JP2024010926A - 後処理装置、画像形成装置および回転パドル - Google Patents

後処理装置、画像形成装置および回転パドル Download PDF

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Abstract

【課題】回転パドルを用いてトレイ上のシートを整合する構成においてシートの整合性を向上可能な後処理装置を提供すること。【解決手段】回転パドル123は、可撓性のフィン163をホルダー160で片持ち支持する構成であり、ホルダー160の外周面には、フィン163の基端部165を底部273で固定支持する支持凹部173が設けられている。支持凹部173の、回転方向上流側の側壁182は、第2壁面186を含む。第2壁面186は、ホルダー160の外接円190よりも内側であり、自然状態のときのフィン163の自由端部168から離隔しており、シートに接して回転方向上流側に撓んだときの自由端部168に当たって、さらに倒れるのを規制する。【選択図】図6

Description

本開示は、トレイ上に収容されたシートを回転パドルにより整合する後処理装置、画像形成装置および回転パドルに関する。
プリンターなどの画像形成装置の分野では、画像形成後のシートを1枚ずつ後処理用のトレイ上に積載収容して整合し、整合後のシート束にステープル綴じやパンチ孔などの後処理を行う後処理装置が開発されている(例えば、特許文献1)。
図17は、従来の後処理装置900におけるシート整合部910の概略図であり、後処理装置900の右側に不図示の画像形成装置が配置されている。
同図に示すように後処理装置900は、画像形成装置の排紙部から排出されたシートSを受け入れ口908を通じて受け入れると、そのシートSを矢印A1方向に搬送ローラー対907により搬送する。
搬送ローラー対907の下方に配されたシート整合部910は、左端よりも右端の方が下方になるように傾斜したトレイ901と、これよりも上に配置された回転パドル902を含む。回転パドル902は、ゴムなどの弾性を有する可撓性のフィン921をホルダー920で片持ち支持してなる。
搬送ローラー対907を通過したシートSは、破線で示す矢印A2方向に沿って搬送された後、トレイ901上の左端側に落下する。
トレイ901上に落下したシートSは、トレイ901の傾斜に沿って重力でトレイ901上を矢印A3方向に滑り降りつつ、矢印Q方向に回転する回転パドル902のフィン921の先端部922と接触する。フィン921の先端部922がトレイ901上のシートSの上面と接するときにフィン921が撓んで弾性力が生じる。この弾性力のうちシートSの上面に垂直な成分を垂直抗力として、フィン921の先端部922とシートSの上面間に摩擦力が作用し、シートSに回転方向に沿う搬送力が付与される。これにより、シートSの先端Sfがトレイ901の右端のエンドガイド903に突き当てられる。
シートSのエンドガイド903への突き当て動作が1枚のシートSがトレイ901上に搬送されてくる度に繰り返し行われ、トレイ901上に積載収容された各シートSがエンドガイドを基準位置にして揃えられる(整合)。
整合後のシート束は、後処理部905、例えばステープル綴じユニットによりステープル綴じする後処理が施され、その後、トレイ901上を不図示の搬送手段で矢印A4方向に搬送され、排紙口909から排出された後、不図示の排紙トレイ上に収容される。
このような後処理装置を、例えば画像読取部とこれよりも下に位置する画像形成部との間に胴内空間を有する、いわゆる胴内排紙型の画像形成装置における胴内空間に装着することが提案されている。
特許第6672732号公報
胴内排紙型の画像形成装置では、胴内空間がそれほど広くなく、特に上下方向の収容スペースが狭いことが多い。狭い収容スペースに後処理装置を装着するためには、後処理装置の上下方向のサイズをより小型化することが必要になる。
小型化を実現する方法の一つとして、搬送ローラー対907とトレイ901との間の間隔を狭くしつつ、回転パドル902のホルダー920とトレイ901との間の間隔Jもより狭くすることが考えられる。しかし、間隔Jを狭くしようとすると、次のような問題が生じる。以下、図18を用いて具体的に説明する。
図18は、ホルダー920に片持ち支持された1枚のフィン921がトレイ901上のシートSの上面に接して撓んでいる様子の例を示す模式図である。ここで、破線で示すフィン921は、ホルダー920とトレイ901間の間隔Jを従来のJaにした構成のものであり、実線で示すフィン921は、Jaよりも狭いJbにした構成のものである。
同図に示すようにフィン921の長さが変わらないのに対して間隔Jが狭くなると、フィン921の撓み量が大きくなる、つまり曲がり方がきつくなる。
回転パドル902が矢印Q方向に回転して、フィン921の先端部がシートSから離隔するまでの間、実線で示すフィン921の方が破線で示すフィン921よりも曲がり方がきつくなる分、フィン921に蓄積される弾性エネルギーも大きくなる。
そして、フィン921の先端部がシートSから離隔するとき、その瞬間に、それまで蓄積されてきた大きな弾性エネルギーの開放に伴って、フィン921が一点鎖線で示す姿勢から二点鎖線で示す姿勢に跳ね上がるように遷移し、フィン921からシートSに付与される力がかなり大きくなる。この力が大きいほど、シートSを搬送方向(矢印A3方向)に押し出す力が強くなる。
この押し出す力が強くなりすぎると、シートSの先端Sfがエンドガイド903に当たった瞬間に先端部が曲がり、曲がった先端部が元の真っすぐな姿勢に戻ろうとするときの反動でシートSがエンドガイド903に対して搬送方向とは反対の矢印A6方向に戻ってしまい、エンドガイド90から離隔した状態になるおそれがある。
また、シートSの先端Sfがエンドガイド903に接した状態で、フィン921からシートSに強い押し出し力が付与されると、シートSがその後端側からエンドガイド903に向けて押し込まれる格好になって、シートSの搬送方向中央部で上に凸の山型に折れる座屈が生じるおそれもある。このようなシートSのエンドガイド90からの離隔やシートSの座屈は、整合性の低下に繋がる。
間隔Jを狭くするために、フィン921の長さをより短くすることも考えられる。しかし、フィン921の長さを短くするほど、ホルダー920の回転軸からフィン921の先端までの長さ、つまり回転半径が短くなるので、フィン921の先端がシートSに接してから離隔するまでの時間が短くなって、シートSの搬送力の低下を招いてしまう。
上記では、胴内排出型の画像形成装置に後処理装置を適用する場合の例を説明したが、胴内排出型に限られない。例えば、間隔Jを狭くすることで装置の小型化を図るような場合などにも、上記同様の問題が生じ得る。
本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、フィンをホルダーで片持ち支持する回転パドルを用いる構成において、従来と同程度の長さのフィンを用いても、小型化を図りつつシートの整合性を向上することができる後処理装置、画像形成装置および回転パドルを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本開示に係る後処理装置は、可撓性のフィンをホルダーで片持ち支持した回転パドルを回転させて、シートに回転方向に沿う搬送力を付与し、シートの整合を行う後処理装置であって、ホルダーは、フィンの支持位置から回転方向上流側にかけての周面部分がホルダーの外接円から窪んで形成された凹部を含み、回転パドルの回転に伴ってフィンがシートに押し付けられつつ弾性回倒する際、凹部表面にフィンが接するまでフィンの回倒を許容していることを特徴とする。ここで、上記の凹部は、以下に記載の回倒許容凹部に相当する。
また、前記凹部は、前記フィンの支持位置での深さが最も深く、ここから回転方向上流側にかけて浅くなる形状に形成されているとしても良い。
ここで、前記フィンが接する前記凹部表面は、回転軸方向から見たときの形状が曲線または直線であるとしても良い。
ここで、前記曲線が前記外接円に近づく方向に凸になる円弧であるとしても良い。
ここで、前記円弧の曲率R1が前記外接円の曲率R0よりも大きいとしても良い。
また、前記フィンを第1のフィンとしたとき、前記ホルダーは、さらに第1のフィンとは回転方向に離れた位置で第2のフィンを片持ち支持しており、前記ホルダーには、第1のフィンに対応する凹部と同じものが第2のフィンに対応して設けられているとしても良い。
ここで、前記第1のフィンと前記第2のフィンとは、一方のフィンが前記シートに接して倒れたときに他方のフィンに干渉しない位置関係を有するとしても良い。
また、シートが載置されるトレイを有し、前記トレイよりも上の搬送路を搬送しているシートが落下して前記トレイに載置される構成であり、前記回転パドルは、前記搬送路よりも上のホーム位置と、前記ホーム位置から下降して前記トレイ上のシートに接する当接位置との間を移動可能であり、前記第1のフィンと前記第2のフィンとは、前記ホルダーの外周面の1周のうち、所定の範囲以外の領域に設けられており、前記ホーム位置において前記回転パドルは、前記所定の範囲が前記搬送路に臨む姿勢で停止しているとしても良い。
また、前記回転パドルを第1の回転パドルとしたとき、当該第1の回転パドルと同じシート整合機能を有する第2の回転パドルが、前記第1の回転パドルから回転軸の軸方向に一定距離、離れた位置に設けられているとしても良い。
ここで、前記第1の回転パドルと前記第2の回転パドルは、前記第1の回転パドルのフィンと前記第2の回転パドルのフィンとが回転方向に同位相で回転するとしても良い。
