JP2010006564A - 排紙装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙の位置ずれや押圧部の駆動回数を抑えて、高精度に満杯検知ができる排紙装置および画像形成装置の提供を図る。
【解決手段】排紙ユニット１８０の排紙トレイ１は、搬送路２から排紙された用紙を積載する。アクチュエータ６は、搬送路２から排紙トレイ１上に排紙される用紙の排紙軌道より、排紙トレイ１から離れた位置で揺動自在に支持される。スプリング８は、アクチュエータ６の第一端部６Ｂが排紙軌道上に露出する揺動角度となるようにアクチュエータ６を付勢する。ソレノイド７は、スプリング８がアクチュエータ６に付与する弾性力を変化させる。遮光検出センサ５は、アクチュエータ６が所定の揺動角度である状態を検出する。制御部９は、遮光検出センサ５による検出を契機としてソレノイド７を駆動し、第一端部６Ｂが排紙トレイ１に近接する圧縮方向にスプリング８を移動させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、搬送路から排紙される用紙を積載する排紙トレイを備える排紙装置と、画像を形成した用紙を排紙トレイに排紙する画像形成装置とに関する。

プリンタなどに設けられる排紙装置では、排紙トレイの積載枚数が予め設定された上限枚数に達した満杯状態を検知するために、最上部の用紙の位置を検出する検出部が設けられたものがある。このような排紙装置として、用紙が浮き上がっていると満杯状態を誤検知する虞があるため、用紙を排紙トレイに押さえつける押圧部を付設したものがある。また、ユーザによる排紙トレイ上からの用紙の取り出しを容易にするため、押圧部を排紙の度に揺動駆動して、用紙上から退避させものもある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２１９３９７号公報

特許文献１に記載された排紙装置では、排紙の度に押圧部が動くので押圧部の駆動回数が多く故障や消費電力の増加を招来し易い。また、押圧部が用紙から離れる際に用紙が位置ずれして、排紙トレイ上に積載される複数の用紙の端が揃いにくい。

そこで、本発明の目的は、用紙の位置ずれや押圧部の駆動回数を抑えて、高精度に満杯検知ができる排紙装置および画像形成装置を提供することにある。

本発明の排紙装置は、排紙トレイと押圧部と保持部と駆動部と検出部と制御部とを備える。排紙トレイは、搬送路から排紙された用紙を積載する。押圧部は、排紙トレイ上に排紙される用紙が撓まずに通過する場合の軌道より、排紙トレイから離れた位置で揺動自在に支持され、押圧端を備える。押圧端は、接触する用紙を排紙トレイに向けて押圧するように構成される。保持部は、押圧端が前記軌道を排紙トレイ側に越えるように押圧部を弾性力で保持する。駆動部は弾性力を変化させる。検出部は、押圧端が排紙トレイから離間する方向に、押圧部が所定の揺動角度まで揺動した状態を検出する。制御部は、検出部による検出を契機として駆動部に弾性力を変化させ、押圧端が排紙トレイに近接する方向に押圧部を付勢させる。

この構成では、押圧部が搬送路から排紙される用紙に確実に接触し急に動くことがないので、排紙トレイ上に積載される用紙の端がずれにくい。また、仮に用紙の腰が強く押圧部が押し上げられることがあっても、駆動部が駆動して押圧端を排紙トレイ側に近づけるように押圧部を付勢するので、用紙の腰が折れる。

押圧部は、搬送路から排紙トレイ上に排紙される用紙から作用する力により、押圧端が排紙トレイから離間する方向に揺動すると好適である。これにより、この方向に押圧端を揺動させるための動力がいらず、排紙装置の構成を簡易化できる。

制御部は、検出部による検出が所定時間だけ継続することにより、排紙トレイの積載枚数が予め設定された上限枚数に達したと判定すると好適である。これにより、制御部が上限枚数を判定する機能を兼ね備え、排紙装置の構成を簡易化できる。

本発明の画像形成装置は、画像形成部と排紙装置とを備える。画像形成部は、画像を形成した用紙を搬送路に搬出する。排紙装置は、画像形成部から搬出された用紙を排紙トレイに積載する。

本発明の排紙装置は、押圧部が搬送路から排紙される用紙に確実に接触し急に動くことがないので、排紙トレイ上に積載される用紙の端がずれにくい。また、仮に用紙の腰が強く押圧部が押し上げられることがあっても、駆動部が駆動して押圧端を排紙トレイ側に近づけるように押圧部を付勢するので、用紙の腰が折れる。したがって、押圧部の駆動回数を抑えながら排紙トレイの満杯検知を高精度に行える。

