JP2005029377A - 満杯検出器およびその満杯検出器を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 セパレータによる仕分けを行うモードが設定された場合でもシートの排紙トレイへの積載状態を良好に行える満杯検出器を提供する。
【解決手段】 シート積載トレイ１７０ｂに対して装置本体からシートを排出するために、前記シートの搬送方向に直交する方向に移動可能に構成されるシート排出手段に設けられ、前記シートの満杯を検出する満杯検出器であって、先端部が少なくとも上下方向に揺動自在なアクチュエータ２を有し、かつ、アクチュエータ２の先端部２ａには、シート積載トレイ１７０ｂに排出される前記シートの表面に摺接して転動動作が可能な可動部材２３を備えている。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、画像を形成したシートを排紙部に排出する際に、シートの搬送方向と直角の方向にシートをオフセットすることで仕分けを行うようにしたシート排出手段に設けられる満杯検出器およびその満杯検出器を備えた画像形成装置に関する。

近年、各種複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置では、システム化が進みユーザの要望に応じて、必要とする機能が選択され、それに伴い必要とされる周辺機器を選択して組み合わせるようになった。それらの組み合わせの中では、周辺装置をほとんど装着させない場合もあり、特に画像形成装置単体で、後処理装置を装着しない場合は画像形成されたシートが、通常、全て単一のシート積載トレイ上に積載されることになる。

しかし、全てのシートが単一のシート積載トレイに積載される場合は、全てのジョブによるシートが連続してつながるため、ジョブ毎の境目を判別できず、使用者が必要とするシート束を排紙トレイから選り分けて取り出すのは容易ではなかった。そのため、特に、フェイスダウンでプリント出力した場合には、出力されたシートを裏返しながら自分のジョブによって排出されたシート束を探さなければならず、煩に耐えなかった。

そこで、ソータ等の仕分けを行う周辺機器を装着しない画像形成装置単体の場合においても、シート積載トレイにシートの搬送方向と直角の方向にシートをシフトさせて仕分けて排出する機能が組み込まれたものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開昭６１−７５７６８公報（明細書３頁左下欄８行〜右下欄下から５行、図７） 特開平２−１９３８５８公報（明細書２頁左上欄１０行〜右上欄下から２行、図３）

ところで、上述のように、シートを搬送方向に直交する方向にシフトさせて仕分ける方法には、シート積載トレイをシフトさせる方法と、シートをシート積載トレイに排出を完了するまでに、シート搬送中のシート搬送手段をシフトさせる方法（特許文献１，２）とがある。この中、シート搬送手段をシフトさせる方法では、シートの搬送過程でシートをシフトさせるために大掛かりな装置が必要となるので、ほとんどの場合、シート搬送路の終端である排出口で行なわれることが多い。

ところが、シート搬送路の排出口でシートをシフトする場合に、シートが最終段のシフト動作を行う搬送手段にシートの排出状態を検出する接触型の検出手段を用いると、シート搬送手段によってシフトされたシートが排出されて排紙トレイに落下する時に、検出手段のアクチュエータがシートと接触した状態でセパレータが次のシートを受取るために元の位置に復帰する動作を行うと、アクチュエータがシートに接触してシートの積載状態が変化して積載状態が揃わなくなり、仕分けの状態を把握できなくなってしまうことがあった。このような問題は、シートが大量に排出されて排紙トレイに高く積載される場合、つまり、満杯状態に近づいた場合に発生しやすく、その対策が求められていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、セパレータによる仕分けを行うモードが設定された場合でもシートのシート積載トレイへの積載状態を良好に行える満杯検出器およびその満杯検出器を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

（１）装置本体からシート積載トレイに排出するシートの搬送方向に直交する方向に移動可能に構成されるシート排出手段に設けられ、前記シートの満杯を検出する満杯検出器であって、
先端部が少なくとも上下方向に揺動自在なアクチュエータを有し、かつ、前記アクチュエータの先端部には、前記シート積載トレイに排出される前記シートの表面に摺接して転動動作が可能な可動部材を備えていることを特徴とする。

この構成においては、積載トレイに排出されるシートに、アクチュエータの先端部に設けてある可動部材が接触することで、シートに対するアクチュエータの接触抵抗を小さくでき、シートを仕分けする際に、アクチュエータとシートとが相対的に移動しても、シートのスタッキング性が低下しにくくなる。

（２）前記可動部材は、球状体であることを特徴とする。

この構成においては、可動部材が球状体であることから、シートの積載高さが変化してシートに対するアクチュエータの接触角度が異なっても、可動部材のシートに対する接触状態に変化がなく、常に良好な接触状態を保つことができ、摺接抵抗の少ない転動機能を維持することができる。

（３）前記可動部材は、前記アクチュエータの先端部に設けられた保持部材内に、その過半部分が転動自在に保持されて、その半分より小さい部分が、前記保持部材の開口から外部に突出していることを特徴とする。

この構成においては、可動部材を脱落させることなく保持部材に安定に保持させて、その突出した部分をシートに摺接させることができる。

（４）前記保持部材は、中空の截頭円錐体状に形成され、その基部が前記アクチュエータ本体に対して着脱自在に装着可能となっていることを特徴とする。

この構成においては、截頭円錐体状体の中空部分に、可動部材の過半部分を収納して、その一部を、先端に形成した開口から突出させた状態にて、可動部材を保持させることができる。

（５）前記アクチュエータの先端部は、前記シート積載トレイに向かって所定の角度だけ折曲していることを特徴とする。

この構成においては、アクチュエータの先端部を積載トレイに向かって所定の角度だけ折曲させていることで、その先端部に設けた可動部材がシートに接触できる角度領域を広く取ることが可能となる。

