。
【００４０】
図４（ｂ）では、図４（ａ）の更に変形として、補正用レバー７０の途中（略中央部分）に、スライドはせずに回動だけが可能となるレバーヒンジ７５を設け、このレバーヒンジ７５を介してレバー５２と連結されている。また、補正用レバー７０における先端部コロ７１と反対側には、スライド用コロ７６が設けられており、用紙受け部５３の底部に設けられたスライダー７７によって、用紙受け部５３の底部をスライド可能に構成されている。図４（ａ）と同様に、用紙が順次、積載され、用紙の重みによって用紙受け部５３が下降すると、補正用レバー７０の先端にある先端部コロ７１がトレイ本体５１の底部に当接し、更に用紙の積載が続き、用紙受け部５３が下降すると、用紙受け部５３によって押された補正用レバー７０がレバーヒンジ７５を介してレバー５２に対して所定の負荷を与える。レバーヒンジ７５を支点として、レバー５２および補正用レバー７０によってパンタグラフが形成され、第２バネ５７が完全に縮む前に、用紙受け部５３は第１バネ５６の力によっても支えられることになる。このような機構によって、図４（ａ）と同様に、トレイ本体５１の底部が傾きすぎたときの補正を行うことができる。
【００４１】
［実施の形態２］
実施の形態１では、第１バネ５６を昇降用のバネとし、第２バネ５７を角度変更用のバネとして、これらの両方のバネにおけるバネ定数またはバネ長さを決定することで、用紙が積載された際に用紙受け部５３が降りていくときのプロファイルを決定するように構成した。実施の形態２では、バネ定数の異なるバネを一つ（直列）につなげることで、例えば波打ちの激しい用紙等をスタックする場合における用紙の整列乱れを抑制するものである。尚、実施の形態１と同様な機能については同様な符号を用い、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
図５は、回転モーメント（用紙重さにより、用紙受け部を下げようとする力）と用紙高さとの関係を示した図である。横軸は回転モーメント（ｋｇｆｍｍ^２）を示し、縦軸は用紙高さ（ｍｍ）を示しており、ヒンジ部を１つだけ有する排紙装置にて、用紙受け部にＡ４サイズの用紙を長手方向送り（画像形成の主走査方向を２９７ｍｍとした場合）で排出した場合（Ａ４ＬＥＦ）について示している。ここでは、用紙の種類として、Ａ紙からＥ紙までの５種類の実験データが示されている。例えば、Ａ紙は富士ゼロックス社のＰ紙Ａ４サイズなどが挙げられ、例えばＥ紙は、ＪＤ紙Ａ４サイズなどが挙げられる。Ｅ紙のように、回転モーメントと用紙高さとの関係が殆ど直線になる用紙もあれば、Ａ紙のように、例えば１００枚程度のときに、重さの割には用紙厚さが厚くなる傾向が顕著に現れる用紙もある。厚紙などのしっかりとした用紙は、特性が直線で、重さの割に用紙束厚さが低いことから、Ｅ紙のような傾向を示す。一方、再生紙などの波打ちが発生し易い用紙は、Ａ紙のような傾向を示す。
【００４３】
また、Ｅ紙であるＪＤ紙のような、しっかりとした用紙は、用紙の整列が乱れ難く、排出ロールからの落下高さのラチチュードが広い。そのために、排紙装置（排出トレイ５０）における、用紙重さに対する用紙受け部の沈み込み量のプロファイルを、再生紙のような波打ちの発生し易い用紙やＡ紙などの用紙に一致させることが、用紙の整列には有効である。
【００４４】
図６は、かかる結果を受けて、用紙受け部の沈み込み量のプロファイルを改善した、実施の形態２における排出トレイ５０の構成を示した図である。図６に示す例では、トレイ本体５１の底部に、ヒンジ部８２を介して用紙受け部８１が設けられ、この用紙受け部８１の、ヒンジ部８２に対する他端には、本実施の形態における特徴的な構成である、プロファイル調整バネ８３が設けられている。このプロファイル調整バネ８３は、強いバネ（バネ定数の大きなバネ）と弱いバネ（バネ定数の小さなバネ）との２種類のバネを直列に配置するように構成されている。このプロファイル調整バネ８３を用いると、例えば、最初の１００枚程度までは弱いバネが縮みきり、その後は強いバネだけが縮むようになる。
