JP2010163256A - 用紙積載装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排紙トレイの昇降用のモータの長寿命化を図った用紙積載装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】用紙を搬送する用紙搬送手段と、用紙搬送手段によって搬送された用紙を積載し、上下方向に移動可能なシフトトレイ１０２と、シフトトレイ１０２上の用紙の積載状態に応じて、シフトトレイ１０２の位置を調整するエレベータ１０３と、シフトトレイ１０２上で搬送方向の用紙位置を揃えるストッパ７１及びパドル１１０と、シフトトレイ１０２上で搬送方向と直交する方向の用紙位置を揃えるメインジョガー２１０とを有し、シフトトレイ１０２が筐体内に設置されており、エレベータ１０３は、シフトトレイ１０２上に用紙を排紙中は、シフトトレイ１０２を鉛直下方にのみ移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排紙した用紙を筐体内に収容したトレイ上に積載する用紙積載装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

排紙中にトレイを上下方向に移動させることに関連する発明として、特許文献１に開示される「用紙積載装置」がある。特許文献１に開示される発明は、ステープルの際にはステープル枚数に応じてトレイの下降量を決定するものである。

特許文献１に開示される発明は、トレイを下降させた後で上昇させているため、トレイの昇降用のモータの駆動回数が多くなってしまう。

一般に、トレイの昇降用のモータはＤＣブラシレスモータであり、ステッピングモータと比較すると耐久性能が低く、製品の寿命規格として定められている枚数よりも少ない通紙枚数で交換する必要があった。

このように、排紙中にトレイを上下方向に移動させると、その駆動用のモータの劣化を早めてしまう。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、排紙トレイの昇降用のモータの長寿命化を図った用紙積載装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、用紙を搬送する用紙搬送手段と、用紙搬送手段によって搬送された用紙を積載し、上下方向に移動可能な用紙積載部材と、用紙積載部材上の用紙の積載状態に応じて、該用紙積載部材の位置を調整する位置調整手段と、用紙積載部材上で搬送方向の用紙位置を揃える用紙先端揃え手段と、用紙積載部材上で搬送方向と直交する方向の用紙位置を揃える用紙揃え手段とを有し、用紙積載部材が筐体内に設置されており、位置調整手段は、用紙積載部材上に用紙を排紙中は、用紙積載部材を鉛直下方にのみ移動させることを特徴とする用紙積載装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係る用紙積層装置を備え、画像形成後の用紙を用紙積載部に積載することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、排紙トレイの昇降用のモータの長寿命化を図った用紙積載装置及びこれを備えた画像形成装置を提供できる。

本発明の好適な実施の形態に係る用紙積載装置の構成を示す図である。 シフト機構の構成を示す図である。 先端揃え機構の構成を示す図である。 メインジョガー機構の構成を示す図である。 メインジョガー機構の構成を示す図である。 メインジョガーの構成を示す図である。 サブジョガー機構の構成を示す図である。

本発明の好適な実施の形態について説明する。
まず、シート揃え機構を備えたスタッカの全体構成について説明する。
図１に、本実施形態に係るスタッカの構成を示す。スタッカ１００は、不図示の装置（複写機など）から排出されたシートを矢印Ａ方向から導入する。スタッカは、プルーフ排紙モード、ストレート排紙モード及びシフト排紙モードの三つの動作モードを選択可能である。

プルーフ排紙モードは、シート搬送路Ｌ１を通してプルーフトレイ１０１上にシートを導いてスタックする動作モードである。ストレート排紙モードは、シート搬送路Ｌ２を通して、後段に備えられた別のスタッカ等の装置にシートを導く動作モードである。シフト排紙モードは、シート搬送路Ｌ３を通して、シフトトレイ１０２上にシートを排出してスタックする動作モードである。シフト排紙モードにおいては、シフトトレイ１０２上の異なるシフト位置にシートをスタックする。