次に、第１の実施形態に係る排紙装置を画像形成装置に設けた例を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るプリンタの概略の正面図である。

画像形成装置１００は、画像データに基づいてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤を用いてカラー画像またはモノクロ画像を形成する。画像データは、画像読取ユニットによって読み取る、又は、図示しないネットワークを介して接続されたＰＣ（Personal Computer）等から受信する。

画像形成装置１００は、給紙ユニット１１０、画像形成ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、レーザ走査ユニット１９０、中間転写ユニット１４０、二次転写ユニット１５０、定着ユニット１６０、原稿読取ユニット１７０、および排紙ユニット１８０を備える。

原稿読取ユニット１７０は、原稿台の上面に配置された原稿から１枚ずつ画像データを読み取る。レーザ走査ユニット１９０は、入力される画像データに基づいて、レーザビームを照射する。画像形成ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの４色のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を備え、カラー画像を色分解して得られる各色相のトナー像を形成する。中間転写ユニット１４０は無端状の中間転写ベルト１４１を備える。中間転写ベルト１４１上に画像形成ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄで形成される各色相のトナー像が一次転写される。二次転写ユニット１５０は、中間転写ベルト１４１上のトナー像を給紙ユニット１１０から搬送されてくる用紙に二次転写する。定着ユニット１６０は、その用紙にトナー像を熱定着させる。給紙ユニット１１０は多数の用紙を収容する給紙カセット１１１をレーザ走査ユニット１９０の下側に備えている。給紙ユニット１１０は、Ａ４サイズや、リーガルサイズ、Ｂ５サイズなどの用紙を多量に搭載するためのものであり、いずれかのサイズの用紙が選択的に搭載される。排紙ユニット１８０は、本発明の排紙装置に相当し、搬送路から排紙される用紙を積載する排紙トレイ１を備える。

図２は排紙ユニット１８０の概略の正面図、図３は排紙ユニット１８０の概略の左側面図である。

排紙ユニット１８０は、排紙トレイ１と搬送路２と排紙ローラ対３と排紙センサ４と遮光検出センサ５とアクチュエータ６とソレノイド７とスプリング８と制御部９と規制片１０とを備える。

搬送路２は画像が形成された用紙を搬送する。排紙ローラ対３は主動ローラ３Ｂと従動ローラ３Ａとを備え、搬送路２の終端に設けられている。従動ローラ３Ａは主動ローラ３Ｂに従動し、搬送路２上を搬送される用紙は、主動ローラ３Ｂと従動ローラ３Ａとのニップ部を経由して排紙トレイ１上に排紙される。排紙センサ４は、搬送路２に露出する揺動片４Ａを備える。揺動片４Ａは、搬送路２の排紙口の手前で揺動自在に支持され、搬送路２を搬送される用紙が接触することで傾く。排紙センサ４は、揺動片４Ａが所定角度よりも傾く間に、制御部９に排紙検出信号を出力する。

排紙トレイ１は平坦部１Ａと傾斜部１Ｂと壁部１Ｃとを備え、搬送路２から排紙された用紙を積載する。壁部１Ｃは排紙ローラ対３の下方に垂直に近い角度で設けている。傾斜部１Ｂは、排紙方向の上流側がより低くなる傾斜面で構成していて、壁部１Ｃと平坦部１Ａとの間に設けている。平坦部１Ａは、傾斜部１Ｂの排紙方向下流側に設けた平坦面で構成している。

規制片１０は、排紙ユニット１８０のフレームに設けられていて、アクチュエータ６に接して、アクチュエータ６の揺動角度を規制する。

アクチュエータ６は本発明の押圧部であり、揺動軸６Ａと第一端部６Ｂと第二端部６Ｃとを備えている。第一端部６Ｂと第二端部６Ｃとは、正面視で「くの字」状に屈曲する所定の角度で、揺動軸６Ａにより接続されている。揺動軸６Ａは回動自在に排紙ユニット１８０のフレームに支持されている。第一端部６Ｂは本発明の押圧端に相当し、搬送路２の排紙口に対向する位置まで揺動軸６Ａから延設されていて、排紙途中の用紙が撓まずに通過する場合の排紙トレイ上の排紙軌道１１に露出する。