【００４５】
この図６に示す例では、プロファイル調整バネ８３を２種類のバネで形成するようにしているが、例えば、スプリングの外形のプロファイルを変えて、バネ定数が非線形になるように構成することもできる。また、バネ定数やバネの構成を、ある用紙に最適化し、ある用紙に絞って性能を上げるように構成することもできる。
【００４６】
このように、実施の形態２によれば、例えば、カールや波打ちによって、用紙の重さと用紙束の高さとが比例しない場合であっても、用紙受け面の高さを用紙枚数によらずに均一化することが可能となり、用紙の整列状態を良くすることができる。また、排出装置では、図示しないセンサ等を用いて、排出トレイ５０に積載可能な量の用紙がスタックされ、満杯状態になったときに、「フルスタック」の検知を行っているが、波打ちやカールの激しい用紙を積載する場合には、用紙枚数が少ないにもかかわらず、満杯に達しない状態で「フルスタック」検知を行ってしまうこともある。しかしながら、本実施の形態のようなプロファイル調整バネ８３を用いて、用紙の積載過程による用紙受け部８１の下降プロファイルを調整するこで、「フルスタック」の誤検知を少なくすることができる。その結果、用紙受け面を排出ロールに近付けることができ、更に用紙の整列状態を改善することが可能となる。
【００４７】
尚、実施の形態２に示したプロファイル調整バネ８３を、実施の形態１の図２に示した第１バネ５６の代わりに用いることもできる。このように構成することで、図６に示したものと同様に、例えば、排出ロールの近傍に設けられることが多いスタックセンサ（図示せず）による、「フルスタック」の誤検知をなくし、更に用紙の整列状態を良くすることができる。
【００４８】
［実施の形態３］
実施の形態１および実施の形態２では、簡単な構成を用いて用紙の整列状態を改善した。実施の形態３では、モータを用いてトレイ面（用紙受け面）の角度を調整する例について説明する。
【００４９】
図７（ａ），（ｂ）および図８（ａ），（ｂ）は、実施の形態３における、トレイ面（用紙受け面）をモータで動かす例について示している。ここで、図７（ａ），（ｂ）は、トレイ面の角度が急な場合を示し、図８（ａ），（ｂ）は、トレイ角度が緩やかな場合を示している。更に、図８（ａ），（ｂ）では、図７に比べてサイズの大きな用紙が積載されている状態が示されている。図７（ａ），（ｂ）および図８（ａ），（ｂ）は、排紙装置１００に、排出ロール９９から排出された用紙を積載するトレイ面（用紙受け面）１０１、トレイ面（用紙受け面）１０１の回動中心であるヒンジ部１０２、トレイ面（用紙受け面）１０１を上下動させるカム１０３、カム１０３を駆動する角度変更用モータ１０４、角度変更用モータ１０４からの駆動力をカム１０３に伝達するギア列１０５、トレイ面（用紙受け面）１０１を含むトレイ全体を支えるトレイ本体１０６、積載される用紙の量によってトレイ本体１０６を昇降させるベルト１０７、ベルト１０７とトレイ本体１０６とを連結するベルトホルダ１０８、ベルト１０７を回動させてトレイ本体１０６を昇降する昇降用モータ１０９、昇降用モータ１０９からの動力をベルト１０７に伝達するギア列１１０を有している。
【００５０】
図７（ａ）は、トレイ面（用紙受け面）１０１の角度が急な場合で、積載される用紙の量が少ない状態を示している。積載される用紙は、例えばＢ５ＬＥＦやＡ４ＬＥＦなど、用紙排出方向の長さが比較的短い状態で排出される用紙である。特に、ＯＨＰやコート紙に代表されるような、表面がツルツルして滑りやすい用紙の場合には、トレイ面（用紙受け面）１０１の角度が小さいと、用紙排出時の勢いで、用紙は排紙装置１００上に積載されずに落下してしまう場合があるため、積載面の角度を急にしたほうがよい。図７（ａ）では、昇降用モータ１０９によってトレイ本体１０６を上昇させた状態にて、角度変更用モータ１０４が回転し、カム１０３によってトレイ面（用紙受け面）１０１の角度が急となるように制御される。また、図７（ｂ）は、トレイ面（用紙受け面）１０１の角度が急な場合で、積載される用紙の量が多い状態を示している。かかる状態では、昇降用モータ１０９によってトレイ本体１０６が降下している。
