JP2005178954A - 画像形成装置用の分岐装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 分岐爪の切り替え精度を向上させた分岐装置と、これを用いて用紙間隔を狭め、高い印刷生産性を達成可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 分岐爪9は、複数の爪部材9aを、ステッピングモータ20で駆動する軸9b上に同軸に配置して構成する。爪部材9aの先端を、ガイド板18、19に設けた穴18a、19aに嵌合させて用紙の搬送方向を分岐させる。シャッター部9cのエッジをフォトセンサ21で検知し、分岐爪9が用紙を排紙部11側にガイドする第一の姿勢であることを検知可能とする。フォトセンサ21の検知状態に応じてステッピングモータ20を正逆転させ、フォトセンサ21の検知状態がオフで制御開始から所定時間内にオン検知となったら、ステッピングモータ20を無回転状態で励磁して、分岐爪9の位置がどこにあっても基点となる姿勢を保持した状態で印刷待機可能とする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、用紙の搬送経路を切り替える分岐装置を備える複写機等の画像形成装置に関する。
従来、両面搬送手段を有する画像形成装置は、いずれの画像面にも画像を形成していない用紙を画像形成部に搬送して片面に画像形成をしてから両面搬送手段へ用紙をガイドする搬送動作と、一面に画像を形成した用紙を両面搬送手段に通して用紙を反転させて他面を画像形成し、その後に排紙トレイ側へとガイドする搬送動作を交互に行うノンスタックインターリーフ方式を採用するものが多かった。
そのような装置において用紙の搬送経路を切り替える分岐装置は、分岐爪にソレノイドと戻しスプリングを組み合わせる構成のものが多く、用紙と用紙の間隔で一回ずつ分岐爪の向きを切り替えている。
特許第2849485号 特開平10−181978号公報
しかしながら、上述のような分岐装置の構成では、ソレノイドは作動に伴う遅延時間が通常50〜100ミリ秒程度ある。また、切り替え途中の動作位置は制御できないので、分岐爪の高精度な制御は不可能である。さらに、ソレノイドをオフとする時は戻しスプリングの戻し力のみに頼って原状態に戻しているので、切り替え途中の分岐爪の高精度な位置制御は不可能である。そのため、従来の分岐装置においては、分岐爪の切り替え精度が悪いために用紙と用紙の紙間隔が広くなるように設定して分岐部でのジャムを回避していた。従って、用紙間隔が広がることで印刷の生産性が低くなるという問題点があった。
本発明は上述のような従来の問題点を考慮して、分岐装置の分岐爪の切り替え精度を向上させることにより、用紙間隔を狭めることができるようにして高い印刷生産性を達成可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る分岐装置は、二つの搬送路へ用紙の搬送を切り替える分岐手段を有する画像形成装置用の分岐装置において、前記分岐手段を回転駆動する駆動手段と、前記分岐手段が前記二つの搬送路の内の一方へ用紙をガイドする第一の姿勢にあるか否かを検知するホームポジションセンサとを有することを特徴とする。
請求項2に係るものは、請求項1の分岐装置において、前記ホームポジションセンサの検知内容に応じて前記駆動手段の動作を制御する制御手段を有し、該制御手段が、前記用紙が前記分岐手段に到達する前に前記ホームポジションセンサの検知状態を確認し、該ホームポジションセンサがオフの場合は前記駆動手段により前記分岐手段を回転駆動して該分岐手段を前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機とし、前記ホームポジションセンサがオンの場合は該ホームポジションセンサがオフになるまで前記駆動手段により前記分岐手段を逆駆動して再度前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機として用紙の到着を待つ制御を行うことを特徴とする。