（６）前記所定の角度は、前記アクチュエータが前記シートと接触を開始する最低の高さ位置と、満杯が検知される前記シートの最高の高さ位置と、の中央高さ位置まで積載される前記シートの法線が、前記アクチュエータの先端部の中心線と一致するように設定されることを特徴とする。

この構成においては、シートの積載量が満杯になるまで、アクチュエータの可動部材がシートの表面に接触する際の接触抵抗を少なくできるので、シートのスタッキング性が低下しにくくなる。

（７）前記アクチュエータの下縁に、排出される前記シートを案内するためのシート案内リブを設けたことを特徴とする。

この構成においては、アクチュエータの折れ曲がっている部分にシート案内リブを設けていることで、そのシート案内リブによって、排出されるシートを折曲させることなく、スムーズに案内することができる。

（８）画像データに基づいて前記シートに転写可能な画像を形成する画像形成部を有し、かつ、請求項１ないし７のいずれかに記載の満杯検出器を備えたことを特徴とする。

この構成においては、画像形成装置で、積載トレイに排出されたシートの満杯を検出する満杯検出器のアクチュエータ先端に可動部材を備えることで、シート排出手段によりシートを仕分ける動作を行わせた場合に、シートの積載量が満杯に近くなってシートとアクチュエータとがほとんど常時接触する状態になっても、仕分けされたシートとの接触抵抗が少ないので、シートのスタッキング性が低下しにくくなる。

（１）積載トレイに排出されたシートの満杯を検出する満杯検出器のアクチュエータ先端に転がり動作を行える可動部材を備えるので、シート排出手段によりシートを仕分ける動作を行わせた場合に、シートの積載量が満杯に近くシートとアクチュエータとがほとんど常時接触状態にあっても、シート積載トレイに仕分けされて積載されたシートとの接触抵抗を小さくでき、これにより、スタッキング性が低下しにくくなり、満杯までシートを整然と仕分けて排出することができる。

（２）可動部材を球状体としたので、シートの積載高さが変化してアクチュエータとシートとの接触角度が異なっても、可動部材とシートとが接触可能となるため、常に良好な接触状態を保つことができ、摺接抵抗の少ない転動機能を維持することができる。

（３）可動部材の半分より小さい部分を保持部材から突出させて、その過半部分を保持部材に保持させているので、可動部材を脱落させることなく保持部材に安定に保持させて、可動部材の突出した部分をシートに摺接させることができる。

（４）保持部材の円錐状体の中空部分に、可動部材の過半部分を収納して、その一部を、先端に形成した開口から突出させた状態にて、可動部材を脱落させることなく安定に保持させて、可動部材の突出した部分をシートに摺接させることができる。

（５）アクチュエータの先端部をシート積載トレイに向かって所定の角度だけ折曲させるので、その先端部に設けた可動部材がシートに接触できる角度領域を広く取ることが可能となり、これにより、シート積載トレイでの検出可能なシートの満杯状態が拡大する。つまり、より多くの枚数の満杯状態の検出が可能となる。

（６）シートの積載量が満杯になるまで、アクチュエータの可動部材がシートに接触し、シート上を可動部材が転動するので、スタッキング性が低下しにくくなり、シート排出手段を仕分けのために往復移動させることができ、シートが満杯になるまでシートを整然と仕分けすることができる。

（７）アクチュエータの折曲部分にシート案内リブを設けているので、そのシート案内リブによって、排出されるシートを折曲させることなく、スムーズに案内することができ、シートが満杯になるまでシートを整然と仕分けすることができる。

（８）画像形成装置が、積載トレイに排出されたシートの満杯を検出する満杯検出器のアクチュエータ先端に転がり動作を行える可動部材を備えるので、シート排出手段によりシートを仕分ける動作を行わせた場合に、シートの積載量が満杯に近くシートとアクチュエータとがほとんど常時接触状態にある場合でも、シート積載トレイに仕分けされて積載されたシートとの接触抵抗を小さくできるので、スタッキング性が低下しにくくなり満杯までシートを整然と仕分けて排出することができる。

以下に本発明の実施の一形態に係る満杯検出器およびその満杯検出器を備えた画像形成装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。

《画像形成装置》
図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す正面断面の概略図である。画像形成装置１００は、外部から供給された画像データに基づいて所定のシート（記録用紙上に多色又は単色の画像を形成する。画像形成装置１００の内部には、画像形成ステーション１１０ａ〜１１０ｄ、転写搬送ベルトユニット１２０、定着ユニット１３０、給紙トレイ１４０及び制御部１５０が設けられている。画像形成ステーション１１０ａ〜１１０ｄは、この発明の画像形成部を構成している。

転写搬送ベルトユニット１２０は画像形成装置１００の内部における略中央部に配置されており、無端状の転写搬送ベルト１２１を駆動ローラ１２２、従動ローラ１２３及びテンションローラ１２４，１２５によって上側部分を略水平にしたループ状に張架している。転写搬送ベルト１２１は、駆動ローラ１２２の回転によって矢印Ａ方向に回転し、ループの上側部分において外側面に静電吸着したシートを搬送する。転写搬送ベルト１２１は、ループの下側部分においてクリーナ１２６による清掃を受ける。後述する感光体ドラム１１１ａ〜１１１ｄとの接触により付着したトナーを除去し、シートの裏面の汚損を防止するためである。