シフトトレイ１０２は、昇降可能なエレベータ１０３上に載置されている。エレベータ１０３は、計４本のタイミングベルト１０４によって四隅が吊られており、タイミングベルト１０４のそれぞれは、対応する四つのタイミングプーリ１０５に巻き付けられている。各タイミングプーリ１０５は、複数のギヤから構成されるギヤ列１０７とウォームギヤ１０６とによって連係されており、トレイ昇降モータ１０９の駆動力によって同期的に回転されることによって、シフトトレイ１０２とともにエレベータ１０３を昇降させる。動力伝達系統がウォームギヤ１０６を介しているため、シフトトレイ１０２を一定位置に保つことができる。換言すると、シフトトレイ１０２が自重で下がってしまうようなことがない。
エレベータ１０３が最下位置まで下降したときに、シフトトレイ１０２を台車１０８上に載せることにより、シフトトレイ１０２上に積載されたシートをシフトトレイ１０２とともに台車１０８によって搬出できる。

なお、シフトトレイ１０２は、スタッカ１００の筐体内に収容されており、筐体に設置されている不図示の扉を開かなければ触れることができないようになっている。

パドル１１０は、シート搬送路Ｌ３中の排紙ローラ１１１に連動して図１の視点では反時計回り方向に、図２の視点では時計回り方向に回転し、突き当て部６４に形成された開口部から突出した部分がシフトトレイ１０２上に排出されるシートの後端近傍を叩いて下方に押し付ける。シフトトレイ１０２上に積載されたシートはフィラー１１２を押し上げる。光学式の紙面センサＳ３は、フィラー１１２の動きに基づいてシフトトレイ１０２上におけるシートのスタック高さを検出する。

紙面センサＳ３がＯＮとなっているときは、トレイ昇降モータ１０９によってシフトトレイを下降させ、紙面センサＳ３がＯＦＦとなってからトレイ昇降モータ１０９を停止させる。したがって、シフトトレイ１０２上にスタックされた用紙によって紙面センサＳ３がＯＮとなるたびに、シフトトレイ１０２が所定距離ずつ下降することとなる。

また、スタッカは、シート搬入口に備わってシートの通過を検出するための用紙搬送パスセンサ（以下、入口センサ）Ｓ１、シート搬送路Ｌ３中におけるシートの通過を検出するための用紙搬送パスセンサ（以下、排紙センサ）Ｓ２を備えている。また、排紙ローラ１１１には、ばねによって付勢された従動ローラ１１３が圧接されており、これらのローラ１１１、１１３の間にシートがニップされる。入口ローラ１１４は、駆動されることによって、不図示の装置（複写機など）から排出されたシートを搬入する。

図２に、シフト機構の構成を示す。シフト搬送機構部５０は、排紙ローラ１１１と従動ローラ１１３とを図２の矢印方向（矢印Ｇ１はスタッカ１００の手前側、矢印Ｇ２はスタッカ１００の奥側に相当）に所定量移動させることによって、シフトトレイ１０２上におけるシートの排出位置を手前側又は奥側にシフトする。
すなわち、排紙ローラ１１１と従動ローラ１１３とは、矢印Ｇ１、Ｇ２方向に移動するホルダ５１、５２及びそれらを連結する軸５３、５４に連結されている。排紙ローラ１１１は、矢印Ｇ１、Ｇ２方向の移動位置に関わらずモータ５５によって回転される。すなわち、排紙ローラ１１１に取り付けられた従動ギヤ５６は、ステッピングモータ５５によって回転される駆動ギヤ６０とは、排紙ローラ１１１の矢印方向の移動位置に関わらず、ギヤ５７、５８及びベルト５９を介して噛合する。

ホルダ５１にはラック６１が設けられており、ラック６１はピニオン６２を介してシフトモータ６３に連結されている。排紙ローラ１１１と従動ローラ１１３は、図２に示す中心位置から矢印Ｇ１、Ｇ２方向に所定量（例えば１０ｍｍ）ずつスライド可能である。
また、排紙ローラ１１１及び従動ローラ１１３のホームポジションは中心位置に設定されており、光学式のホームポジションセンサＳ４によって検知される。ホームポジションを基準として、シフトモータ６３を所定量回転させることにより、排紙ローラ１１１及び従動ローラ１１３がシフト位置に移動する。