請求項3に係るものは、請求項2の分岐装置において、前記ホームポジションの検知動作を1回以上行っても前記第一姿勢を検知できない場合は、前記分岐手段やその近傍装置、近傍構造の故障とみなして動作を停止することを特徴とする。
請求項4に係るものは、請求項2または3の分岐装置において、前記駆動手段がステッピングモータであり、前記制御手段が、前記分岐爪を前記第一姿勢から用紙を前記搬送路の内の他方へガイドする第二の姿勢に切り替える際に、前記ステッピングモータに所定のパルス数を入力することにより前記分岐手段を位置決めし、該分岐手段が前記第一姿勢または第二姿勢になったならば前記ステッピングモータを励磁し、動作終了時には該励磁をオフとする制御を行うことを特徴とする。
請求項5に係るものは、請求項1ないし4のいずれかの分岐装置において、前記分岐手段が前記分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を有するとともに前記分岐爪の近傍に配したガイド板を含み、前記分岐爪の姿勢の切り替え開始を用紙の後端が前記分岐爪の先端部に位置したときのタイミングとし、前記分岐爪の前記第一姿勢と前記第二姿勢とのなす角をθ(度)、前記分岐爪とガイド板のオーバーラップ量をL(mm)、用紙の線速をV(mm/秒)とした時に、前記分岐爪の切り替えの角速度をV・θ/L(度/秒)に対応させて駆動することを特徴とする。
請求項6に係るものは、請求項1ないし5のいずれかの分岐装置において、前記分岐手段が同軸上に設けた複数の分岐爪を有し、該分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を前記ガイド板に設け、前記軸に前記ステッピングモータを連結して駆動可能としてなることを特徴とする。
請求項7に係る画像形成装置は、請求項1ないし6のいずれかの分岐装置を用いてなることを特徴とする。
請求項8に係るものは、画像形成された用紙を排出する排紙トレイと、一面側に画像が形成された用紙の他面側に画像を形成するために反転させて再度画像形成手段に搬送する両面搬送手段と、用紙を該排紙トレイ側もしくは該両面搬送手段側へと搬送方向を切り替える分岐手段を有する画像形成装置において、前記分岐手段に請求項1ないし6のいずれかの分岐装置を用いてなることを特徴とする。
請求項9に係るものは、画像形成された用紙を排出する排紙トレイと、一面側に画像が形成された用紙の他面側に画像を形成するために反転させて再度画像形成手段に搬送する両面搬送手段と、用紙を該排紙トレイ側もしくは該両面搬送手段側へと搬送方向を切り替える分岐装置を有する画像形成装置において、前記分岐装置が有する分岐手段を回転駆動する駆動手段と、前記分岐手段が前記二つの搬送路の内の一方へ用紙をガイドする第一の姿勢にあるか否かを検知するホームポジションセンサと、該ホームポジションセンサの検知内容に応じて前記駆動手段の動作を制御する制御手段を有し、該制御手段が、前記用紙が前記分岐手段に到達する前に前記ホームポジションセンサの検知状態を確認し、該ホームポジションセンサがオフの場合は前記駆動手段により前記分岐手段を回転駆動して該分岐手段を前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機とし、前記ホームポジションセンサがオンの場合は該ホームポジションセンサがオフになるまで前記駆動手段により前記分岐手段を逆駆動して再度前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機として用紙の到着を待つ制御を行うことを特徴とする。
請求項10に係るものは、請求項9の画像形成装置において、前記ホームポジションの検知動作を1回以上行っても前記第一姿勢を検知できない場合は、前記分岐手段やその近傍装置、近傍構造の故障とみなして動作を停止することを特徴とする。
請求項11に係るものは、請求項9または10の画像形成装置において、前記駆動手段がステッピングモータであり、前記制御手段が、前記分岐爪を前記第一姿勢から用紙を前記搬送路の内の他方へガイドする第二の姿勢に切り替える際に、前記ステッピングモータに所定のパルス数を入力することにより前記分岐手段を位置決めし、該分岐手段が前記第一姿勢または第二姿勢になったならば前記ステッピングモータを励磁し、動作終了時には該励磁をオフとする制御を行うことを特徴とする。