画像形成ステーション１１０ａ〜１１０ｄは、転写搬送ベルト１２１が形成するループの上側部分に沿って並設されている。画像形成ステーション１１０ａ〜１１０ｄのそれぞれは、互いに同一の構成を備え、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の各色の画像データに基づく電子写真方式の画像形成を行う。一例として、画像形成ステーション１１０ａは、感光体ドラム１１１ａの周囲に、帯電器１１２ａ、露光ユニット１１３ａ、現像ユニット１１４ａ、転写器１１５ａ及びクリーナ１１６ａを、感光体ドラム１１１ａの回転方向に沿ってこの順に配置して構成されている。

感光体ドラム１１１ａは、表面に光導電作用を生じる感光体層が形成されており、図中矢印で示す方向に回転自在に支持されている。帯電器１１２ａは、ローラ状若しくはブラシ状の接触方式、又は、コロナ放電を行うチャージャ方式により、感光体ドラム１１１ａの表面を所定電位に均一に帯電させる。露光ユニット１１３ａは、ＥＬ又はＬＥＤ等の発光素子を感光体ドラム１１１ａの回転軸方向（主走査方向）にアレイ状に並べた書込みヘッド、又は、半導体レーザから照射されたレーザ光を回転多面鏡によって主走査方向に偏向するレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）であり、Ｋの画像データに基づいて変調された画像光によって感光体ドラム１１１ａの表面を露光する。露光ユニット１１３ａからの画像光の露光により、感光体ドラム１１１ａの表面に静電潜像が形成される。

現像ユニット１１４ａは、静電潜像が形成された感光体ドラム１１１ａの表面にＫのトナーを供給し、静電潜像をＫのトナー像に顕像化する。転写器１１５ａは、転写搬送ベルト１２１が形成するループの上側部分を挟んで感光体ドラム１１１ａに対向しており、トナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。一例として、転写器１１５ａは、直径８〜１０ｍｍのステンレス等の金属製ローラの表面にＥＰＤＭや発泡ウレタン等を素材とする導電性弾性材を被覆して構成されており、転写搬送ベルト１２１上に静電吸着したシートに均一に高電圧を印加して感光体ドラム１１１ａの表面に担持されたトナー像をシートの表面に転写させる。転写器１１５ａは、ブラシ状に構成することもできる。クリーナユニット４は、転写器１１５ａとの対向位置を通過した感光体ドラム１１１ａの表面に残留したトナーや紙粉等を回収する。

上述のように、画像形成ステーション１１０ｂ〜１１０ｄでは各々Ｃ、Ｍ及びＹの各色の画像データに基づく画像形成が行われるため、露光ユニット１１３ｂ〜１１３ｄの各々にはＣ、Ｍ及びＹの各色の画像データが供給され、現像ユニット１１４ｂ〜１１４ｄの各々にはＣ、Ｍ及びＹの各色のトナーが収納されている。

給紙トレイ１４０は、画像形成に使用するシートを収納しており、画像形成装置１００内の下方に着脱自在に装着されている。画像形成装置１００の内部には、給紙トレイ１４０から転写搬送ベルト１２１が形成するループの上側部分、及び、定着ユニット１３０内の加熱ローラ１３１と加圧ローラ１３２との間を経由して、画像形成装置１００の一方の側面に装着された排紙トレイ１７０ａ、及び、画像形成装置１００の上部に形成された排紙トレイ１７０ｂに至る間に、ピックアップローラ１４１、搬送ローラ１６１〜１６３、レジストローラ１６４、フラッパ１６６及び排紙ローラ１６５により、用紙搬送経路１６０が構成されている。

排紙トレイ１７０ａは画像形成済みのシートを、画像形成面を上向きにしたフェイスアップ状態で積載して収納する。排紙トレイ１７０ｂは画像形成済みのシートを、画像形成面を下向きにしたフェイスダウン状態で積載して収納する。フラッパ１６６は、シートの排出位置を排紙トレイ１７０ａ又は排紙トレイ１７０ｂに選択的に切り換える。

搬送ローラ１６１〜１６３は、シートの搬送を促進及び補助するための小型のローラであり、用紙搬送経路１６０に沿って複数対設けられている。ピックアップローラ１４１は、給紙トレイ１４０の一端側において給紙トレイ１４０に収納されたシートの最上面に対向して配置され、給紙トレイ１４０からシートを１枚ずつ用紙搬送経路１６０に導く。レジストローラ１６４は、給紙トレイ１４０から給紙されたシートを、用紙搬送経路１６０内における転写搬送ベルト１２１の上流側で一時停止させた後、各感光体ドラム１１１ａ〜１１１ｄの回転に同期したタイミングで転写搬送ベルト１２１に導く。

即ち、レジストローラ１６４は、給紙トレイ１４０からシートが給紙されるタイミングでは回転を停止しており、シート用紙の前端が各感光体ドラム１１１ａ〜１１１ｄと転写器１１５ａ〜１１５ｄとの対向位置において各感光体ドラム１１１ａ〜１１１ｄに担持されたトナー像の先端に一致するタイミングで回転を開始する。フルカラー画像形成時において、各感光体ドラム１１１ａ〜１１１ｄに担持されたＫ、Ｃ、Ｍ及びＹの各色のトナー像は、１枚のシート上に位置を整合して重ね合わされる。