図３に、先端揃え機構の構成を示す。先端揃え機構部７０は、シフトトレイ１０２上に排出される用紙の先端部を揃えるための機構であり、矢印Ｈ方向に位置調整可能なストッパ７１を備えている。ストッパ７１は、スライダ７２に取り付けられており、スライダ７２は図示するように矢印Ｈ方向に延伸するシャフト７３にスライド可能に案内されている。スライダ７２は、プーリ７４、７５の間に架け渡されたベルト７６に連結されている。モータ７７によってベルト７６が駆動されることにより、スライダ７２がストッパ７１とともに矢印Ｈ方向に移動して、その位置が調整される。
スライダ７２には、遮蔽板７８が設けられており、ストッパ７１がホームポジションに移動した時に、遮蔽板７８が光学式のホームポジションセンサＳ５によって検出される。

シフトトレイ１０２への排出時にストッパ７１に突き当たった用紙は、パドル１１０によって下方かつ搬送方向の後方へと付勢され、突き当て部６４に突き当たる。

図４〜図６にメインジョガー機構の構成を示す。図に示すように、メインジョガー機構部２００は、幅方向（用紙排出方向と垂直で水平な方向）の移動を制御するステッピングモータ２０１、２０２と、上下方向移動を制御するステッピングモータ２０３と、ステッピングモータ２０３のギヤに噛合するギヤ２０４と、ギヤ２０４が取り付けられる回転軸２０５と、回転軸２０５と平行な駆動軸２０６と、駆動軸２０６に連結されたスライダ２０７Ｆ、２０７Ｒと、スライダ２０７Ｆ、２０７Ｒを検出するセンサＳ６Ｆ、Ｓ６Ｒと、回転軸２０５の回転状態を示しギヤ２０４に設置されたフィラー２０８と、フィラー２０８を検出するセンサＳ７とを有する。
図５に示す状態では回転軸２０５が反時計回りに回転することにより、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは、回転軸２０５を中心として回動し、先端が弧を描くように上昇する。回動量は任意であるが、他の部材との衝突を避けるために５０〜６０°程度とすると良い。

メインジョガー機構部２００は、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒを、両者間が広がったり狭まったりするように、またこれらが上下するように駆動する。センサＳ７によってフィラー２０８を検出する状態がメインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒのホームポジションであり、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは下がった状態位置をとる。

メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは、板状体からなり、揃え部２１１Ｆ、２１１Ｒはこれらがメインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒの最下部に位置し、互いの対向面は平坦でありシフト方向Ｇと直交する。なお、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは、下端が突き当て部６４よりも下方に位置するように設置されている。

上記のように揃え部２１１Ｆ、２１１Ｒを、互いの対向面がシフト方向Ｇと直交する平坦面となるように構成したことにより、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒをシフト方向Ｇに移動することによって、シフトトレイ１０２上に積載された用紙の端面に揃え部２１１Ｆ、２１１Ｒを確実に接離させて用紙束を揃えることができる。

メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは、図１に示した排紙ローラ１１１から排出された用紙を対向間隔内に導く際に、排出される用紙との干渉を避けるために、各揃え部２１１Ｆ、２１１Ｒの回転軸２０５に近い部分が揃え部２１１Ｆ、２１１Ｒの対向間隔よりも広くなるように逃げ部２１２Ｆ、２１２Ｒが段状に形成されている。

メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは、スライダ２０７Ｆ、２０７Ｒによって根元を挟んで押さえつけるように構成されており、スライダ２０７Ｆ、２０７Ｒの位置によってメインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒが所定状態以上には下に垂れ下がらないようになっているが、上方向には移動が自由な構成である。

メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒは、排紙ローラ１１１から排出される用紙を受け入れることができる所定の対向間隔を空けた受け入れ位置で待機している。
用紙が排紙ローラ１１１によって排出されシフトトレイ１０２に積載されるたびに、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒの対向間隔を狭める動作をして、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒを受け入れ位置から用紙の端面位置まで移動した後、対向間隔を広げる動作をして受け入れ位置に復帰させる。この一連の揃え動作を繰り返し行うことにより用紙の端面を揃える。