請求項12に係るものは、請求項9ないし11のいずれかの画像形成装置において、前記分岐手段が前記分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を有するとともに前記分岐爪の近傍に配したガイド板を含み、前記分岐爪の姿勢の切り替え開始を用紙の後端が前記分岐爪の先端部に位置したときのタイミングとし、前記分岐爪の前記第一姿勢と前記第二姿勢とのなす角をθ(度)、前記分岐爪とガイド板のオーバーラップ量をL(mm)、用紙の線速をV(mm/秒)とした時に、前記分岐爪の切り替えの角速度をV・θ/L(度/秒)に対応させて駆動することを特徴とする。
請求項13に係るものは、請求項9ないし12のいずれかの画像形成装置において、前記分岐手段が同軸上に設けた複数の分岐爪を有し、該分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を前記ガイド板に設け、前記軸に前記ステッピングモータを連結して駆動可能としてなることを特徴とする。
本発明は、分岐爪の切り替え精度が向上させ、用紙間隔を狭めた高い印刷生産性を達成し得る。
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
図1は本発明の実施対象となる両面搬送装置付きの画像形成装置を示す概念的断面図である。図示の画像形成装置は、装置本体1内の給紙カセット2に積載された用紙3を給紙コロ4により搬送し、レジストローラ対5で画像と用紙の位置合わせを行い、感光体6と転写ベルト7により用紙の片面に画像を形成し、その後、定着ローラ対8によって用紙の表面のトナー画像を用紙に溶融定着させる。その後、用紙の両面に印刷しない場合には分岐爪9により排紙ローラ対10に用紙を搬送して排紙トレイ11に排出するが、用紙の両面に印刷する場合は分岐爪9、第2分岐爪12により用紙搬送路を切り替えて、搬送ローラ13、正逆転ローラ14を経て用紙をスイッチバック搬送路15にガイドする。スイッチバック搬送路15に入った用紙の後端が第2分岐爪12の先端部を越えたならば、正逆転ローラ14を逆転させるとともに第2分岐爪12を作動させて用紙を再搬送路16にガイドし、レジストローラ対5を経て用紙の逆面に印刷を行う。
上述のような搬送経路を使用することで両面印刷が可能であるが、一枚毎に上述の搬送プロセスを行うと、両面印刷の生産性が極端に悪化するので、再搬送路16からの裏面印刷動作と、給紙カセット2からの表面印刷動作を交互に行う、いわゆるノンスタックインターリーフ方式を採用することで両面印刷の生産性を向上させている。この、インターリーフ方式を採用すると分岐爪9は一枚毎に搬送路を切り替えることになるが、さらに高い生産性を確保するためには用紙同士の紙間隔が短縮されても、その短い紙間隔の間で精度良く用紙を分岐できる装置が必要となる。
図2は図1に示した画像形成装置が備える分岐装置17の斜視図である。なお図においては説明をし易くするために、図1に示した上ガイド板23、排紙ローラ10及び搬送ローラ13の上側のローラは図示を省略してある。
分岐爪9は、複数の爪部材9aを軸9b上に同軸に配置した構成としてある。爪部材9aの先端は、左下ガイド板18と右下ガイド板19に設けた穴(凹形状でもよい)18a、19aに嵌合可能であり、それによって用紙の搬送方向を分岐させる状態となるようにしてある。軸9bには、回転位置を検知するシャッター部9cを固定し、シャッター部9cのエッジをフォトセンサ21で検知することによって分岐爪9が用紙を排紙部11側にガイドする第一の姿勢であることを検知できるようになっている。また軸9bにはプーリ9dが固定してあり、タイミングベルト22を介してステッピングモータ20で駆動可能に連結してあり、分岐爪9はこのステッピングモータ21の駆動力で動作するようになっている。なお図示の画像形成装置はいわゆる胴内排紙型のものであるが、本発明はこれに限定されない。