定着ユニット１３０は、加熱ローラ１３１及び加圧ローラ１３２を備えている。加熱ローラ１３１は、図示しない温度センサからの信号に基づいてトナーを溶融可能な所定の定着温度に制御されており、加圧ローラ１３２は加熱ローラ１３１に所定の押圧力で圧接している。トナー像が転写されたシートは、定着ユニット１３０を通過する間に加熱及び加圧され、シート上のトナー像は溶融してシートの表面に堅牢に定着する。フルカラー画像形成時に１枚のシート上に転写されたＫ、Ｃ、Ｍ及びＹのトナー像は、減法混色によりフルカラー画像を形成する。

フルカラー画像形成時には、４つの画像形成ステーション１１０ａ〜１１０ｄの全てにおいて画像形成が行われるが、モノクロ画像等の単色の画像を形成する単色画像形成時には、４つの画像形成ステーション１１０ａ〜１１０ｄのうち、形成すべき画像色に対応した画像形成ステーションのみにおいて画像形成が行われる。

排紙ローラ１６５は、定着ユニット１３０を通過後にフラッパ１６６により搬送ローラ１６２及び１６３に向けて搬送されたシートを排紙トレイ１７０ｂにフェイスダウン状態で排出する。排紙ローラ１６５は、排紙トレイ１７０ｂの一端側の上部において、この発明のシート排出手段を構成するセパレータ１に軸支されている。セパレータ１は、図面に直交する方向である用紙搬送方向に直交する方向（画像形成装置１００の前後方向）に所定範囲にわたって往復移動自在にされており、例えば、複数部数の連続画像形成時におけるシートの仕分処理時に、各部ごとのシートの排紙トレイ１７０ｂ上の用紙搬送方向における複数の位置に仕分けして排出する。

《満杯検出器》
図２は、上記画像形成装置における排紙ローラ近傍の構成を示す拡大図である。図３は、上記画像形成装置におけるセパレータ１の外観図である。図４は、セパレータ１の側面図である。上述のように、搬送ローラ１６３によって用紙配送経路１６０内を搬送されたシートを排紙トレイ１７０ｂ上に排出する排紙ローラ１６５は、排紙トレイ１７０ｂの一端側の上部において用紙搬送方向に直交する方向に所定範囲にわたって往復移動自在に備えられたセパレータ１に軸支されている。

詳細には、排紙ローラ１６５は、下側に位置する複数の駆動側ローラ１６５ａと各駆動側ローラ１６５ａに対向して上側に配置された同数の従動側ローラ１６５ｂとからなる。駆動側ローラ１６５ａは、画像形成装置１００のフレーム１０１に軸支された回転軸１６５ｃに周方向の回転を規制された状態で摺動自在に保持されている。回転軸１６５ｃには、図示しない駆動モータから回転力が供給される。駆動側ローラ１６５ａ及び従動側ローラ１６５ｂは、用紙搬送方向に直交する方向におけるセパレータ１の移動にともなって移動する。

上側に位置する従動側ローラ１６５ｂは用紙搬送方向から見て鼓状に形成されており、排紙トレイ１７０ｂ上に排出されるシートには駆動側ローラ１６５ａと従動側ローラ１６５ｂとの間を通過する際に下に凸となる変形力が与えられる。これによって、シートにおいて駆動側ローラ１６５ａと従動側ローラ１６５ｂとの間を通過した部分が下方に垂れ下がって排紙トレイ１７０ｂの載置面、又は、排紙トレイ１７０ｂ上に積載されているシートの最上面に早期に接触することがなく、後端部が駆動側ローラ１６５ａと従動側ローラ１６５ｂとの間を通過したシートはセパレータ１から下方に素早く離間する。

セパレータ１は、排紙トレイ１７０ｂ側において、一端にセパレータ１の下方に延出するアクチュエータ２を備え、他端に検出羽根４を備えた軸体３を軸支している。検出羽根４には検出用マグネット５が貼着されている。セパレータ１の排紙トレイ１７０ｂ側には、発光素子と受光素子とからなるフォトカプラである第１満杯センサ７、及び、非接触型のリードスイッチである第２満杯センサ８が固定されている。

アクチュエータ２の先端部２ａ（図１０，１１参照）には、シートの表面に摺接して転動する可動部材としてのボール部材（球状体）２３が設けられ、このボール部材２３が排紙トレイ１７０ｂに積載されたシートの最上面に当接し、セパレータ１による仕分け作業中においても、シートに対する接触抵抗を僅少なものとして、スタッキング性の低下を防止できるようにしている。

排紙トレイ１７０ｂ上におけるシートの積載量が増加するにともなって、シートの最上面とアクチュエータ２のボール部材２３とが当接する位置は上方に移動し、ボール部材２３が上方に変位するに伴って軸体３が回転する。軸体３の回転により、検出羽根４は第１満杯センサ７の発光素子と受光素子との間を遮断する位置から第１満杯センサ７の発光素子と受光素子との間を遮断しなくなる位置を経由して第２満杯センサ８が検出用マグネット５を検出する位置まで変位する。

排紙トレイ１７０ｂにおけるシートの積載量が十分に少なく、アクチュエータ２のボール部材２３がシートの最上面に当接していない状態では、シートが排出されるときに検出羽根４が発光素子と受光素子との間を一瞬遮断しない状態となり第１満杯センサ７がオンになるが、検出羽根４が発光素子と受光素子との間を遮断しており、第１満杯センサ７はオフしている。排紙トレイ１７０ｂにおけるシートの積載量が徐々に増加すると、ボール部材２３がシートの最上面に当接し、軸体３の回転によって検出羽根４が上方に移動していき、常時、検出羽根４が発光素子と受光素子との間を遮断しなくなると第１満杯センサ７が常時オンの状態となり満杯に近付いたと判断される。なお、実施例では満杯センサを２個設けて満杯直前の状態を検出できる構成であるが、満杯センサが１個しかいない場合にはこの状態で満杯と判断される。