さらに、前記第1の回転パドルのホルダーと前記第2の回転パドルのホルダーのそれぞれは、回転軸が挿通される貫通孔を有し、前記第1の回転パドルと前記第2の回転パドルを回転軸に対して逆向きの装着を防止するための逆向き装着防止機構を有するとしても良い。
ここで、前記第1の回転パドルのホルダーと前記第2の回転パドルのホルダーは、同じ形状のものであり、前記逆向き装着防止機構は、前記第1の回転パドルと前記第2の回転パドルのいずれについても、正しい向きで前記回転軸に軸方向の正規位置まで挿入すると、それ以上の挿入ができず、逆向きに挿入したときには、前記正規位置に至る前に挿入ができなくなる、または、前記正規位置を越えた位置まで挿入が可能になるように、前記貫通孔の断面形状が前記回転軸の軸方向の第1領域と第2領域とで異なり、且つ、前記回転軸の断面形状が前記軸方向の中央部と端部とで異ならせてあるとしても良い。
また、シートが載置されるトレイを有し、前記トレイのシート載置面は、シート搬送方向の上流側が上、下流側が下になるときの水平に対する傾斜角が0°以上、30°以下の角度であるとしても良い。
さらに、整合後のシートに対する後処理として、複数枚のシートを綴じるステープル綴じ処理またはシートにパンチ孔を開ける穿孔処理を行うとしても良い。
本開示に係る後処理装置は、可撓性のフィンをホルダーで片持ち支持した回転パドルを回転させて、シートに回転方向に沿う搬送力を付与し、シートの整合を行う後処理装置であって、ホルダーの外周面には、フィンの基端部を底部で固定支持している支持凹部が設けられ、フィンの自由端部の、当該支持凹部内に存する部分を第1部分としたとき、支持凹部の回転方向上流側の側壁は、外力が加わっていないフィンの前記第1部分から回転方向上流側に空間を介して離隔しており、回転パドルの回転に伴ってフィンがシートに押し付けられつつ弾性回倒する際、支持凹部の前記側壁にフィンの前記第1部分が接するまでフィンの回倒を許容していることを特徴とする。
本開示に係る画像形成装置は、シートに画像を形成し、画像が形成されたシートを排出する画像形成部と、前記排出されたシートをトレイ上に収容して整合する後処理部とを有する画像形成装置であって、前記後処理部として、上記の後処理装置を備えることを特徴とする。
ここで、原稿画像を読み取る画像読取部をさらに備え、前記画像読取部とこれよりも下に位置する前記画像形成部との間には胴内空間が介在しており、前記胴内空間に前記後処理部が収容されているとしても良い。
本開示に係る回転パドルは、シートの整合を行う後処理装置に用いられ、シートに回転方向に沿う搬送力を付与する回転パドルであって、可撓性のフィンと、フィンを片持ち支持したホルダーを備え、ホルダーは、フィンの支持位置から回転方向上流側にかけての周面部分がホルダーの外接円から窪んで形成された凹部を含み、当該回転パドルの回転に伴ってフィンがシートに押し付けられつつ弾性回倒する際、凹部表面にフィンが接するまでフィンの回倒を許容していることを特徴とする。
上記のようにホルダーがその外接円から窪んだ凹部を含む構成をとれば、当該凹部を設けていない構成よりも、同じ長さのフィンを用いた場合に、凹部表面にフィンが接するまでフィンの回倒が許容される分、フィンの自由端部の長さを長くとることができ、それだけシートに接したフィンが回転方向上流側に回倒したときのその曲がり方が緩やかになり、シートからフィンが離れる瞬間にフィンからシートに付与される押し出し力が強くなることが抑制されるので、装置小型化を図りつつシートの整合性を向上することができる。
画像形成装置の全体構成を示す正面図である。 後処理部の全体構成を示す模式的な正面断面図である。 パドル部と昇降駆動部の分解斜視図である。 回転パドルがホーム位置から当接位置まで下降した様子を示す図である。 (a)は、後処理を実行する場合に1枚のシートがシート整合部に搬送される様子を説明するための模式図であり、(b)は、シートがシート整合部のトレイ上に搬送された様子を説明するための模式図であり、(c)は、シートが回転パドルによりトレイ上を搬送される様子を説明するための模式図であり、(d)は、複数枚のシートがトレイ上に積載収容されている様子を説明するための模式図である。 軸方向から正面視したときの回転パドルの構成を示す拡大正面図である。 3枚のフィンが装着される前のホルダーを単体で示す正面図である。 (a)は、実施例と比較例におけるフィンの支持構成の違いを示す図であり、(b)は、フィンがトレイ上のシートに接して撓んだときのフィンの撓み姿勢を示す模式図である。 (a)は、実施例において回転パドルを回転させたときに位置O~Eのそれぞれでフィンの撓みが変化していく様子を示す模式図であり、(b)は、実施例において各位置でのフィンからトレイに作用する押圧力の分布を示すグラフである。 (a)は、比較例において回転パドルを回転させたときに位置O~Eのそれぞれでフィンの撓みが変化していく様子を示す模式図であり、(b)は、比較例において各位置でのフィンからトレイに作用する押圧力の分布を示すグラフである。 実施例と比較例における各位置でのフィンの移動速度を例示するグラフである。 (a)は、ホルダーの斜視図であり、(b)は、(a)に示す矢印F方向からホルダーを見たときの斜視図である。 図12(a)に示すG-G線とホルダーの中心線とを含む仮想平面でホルダーを切断したときの矢視断面図である。 2個の回転パドルと回転軸の分解斜視図である。 (a)は、2個の回転パドルを回転軸に正しい向きに挿入した場合の例を示す図であり、(b)は、2個の回転パドルを逆向きに挿入した場合の例を示している。 変形例に係る凹部の第2壁面の形状を示す平面図である。 従来の後処理装置におけるシート整合機構の概略図である。 ホルダーに片持ち支持されたフィンがトレイ上のシートの上面に接して撓んでいる様子の例を示す模式図である。
以下、本開示に係る後処理装置、画像形成装置および回転パドルの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
<画像形成装置1の構成>
図1は、画像形成装置1の全体構成を示す正面図である。同図では、画像形成装置1を正面側から見たときの左右方向をX軸方向、上下方向をY軸方向、X軸とY軸の双方に直交する奥行(装置前後)方向をZ軸方向という。また、装置の正面に対して奥側を装置背面側という。
画像形成装置1は、スキャナー部2(画像読取部)と、操作部3と、プリンター部4(画像形成部)と、後処理部5とを備え、スキャナー部2の下方に、装置正面側に開口を有する胴内空間9を隔ててプリンター部4を配置してなる胴内排紙型であり、胴内空間9に後処理部5が収容されている。
画像形成装置1は、スキャナー、プリンターおよびコピー機等の機能を有する複合機(MFP:Multi-Function Peripheral)であり、原稿の画像を読み取るスキャンジョブと、読み取って得られた画像データに基づいて原稿画像をシートにプリントするコピージョブと、ネットワークを介して接続されている外部端末(不図示)からのジョブの要求を受け付けて、受け付けたジョブに係る画像をシートにプリントするプリントジョブ等の各種ジョブを実行する。
スキャナー部2は、セットされている原稿を搬送して、その原稿の画像を読み取って画像データを得る。
プリンター部4は、スキャナー部2によって得られた画像データまたは外部端末からのプリントジョブのデータに基づいてシート上に画像を形成(プリント)する。画像形成の方式は、例えば電子写真方式によるものやインクジェット方式によるものなどが用いられるが、特に限定されない。
プリンター部4は、画像形成時に、最下位置に配されたカセット4a、4b、4cのいずれかからシートを1枚ずつ繰り出して、繰り出されたシートを1枚ずつ上向きに搬送路に沿って搬送しつつ1枚のシートごとに画像を形成し、画像が形成されたシートを排出ローラー対40(図2)まで搬送して機外から排出する。排出されたシートは、後処理部5に搬入される。
操作部3は、ユーザーが画像形成装置1の前に立ったときに操作し易い位置に配されており、ユーザーの入力操作、例えばコピー枚数の入力、コピーなどのジョブ開始の指示、ジョブ停止の指示、後処理部5における後処理、ここではシート束のステープル綴じの実行指示や部数の指定などを受け付けて、受け付けた内容を制御部(不図示)に伝える。
制御部は、操作部3からのユーザーの入力情報を受け付けると共に、ユーザーの指示によるジョブをスキャナー部2とプリンター部4を制御して円滑に実行させる。また、後処理の実行が指示されると、その旨を後処理部5に伝え、指示された後処理を実行させる。
<後処理部5の構成>
図2は、後処理部5の全体構成を示す模式的な正面断面図であり、プリンター部4の排出ローラー対40と排出口41と搬送路49も併せて示している。
同図に示すように後処理部5は、筐体50と、搬送ローラー対51、52、53と、シート整合部54と、ステープル綴じ部55と、排紙トレイ56とを備える。搬送ローラー対51、52、53と、シート整合部54と、ステープル綴じ部55は、筐体50に収容されている。
筐体50の右側壁501には、プリンター部4の排出口41から排出ローラー対40によって排出されたシートを受け入れる受け入れ口505が設けられている。筐体50の左側壁502には、上下動する排紙トレイ56の移動スペースを確保するための開口506が設けられている。