図3は分岐爪9のイニシャライズ動作のフローチャートである。図示せぬ装置本体1内の制御部において印刷指令が入力される(ステップ1)と、フォトセンサ21の検知状態を確認し(ステップ2)、検知がオンならばオフになるまでステッピングモータ20を逆転させる(ステップ3)。そして再度フォトセンサ21の検知状態を確認し(ステップ4)、オンのままであればタイマー等を用いて計時(ステップ5)し、所定時間内にオフ検知をしない場合(ステップ6)は、部品の故障の可能性があるので、画像形成装置の動作を停止させ、図示しない操作部等において故障表示をする(ステップ7)。
一方、ステップ2においてフォトセンサ21の検知状態がオフとなったならば、オン検知になるまでステッピングモータ20を正転させる(ステップ8、9)。そしてタイマー等を用いて計時(ステップ10)し、所定時間内にオン検知しない場合(ステップ11)は、部品の故障の可能性があるので画像形成装置の動作を停止させ、図示しない操作部等において故障表示をする(ステップ12)。また所定時間内にオン検知となったら(ステップ9)、ステッピングモータ20を無回転状態にて励磁し(ステップ13)、印刷動作を始める(ステップ14)。すなわちこの制御では、印刷前の分岐爪9の位置がどこにあっても、精度良くシャッター部9cのエッジを検知することにより、基点である第一姿勢を保持した状態で印刷待機できる。
図4は分岐装置17の詳細を示す断面図である。図4(A)は分岐爪9の爪部材9aが用紙Pを排紙トレイ11側へガイドする第一姿勢を示し、同(B)は用紙Pを両面印刷のためにスイッチバック搬送路15、再搬送路16側へガイドする第二姿勢を示している。図4において、分岐爪9の第一姿勢と第二姿勢とのなす角をθ(度)、分岐爪9とガイド板18、19のオーバーラップ量をL(mm)、用紙Pの搬送線速をV(mm/秒)、用紙Pと次の用紙P’の紙間隔をlp(mm)としている。図4(A)において先行する用紙Pの後端が分岐爪9の先端位置に位置した時にステッピングモータ20の駆動を開始する。分岐爪9の回転スピードがおよそV・θ/L(度/秒)となるようにステッピングモータ20を駆動制御すれば、分岐爪9と先行紙Pの後端が接触せずに切り替えが可能である。図4(B)に示すように、分岐爪が第二姿勢になった瞬間、図からも分かるように、スリップなどを考えずに理想値だけを考慮すれば、用紙P、P’の紙間隔lp(mm)が分岐爪9とガイド板18、19のオーバーラップ量L(mm)よりも大きければ用紙P、P’の分岐は可能である。なお、第二姿勢を検知する検知手段は不要とすることができる。例えば、第一姿勢から所定のパルス数をステッピングモータ20に入力することで第二姿勢の位置決めを行えばよい。所定のパルス数とは、分岐爪9の第一姿勢と第二姿勢とのなす角θ(度)をステッピングモータ20の分解能角度で除して簡単に求めることができる。
すなわち、ステッピングモータ20は、ステップ角度毎の位置制御及び回転スピード制御が可能なので、分岐爪9の切り替え精度が向上し、ひいては用紙間隔を狭めた高い印刷生産性を達成できる。またホームポジションセンサとなるフォトセンサ21は、分岐爪9が用紙を排紙部11側へガイドする第一姿勢を検知できるので、ステッピングモータ20の往復動作の基点が狂うことが無い。これによっても分岐爪9の切り替え精度が向上する。また印刷動作開始の直前にホームポジションセンサであるフォトセンサ21とステッピングモータ20を使うことによって分岐爪9を精度良く第一姿勢に励磁することが可能なので、これによっても分岐爪9の切り替え精度が向上する。印刷動作開始の直前にフォトセンサ21がオンの場合でもいったんオフになるまでステッピングモータ20を逆転させてから再度第一姿勢側へ駆動して基点である第一姿勢を位置決めするので、印刷動作開始前に分岐爪9の位置がどこであっても精度良い第一姿勢の位置決めが可能である。さらに、分岐爪9を第二姿勢に位置決めするのを、ステッピングモータ20への所定パルス数の入力で行えば、精度良い第二姿勢位置の位置きめが可能である。しかも、分岐爪9を第一もしくは第二姿勢で励磁するため、振動等による分岐爪9の姿勢の位置ずれを防止できる。またさらに、分岐爪9の切り替え開始は用紙Pの後端が分岐爪9の先端部に位置したときのタイミングとし、分岐爪9の切り替えの角速度を用紙Pの搬送線速V(mm/秒)と用紙の紙間隔lp(mm)の関係に対応させてステッピングモータ20への駆動周波数を与え、分岐爪9の切り替え時に分岐爪9と用紙Pの後端が接触することを無くし、次の用紙P’への姿勢切り替えを最短時間で行えるようにしている。これらは、用紙間隔を狭めた高い印刷生産性を可能としている。