遮光検出センサ５は本発明の検出部であり、ここでは発光素子と受光素子とが組み合わされた透過型のフォトインタラプタを用いている。この遮光検出センサ５は、アクチュエータ６の第二端部６Ｃがフォトインタラプタを遮光することによりＯＮとなり、遮光検出信号を制御部９に出力する。なお、本発明の検出部は、フォトインタラプタ以外の他の構成であってもよい。

ソレノイド７は本発明の駆動部であり、可動片７Ａを備え、制御部９からソレノイド駆動信号が入力されることで駆動し、可動片７Ａをソレノイド７本体に引き込む。スプリング８は本発明の保持部であり、アクチュエータ６の第二端部６Ｃとソレノイド７の可動片７Ａとに接続されていて、圧縮方向、すなわちソレノイド７に近づく方向の弾性力をアクチュエータ６の第二端部６Ｃに付与する。ソレノイド駆動信号がＯＦＦの時には、ソレノイド７の可動片７Ａはソレノイド７本体から引き出された状態となり、ソレノイド駆動信号がＯＮの時には、可動片７Ａがソレノイド７本体に引き込まれた状態となる。

図４は、腰の弱い用紙が搬送路２から排紙される場合であって、排紙トレイ１の上限枚数よりも十分に少ない枚数の用紙が排紙トレイ１に積載される状態での、排紙ユニット１８０の概略の正面図である。

この状態では、第二端部６Ｃをスプリング８に引き寄せる方向、すなわち反時計回りの方向の弾性力が、スプリング８からアクチュエータ６に作用する。また、規制片１０がアクチュエータ６の揺動を規制し、スプリング８からの弾性力を相殺する抗力が規制片１０からアクチュエータ６に作用する。この弾性力と抗力との釣り合いにより、アクチュエータ６の姿勢が所定の揺動角度で維持される。

用紙は、アクチュエータ６よりも下方に用紙中央付近が撓んだ状態で、用紙の先端が排紙トレイ１または、排紙トレイ１に積載された用紙の上面に添って排紙される。また、排紙ローラ対３のニップ部から用紙の後端が離脱すると、この用紙の後端は直ちに排紙トレイ１の傾斜部１Ｂと壁部１Ｃとの間に落ち込む。

図５は、腰の弱い用紙が搬送路２から排紙される場合であって、排紙トレイ１の上限枚数だけ用紙が排紙トレイ１に積載される直前の状態での、排紙ユニット１８０の概略の正面図である。

この状態では、アクチュエータ６を反時計回りの方向に揺動させる弾性力が、スプリング８からアクチュエータ６に作用する。さらに、排紙トレイ１上に積載された複数の用紙のうち、最上部の用紙の上面にアクチュエータ６の第一端部６Ｂが接して、スプリング８からの弾性力を相殺する抗力が、用紙からアクチュエータ６に作用する。この弾性力と抗力との釣り合いにより、アクチュエータ６の姿勢が所定の揺動角度で維持される。

排紙ローラ対３のニップ部から離脱した用紙の後端は、直ちに排紙トレイ１の傾斜部１Ｂと壁部１Ｃとの間に落ち込む。

このように排紙トレイ１に上限枚数だけ用紙が積載される直前の状態では、アクチュエータ６の第一端部６Ｂの位置は、排紙トレイ１上に積層される複数の用紙の厚みに応じて持ち上げられる。したがって、排紙トレイ１上への用紙の積載が進展するのに伴いアクチュエータ６は時計回り方向に揺動する。そのため、本実施形態では、排紙トレイ１上に積載可能な上限枚数を積載した場合の、アクチュエータ６の揺動角度で、遮光検出センサ５の検知位置に第二端部６Ｃが到達するように、遮光検出センサ５の検知位置を設定している。

アクチュエータ６の第二端部６Ｃが、遮光検出センサ５の検出位置に到達すれば、遮光検出センサ５の検出信号がＯＦＦ→ＯＮとなる。本実施形態では、この状態を制御部９で検出してソレノイド７を駆動する。これにより、可動片７Ａがソレノイド７本体に引き込まれ、スプリング８がソレノイド７方向に引き寄せられる。したがって、スプリング８からアクチュエータ６に作用させる弾性力が強まる。この際、アクチュエータ６から用紙には、用紙を後端方向に送る摩擦力が付与される。このため、この用紙の後端は、確実に壁部１Ｃに接した状態で、排紙トレイ１上に積載される。

さて、本実施形態の排紙ユニット１８０では、遮光検出センサ５の検出信号に応じて、ソレノイド７を適切なタイミングで駆動することにより、駆動回数を抑えながら満杯検知を高精度に行う。