搬送ローラー対51~53は、受け入れ口505から受け入れられたシートを搬送路59に沿って矢印A5方向に搬送する。3つの搬送ローラー対51~53のうち、シート搬送方向の最下流に位置する搬送ローラー対53を通過したシートは、後処理を実行しない場合には、そのまま搬送路59に沿って矢印A8方向に移動して、左側壁502の開口506を通って排紙トレイ56に収容される。
排紙トレイ56は、筐体50内の底壁500に立設された立壁503に沿って上下動可能に構成されており、実線で示す最下位置がホーム位置であり、画像形成後のシートの収容枚数に応じて高さ位置が制御されるようになっている。具体的には、多数枚のシートに連続コピーを行うジョブの場合、排紙トレイ56は、1枚目のシートの収容前に、破線で示す最上位まで移動して、1枚目のシートが搬送されて来るのを待ち、1枚目のシートの収容後、2枚目、3枚目・・・というようにシートの収容枚数が増えるに伴って少しずつ下がっていく。これにより、排紙トレイ56上に積載収容されているシート束の上に、新たに搬送されて来るシートがスムーズに収容される。
一方、後処理を実行する場合には、搬送ローラー対53を通過したシートは、シート整合部54に送られる。
シート整合部54は、二点鎖線で示す搬送路58に沿ってトレイ101上に搬送されて来たシートを整合する。このシートの整合とは、トレイ101上のシートをシート搬送方向(矢印A3方向:FD方向という。)に整合することをいう。
ステープル綴じ部55は、トレイ101上で整合された複数枚のシートからなるシート束にステープル綴じを施す。ステープル綴じ後のシート束は、不図示の搬送手段によりトレイ101上を矢印A4方向に搬送されて、排紙トレイ56に収容される。
<シート整合部54の構成>
シート整合部54は、トレイ101と、パドル部102と、昇降駆動部103と、シート押え部材104とを備える。
トレイ101は、搬送ローラー対53よりも下に配置され、搬送ローラー対53を通過したシートを収容するトレイであり、排紙トレイ56に近い側の左端部111よりも遠い側の右端部112の方が下がるように傾斜した姿勢になっている。
トレイ101の上面108は、シートを載置するシート載置面であり、シート載置面108の水平に対する傾斜角θ1は、例えば18°である。傾斜角θ1を小さくするほど、シートに作用する重力のシート載置面108に平行な分力が小さくなって、トレイ101をシートが自重で滑落することが起こり難くなるが、それだけ上下方向の設置スペースが低減されて、上下方向の小型化を図れる。傾斜角θ1は、例えば0°以上、30°以下の範囲にすることができる。トレイ101の右端部112には、収容されたシートの先端が当接するエンドガイド105が立設されている。
シート押え部材104は、薄い板状の弾性部材であり、トレイ101よりも上に配置され、トレイ101上のシートを上から押さえて、シートの浮き上がりを防止する。
パドル部102は、搬送ローラー対53よりもシート搬送方向下流側に配置され、昇降駆動部103は、パドル部102に近接配置されている。
<パドル部102と昇降駆動部103の構成>
図3は、パドル部102と昇降駆動部103の分解斜視図である。
同図に示すようにパドル部102は、2個のパドル支持部材121と、回転軸122と、2個の回転パドル123と、回転軸124を含む。
各パドル支持部材121は、板状であり、板面がX-Y平面に平行な姿勢で、Z軸方向(装置前後方向)に間隔を開けた状態で、シート搬送方向の一端側の端部同士が接続部材127で繋がれ、他端側の端部同士が接続部材128で繋がれている。
各パドル支持部材121には、シート搬送方向に間隔を開けた2箇所の位置に、上部が開放された凹部125、126が開けられている。
各凹部125には、軸受129を介してZ軸方向に平行な回転軸122が回転自在に支持されている。回転軸122の軸方向両端は、筐体50における不図示の側壁に回転自在に支持されている。また、各凹部126には、軸受139を介してZ軸方向に平行な回転軸124が回転自在に支持されている。
回転軸124の軸方向両端側のそれぞれに回転パドル123が一つずつ回転軸124と一体で回転するように装着されている。ここで、回転軸124は、軸方向中央部が断面円形の円形軸部21であり、軸方向両端部のそれぞれが断面円形の一部をカットしてD字状になるように加工が施されたDカット軸部22、23になっている。
2個の回転パドル123は、同じ形状、同じ大きさのものであり、同じシート整合機能を有するもの同士である。2個の回転パドル123は、回転軸124の軸方向に一定距離離れた位置に設けられている。具体的には、2個の回転パドル123は、シート搬送路59(図2)の幅方向中央位置に相当する位置U(図15(a))から軸方向(シート幅方向)に同じ一定距離U1だけ離れた位置に配置されている。これにより、各回転パドル123からトレイ101上の1枚のシートSに搬送力がバランス良く付与され、そのシートSの傾きを抑制できる。
回転パドル123のそれぞれは、ホルダー160に3枚のフィン161、162、163が片持ち支持されてなる。
ホルダー160は、樹脂または金属からなる筒状部材であり、回転軸124が挿通される貫通孔64が設けられている。貫通孔64の装置正面側には、回転軸124のDカット軸部22(または23)に対応する形状のDカット孔部が設けられ、装置背面側(同図では見えていない)には、回転軸124の断面円形の円形軸部21に対応する形状の円形孔部が設けられている。一つの貫通孔64にDカット孔部と円形孔部の両方を設けているのは、2個の回転パドル123のそれぞれを回転軸124に装着する作業の際の逆向き装着を防止するためである。この逆向き装着防止機構については、後述する。
フィン161~163のそれぞれは、同じ形状、同じ大きさ、同じ素材、例えばゴム、樹脂、シリコンなどからなる可撓性を有する板状の弾性部材であり、自由端部の長さLが例えば約17mmであり、幅Wが例えば約13mmであり、厚みが例えば約2.5mmである。
それぞれの回転パドル123は、フィン161~163の回転方向における角度が、一方の回転パドルと他方の回転パドルとが同じ位置関係になるように回転軸124に固定されている。これにより、それぞれの回転パドル123は、符号が同じ2個のフィン同士、例えば一方の回転パドル123のフィン163と他方の回転パドル123のフィン163とが回転方向に同位相で回転することになる。これにより、装置正面側と装置背面側のそれぞれにおいて、その回転パドル123のフィン161~163からトレイ101上のシートに搬送力が付与されるタイミングが同期するようになるので、搬送力の装置前後での差が抑制されて、安定したシート搬送性を得ることができる。
回転軸122には、2つの軸受129の間であり、各軸受129から離れた位置に、歯付きプーリー131が固着されており、回転軸124には、2つの軸受139の間であり、各軸受139から離れた位置に、歯付きプーリー133が固着されている。2つの歯付きプーリー131、133には、歯付きベルト135が巻き回されている。
一方、昇降駆動部103は、2個のレバー部材151と、Z軸方向に平行な回転軸152とを含む。
各レバー部材151は、その基端部153にZ軸方向の貫通孔154が穿設されており、各貫通孔154に回転軸152が嵌め込まれ、Z軸方向に間隔を開けた位置で回転軸152に固着されている。各レバー部材151は、基端部153からシート搬送方向に延伸されたアーム形状をしており、その先端部155には、Z軸方向に貫通する長孔157が穿設されている。
装置正面側のレバー部材151の長孔157には、装置正面側のパドル支持部材121の正面側の面に突設されたピン137が入り込み(係合)、装置背面側のレバー部材151の長孔157には、装置背面側のパドル支持部材121の背面側の面に突設されたピン137が入り込む(係合)。長孔157の幅は、ピン137の径よりも少しだけ大きく、長孔157の長さは、ピン137の径の数倍の長さになっている。
このような構成において、パドル部102の回転軸122に駆動源M1、ここではモーターから矢印A7方向の回転駆動力が伝達されると、その回転駆動力が回転軸124から歯付きプーリー131、歯付きベルト135、歯付きプーリー133を通じて回転軸124に伝わり、回転軸124が矢印Q方向に回転する。回転軸124が回転すると、回転軸124と一体の2個の回転パドル123も同方向に回転する。
また、昇降駆動部103の回転軸152に駆動源M2、ここではモーターから矢印A11方向(同図の時計方向:正転)の回転駆動力が伝達されると、その回転駆動力により、回転軸152と一体の各レバー部材151が回転軸152を中心に同方向に揺動する。この揺動により、各レバー部材151の先端部155が下降すると、その下向きの力が各レバー部材151の先端部155からその長孔157に係合しているピン137を通じてパドル支持部材121に伝わる。この下向きの力により、ピン137が長孔157内をスライドしつつパドル支持部材121が回転軸122を中心に矢印A14方向、つまり下向きに揺動する。この揺動により、2個の回転パドル123が下降する。
逆に、駆動源M2から矢印A12方向(同図の反時計方向:逆転)の回転駆動力が回転軸152に伝達されると、その回転駆動力により各レバー部材151が回転軸152を中心に同方向に揺動、つまり上昇して、その上向きの力がその長孔157に係合しているピン137を通じてパドル支持部材121に伝わる。この上向きの力により、ピン137が長孔157内を上記とは逆方向にスライドしつつパドル支持部材121が回転軸122を中心に矢印A15方向に上向きに揺動して、2個の回転パドル123が上昇する。