排紙ローラ１１１は、用紙ごとに矢印Ｇ１方向に所定量のシフト動作を繰り返しながら第一の用紙束を構成する所定枚数の排出を終了した後、矢印Ｇ２方向に所定量のシフト動作を繰り返し、次用紙束を積載していく。シフト方向の切り替えの際、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒが退避回転位置に移動することにより、揃え部２１１Ｆ、２１１Ｒが退避した状態となり、この状態の下でメインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒがシフト動作を行う。

例えば、排紙ローラ１１１がメインジョガー２１０Ｆ側にシフトする場合、メインジョガー２１０Ｒはシフトトレイ１０２上に積載された排出用紙奥側面且つ前の「部」の用紙束上に当接する位置に配置されることとなる。他方のメインジョガー２１０Ｆは、シフトトレイ１０２に積載されている用紙手前側面に位置し、上下位置としてはホームポジションをとっている。排紙ローラ１１１のシフト方向が逆方向となるたびに回転軸２０５に取り付けられたアーム２０９Ｆ、２０９Ｒがメインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒの根元を下に押し付ける方向に回転させることにより、退避位置へ移動させる。シフト動作が発生するごとに反対側の揃え部材を前の「部」の用紙束上に当接させる（乗せる）ようにし、排出された用紙束を揃えていく。このとき、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒによって用紙がずれない摩擦係数に設定することで、用紙を安定して揃えることが可能となる。よって、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒを低摩擦の樹脂（ＰＴＦＥなど）を用いて形成することが好ましい。

メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒの退避量については、センサＳ７にてフィラー２０８を検出するホームポジションからの退避量となるため、上昇量としては常に一定の量となる。ホームポジションから排出束最上位面＋αの移動（上昇）をさせないと、シフト動作してくる積載された用紙束と干渉（接触）して、揃え束が崩れてしまうこととなる。
αの値は、用紙束最上位面から最上位位置までの間の距離を上限とするが、αの値が大きければ検出用紙のカールや折れによる膨らみに対する対応の余裕度は増えるが、次の用紙を受け入れ可能な位置（ホームポジション）への復帰に時間がかかってしまうため、紙間を詰める（排紙間隔を短くする）こととのトレードオフとなる。

図７に、サブジョガー機構部の構成を示す。サブジョガー機構３００は、シフトトレイ１０２上に排出されるシートの先端を揃えるための機構であり、ステッピングモータ３０１によって幅方向に位置調整可能なサブジョガー３１０Ｆ、３１０Ｒを備えている。サブジョガー３１０Ｆ、３１０Ｒは、それぞれスライダ３１１Ｆ、３１１Ｒに取り付けられており、スライダ３１１Ｆ、３１１Ｒは、幅方向に延伸するシャフト３０２、３０２にスライド可能に案内されている。スライダ３１１Ｆ、３１１Ｒは、プーリ３０４、３０５の間に架け渡されたベルト３０６に連結されている。ステッピングモータ３０１によってベルト３０６が駆動されることにより、スライダ３１１Ｆ、３１１Ｒがサブジョガー３１０Ｆ、３１０Ｒとともに幅方向に移動する。
スライダ３１１Ｆ、３１１Ｒがホームポジションに移動したときに、光学式のホームポジションセンサＳ８によって検出される。

本実施形態においては、シフトトレイの動作を通紙中は下降させるだけとすることによりトレイの動作回数を減らしているため、モータトレイ昇降モータ１０９の長寿命化を図れる。

また、シフトトレイ１０２の動作自体を少なくすることによって、省エネルギー化を図れる。

排紙トレイが外部にあり、ユーザが常時触れることのできる装置の場合は、用紙を排出している途中でユーザが排紙トレイの用紙を取る可能性がある。したがって、トレイの位置を検出するセンサを用いて常にトレイの位置を監視することで用紙が抜き取られたことを検知し、用紙が取り除かれた場合にはトレイを上昇させる必要があった。

上記本実施形態に係る用紙積載装置では、上下方向に移動する排紙トレイであるシフトトレイ１０２は筐体内に収容されており、筐体に設けられた扉を開かない限りユーザがシフトトレイ１０２から用紙を取り除くことができない。また、用紙が抜き取られた場合には、扉が閉まった後で上昇させれば良いことから、シフトトレイ１０２の位置を常に監視する必要は無い。