このとき、排紙トレイ１７０ｂにおけるシートの積載量が満杯状態に近い所定量になったと判断される。排紙トレイ１７０ｂにおけるシートの積載量がさらに増加し、検出羽根７の検出用マグネット５が第２満杯センサ８によって検出されると、排紙トレイ１７０ｂにおけるシートの積載量が満杯状態になったと判断される。

第２満杯センサ８として非接触型のリードスイッチに代えて接触型のセンサを用いることもできる。この場合には、検出羽根４に検出用マグネット５を貼着する必要がない。一例として、第２満杯センサ８が検出する排紙トレイ１７０ｂの満杯状態とは普通紙であるシートが５００枚程度積載された状態であり、第１満杯センサ７が検出する満杯状態に近い所定量になった状態とは普通紙であるシートが３００〜４００枚程度積載された状態である。

セパレータ１の背面側には、ラックギア９が延出している。ラックギア９には、画像形成装置１００のフレーム１０１に固定された駆動モータ１０の回転軸に固定されたピニオンギア１１が噛合している。駆動モータ１０の回転軸は、正逆両方向に選択的に回転する。駆動モータ１０の回転軸の回転が、ピニオンギア１１及びラックギア９を介してセパレータ１に対して用紙搬送方向に直交する方向の往復動作の移動力として伝達される。

セパレータ１の用紙搬送経路１６０側には、検出片１２が延出している。検出片１２は、画像形成装置１００のフレーム１０１に固定された位置センサ１３に対向する。位置センサ１３は、検出片１２を介して用紙搬送方向に直交する方向におけるセパレータ１の位置を検出する。

用紙搬送経路１６０において、セパレータ１の上流側には、排出センサ１４が設けられている。排出センサ１４は、用紙搬送経路１６０におけるセパレータ１の上流側でシートの有無を検出する。

図５は、上記画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。画像形成装置１００の制御部１５０は、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３、画像データ入出力部１５４及び画像データ記憶部１５５を備えたＣＰＵ１５１に、第１満杯センサ７、第２満杯センサ８、位置センサ１３、排出センサ１４及びモータドライバ１５６とともに、操作部１５７、画像形成部１５８及び用紙搬送部１５９等の入出力機器を接続して構成されている。

ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５２に予め書き込まれたプログラムにしたがって各入出力機器を統括して制御する。この間にＣＰＵ１５１に入出力されるデータがＲＡＭ１５３のメモリエリアに格納される。ＣＰＵ１５１は、画像データ入出力部１５４を介して外部装置から入力された画像データを画像データ記憶部１５５に一旦格納した後、画像形成部１５８に含まれる露光ユニット１１３ａ〜１１３ｄに供給する。

ＣＰＵ１５１は、所定のタイミングで用紙搬送部１５９に含まれるモータやクラッチを駆動し、給紙トレイ１４０に収納されているシートを１枚ずつ用紙搬送経路１６０内に搬送する。ＣＰＵ１５１は、操作部１５７に含まれるキースイッチの入力操作によって設定された画像形成条件にしたがって、画像形成部１５８に含まれる帯電器１１２ａ〜１１２ｄ等を制御する。ＣＰＵ１５１は、操作部１５７におけるキースイッチの操作によってシートの仕分処理が指示された場合には、他の画像形成条件の設定内容、及び、センサ７，８，１３，１４の検出結果をも考慮して画像形成部１５８及び用紙搬送部１５９を制御する。

図６は、セパレータ１の移動状態を説明する側面図である。図７は、排紙トレイ１７０ｂ上におけるシートの排出位置を示す平面図である。図８は、上記画像形成装置におけるセパレータの動作状態を示すタイミングチャートである。排紙ローラ１６５を含むセパレータ１は、排紙トレイ１７０ｂの一端側の上方で、用紙搬送方向に直交する方向において、図６（ｂ）に示す初期位置Ｐｃ、並びに、初期位置を挟んだ図６（ａ）に示す前面側仕分位置Ｐｆ及び図６（ｃ）に示す背面側仕分位置Ｐｒの３位置に移動自在にされている。この前面側仕分位置Ｐｆ及び背面側仕分位置Ｐｒが、この発明の初期位置を挟んだ両側の仕分位置である。

この実施形態に係る画像形成装置１００における初期位置Ｐｃから前面側仕分位置Ｐｆ及び背面側仕分位置Ｐｒのそれぞれまでの距離は、一例として、１５ｍｍにされている。

前面側仕分位置Ｐｆ又は背面側仕分位置Ｐｒの何れか一方を初期位置Ｐｃとし、仕分処理時に前面側仕分位置Ｐｆと背面側仕分位置Ｐｒとの間にセパレータ１を往復移動させるようにすることもできる。この場合に、初期位置Ｐｃに一致する一方の仕分位置でシートを排出した後にセパレータ１を移動させる必要がないが、他方の仕分位置でシートを排出した後にセパレータ１を移動させるべき距離が２倍の３０ｍｍになり、復動に要する時間が長時間化する。

セパレータ１は、排紙トレイ１７０ｂ上におけるシートの仕分処理が指示された場合に、初期位置Ｐｃから前面側仕分位置Ｐｆ及び背面側仕分位置Ｐｒのそれぞれに往復移動し、シートを排紙トレイ１７０ｂ上の前面側仕分位置Ｐｆと背面側仕分位置Ｐｒとに仕分けて排出する。セパレータ１は、シートの仕分処理が指示されていない場合には、シートを排紙トレイ１７０ｂ上の初期位置Ｐｃに排出する。