【００５１】
一方、図８（ａ）では、トレイ面（用紙受け面）１０１の角度が緩やかな場合で、積載される用紙の量が少ない状態を示している。ここでは、積載される用紙の例として、例えばＢ５ＳＥＦやＡ３ＳＥＦなど、用紙排出方向の長さが比較的長い状態で排出される用紙が示されている。特に、第二原図や薄紙に代表されるような、サイズの割に用紙厚さが薄く、コシのない用紙の場合には、トレイ面（用紙受け面）１０１の積載面の角度が大きいと、排紙装置１００への用紙排出時に、用紙の先端が排紙装置１００の積載面に衝突する角度も大きくなり、そこで抵抗となって、用紙がバックリング（座屈）したり、積載面上で丸まってしまう場合があるため、積載面の角度を緩やかにしたほうがよい。昇降用モータ１０９によってトレイ本体１０６を上昇させた状態にて、角度変更用モータ１０４が回転し、カム１０３によってトレイ面（用紙受け面）１０１の角度が緩やかとなるように制御される。また、図８（ｂ）は、トレイ面（用紙受け面）１０１の角度が緩やかな場合で、積載される用紙の量が多い状態を示している。かかる状態では、昇降用モータ１０９によってトレイ本体１０６が降下している。
【００５２】
このような複数のモータを用いてトレイ角度を変えながら排出用紙を積載する方法によれば、用紙サイズや用紙の種類などの、用紙の状態やバランスには影響されず、ユーザや設計者が意図する状態にて用紙を積載することが可能となる。また、例えば、複数のセンサ（図示せず）を準備し、用紙の積載状態に応じて、トレイ面（用紙受け面）１０１の角度を変えて用紙を寝かせたり起こしたりするように構成すれば、用紙の整列状態をより良くすることが可能となり、排紙のスタック性能を向上させることが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、用紙の整列状態を良くすることが可能となり、用紙のスタック性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用された画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図２】本実施の形態が適用される排出トレイの構成を説明するための図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図２に示す排出トレイに、用紙受け部が傾きすぎたときの補正機構を加えた例を示した図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図２に示す排出トレイに、トレイ本体の底面が傾きすぎたときの補正機構を加えた例を示した図である。
【図５】回転モーメント（用紙重さにより、用紙受け部を下げようとする力）と用紙高さとの関係を示した図である。
【図６】実施の形態２における排紙トレイの構成を示した図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、トレイ面（用紙受け面）をモータで動かす例の中でトレイ面の角度が急な場合を示した図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、トレイ面（用紙受け面）をモータで動かす例の中でトレイ角度が緩やかな場合を示した図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、５０…排出トレイ、５１…トレイ本体、５２…レバー、５３…用紙受け部、５４…第１ヒンジ部、５５…第２ヒンジ部、５６…第１バネ、５７…第２バネ、８１…用紙受け部、８２…ヒンジ部、８３…プロファイル調整バネ、１００…排紙装置、１０１…トレイ面（用紙受け面）、１０２…ヒンジ部、１０３…カム、１０４…角度変更用モータ、１０５…ギア列、１０６…トレイ本体、１０７…ベルト、１０８…ベルトホルダ、１０９…昇降用モータ、１１０…ギア列