レバー部材151の揺動に伴ってピン137が長孔157に沿って動き、揺動するレバー部材151からピン138と長孔157の係合部を通じてパドル支持部材121に下向きまたは上向きの力が付与されることでパドル支持部材121が揺動するように、レバー部材151の長孔157とこれに係合しているパドル支持部材121のピン137の配置位置が予め決められている。
図2は、回転パドル123がホーム位置に位置している様子を示している。同図に示すホーム位置では、回転パドル123とパドル支持部材121が搬送路59よりも上に位置し、3枚のフィン161~163が同図に示す位置で静止するように回転停止位置が制御されるようになっている。このためホーム位置では、パドル部102が搬送中のシートに接触することがなく、シートの搬送性に影響を与えることはない。
一方、図4は、回転パドル123がホーム位置から下降して、搬送路59を横切ってフィン163の先端部がトレイ101のシート載置面108に接して撓む状態になる当接位置まで遷移した様子を示している。回転パドル123の昇降は、上記の制御部が駆動源M2の駆動力の回転方向を正転と逆転の一方に切り替えることにより行われる。
シートに対する後処理が実行されない場合、回転パドル123がホーム位置に位置したままになる。シートに対する後処理が実行される場合、回転パドル123がホーム位置から当接位置に移動して、回転パドル123のフィン161~163によりトレイ101上のシートの整合が行われる。
<シートの整合処理>
図5(a)~図5(d)は、後処理を実行する場合に1枚のシートSがシート整合部54で整合される様子を説明するための模式図であり、昇降駆動部103は図示が省略されている。図5(a)に示すように1枚目のシートS1が搬送ローラー対53により矢印A8方向に搬送中には、回転パドル123がホーム位置に位置しており、回転パドル123は静止した状態になっている。
シートS1の搬送方向後端Seが搬送ローラー対53を通過すると、シートS1が自重で落下しつつ、図5(b)に示すように回転パドル123がホーム位置から当接位置に下降して、回転パドル123のフィン163がシートS1の後端側領域Scをトレイ101のシート載置面108に押し付ける。このシートSの自重による落下とフィン163による押し付けがシートS1のトレイ101への搬送になる。なお、この時点では、回転パドル123が停止したままであるが、直後に回転が開始される。
ここで、回転パドル123のホーム位置から当接位置への移動は、シートS1の搬送方向後端Seが搬送ローラー対53よりも搬送方向上流側に配置されている光学センサー159で検出されてから所定時間経過時に開始される。この所定時間は、シートS1の搬送方向後端Seが光学センサー159で検出されてから、シートS1の後端側領域Scが回転パドル123の真下の位置に到達するまでに要する時間であり、シート搬送速度(一定)と、光学センサー159の検出位置から回転パドル123の真下の位置までの搬送路59上の距離とから予め求められる。
図5(c)に示すように回転パドル123の矢印Q方向の回転が開始されると、回転パドル123のフィン163、162、161がこの順に、そのフィンの先端部がトレイ101上のシートS1の上面に接しつつ回転方向下流側に撓んだ姿勢になって、フィンの先端部とシートS1の上面間に摩擦力が生じることで、回転方向に沿う搬送力が回転パドル123からシートS1に付与される。この搬送力の付与により、シートS1がトレイ101上を矢印A3方向に搬送され、シートS1の先端Sf(上記の後端Seに相当)がトレイ101の右端のエンドガイド105に当接する。
回転パドル123は、回転開始から少なくともシートS1の先端Sfがエンドガイド105に当接するのに要すると想定される時間に亘って回転が継続され、その時間が経過すると、回転が停止される。これにより、トレイ101上における1枚目のシートS1の矢印A3方向(FD方向)の整合が終了する。なお、回転パドル123の回転停止は、上記のようにフィン161~163が図5(a)に示す姿勢で静止した状態になるように回転角度位置が制御されることにより行われる。
3枚のフィン161~163は、いずれか一個のフィンがトレイ101上のシートSに接して撓んでいるときに他の2個のフィンと接触しない、つまり各フィンが相互に干渉しないように、回転方向に間隔を開けた位置に配置および/または各フィンの自由端部の長さが決められている。
上記の「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、回転パドル123によりトレイ上のシートをエンドガイドに搬送する構成において、シートのエンドガイドからの離隔やシートの座屈が生じると、シート整合の低下に繋がる。そこで、本実施例では、既存のフィンを用いながら、トレイ上のシートの離隔や座屈が生じないように、フィン161~163を支持するホルダー160の形状に工夫を加えている。このホルダー160の具体的な形状については、後述する。
1枚目のシートS1の整合が終了すると、回転パドル123が当接位置からホーム位置に戻って、2枚目のシートSが搬送されて来るのを待ち、2枚目のシートSが搬送されて来ると、回転パドル123がホーム位置から当接位置に下降して、回転パドル123のフィン163が2枚目のシートSの搬送方向後端側領域Scをトレイ101に収容されているシートS1に押し付ける(図5(a)~(b)と同じ動き)。
そして、回転パドル123の矢印Q方向の回転が再開されると、回転パドル123のフィン163、162、161により、各フィンの回転方向の力が2枚目のシートSに付与される。この力により、トレイ101上に収容されている1枚目のシートSの上に重ねられた2枚目のシートSが矢印A3方向に搬送され、そのシートSの先端Sfがトレイ101の右端のエンドガイド105に当接する(図5(c)と同じ動き)。これにより、2枚目のシートSの整合が終了する。
3枚目以降の各シートSについても1枚ずつ、回転パドル123のホーム位置から当接位置への下降、回転開始から停止、当接位置からホーム位置への上昇という一連の動作が繰り返されて、各シートSのトレイ101上での整合が実行される。
図5(d)は、6枚のシートS1~S6がトレイ101上に積載収容された場合に、6枚目のシートS6に対する回転パドル123のホーム位置からの下降距離H2が1枚目のシートS1に対する下降距離H1(図5(b))よりも短い様子を示している。
回転パドル123の下降距離Hを収容されたシート枚数に応じて変えているのは、次の理由による。すなわち、トレイ101上に積載収容されているシートSの枚数が多くなるほど、最上位のシートSの、トレイ101のシート載置面108からの高さが高くなる。この高さが高くなる分、回転パドル123の下降距離Hを短くすることで、収容されたシート枚数が少なくても多くても、各フィン161~163から最上位のシートに付与される搬送力を均等化できるからである。
収容されたシート枚数に適した回転パドル123の下降距離Hを予め実験などから求めておき、収容されたシート枚数が増えるに連れてそれに適した下降距離Hだけ回転パドル123が下降するように、上記の駆動源M2により駆動される各レバー部材151の下方への揺動角を制御することで実現できる。
<回転パドル123の構成>
図6は、1個の回転パドル123を軸方向から正面視したときの回転パドル123の構成を示す拡大正面図であり、図7は、3枚のフィン161~163が装着される前のホルダー160を単体で示す正面図である。
図6と図7に示すようにホルダー160は、正面視において破線で示す円190を円周とする円筒状部材の外周面164に3個の支持凹部171、172、173を穿設してなる形状に形成されている。この円190をホルダー160の外接円という。外接円190の中心169は、回転軸124の軸心に相当する。以下、中心軸169という。
フィン161~163は、その基端部165がホルダー160の支持凹部171、172、173の底部271、272、273に固定支持されることにより、ホルダー160に装着されるようになっている。図6に示すようにフィン163は、基端部165から先端部166側に立ち上がる方向(仮想直線195と平行な方向)と、半径方向(中心軸169を通る仮想直線193に平行な方向)とのなす角θが約90°である。フィン161、162も同様である。
なお、フィン163から回転方向Qにフィン161までの間の範囲α(図6)には、フィンが設けられていない。これは、次の理由による。すなわち、範囲αにフィンを設けると、回転パドル123がホーム位置(図5(a))に存しているときに、そのフィンの先端が搬送路59を横切って、シートSの搬送に支障を来すおそれがあるからである。範囲αは、この範囲内にフィンを設けると、搬送路59を搬送中のシートSの搬送に支障を来すおそれがある範囲であり、ホルダー160の外周面の1周のうち、所定の範囲α以外の領域にフィン161~163が設けられている構成になっている。この意味で、ホーム位置において回転パドル123は、所定の範囲αが搬送路59に臨む姿勢で停止しているということができる。なお、このようなシート搬送に支障のおそれがない場合には、範囲α内にもフィンを配置する構成をとるとしても良い。
図6は、フィン161~163が自然状態、つまりフィン161~163に外力が何ら加わっていない状態を示している。フィン161~163ごとにその基端部165から先端部166に向かう方向をフィン長手方向という。また、フィン163の自由端部168において外接円190よりも内側に入り込んでおり、基端部165と連続している部分を自由端部の基端側部位(第1部分)65という。