具体的には、スプリング８からアクチュエータ６に作用する弾性力では腰を折ることができないほど腰の強い用紙が搬送路２から排紙される場合、用紙形状がほぼ水平な形状を維持しようとする。このような場合に、排紙されている用紙から作用する力により第一端部６Ｂが持ち上げられて、アクチュエータ６が時計回り方向に揺動し、アクチュエータ６の第二端部６Ｃが遮光検出センサ５の検出位置を通過することがある。

そのため、このような場合に、ソレノイド７を駆動して可動片７Ａをソレノイド７本体に引き込む。これにより、スプリング８がソレノイド７方向に引き寄せられ、スプリング８からアクチュエータ６に作用する弾性力が強まる。したがって、アクチュエータ６が反時計回り方向に揺動し、用紙の腰を折ることができ、満杯検知の誤検知をなくすことができる。

図６は、搬送路２から腰の強い用紙が排紙される際の、排紙ユニット１８０の概略の正面図である。

図中の二点鎖線は、ほぼ水平な形状の用紙と、用紙から作用する力により第一端部６Ｂが持ち上げられて、時計回り方向に揺動した状態のアクチュエータ６とを示している。この場合、アクチュエータ６の第二端部６Ｃは、遮光検出センサ５の検出位置よりも時計回り方向に揺動した配置となる。そのため、遮光検出センサ５の検出信号がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなるので、この状態を制御部９で検出してソレノイド７を駆動する。

これにより、可動片７Ａがソレノイド７本体に引き込まれ、スプリング８がソレノイド７方向に引き寄せられる。したがって、スプリング８からアクチュエータ６に作用させる弾性力が強まり、図中に実線で示すように、用紙の腰を折ってアクチュエータ６を反時計回り方向に揺動させることができる。この際、アクチュエータ６から用紙には、用紙を後端方向に送る摩擦力が付与される。このため、この用紙の後端は、確実に壁部１Ｃに接した状態で、排紙トレイ１上に積載される。

図７は、制御部９の制御フローの一例である。

制御部９は、排紙センサ４から排紙検出信号が入力されるのを待機する（Ｓ１）。排紙検出信号が入力されれば、制御部９はメモリ等に記憶する第1通過フラグを初期化（ＯＦＦ）する（Ｓ２）。次に、制御部９は遮光検出センサ５から入力される遮光検出信号を一定の期間だけ検出し（Ｓ３）、その期間内に遮光検出信号を検出すれば第1通過フラグをＯＮする（Ｓ４）。この期間は、用紙前端が排紙センサ４に到達してから、用紙後端が排紙ローラ対３を通過するまでの時間よりも長時間に設定する。

制御部９は、この期間が経過した後に、第1通過フラグがＯＦＦであれば、すなわち、この期間内に一度もアクチュエータ６の第二端部６Ｃが遮光検出センサ５のフォトインタラプタを遮光しなければ、排紙トレイ１は満杯ではないと判定する。そして次の用紙の排紙を行う（Ｓ５）。

一方、第1通過フラグがＯＮであれば、すなわち、検出待機時間内に一瞬でもアクチュエータ６の第二端部６Ｃが遮光検出センサ５のフォトインタラプタを遮光していれば、制御部９はメモリ等に記憶する第２通過フラグを初期化（ＯＮ）する（Ｓ６）。そして、制御部９はソレノイド駆動信号をＯＮし、ソレノイド７の可動片７Ａをソレノイド７本体に引き込ませる（Ｓ７）。これにより、スプリング８が伸張し、アクチュエータ６にスプリング８から付与される圧縮の弾性力が増大する。

制御部９は、遮光検出センサ５から入力される遮光検出信号を一定の期間だけ検出し（Ｓ８）、一瞬でも遮光検出信号が検出されない状態となれば第２通過フラグをＯＦＦする（Ｓ９）。この期間は、アクチュエータ６が揺動して用紙の形状を変形させるのに必要な時間よりも長時間に設定する。

制御部９は、この期間が経過した後に第２通過フラグがＯＦＦであれば、すなわち、検出待機時間内に一瞬でもアクチュエータ６の第二端部６Ｃが遮光検出センサ５のフォトインタラプタの検出位置から外れれば、腰の強い用紙によりアクチュエータ６が揺動したと判定する。そしてソレノイド駆動信号をＯＦＦし、次の用紙の排紙を行う（Ｓ１１）。