用紙搬送方向に直交する方向におけるセパレータ１の位置は、位置センサ１３によって検出される。一例として、位置センサ１３は、発光素子と受光素子とからなるフォトカプラによって構成されている。セパレータ１が前面側仕分位置Ｐｆに位置している場合にのみ、位置センサ１３の発光素子と受光素子との間が開放され、位置センサ１３の検出信号がオン状態になる。制御部１５０のＣＰＵ１５１は、画像形成処理を開始する前に、位置センサ１３の検出信号のオン／オフ状態に基づいてセパレータ１の現在位置を特定した後、所定の処理によってセパレータ１を初期位置Ｐｃに位置させる。

例えば、セパレータ１が初期位置Ｐｃよりも前面側に位置している状態で検出信号がオンとなるように位置センサ１３及び検出片１２が配置されている場合、発光素子と受光素子との間が遮断されて位置センサ１３の検出信号がオフしている時（セパレータ１が初期位置Ｐｃより背面側に位置している時）にはセパレータ１を前面側に移動させ、発光素子と受光素子との間が開放されて位置センサ１３の検出信号がオンしている時（セパレータ１が初期位置Ｐｃより前面側に位置している時）にはセパレータ１を背面側に移動させる。

この移動によって位置センサ１３の検出信号がオフからオン、又は、オンからオフに変化した時に、セパレータ１が初期位置Ｐｃに位置していることが特定される。この初期位置Ｐｃを基準として、例えば駆動モータ１０がステッピングモータである場合には、その駆動ステップ数によってセパレータ１を所望の位置に移動させることができる。

この実施形態に係る画像形成装置１００では、セパレータ１が前面側仕分位置に位置している場合にのみ位置センサ１３の検出信号がオンするように、検出片１２及び位置センサ１３が配置されている。そこで、ＣＰＵ１５１は、図８に示すように、先ず、駆動モータ１０を正転させて位置センサ１３がオンするまでセパレータ１を前面側に移動させた後、３０ステップの間において駆動モータ１０を反転させる。駆動モータ１０の３０ステップの回転は、初期位置Ｐｃから前面側仕分位置Ｐｆ及び背面側仕分位置Ｐｒのそれぞれとの間のセパレータ１の移動距離である１５ｍｍに対応している。この動作によってセパレータ１は、初期位置Ｐｃに位置する。

図８に示すように、２枚を１部とする２部（全４枚）のシートについての仕分処理が指示されている場合、ＣＰＵ１５１は、セパレータ１を初期位置Ｐｃに移動させた状態で画像形成部１５８及び用紙搬送部１５９を制御して画像形成処理を開始する。ＣＰＵ１５１は、画像が形成された１枚目及び２枚目のシートについて、排出センサ１４がシートの先端を検出してオンすると、待機時間Ｔ１が経過した後に駆動モータ１０を３０ステップ正転させ、排紙ローラ１６５がシートを挟持した状態でセパレータ１を前面側仕分位置Ｐｆまで往動させる。排紙ローラ１６５の回転によってシートが排紙トレイ１７０ｂ上の前面側仕分位置Ｐｆに排出されていき、排出センサ１４がシートの後端の通過を検出すると、ＣＰＵ１５１は、遅延時間Ｔ２が経過した後に駆動モータ１０を３０ステップ反転させ、セパレータ１を初期位置Ｐｃまで復動させる。この動作を１枚目，２枚目について行う。

一方、画像が形成された３枚目及び４枚目のシートについて、ＣＰＵ１５１は、排出センサ１４がシートの先端を検出してオンすると、待機時間Ｔ１が経過した後に駆動モータ１０を３０ステップ反転させ、排紙ローラ１６５がシートを挟持した状態でセパレータ１を背面側仕分位置Ｐｒまで往動させる。排紙ローラ１６５の回転によってシートが排紙トレイ１７０ｂ上の背面側仕分位置Ｐｒに排出されていき、排出センサ１４がシートの後端の通過を検出すると、ＣＰＵ１５１は、遅延時間Ｔ２が経過した後に駆動モータ１０を３０ステップ正転させ、セパレータ１を初期位置Ｐｃまで復動させる。この動作を３枚目，４枚目について行う。

このように、ＣＰＵ１５１は、全４枚のシートを、１枚目及び２枚目については排紙トレイ１７０ｂ上の前面側仕分位置Ｐｆに排出するとともに、３枚目及び４枚目については排紙トレイ１７０ｂ上の背面側仕分位置Ｐｒに排出することにより、排紙トレイ１７０ｂ上で２枚を１部とした２部に仕分ける。

上記の動作において、待機時間Ｔ１は、排出すべきシートの前端が排出センサ１４に達した時から、そのシートの後端が搬送ローラ１６３を通過し、セパレータ１の用紙搬送方向に直交する方向への往動が開始可能となるまでの時間である。この待機時間Ｔ１は、排出センサ１４がシートの前端を検出してからシートの後端が搬送ローラ１６３を通過するまでの時間であり、シートの搬送速度が一定であれば、用紙搬送方向におけるシートの長さである用紙サイズのみによって定まる。待機時間Ｔ１に影響を与える用紙サイズは、操作部１５７における設定内容、用紙搬送経路１６０における検出値、又は、給紙トレイ１４０における検出値から得られる。