支持凹部171~173は、中心軸169の軸方向に沿ってホルダー160の軸方向一端から他端の全長に亘って設けられている(図12(a)、(b))。このことから支持凹部171~173は、ホルダー160の外周面164に形成された軸方向の溝部といえる。
図7に示すように支持凹部171、172、173の底部271、272、273の底面71、72、73は、正面視で円弧状であり、その円弧の中心74、75、76が中心軸169から一定の半径rを有する円上に位置している。ここでは、中心軸169と中心74を結ぶ仮想直線191(一点鎖線)と、中心軸169と中心75を結ぶ仮想直線192(一点鎖線)とのなす角度が約90°であり、中心軸169と中心76を結ぶ仮想直線193(一点鎖線)と仮想直線192とのなす角度が約90°である。
支持凹部173は、正面視において円弧状の底面73の周方向一端に連接している側壁181と、底面73の周方向他端に連接している側壁182を有する。側壁181、182は、側壁182の方が側壁181よりもホルダー160の回転方向(矢印Q方向)上流側に位置する関係を有するので、側壁181が回転方向下流側の側壁になり、側壁182が回転方向上流側の側壁になる。
回転方向下流側の側壁181は、正面視において、支持凹部173の円弧状をした底面73の当該円弧の中心76を通り、仮想直線193に直交する仮想直線(一点鎖線)を符号195で示したとき、底面73の周方向一端から仮想直線195に平行に延設されている側壁になる。
一方、回転方向上流側の側壁182は、吹き出しの拡大部分に示すように正面視において直線形状の第1壁面185と、第1壁面185よりも支持凹部173の開口179側に設けられている円弧形状の第2壁面186と、を有する側壁である。
正面視において、第1壁面185は、底面73の周方向他端187から仮想直線195に平行に直線状に延設されており、第2壁面186は、第1壁面185の先端188に連続し、第1壁面185の仮想延長線198(一点鎖線)よりも回転方向上流側において外接円190に近づく方向に凸になる円弧状に延設されており、第2壁面186の先端(終端)189が外接円190に接続されている。なお、第1壁面185と第2壁面186は、正面視で直線状、円弧状であるが、中心軸169に直交する面で切断しても同じ直線状、円弧状をしているので、実質、第1壁面185は平面、第2壁面186は円弧面である。ここで、外接円190の曲率(=1/半径)をR0、第2壁面186の円弧の曲率をR1とすると、R0<R1の関係を有する。
本実施例では、図6に示すようにホルダー160の外接円190から内側に窪んだ凹部263を構成する第2壁面186を設けることで、第2壁面186とフィン163の自由端部168の第1部分65との間に空間199を形成し、フィン163が自然状態のときにその空間199を介してフィン163の第1部分65とホルダー160の第2壁面186とが離隔されている。
第2壁面186は、フィン163の第1部分65との間隔Iがフィン163の基端部165から先端部166に向かうに伴って広がる形状に形成されている。換言すると、第2壁面186が形成する凹部263は、フィン163の基端部165の支持位置での深さが最も深く、ここから回転方向上流側にかけて浅くなる形状に形成されている。
回転パドル123が回転してフィン163の先端部166がトレイ101上のシートSの上面に接してフィン163の自由端部168が回転方向Qとは反対方向の力を受けて回転方向上流側に撓むのに伴って、フィン163の第1部分65がホルダー160の第2壁面186に当たるまで基端部165の支持位置を支点に回転方向上流側に倒れる(弾性回倒)。フィン163の第1部分65の回倒量が多くなるほど、空間199が狭くなり、フィン163の第1部分65がホルダー160の第2壁面186に当たると(空間199がなくなると)、第2壁面186により、フィン163の第1部分65の更なる回倒が規制される。
この意味で、ホルダー160は、フィン163の基端部165の支持位置(第1壁面185に相当)から回転方向上流側にかけての周面部分が外接円190から窪んで形成された凹部263(回倒許容凹部)を含み、回転パドル123の回転に伴ってフィン163がシートSに押し付けられつつ弾性回倒する際、第2壁面186(凹部表面)にフィンが接するまでフィン163の回答を許容している構成といえる。
このようにフィン163の第1部分65の倒れを許容するための空間199を形成する実施例の構成により、このような空間199が形成されていない比較例の構成に比べて、フィン163の自由端部168の撓み量(曲がり量)を少なくできる。このことを図8(a)、(b)により説明する。
図8(a)は、実施例と比較例におけるフィン163の支持構成の違いを示す図である。同図に示す実施例は、図6に示すフィン163とホルダー160の支持凹部173をそのまま抜き出して示したものであり、支持凹部173の側壁182が第1壁面185と第2壁面186を有している。
比較例では、側壁182aが正面視において外接円190との交点197まで真っすぐに延びており、実施例の第2壁面186も空間199も存在せず、側壁182aの全体がフィン163と接する構成になっている。この比較例は、図18に示す構成に相当する。
図8(b)は、フィン163がトレイ101上のシートに接して撓んだときのフィン163の撓み姿勢を示す模式図であり、実線が実施例における撓み姿勢を示し、一点鎖線が比較例における撓み姿勢を示している。
実線で示す実施例では、上記の空間199を形成することで、フィン163の自由端部168のフィン長手方向の基点(曲がり始める点)が第1壁面185と第2壁面186の接続点188になる。一方、破線で示す比較例では、その基点が側壁182a(図8(a))と外接円190との交点197になる。実施例の基点188の方が比較例の基点197よりもフィン163の先端部166からのフィン長手方向の距離が長くなるので、同じ長さのフィン163を用いても、実施例の方が比較例よりも自由端部168の撓み量が少なくなり、フィン163の曲がり方が緩くなる。
自由端部168の曲がり方が緩くなると、曲がり方がきつい比較例よりも、撓んだフィン163に蓄積される弾性エネルギーが少なくなり、フィン163がシートSから離れた瞬間に、図18に示すような一点鎖線から二点鎖線で示す大きな跳ね上がり姿勢になることが抑制される。これにより、フィン163の曲がり方がきつくなるために、シートSのエンドガイド105からの離隔やシートSの座屈により生じるシートの整合不良の防止を図ることができる。
自然状態のフィン163と第2壁面186との離隔距離、つまり外接円190から内側への第2壁面186の窪み量を大きくとると、フィン163の自由端部168の撓み量(曲がり方)を小さくすることができる。従って、フィン163によるシートSのエンドガイド105への搬送性を確保しつつ、フィン163がシートSから離れるときの整合不良を防止できるように、第2壁面186の窪み量の大きさを実験などから装置構成に適した値に決めることができる。この意味で、外接円190から窪んだ凹部263を設けることが、整合不良を防止するためにホルダー160に加えられた工夫になる。
上記では、フィン163とこれが嵌め込まれる支持凹部173の構成を説明したが、他のフィン162、161と支持凹部172、171、回倒許容凹部262、261についてもフィン163と支持凹部173と回倒許容凹部263と基本的に同様の構成である。
具体的に図7に示すように正面視において、支持凹部172、171のそれぞれの側壁182が直線形状の第1壁面185と円弧形状の第2壁面186とからなり、第2壁面186が外接円190よりも内側において外接円190に近づく方向に凸になる円弧状に延設されてなる。また、図6に示すようにホルダー160には、フィン162、161の基端部165の支持位置から回転方向上流側にかけての周面部分が外接円190から窪んで形成された回倒許容凹部262、261が形成されている。
なお、支持凹部172は、支持凹部173と同じ形状であるが、支持凹部171は、形状が少し異なっている。具体的には、正面視において支持凹部171の第1壁面185の長さが支持凹部173の第1壁面185よりも少し短く、支持凹部171の第2壁面186の曲率をR2とすると、R0<R2<R1の関係を有する。
このように支持凹部171の形状を支持凹部172、173と異ならせたのは、次の理由による。
すなわち、ホルダー160が1回転する間、フィン163が最初にトレイ101上にシートSに接し、次にフィン162が接し、最後にフィン161が接する。
本実施例では、トレイ101上のシートSは、最初と2番目にシートSに接するフィン163、162の搬送力によりシートSの先端Sfがエンドガイド105に当たる位置まで搬送されていることが多い。このため、最後にシートSに接するフィン161は、直前のフィン163、162では整合し切れなかったシートSのずれを直して整合性をより高める意味合いが強い。この点を考慮すると、フィン161によるシートSの搬送力は、フィン163、162によるシートSの搬送力よりも少し弱めにすることが望ましい。
シートSの搬送力は、フィンによるシートSへの押圧力に依存し、この押圧力は、フィンの撓み量が小さくなるのに伴って小さくなる。フィンの撓み量の大きさは、上記のように外接円190から内側への第2壁面186の窪み量の大きさで調整が可能である。そこで、実施例では、フィン161が嵌め込まれる支持凹部171の方が、フィン163、162が嵌め込まれる支持凹部173、172よりも、第1壁面185の長さを短くし、第2壁面186の曲率Rを小さくすることで、第2壁面186の窪み量を大きくとり、フィン161の撓み量を抑制する構成をとっている。