一方、第２通過フラグがＯＮであれば、すなわち、検出待機時間内に一度もアクチュエータ６の第二端部６Ｃが遮光検出センサ５の検知位置から外れなければ、制御部９は排紙トレイ１が満杯であると判定して、ソレノイド駆動信号をＯＦＦする（Ｓ１２）。そして、制御部９は、画像形成動作を停止し（Ｓ１３）、表示部に満杯表示を行う（Ｓ１４）。

その後、ユーザ等によって排紙トレイ上の用紙が取り除かれれば、遮光検出信号がＯＦＦになるため、遮光検出信号がＯＦＦになるまで待機し、遮光検出信号がＯＦＦになれば、次の用紙の排紙を行う（Ｓ１５）。

以上のような制御フローにより、本実施形態の排紙ユニット１８０は制御され、遮光検出センサ５の検出信号に応じて、ソレノイド７を適切なタイミングで駆動することにより、駆動回数を抑えながら、満杯検知を高精度に行うことができる。

次に、本発明の排紙装置の他の実施形態を説明する。

図８は、アクチュエータの他の構成を例示する左側面図である。なお、上述の排紙ユニット１８０と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省く。

図８（Ａ）に示すアクチュエータ１６は、揺動軸６Ａと、第一端部１６Ｂと第二端部６Ｃとを備えている。第一端部１６Ｂは、先端にローラ１７が付設されている。ローラ１７は、外周面がゴム被覆された円筒形状の部材であり、第一端部１６Ｂに対して圧入された軸により第一端部１６Ｂに固定されている。このような構成では、ローラ１７から用紙にある程度の大きさの摩擦力が作用するので、用紙を確実に排紙方向の後端側に送ることができる。又、ローラ１７が用紙に接触する幅が、前述のアクチュエータ６よりも広く、これにより、用紙の変形を矯正し易い。

図８（Ｂ）に示すアクチュエータ２６は、揺動軸６Ａと、第一端部２６Ｂと第二端部６Ｃとを備えている。第一端部２６Ｂは、先端にゴム部材２７が付設されている。このような構成でも、ゴム部材２７から用紙にある程度の大きさの摩擦力が作用するので、用紙を確実に排紙方向の後端側に送ることができる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略の正面図である。 同画像形成装置の備える排紙ユニットの概略の正面図である。 同排紙ユニットの概略の左側面図である。 同排紙ユニットの動作を説明する図である。 同排紙ユニットの動作を説明する図である。 同排紙ユニットの動作を説明する図である。 同排紙ユニットの備える制御部の制御フローを説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る排紙ユニットを説明する図である。

符号の説明

１…排紙トレイ
２…搬送路
５…遮光検出センサ
６，１６，２６…アクチュエータ
６Ｂ，１６Ｂ，２６Ｂ…第一端部
６Ｃ…第二端部
７…ソレノイド
８…スプリング
９…制御部
１００…画像形成装置
１８０…排紙ユニット

Claims (4)

1. 搬送路から排紙された用紙を積載する排紙トレイと、
   前記排紙トレイ上に排紙される用紙が撓まずに通過する場合の軌道より、前記排紙トレイから離れた位置で揺動自在に支持される押圧部であって、接触する用紙を排紙トレイに向けて押圧するように構成された押圧端を備える押圧部と、
   前記押圧端が前記軌道を前記排紙トレイ側に越えるように前記押圧部を弾性力で保持する保持部と、
   前記弾性力を変化させる駆動部と、
   前記押圧端が前記排紙トレイから離間する方向に、前記押圧部が所定の揺動角度まで揺動した状態を検出する検出部と、
   前記検出部による検出を契機として前記駆動部に前記弾性力を変化させ、前記押圧端が前記排紙トレイに近接する方向に前記押圧部を付勢させる制御部と、を備える排紙装置。
2. 前記押圧部は、前記搬送路から前記排紙トレイ上に排紙される用紙から作用する力により、前記押圧端が前記排紙トレイから離間する方向に揺動する、請求項１に記載の排紙装置。
3. 前記制御部は、前記検出部による検出が所定時間だけ継続することにより、前記排紙トレイの積載枚数が予め設定された上限枚数に達したと判定する、請求項１または２に記載の排紙装置。
4. 画像を形成した用紙を前記搬送路に搬出する画像形成部と、前記画像形成部から搬出された用紙を前記排紙トレイに積載する請求項１〜３のいずれかに記載の排紙装置と、を備える画像形成装置。

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