遅延時間Ｔ２は、排出すべきシートの後端が排出センサ１４を通過した時から、シートがセパレータ１に対して下方に十分に離間し、又は、排紙トレイ１７０ｂ上でシートが排出方向と逆方向の移動を完了し、前面側仕分位置Ｐｆ又は背面側仕分位置Ｐｒにシートが安定して位置するようになってセパレータ１の初期位置Ｐｃへの復動が開始可能となるまでに必要な時間である。

この遅延時間Ｔ２は、排紙トレイ１７０ｂ上におけるシートの積載量の影響を受ける。図９（ａ）に示すように、排紙トレイ１７０ｂ上におけるシートの積載量が所定量以下である場合には、排紙トレイ１７０ｂ上に排出されたシートの上面がアクチュエータ２のボール部材２３から完全に離間するため、排紙トレイ１７０ｂ上でシートが排出方向と逆方向に移動している間にセパレータ１の復動を開始しても不安定な状態のシートにアクチュエータ２から排出方向に直交する方向の外力が作用することがなく、シートのスタッキング性が妨げられることはない。

次に、図９（ｂ）に示すように、排紙トレイ１７０ｂ上に所定量以上のシートが積載される場合には、満杯に至るまでの間、排紙トレイ１７０ｂ上に排出されたシートの最上面にアクチュエータ２のボール部材２３が常時接触する。これにより、排紙トレイ１７０ｂに仕分けされて積載されたシートとの接触抵抗を小さくできるので、スタッキング性を低下させずに満杯までシートを整然と仕分けて排出することができる。

従って、たとえ、図９（ｃ）に示すように、排紙トレイ１７０ｂ上の最上部の位置に落下しようとするシートの後端が装置本体から完全に排出され終わっていない時にセパレータ１の復動を開始しても、最上部のシートに作用する接触抵抗が小さいため、スタッキング性を低下させずに、セパレータ１を往復移動させることができ、排紙トレイ１７０ｂ上におけるシートのスタッキング性を良好に保つことができる。

なお、本実施の形態では、仕分けモード時に、セパレータ１を、搬送センター（搬送方向の中心線）に対して前後に均等に振り分けているが、搬送方向のセンターに対して、前後何れか一方の方向に振り分けるようにしてもよい。この場合には、画像形成部の搬送センターは振り分けられた何れか一方の位置と同じ位置となる。ただし、この場合には、シートをシフトするためにセパレータ１が移動する距離が一方では０となるが、他方では前記の方法に比べ倍の距離を移動させることとなる。

〈アクチュエータ〉
シートへの接触抵抗を少なくするためのボール部材２３を備えたアクチュエータ２の構成は、図１０および図１１に示される。その構成について説明すると、まず、図１０に示すように、アクチュエータアーム（本発明のアクチュエータ本体）２１の先端には、雄ねじ２２が形成される一方、ボール部材２３を転動自在に保持するアクチュエータキャップ（本発明の保持部材）２４が、先端を切り落とした中空の円錐状体（截頭円錐体状）に形成され、その基部には、アクチュエータアーム２１の雄ねじ２２に螺合する雌ねじ２５が形成されている。

そのアクチュエータキャップ２４は、その内部にボール部材２３の過半部分を収納して、その内側部分が押え板２７を介して圧縮バネ２８によって付勢され、先端部に形成した開口２６からボール部材２３の一部を突出させている。これにより、ボール部材２３を脱落させることなく、アクチュエータキャップ２４内に転動自在に保持することができ、シートに対して如何なる方向にも小さな接触抵抗で摺接移動させることができる。なお、雄ねじ２２と雌ねじ２５に代えて、別の係脱自在な係合手段を用いてもよい。

また、図１１に示す角度θ0 は、排紙トレイ１７０ｂの傾斜角度を示し、例えば、２０°〜３０°の範囲に設定される。これに対して、角度θ1 は、アクチュエータ２の先端部２ａの中心線の排紙トレイ１７０ｂに対する折曲角であり、例えば、４０°程度に設定され、これにより、アクチュエータ２の先端部２ａに設けたボール部材２３がシートに接触できる角度領域を広く取れるようにしている。そして、その折曲させたアクチュエータアーム２１の下縁にシート案内リブ２１ｂを設け、排出されるシートをスムーズに案内できるようにしている。なお、図示は省略するが、アクチュエータアーム２１を、上述のように折曲させることなく、ストレートに形成して、シート案内リブ２１ｂを省いてもよい。

以上のような構成により、シートの排出方向とその逆方向、および、排出方向に直交するシフト方向の如何なる方向にも、シートに対して小さな接触抵抗でアクチュエータ２を摺接移動させることができ、これにより、上述のように、満杯に近い状態までシートが積載されても、スタッキング性を損なうことなく、良好な載置状態を保つことができる。なお、本実施の形態では、完全な満杯状態は、通常の厚さのシートで約５００枚程度に設定されており、アクチュエータ２のボール部材２３が自由状態でシートの上面とほぼ常時接触する状態は、３００〜４００枚程度としているが、この限りではない。

より詳しく説明すると、図１１に示す角度θ2 は、シートの上面と自由高さ時のアクチュエータ２の先端部２ａとのなす角度であり、例えば、９０°に設定される（この場合シートの法線Ｈがアクチュエータ２の先端部２ａの中心線と一致する。）。角度θ3 は、シートの排出方向とアクチュエータアーム２１のなす角度であり、例えば、約３０°に設定される。角度θ4 は、アクチュエータ２が自由高さ時に、ボール部材２３がシートとほぼ常時接触する最低の高さ位置からシートが満杯高さ位置まで回転移動するアクイチュエータアーム２１の角度で、例えば、２０°に設定される。また、角度θ0 が２０°、角度θ3 が３０°、角度θ1 が２０°に設定されると、角度θ1´ は（１８０°−θ1 ＝）１５０°となる。