<フィンによる押圧力の大きさ>
図9(a)は、実施例における回転パドル123を回転させたときに1枚のフィン163が外力の加わっていない自然状態からトレイ101のシート載置面108に接して撓み始め、その撓みが変化していく様子を6個の回転角度位置(O、A、B、C、D、E位置)のそれぞれで示す模式図であり、説明に必要な部材のみが示されている。ここで、O位置は、フィン163がトレイ101に接したときの位置を示す。C位置は、フィン163のライン(上記の仮想直線195に相当)がトレイ101のシート載置面108と直交するときの位置を示す。A(またはB)位置は、C位置に対して-36°(または-18°)の角度位置、つまりC位置を基準に回転パドル123を回転方向(矢印Q方向)とは逆方向に角度36°(または18°)だけ回転させたときの位置を示す。同様に、D(またはE)位置は、C位置を基準に回転パドル123の回転を回転方向に角度18°(または36°)だけ進めたときの位置を示す。
同図に示すように回転パドル123の回転によりフィン163の自由端部168がシート載置面108に接して回転方向(矢印Q方向)とは反対方向の力を受けると、回転方向下流側に凸の湾曲形状になるように撓み始め(O位置)、回転角が大きくなるのに伴って撓み量が大きくなっていき(A位置からE位置)、やがてフィン163の自由端部168がシート載置面108から離隔する。
図9(b)は、実施例において回転パドル123が角度位置O~Eのそれぞれに位置したときにフィン163からトレイ101のシート載置面108に作用する押圧力の分布を示すグラフである。このグラフは、CAE(Computer Aided Engineering)によるシミュレーションの解析結果から得られたものになる。
ここで、同図の「基準点からの距離P」とは、図6に示す基準点167からフィン163の先端部166へ向かう方向の長さを示し、例えばP=16mmとは、基準点167から16mm離された位置を示している。
各角度位置のグラフのそれぞれが山形の形状をしているのは、各角度位置においてフィン163の先端部166がトレイ101に点接触しているのではなく面接触しているからである。各角度位置において面接触している領域のフィン長手方向の略中央で押圧力が最も大きく(ピーク)、両端に向かうに伴って押圧力が小さくなっていき、接触していない領域では押圧力が0になっている。
押圧力がピークになる距離Pの大きさは、位置O~Cが最も小さく、位置Dが中間であり、位置Eが最も大きくなっている。これは、位置O~Eに移るに伴ってフィン163の自由端部168の曲がり方が大きくなり、シート載置面108に当たる自由端部168の領域がフィン長手方向の先端に近づいていくことによると考えられる。
押圧力のピーク値は、位置D、Eで略同じであり、その大きさは0.1MPaよりも小さくなっていることが分かる。
一方、図10(a)は、比較例における回転パドル233を回転させたときのフィン163の撓みの様子をO~E位置のそれぞれで示す模式図である。この比較例では、回転パドル233のホルダー260がまんじ形状をしており、その凹部にフィン163が嵌め込まれて片持ち支持される構成を示しているが、この構成は、実質、図8(a)に示す比較例に示す片持ち支持の構成に等しいものである。つまり、図10(a)に示すまんじ形状の凹部の側壁182の全部が正面視で直線状であり、実施例における第2壁面186と空間199が存在しない構成になっている。
同図に示す比較例と図9(a)に示す実施例とを同じ位置同士で見比べると、比較例の方が実施例よりもフィン163の曲がり方がきつくなっていることが分かる。
図10(b)は、図9(b)に示す実施例と同じ解析方法で得られた比較例における各位置での押圧力の分布のグラフである。比較例では、実施例に比べて特にE位置(+36°の角度位置)のグラフを見ると、押圧力のピーク値がかなり大きく、具体的には0.1MPaを大幅に超えており、実施例よりも山形のグラフの横幅が狭く、勾配が急になっている。E位置は、フィン163の先端部166がシート載置面108から離隔する直前の位置に相当する。グラフからE位置では、フィン163の先端部166のかなり狭い領域に、トレイ101のシート載置面108を押す押圧力の反作用による力が集中して作用しているといえる。
比較例の方が実施例よりもフィン163の曲がり方がきつく、フィン163の先端部166に集中する力が大きい分、比較例の方が実施例よりもフィン163の先端部166がシート載置面108上のシートSから離隔する瞬間にシートSに付与される搬送力が大きくなり、図18の二点鎖線で示すようなフィン163の大きな跳ね上がりが生じ易く、シートSを押し出す速さも速くなり易い。このことは、上記の整合性低下の要因になる。
図11は、上記の解析で得られた実施例と比較例のそれぞれにおける各位置でのフィン163の、シート載置面108との当接領域における移動速度を示すグラフである。
同図に示すようにA位置からD位置までの各位置では、移動速度が実施例も比較例も大きな差がついていないが、E位置では比較例の方が実施例よりも移動速度がかなり速くなっている。これは、比較例ではE位置がフィン163の自由端部168がシート載置面108から離隔する直前の位置であり、実施例よりもフィン163の、シート載置面108との当接領域がフィン163の先端にかなり近いこと、つまり中心軸169(回転中心)からの距離が長いことによる。具体的には、中心軸169の回転速度が一定の場合、回転中心からその当接領域までの距離が長くなるほど、その当接領域の移動速度(周速)が速くなるという関係を有するからである。
実施例においてE位置は、フィン163がシート載置面108から離隔する直前の位置とはいえないが、フィン163の自由端部168の曲がり方が比較例よりも緩い分、離隔直前における上記当接領域の移動速度が比較例よりも遅くなることが確認されている。このことからも、実施例の方が比較例よりもシートの整合性を向上できることが分かる。
このように回転パドル123がホーム位置から当接位置まで下降してトレイ101上のシートSを整合する構成において、当接位置での回転パドル123のホルダー160とトレイ101との距離を従来よりも狭めて(その狭める分、トレイ101を上に上げて)、装置の上下方向の小型化を図っても、トレイ101上のシートSの整合性を向上することができる。
なお、上記実施例では、回転パドル123を支持しているパドル支持部材121をモーターM2の駆動力で押し下げる構成例を説明したが、これに代えて、例えば重力のみで落下させる構成も採り得る。
重力のみで落下する構成の場合、自重で落下した回転パドル123のフィン163がトレイ101上のシートSに接したときにそのシートSから受ける上向きの反力の大きさ(図9(b)、図10(b)に示す圧力に相当)は、フィン163の曲がり方がきついほど大きくなる。この反力が大きいほど、自重で落下した回転パドル123の上への跳ね返りが大きくなる。この跳ね返りによりホルダー160が少し上に上がると、フィン163によるトレイ101上のシートSへの押圧力が急峻に下がって、フィン163からシートSへの搬送力が弱くなると、トレイ101上におけるシートSの整合性が低下し易くなる。
上記のように実施例は比較例よりもフィン163の曲がり方が緩やかになる。このため、重力のみで落下する構成をとった場合でも、フィン163の曲がり方が緩やかになる分、回転パドル123の上への跳ね返りが少なくなって、跳ね返りが大きくなる比較例よりもシートの整合性を向上できることになる。
<回転パドル123の回転軸124への逆向き装着防止機構について>
図12(a)は、ホルダー160の斜視図であり、図12(b)は、図12(a)に示す矢印F方向からホルダー160を見たときの斜視図である。図13は、図12(a)に示すG-G線と中心軸169とを含む仮想平面でホルダー160を切断したときのホルダー160の矢視断面図である。
図12(a)、(b)に示すようにホルダー160の貫通孔64は、中心軸169を中心とする断面円形の一部がカットされたDカット孔部11とこれと同軸の円形孔部12とを有する。Dカット孔部11と円形孔部12が回転軸124の円形軸部21とDカット軸部22、23と協働して、逆向き装着防止機構100を構成する。
図13に示す円形孔部12の直径D1は、回転軸124の円形軸部21(図14)の直径と略同じまたは少し大きくなっており、回転軸124の円形軸部21が貫通孔64の円形孔部12に挿通されたときに、がたつきがほとんどないようにそれぞれの公差が予め決められている。Dカット孔部11は、直径D1の円形の円周の一部をカットしてなされたものであり、円形孔部12と連続する部分に段差15が設けられている。Dカット孔部11の軸方向長さはB1であり、円形孔部12の軸方向長さはB2(<B1)になっている。Dカット孔部11と円形孔部12とは、貫通孔64の断面形状が回転軸124の軸方向の第1領域と第2領域とで異なる孔部に相当する。
図14は、2個の回転パドル123と回転軸124の分解斜視図である。
同図に示すように回転軸124は、軸方向中央部が断面円形の円形軸部21であり、軸方向両端部がDカット軸部22、23になっている。円形軸部21とDカット軸部22(または23)とが連続する部分には、段差20が設けられている。円形軸部21とDカット軸部22、23は、回転軸124の断面形状が軸方向の中央部と端部とで異ならせてある軸部に相当する。