また、通紙中は、シフトトレイ１０２に積載された用紙とパドル１１０とが何度も接触を繰り返すが、シフトトレイ１０２が上昇するときには用紙とパドル１１０との接触面積や接触圧が大きくなるため、パドル１１０の材質が用紙に移りやすくなる。本実施形態においては、シフトトレイ１０２は下降動作しか行わないため、シフトトレイ１０２が移動する際に用紙とパドル１１０との接触面積が小さくなり、接触圧も小さくなるため、コバ面（用紙裁断面）の汚れをも低減できる。

さらに、本実施形態においては、シフトトレイ１０２を下降させるのみの動作であるため、下降後にトレイを上昇させる従来技術と比較して、紙面は低い位置となるが、メインジョガー２１０Ｆ、２１０Ｒの先端が突き当て部６４よりも下に位置するため、シフトトレイ１０２の下降量が大きい場合でも、用紙揃え動作を確実に行える。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においては用紙積載装置が画像形成装置と独立した構成を例として説明したが、画像形成装置と一体の構成であっても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

５０ シフト搬送機構部
５１、５２ ホルダ
５３、５４ 軸
５５、２０１、２０２、２０３、３０１ ステッピングモータ
５６ 従動ギヤ
５７、５８、２０４ ギヤ
５９、７６、３０６ ベルト
６０ 駆動ギヤ
６１ ラック
６２ ピニオン
６３ シフトモータ
７０ 先端揃え機構部
７１ ストッパ
７２ スライダ
７３、３０２、３０３ シャフト
７４、７５、１０５、３０４、３０５ プーリ
７７ モータ
７８ 遮蔽板
１００ スタッカ
１０１ プルーフトレイ
１０２ シフトトレイ
１０３ エレベータ
１０４ タイミングベルト
１０６ ウォームギヤ
１０７ ギヤ列
１０８ 台車
１０９ トレイ昇降モータ
１１０ パドル
１１１ 排紙ローラ
１１２、２０８ フィラー
１１３ 従動ローラ
１１４ 入口ローラ
２００ ジョガー機構部
２０５ 回転軸
２０６ 駆動軸
２０７、３１１ スライダ
２０９ ストッパ
２１０ メインジョガー
２１１ 揃え部
２１２ 逃げ部
３００ サブジョガー機構部
３１０ サブジョガー機構部

特許第３６５８５０９号公報

Claims (6)

1. 用紙を搬送する用紙搬送手段と、
   前記用紙搬送手段によって搬送された用紙を積載し、上下方向に移動可能な用紙積載部材と、
   前記用紙積載部材上の用紙の積載状態に応じて、該用紙積載部材の位置を調整する位置調整手段と、
   前記用紙積載部材上で搬送方向の用紙位置を揃える用紙先端揃え手段と、
   前記用紙積載部材上で搬送方向と直交する方向の用紙位置を揃える用紙揃え手段とを有し、
   前記用紙積載部材が筐体内に設置されており、
   前記位置調整手段は、前記用紙積載部材上に用紙を排紙中は、前記用紙積載部材を鉛直下方にのみ移動させることを特徴とする用紙積載装置。
2. 前記用紙積載部材上の用紙の積載高さを検出するセンサを有し、該センサの検出結果に基づいて、所定枚数の用紙が前記用紙積載部材上に積載されるごとに該用紙積載部材を下方に移動させることを特徴とする請求項１記載の用紙積載装置。
3. 前記位置調整手段によって下降させられた前記用紙積載部材を載置する搬出部材を有し、前記搬出部材上に載置された前記用紙積載部材を、前記用紙とともに筐体外へ搬出可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の用紙積載装置。
4. 前記用紙揃え手段の前記用紙と当接する部材の下端は、前記用紙先端揃え手段が前記用紙を突き当てる部材よりも下に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の用紙積載装置。
5. 前記用紙揃え手段は、任意枚数ごとに位置をずらして前記用紙を前記用紙積載部材に積載可能であり、
   前記用紙の積載位置をずらす際には、前記用紙と当接する部材を上方に退避させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の用紙積載装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載の用紙積層装置を備え、画像形成後の用紙を前記用紙積載部に積載することを特徴とする画像形成装置。

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