アクチュエータアーム２１およびアクチュエータキャップ２４は重量を軽くする必要があり樹脂材料を用いることができるが、耐磨耗性の良好な素材を用いるのが好ましい。また、アクチュエータキャップ２４は更に良好な滑り性が求められるため、潤滑性の優れたＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）やＰＣ（ポリカーネート樹脂）等が好適である。また、可動部材としてのボール部材２３は、例えば、直径３〜５ｍｍのステンレス鋼球を用いることができるが、セラミックス素材や自己潤滑性を有する素材を用いてもよい。あるいは、ボール部材２３に代えて、図示は省略するが、ローラ部材をアクチュエータ２の先端部２ａに転回可能に支持させてもよい。

ボール部材２３の直径をＤとした場合に、アクチュエータキャップ２４の開口径ｄを、Ｄ＞ｄに設定することで、ボール部材２３の過半部分をアクチュエータキャップ２４内に収納して、半分より小さい部分を外部に突出させた状態として、ボール部材２３を脱落させることなく、安定に保持させることができる。例えば、直径Ｄが３ｍｍのボール部材２３を用いた場合、アクチュエータキャップ２４の開口径ｄを２．８ｍｍに、Ｄが５ｍｍの場合には、ｄを４．６ｍｍにすればよいが、この限りではない。

押え板２７は、ボール部材２３を押圧状態に付勢するものであり、滑り性の優れた材質、例えばＰＥＴ、ＰＯＭ、ポリテトラフルオルエチレン等のフッ素樹脂等を用いることができるが、比較的厚手のシート材や薄い板材で厚さが０．５ｍｍ前後に形成するのが好ましい。また、圧縮バネ２８は、例えば、バネ用ステンレス鋼線やピアノ線等を用いた圧縮コイルバネ形状にしたものを用いることができるが、板バネや弾力性を有するスポンジ状の弾性部材を用いてもよい。

以上説明したように、排紙トレイ１７０ｂに排出されたシートの満杯を検出する満杯検出器のアクチュエータ２の先端部２ａに転がり動作を行えるボール部材２３を備えるので、セパレータ１によりシートを仕分ける際に、シートの積載量が満杯に近くシートとアクチュエータ２とがほとんど常時接触する状態になっても、排紙トレイ１７０ｂに仕分けされて積載されたシートとの接触抵抗を小さくすることができる。これにより、スタッキング性が低下しにくくなり、満杯までシートを整然と仕分けて排出することができる。

なお、本発明は、画像形成装置を、図１に示す構成に限定するものではなく、少なくとも画像データに基づいてシートに転写可能な画像を形成する画像形成部を有し、かつ、シート積載トレイに対して装置本体からシートを排出するために、前記シートの搬送方向に直交する方向に移動可能に構成されるシート排出手段に設けられて、前記シートの満杯を検出する満杯検出器を具備するものであれば、その構成や形式の如何を問わず本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す正面断面の概略図である。 同排紙ローラ近傍の構成を示す拡大図である。 同セパレータの外観図である。 同セパレータの側面図である。 同画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 同セパレータの移動状態を説明する側面図である。 同排紙トレイ上におけるシートの排出位置を示す平面図である。 同セパレータの動作状態を示すタイミングチャートである。 同排紙トレイにおけるシートの積載状態を示す図である。 同アクチュエータの先端部の構成説明図である。

である。
同アクチュエータの構成と動作の説明図である。

符号の説明

１−シート排出手段
２−アクチュエータ
２ａ−先端部
２１−アクチュエータ本体
２１ｂ−シート案内リブ
２３−可動部材
２４−保持部材
２６−開口
Ｈ−法線

Claims (8)

1. 装置本体からシート積載トレイに排出するシートの搬送方向に直交する方向に移動可能に構成されるシート排出手段に設けられ、前記シートの満杯を検出する満杯検出器であって、
   先端部が少なくとも上下方向に揺動自在なアクチュエータを有し、かつ、前記アクチュエータの先端部には、前記シート積載トレイに排出される前記シートの表面に摺接して転動動作が可能な可動部材を備えていることを特徴とする満杯検出器。
2. 前記可動部材は、球状体であることを特徴とする請求項１に記載の満杯検出器。
3. 前記可動部材は、前記アクチュエータの先端部に設けられた保持部材内に、その過半部分が転動自在に保持されて、その半分より小さい部分が、前記保持部材の開口から外部に突出していることを特徴とする請求項２に記載の満杯検出器。
4. 前記保持部材は、中空の截頭円錐体状に形成され、その基部が前記アクチュエータ本体に対して着脱自在に装着可能となっていることを特徴とする請求項３に記載の満杯検出器。
5. 前記アクチュエータの先端部は、前記シート積載トレイに向かって所定の角度だけ折曲していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の満杯検出器。
6. 前記所定の角度は、前記アクチュエータが前記シートと接触を開始する最低の高さ位置と、満杯が検知される前記シートの最高の高さ位置と、の中央高さ位置まで積載される前記シートの法線が、前記アクチュエータの先端部の中心線と一致するように設定されることを特徴とする請求項５に記載の満杯検出器。
7. 前記アクチュエータの下縁に、排出される前記シートを案内するためのシート案内リブを設けたことを特徴とする請求項５または６に記載の満杯検出器。
8. 画像データに基づいて前記シートに転写可能な画像を形成する画像形成部を有し、かつ、請求項１ないし７のいずれかに記載の満杯検出器を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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