装置正面側のDカット軸部22には、装置正面側の先端部に、ストップリング28が嵌め込まれる溝部25が設けられている。また、装置背面側のDカット軸部23には、装置背面側の先端部に、ストップリング29が嵌め込まれる溝部27が設けられている。Dカット軸部22において溝部25よりも装置背面側の全部を軸本体部24といい、Dカット軸部23において溝部27よりも装置正面側の全部を軸本体部26という。
軸本体部24の軸方向長さC1は、軸本体部26の軸方向長さC2よりも短くなっている。また、長さC1は、長さB1と略同じ、実際にはB1よりも0~+1mm程度の寸法公差を有している。さらに、長さC2は、長さ(B1+B2)と略同じ、実際には(B1+B2)よりも0~+1mm程度の寸法公差を有している。また、Dカット軸部22の軸方向長さをC3とすると、長さC1<C3<(B1+B2)の大小関係になっている。各長さの大小関係により、回転パドル123の逆向き装着の防止が実現される。このことを、図15(a)と(b)により説明する。
図15(a)は、2個の回転パドル123を回転軸124に正しい向きに挿入した場合の例を示しており、図15(b)は、逆向きに挿入した場合の例を示している。なお、各図ではフィン161~163の図示が省略されている。ここで、図15(a)にはシート搬送路59の幅方向中央位置(センター位置)に相当する位置Uが記載されており、それぞれの回転パドル123がセンター位置Uから同じ距離U1だけ離れた位置に装着されている様子も併せて示されている。
図15(a)に示す装置正面側の回転パドル123を見ると、ホルダー160は、その円形孔部12に回転軸124の円形軸部21の装置正面側の端部が嵌まり、ホルダー160のDカット孔部11と円形孔部12との間の段差15が回転軸124の円形軸部21とDカット軸部22との段差20に当たる位置まで回転軸124に挿入されており、段差15と段差20との当接により、それ以上の挿入ができない状態になっている。
そして、軸本体部24の長さC1がDカット孔部11の長さB1と略同じなので、Dカット軸部22の溝部25がホルダー160の装置正面側の端面19よりも装置正面側に露出して、その溝部25にストップリング28を嵌め込むことができ、装置正面側の回転パドル123を回転軸124に正しく装着することができる。
また、装置背面側の回転パドル123を見ると、ホルダー160の装置正面側の端面19が回転軸124の円形軸部21とDカット軸部23との間の段差20に当たるまで回転軸124に嵌め込まれている。ホルダー160の端面19と段差20との当接により、それ以上の挿入ができない状態になっている。
そして、長さ(B1+B2)が長さC2と略同じなので、Dカット軸部23の溝部27がホルダー160の装置背面側の端面18よりも装置背面側に露出して、その溝部27にストップリング29を嵌め込むことができる。
図15(a)に示すように装置正面側と背面側のそれぞれで回転パドル123を正しい向きに挿入した場合の、回転軸124に対する回転パドル123の軸方向の位置を正規位置という。
これに対して、図15(b)に示すように装置正面側から回転パドル123を逆向きに回転軸124に嵌め込もうとすると、ホルダー160の装置背面側の端面19が回転軸124の段差20に当たるまでしか嵌め込むことができず、つまり正規位置に至る前にそれ以上の挿入ができなくなる。
そして、長さC3<(B1+B2)の関係から、Dカット軸部22の溝部25がホルダー160の貫通孔64の中に隠れてしまい、その溝部25にストップリング28を嵌め込むこができなくなる。このことから組み立て作業者は、回転パドル123の向きが逆向きであることに気づき、正しい向きの装着を行うことで逆向き装着を防止できる。
同様に、装置背面側から回転パドル123を逆向きに回転軸124に挿入すると、ホルダー160の円形孔部12に回転軸124の円形軸部21の装置背面側の端部が嵌まり、ホルダー160の段差15が回転軸124の段差20に当たる位置まで挿入が許容されてしまう。つまり、ホルダー160が正規位置を越えた位置まで挿入が可能になる。
そして、長さB1<C2の関係から、ホルダー160の装置背面側の端面19とDカット軸部23の溝部27との軸方向間隔C4(=C2-B1)がかなり大きくなる。ホルダー160の端面19から露出している溝部27にストップリング29を嵌め込むことはできるが、その間隔C4の分、ホルダー160が軸方向に大きくがたつくことになる。このことから、作業者は、回転パドル123の向きが逆向きであることに気づいて、正しい向きの装着を行うことができる。
このような逆向き装着防止機構を設けることで、装置正面側と装置背面側とで同じ回転パドル123を兼用した場合に、誤った組み付けを防止して組立品質を確保でき、さらに装置正面側と背面側とで別々の回転パドル123を製造し管理する必要がなくなるので、製造、管理コストを低減できる。なお、装置構成に応じて、装置正面側の回転パドル123と装置背面側の回転パドル123を別設計することも可能である。
上記では、トレイ101上のシートSをFD方向(図2の矢印A3方向)に整合する構成を説明し、シート幅方向(図3:以下、「CD方向」という。)に整合することについて説明しなかったが、シートSをCD方向に整合する機構部を設けることもできる。CD方向の整合には、次の公知の構成を用いることができる。
すなわち、トレイ101上でCD方向に移動可能な2枚の整合板を配置し、2枚の整合板のCD方向の間隔を、搬送されて来るシートSの幅方向長さ(シート幅)よりも長くした待機位置で待機する。トレイ101上に搬送されて来た1枚のシートSが2枚の整合板の間に挟まれた状態で積載収容されると、2枚の整合板を待機位置から2枚の整合板の間隔がシート幅の長さと同じになる整合位置まで近づく方向に移動し、その後、待機位置に戻る。この2枚の整合板の待機位置から整合位置を経て待機位置まで戻る動作を1枚のシートSが搬送されて来る度に繰り返し行う。
(変形例)
以上、本開示を実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態では、ホルダー160の第2壁面186が外接円190よりも内側に位置する、曲率R1の円弧面であるとしたが、これに限られない。フィン161~163ごとに、フィンの弾性回倒の際、フィンの第1部分65が接するまでの間、傾倒を許容し、当接するとそれ以上の傾倒を規制することが可能な形状であれば良い。
図16は、変形例に係る凹部263の第2壁面186の形状を示す平面図である。同図に示すように例えば、凹部263の第2壁面の形状を186a(実線)または186b(一点鎖線)とすることもできる。
第2壁面186aは、平面視で直線形状(平面形状に相当)であり、凹部263の深さは、回転方向下流側から上流側にかけて漸次、浅くなる。
一方、第2壁面186bは、円弧部分301と直線部分302を含む。円弧部分301は、外接円190と同心円の円弧形状であり、中心軸169からの半径が外接円190よりも短い。直線部分302は、円弧部分301の回転方向上流側縁端から外接円190に向かって立ち上がり、外接円190に繋がっている。円弧部分301が外接円190と同心円であるので、凹部263の深さは、回転方向上流側から下流側にかけて同じまたは略同じになる。また、円弧や直線に代えて、例えば湾曲や弓型とすることもできる。さらに、例えば凹凸状や複数の突起が設けられた剣山状などとすることもできる。
(2)上記実施の形態では、一つのホルダー160に3枚のフィン161~163を装着する構成例を説明したが、フィンの数はこれに限られない。シートの整合性を向上できれば良く、装置構成に応じて、例えば1個または複数個とする構成をとり得る。
また、2個の回転パドル123をCD方向(シート幅方向)に間隔を開けて配置するとしたが、これに限られない。装置構成に応じて、例えばCD方向に3個以上の回転パドル123を配置する構成や回転パドル123を1個だけ配置する構成をとり得る。回転パドル123を1個だけとする場合、その回転パドル123をシート搬送路59のセンター位置Uに相当する位置に配置することが望ましい。トレイ101上におけるシートSの傾きを抑制することができる。
さらに、2個の回転パドル123が同じ形状、同じ大きさのものとしたが、整合性を確保できる範囲で、形状および/または大きさの異なるものを用いることもできる。
(3)上記実施の形態では、自然状態におけるフィン163の基端部165から支持凹部173の開口179に向かって立ち上がる方向と半径方向とのなす角θ(図6)が約90°である構成例を説明したが、これに限られない。例えば、角度θが80°以上、100°以下の範囲内の角度とすることもできる。
(4)上記実施の形態では、ホルダー160が円筒状部材の外周面164に支持凹部171~173を穿設してなる形状の構成例を説明したが、円筒状に限られない。例えば、断面が正五角形などの角筒状の構成とすることもできる。
この構成では、周方向に隣り合う2つの角部の間の外周面に支持凹部173が設けられる。そして、フィン163の基端部165がその支持凹部173の底部273で固定支持される。外力が加わっていないフィン163の自由端部168の、支持凹部173内に存する部分を第1部分65としたとき、支持凹部173の回転方向上流側の側壁(第2壁面)186が、外力が加わっていないフィン163の第1部分65から回転方向上流側に空間199を介して離隔しており、回転パドル123の回転に伴ってフィン163がシートSに押し付けられつつ弾性回倒する際、支持凹部173の側壁186にフィン163の第1部分65が接するまでフィン163の回倒が許容される。