またフォトセンサ21を用いたホームポジションの検知動作が所定の期間で行われないときには、分岐装置17あるいはその周辺部の故障とみなして画像形成装置の動作を停止させることで、装置本体1の操作部には異常表示ができ、これによって分岐装置17あるいはその周辺の故障に起因する用紙のジャムを発生させずに済む。これは環境保護につながる。
本発明の実施対象となる両面搬送装置付きの画像形成装置を示す概念的断面図 分岐装置の斜視図 分岐爪のイニシャライズ動作のフローチャート 分岐装置の詳細を示す断面図
符号の説明
1:装置本体
2:給紙カセット
4:給紙コロ
5:レジストローラ対
6:感光体
7:転写ベルト
8:定着ローラ対
9:分岐爪
9a:爪部材
9b:軸
9c:シャッター部
9d:プーリ
10:排紙ローラ対
11:排紙トレイ
12:第2分岐爪
13:搬送ローラ
14:正逆転ローラ
15:スイッチバック搬送路
16:再搬送路
18:左下ガイド板
19:右下ガイド板
18a、19a:穴
20:ステッピングモータ
21:フォトセンサ
22:タイミングベルト
23:上ガイド板
θ:分岐爪の第一姿勢と第二姿勢とのなす角
L:分岐爪とガイド板のオーバーラップ量
P,P’:用紙
lp:用紙の紙間隔

Claims (13)

  1. 二つの搬送路へ用紙の搬送を切り替える分岐手段を有する画像形成装置用の分岐装置において、前記分岐手段を回転駆動する駆動手段と、前記分岐手段が前記二つの搬送路の内の一方へ用紙をガイドする第一の姿勢にあるか否かを検知するホームポジションセンサとを有することを特徴とする分岐装置。
  2. 請求項1の分岐装置において、前記ホームポジションセンサの検知内容に応じて前記駆動手段の動作を制御する制御手段を有し、該制御手段が、前記用紙が前記分岐手段に到達する前に前記ホームポジションセンサの検知状態を確認し、該ホームポジションセンサがオフの場合は前記駆動手段により前記分岐手段を回転駆動して該分岐手段を前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機とし、前記ホームポジションセンサがオンの場合は該ホームポジションセンサがオフになるまで前記駆動手段により前記分岐手段を逆駆動して再度前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機として用紙の到着を待つ制御を行うことを特徴とする分岐装置。
  3. 請求項2の分岐装置において、前記ホームポジションの検知動作を1回以上行っても前記第一姿勢を検知できない場合は、前記分岐手段やその近傍装置、近傍構造の故障とみなして動作を停止することを特徴とする分岐装置。
  4. 請求項2または3の分岐装置において、前記駆動手段がステッピングモータであり、前記制御手段が、前記分岐爪を前記第一姿勢から用紙を前記搬送路の内の他方へガイドする第二の姿勢に切り替える際に、前記ステッピングモータに所定のパルス数を入力することにより前記分岐手段を位置決めし、該分岐手段が前記第一姿勢または第二姿勢になったならば前記ステッピングモータを励磁し、動作終了時には該励磁をオフとする制御を行うことを特徴とする分岐装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかの分岐装置において、前記分岐手段が前記分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を有するとともに前記分岐爪の近傍に配したガイド板を含み、前記分岐爪の姿勢の切り替え開始を用紙の後端が前記分岐爪の先端部に位置したときのタイミングとし、前記分岐爪の前記第一姿勢と前記第二姿勢とのなす角をθ(度)、前記分岐爪とガイド板のオーバーラップ量をL(mm)、用紙の線速をV(mm/秒)とした時に、前記分岐爪の切り替えの角速度をV・θ/L(度/秒)に対応させて駆動することを特徴とする分岐装置。