Claims (14)

1. 画像形成装置本体より排出された用紙をスタックする排紙装置であって、
   排出される前記用紙の量に基づいて用紙受け面を昇降させる昇降手段と、
   前記昇降手段により昇降される前記用紙受け面の角度を変更する角度変更手段と
   を含む排紙装置。
2. 前記昇降手段は、第１のバネ定数を有する第１のバネによって前記用紙受け面を昇降させ、
   前記角度変更手段は、前記第１のバネ定数とは異なる第２のバネ定数を有する第２のバネによって前記用紙受け面の角度を変更することを特徴とする請求項１記載の排紙装置。
3. 前記昇降手段は、第１のバネ長さを有する第１のバネによって前記用紙受け面を昇降させ、
   前記角度変更手段は、前記第１のバネ長さとは異なる第２のバネ長さを有する第２のバネによって前記用紙受け面の角度を変更することを特徴とする請求項１記載の排紙装置。
4. 前記昇降手段および前記角度変更手段は、複数のヒンジと複数のバネとによって可動部分を多段に形成して構成されることを特徴とする請求項１記載の排紙装置。
5. 前記昇降手段および前記角度変更手段は、複数の駆動源によって昇降および角度変更が実行されることを特徴とする請求項１記載の排紙装置。
6. 画像形成装置本体より排出された用紙をスタックする排紙装置であって、
   トレイ本体と、
   排出された用紙を積載する用紙受け部と、
   前記トレイ本体と前記用紙受け部とを連結するレバーと、
   前記トレイ本体に対して前記レバーを回動可能に支持する第１ヒンジ部と、
   前記レバーに対して前記用紙受け部を回動可能に支持する第２ヒンジ部と、
   前記トレイ本体と前記レバーとの間に設けられる第１バネと、
   前記レバーと前記用紙受け部との間に設けられる第２バネと
   を含む排紙装置。
7. 前記第１ヒンジ部は、前記トレイ本体における用紙排出方向先端側に設けられ、
   前記レバーは、前記用紙排出方向先端側を回動中心として用紙排出方向後端側を上下させることを特徴とする請求項６記載の排紙装置。
8. 前記第２ヒンジ部は、前記レバーにおける用紙排出方向後端側に設けられ、
   前記用紙受け部は、前記用紙排出方向後端側を回動中心として用紙排出方向先端側を上下させることを特徴とする請求項６記載の排紙装置。
9. 前記第２バネは、前記第１バネとはバネ定数が異なるバネであることを特徴とする請求項６記載の排紙装置。
10. 前記第１バネおよび／または前記第２バネは、バネ定数が異なる複数のバネを直列に連結させて構成され、またはバネ定数が非線形であるバネによって構成されていることを特徴とする請求項６記載の排紙装置。
11. 画像形成装置本体より排出された用紙をスタックする排紙装置であって、
    排出される用紙が所定枚数まで積載される際には第１の沈み込みプロファイルに基づいて用紙受け面を沈み込ませる第１のプロファイル形成手段と、
    前記所定枚数を超えて用紙が積載される際には第２の沈み込みプロファイルに基づいて前記用紙受け面を沈みこませる第２のプロファイル形成手段と
    を含む排紙装置。
12. 前記第１のプロファイル形成手段および前記第２のプロファイル形成手段は、バネのバネ定数を調整することによって機能されることを特徴とする請求項１１記載の排紙装置。
13. 前記第１のプロファイル形成手段および前記第２のプロファイル形成手段は、バネ定数の異なる複数のバネが直列に配置されていることを特徴とする請求項１２記載の排紙装置。
14. 前記第１のプロファイル形成手段および前記第２のプロファイル形成手段は、バネ定数が非線形に変化するバネによって構成されることを特徴とする請求項１２記載の排紙装置。

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