フィン163の第1部分65も固定支持して空間199を設けない構成(図8(a)の比較例に相当)よりも、フィン163の弾性回倒が空間199により許容される分、上記同様に弾性回倒するフィン163の曲がり方が緩くなり、シートSへの過度な搬送力が抑制される。
(5)上記実施の形態では、回転パドル123がホーム位置と当接位置との間を移動可能な構成例を説明したが、これに限られない。例えば、図17に示す配置と同じ構成、つまり搬送路59とトレイ101間に回転パドル123が固定配置される構成において、搬送路59とトレイ101との間隔を狭くしつつ、回転パドル123のホルダー160とトレイ101との間隔Jを狭めて、装置の上下方向の小型化を図ることもできる。
(6)上記実施の形態では、本開示に係る後処理装置をステープル綴じ動作を実行するものに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。後処理として、例えばシートに1または複数個のパンチ孔を開ける穿孔処理や、整合後のシート束を2つ折りや3つ折りなどに折る折り処理などを行う機能を有する後処理装置に適用できる。
また、画像形成後のシートSに対する後処理としては、ステープル綴じや穿孔などの処理に限られず、例えばトレイ101上に積載収容された複数枚のシートSからなるシート束を整合する処理を後処理と捉えることもできる。ユーザーは、トレイ101から取り出したシート束を自身の手で整合するという面倒な操作を行う必要がなくなる。
さらに、画像形成装置1の胴内空間9に後処理部5を配置する構成例を説明したが、これに限られない。後処理部5(後処理装置)を、例えば、胴内排紙型ではない画像形成装置1に装着または画像形成装置1の横に配置して、画像形成後のシートに後処理を施す構成とすることもできる。
ホルダー、フィン、回転軸などの各部材の形状、寸法、素材は、上記のものに限られず、装置構成に適した形状、寸法などが実験などにより決められる。
また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
本開示は、シートに対するステープル綴じなどの後処理を行う後処理装置に広く適用することができる。
1 画像形成装置
5 後処理部
11 ホルダーのDカット孔部
12 ホルダーの円形孔部
21 回転軸の円形軸部
22、23 回転軸のDカット軸部
54 シート整合部
55 ステープル綴じ部
64 ホルダーの貫通孔
65 フィンの自由端部の基端側部位(第1部分)
100 回転パドルの逆向き装着防止機構
101 トレイ
105 エンドガイド
123 回転パドル
160 ホルダー
161、162、163 フィン
165 フィンの基端部
168 フィンの自由端部
171、172、173 支持凹部
179 凹部の開口
182 凹部の側壁
185 第1壁面
186、186a、186b 第2壁面
190 外接円
199 空間
261、262、263 回倒許容凹部
271、272、273 支持凹部の底部
S シート
α 所定の範囲







Claims (18)

  1. 可撓性のフィンをホルダーで片持ち支持した回転パドルを回転させて、シートに回転方向に沿う搬送力を付与し、シートの整合を行う後処理装置であって、
    ホルダーは、フィンの支持位置から回転方向上流側にかけての周面部分がホルダーの外接円から窪んで形成された凹部を含み、
    回転パドルの回転に伴ってフィンがシートに押し付けられつつ弾性回倒する際、凹部表面にフィンが接するまでフィンの回倒を許容していることを特徴とする後処理装置。
  2. 前記凹部は、前記フィンの支持位置での深さが最も深く、ここから回転方向上流側にかけて浅くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の後処理装置。
  3. 前記フィンが接する前記凹部表面は、回転軸方向から見たときの形状が曲線または直線であることを特徴する請求項2に記載の後処理装置。
  4. 前記曲線が前記外接円に近づく方向に凸になる円弧であることを特徴する請求項3に記載の後処理装置。
  5. 前記円弧の曲率R1が前記外接円の曲率R0よりも大きいことを特徴する請求項4に記載の後処理装置。
  6. 前記フィンを第1のフィンとしたとき、前記ホルダーは、さらに第1のフィンとは回転方向に離れた位置で第2のフィンを片持ち支持しており、
    前記ホルダーには、第1のフィンに対応する凹部と同じものが第2のフィンに対応して設けられていることを特徴する請求項1に記載の後処理装置。
  7. 前記第1のフィンと前記第2のフィンとは、一方のフィンが前記シートに接して倒れたときに他方のフィンに干渉しない位置関係を有することを特徴する請求項6に記載の後処理装置。
  8. シートが載置されるトレイを有し、
    前記トレイよりも上の搬送路を搬送しているシートが落下して前記トレイに載置される構成であり、
    前記回転パドルは、前記搬送路よりも上のホーム位置と、前記ホーム位置から下降して前記トレイ上のシートに接する当接位置との間を移動可能であり、
    前記第1のフィンと前記第2のフィンとは、前記ホルダーの外周面の1周のうち、所定の範囲以外の領域に設けられており、
    前記ホーム位置において前記回転パドルは、前記所定の範囲が前記搬送路に臨む姿勢で停止していることを特徴する請求項6に記載の後処理装置。
  9. 前記回転パドルを第1の回転パドルとしたとき、当該第1の回転パドルと同じシート整合機能を有する第2の回転パドルが、前記第1の回転パドルから回転軸の軸方向に一定距離、離れた位置に設けられていることを特徴する請求項1に記載の後処理装置。
  10. 前記第1の回転パドルと前記第2の回転パドルは、前記第1の回転パドルのフィンと前記第2の回転パドルのフィンとが回転方向に同位相で回転することを特徴する請求項9に記載の後処理装置。
  11. 前記第1の回転パドルのホルダーと前記第2の回転パドルのホルダーのそれぞれは、回転軸が挿通される貫通孔を有し、
    前記第1の回転パドルと前記第2の回転パドルを回転軸に対して逆向きの装着を防止するための逆向き装着防止機構を有することを特徴する請求項9に記載の後処理装置。
  12. 前記第1の回転パドルのホルダーと前記第2の回転パドルのホルダーは、同じ形状のものであり、
    前記逆向き装着防止機構は、
    前記第1の回転パドルと前記第2の回転パドルのいずれについても、正しい向きで前記回転軸に軸方向の正規位置まで挿入すると、それ以上の挿入ができず、逆向きに挿入したときには、前記正規位置に至る前に挿入ができなくなる、または、前記正規位置を越えた位置まで挿入が可能になるように、前記貫通孔の断面形状が前記回転軸の軸方向の第1領域と第2領域とで異なり、且つ、前記回転軸の断面形状が前記軸方向の中央部と端部とで異ならせてあることを特徴する請求項11に記載の後処理装置。
  13. シートが載置されるトレイを有し、
    前記トレイのシート載置面は、シート搬送方向の上流側が上、下流側が下になるときの水平に対する傾斜角が0°以上、30°以下の角度であることを特徴する請求項1に記載の後処理装置。
  14. 整合後のシートに対する後処理として、複数枚のシートを綴じるステープル綴じ処理またはシートにパンチ孔を開ける穿孔処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の後処理装置。
  15. 可撓性のフィンをホルダーで片持ち支持した回転パドルを回転させて、シートに回転方向に沿う搬送力を付与し、シートの整合を行う後処理装置であって、
    ホルダーの外周面には、フィンの基端部を底部で固定支持している支持凹部が設けられ、フィンの自由端部の、当該支持凹部内に存する部分を第1部分としたとき、支持凹部の回転方向上流側の側壁は、外力が加わっていないフィンの前記第1部分から回転方向上流側に空間を介して離隔しており、
    回転パドルの回転に伴ってフィンがシートに押し付けられつつ弾性回倒する際、支持凹部の前記側壁にフィンの前記第1部分が接するまでフィンの回倒を許容していることを特徴とする後処理装置。
  16. シートに画像を形成し、画像が形成されたシートを排出する画像形成部と、前記排出されたシートをトレイ上に収容して整合する後処理部とを有する画像形成装置であって、
    前記後処理部として、請求項1~15のいずれか1項に記載の後処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
  17. 原稿画像を読み取る画像読取部をさらに備え、前記画像読取部とこれよりも下に位置する前記画像形成部との間には胴内空間が介在しており、前記胴内空間に前記後処理部が収容されていることを特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。
  18. シートの整合を行う後処理装置に用いられ、シートに回転方向に沿う搬送力を付与する回転パドルであって、
    可撓性のフィンと、フィンを片持ち支持したホルダーを備え、
    ホルダーは、フィンの支持位置から回転方向上流側にかけての周面部分がホルダーの外接円から窪んで形成された凹部を含み、
    当該回転パドルの回転に伴ってフィンがシートに押し付けられつつ弾性回倒する際、凹部表面にフィンが接するまでフィンの回倒を許容していることを特徴とする回転パドル。
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