  6. 請求項1ないし5のいずれかの分岐装置において、前記分岐手段が同軸上に設けた複数の分岐爪を有し、該分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を前記ガイド板に設け、前記軸に前記ステッピングモータを連結して駆動可能としてなることを特徴とする分岐装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれかの分岐装置を用いてなることを特徴とする画像形成装置。
  8. 画像形成された用紙を排出する排紙トレイと、一面側に画像が形成された用紙の他面側に画像を形成するために反転させて再度画像形成手段に搬送する両面搬送手段と、用紙を該排紙トレイ側もしくは該両面搬送手段側へと搬送方向を切り替える分岐手段を有する画像形成装置において、前記分岐手段に請求項1ないし6のいずれかの分岐装置を用いてなることを特徴とする画像形成装置。
  9. 画像形成された用紙を排出する排紙トレイと、一面側に画像が形成された用紙の他面側に画像を形成するために反転させて再度画像形成手段に搬送する両面搬送手段と、用紙を該排紙トレイ側もしくは該両面搬送手段側へと搬送方向を切り替える分岐装置を有する画像形成装置において、前記分岐装置が有する分岐手段を回転駆動する駆動手段と、前記分岐手段が前記二つの搬送路の内の一方へ用紙をガイドする第一の姿勢にあるか否かを検知するホームポジションセンサと、該ホームポジションセンサの検知内容に応じて前記駆動手段の動作を制御する制御手段を有し、該制御手段が、前記用紙が前記分岐手段に到達する前に前記ホームポジションセンサの検知状態を確認し、該ホームポジションセンサがオフの場合は前記駆動手段により前記分岐手段を回転駆動して該分岐手段を前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機とし、前記ホームポジションセンサがオンの場合は該ホームポジションセンサがオフになるまで前記駆動手段により前記分岐手段を逆駆動して再度前記第一姿勢とするとともに前記駆動手段を動作可能な状態で動作待機として用紙の到着を待つ制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項9の画像形成装置において、前記ホームポジションの検知動作を1回以上行っても前記第一姿勢を検知できない場合は、前記分岐手段やその近傍装置、近傍構造の故障とみなして動作を停止することを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項9または10の画像形成装置において、前記駆動手段がステッピングモータであり、前記制御手段が、前記分岐爪を前記第一姿勢から用紙を前記搬送路の内の他方へガイドする第二の姿勢に切り替える際に、前記ステッピングモータに所定のパルス数を入力することにより前記分岐手段を位置決めし、該分岐手段が前記第一姿勢または第二姿勢になったならば前記ステッピングモータを励磁し、動作終了時には該励磁をオフとする制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
  12. 請求項9ないし11のいずれかの画像形成装置において、前記分岐手段が前記分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を有するとともに前記分岐爪の近傍に配したガイド板を含み、前記分岐爪の姿勢の切り替え開始を用紙の後端が前記分岐爪の先端部に位置したときのタイミングとし、前記分岐爪の前記第一姿勢と前記第二姿勢とのなす角をθ(度)、前記分岐爪とガイド板のオーバーラップ量をL(mm)、用紙の線速をV(mm/秒)とした時に、前記分岐爪の切り替えの角速度をV・θ/L(度/秒)に対応させて駆動することを特徴とする画像形成装置。
  13. 請求項9ないし12のいずれかの画像形成装置において、前記分岐手段が同軸上に設けた複数の分岐爪を有し、該分岐爪の少なくとも先端を嵌め得る係合部を前記ガイド板に設け、前記軸に前記ステッピングモータを連結して駆動可能としてなることを特徴とする画像形成装置。
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