JP3737014B2 - シートハンドリングシステムのトレイ装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やシート後処理装置などのシートハンドリングシステムに取り付けるトレイ装置に関するもので、特に、シートハンドリングシステムから排出されるシート束の厚に応じてシート支持面を平行に昇降させる機構をコンパクトに内蔵したトレイ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、あるいは、これらの画像形成装置に結合させて用いるシート後処理装置、ソータなどのようにシートを取り扱うシートハンドリングシステムにはシートを保持、収納するトレイが備えられている。また、シート取り扱い容量が大きいシステムのトレイは、シート束の厚みに応じて昇降する機能を有している。
【0003】
米国特許第5,385,340号公報に開示のシート後処理装置に見られるトレイ昇降機構は、後処理装置本体にラックを形成し、ラックに噛合するピニオンをトレイに設けており、トレイに内蔵したモータでピニオンを回転させることで、装置本体に設けたガイドレールに沿ってトレイのガイドコロで案内させながらトレイを平行移動させる構造である。ラック及びピニオンに代えてベルトでトレイを垂直に昇降させる機構を採用したトレイ装置も多くある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
いずれもトレイ装置を取り付ける対象のシステムに、駆動手段、ラックやガイドなどの駆動要素などを予め取り付けておく必要があり、システムに大掛かりなトレイを昇降させる補助構造が必要であった。
【0005】
また、従来のトレイ装置を昇降させるシステムでは、トレイ装置の全重量を昇降させる能力を駆動源モータに要求するため、大きな能力のモータが必要であった。大能力のモータは容積および重量が大きいためトレイ装置への組み込は不合理であり、当然ながら、取り付け対象のシートハンドリングシステムに組み込むことになる。このことからも明らかなように、従来のトレイ装置は、特定のシートハンドリングシステムに専用に用いられ、異なったシートハンドリングシステムに後付けすることは不可能であった。
【0006】
本発明の目的は、シート後処理装置などのシートハンドリングシステムから排出される1以上のシートを積載保持し、積載シート束の厚みに応じてシート支持面を平行に昇降可能なトレイ装置を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、昇降シート支持面のみを昇降させるだけの小出力の駆動源でも効率よく駆動でき、且つ、駆動機構をコンパクトにできる小型軽量のトレイ装置を提供することにある。
【0008】
本発明のその他の目的は、シートハンドリングシステムに簡単に適用できる優れた汎用性を有するトレイ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のシートハンドリングシステムのためのトレイ装置は、装置フレームに昇降可能に取り付けたトレイ部材と、装置フレームに内蔵され前記トレイ部材を平行に昇降させるトレイ昇降手段とからなる。
【0010】
装置フレームはシートハンドリングシステムに固定的あるいは着脱可能に取り付けられる。前記トレイ昇降手段は、装置フレームに固定された第1の歯車と、トレイ部材に固定された第2の歯車と、前記第1の歯車第2の歯車の間に位置した遊星歯車と、トレイ部材を昇降させる駆動源とからなり、第1の歯車、第2の歯車、遊星歯車の回転軸を、第1の歯車の回転軸を中心に揺動可能な揺動レバー部材で軸支している。第1の歯車と第2の歯車は扇形歯車で構成できる。
【0011】
前記トレイ昇降手段は、前記駆動源として、電動モータまたは蓄勢スプリングなどを備える。
【0012】
モータをトレイに搬送されるシートの量に応じて回転制御することで、遊星歯車が第1の歯車に沿って回転し、回転する遊星歯車によって第2の歯車が第1の歯車の回転軸を中心に上下に旋回する。結果として、トレイ部材は上下に平行移動する。
【0014】
トレイ部材を平行移動させるトレイ駆動手段をコンパクトに機枠内に収めることができるので、小出力の駆動源でも能率良く、且つ、精確な動作で効果的にシートの収納を実行できる。また、トレイ装置を取り付けるシートハンドリングシステムにトレイ装置を昇降させる駆動機構を設ける必要がないので、様々なシートハンドリングシステムに適用可能である。
【0015】
本発明のその他の目的、特徴は添付の図面に基づく以下の詳細な説明で明らかにする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置、あるいは、画像形成装置から排出されるシートに自動的にステープリングなどを施すシート後処理装置などのシートハンドリングシステムに簡単に取り付けが可能で、シートハンドリングシステムから排出されるシートの量に応じてシート支持面を昇降させることができるトレイ装置に関するもので、本発明のトレイ装置は、シート支持面を有するトレイ部材の昇降機構を内蔵して取り付け対象のシートハンドリングシステムに
トレイ部材を昇降させる駆動機構を設ける必要がなくなる。
【0017】
図1乃至図3示すように、本発明のトレイ装置1は、シートハンドリングシステム100に取付部11を介して装着される機枠10と、機枠10に対して平行に昇降可能なトレイ部材20と、機枠10に組み込まれトレイ部材20を昇降するトレイ昇降手段(以下トレイ駆動手段と云う)30とからなる。
【0018】
この実施例の機枠10は取付部11によってシートハンドリングシステム100に対して着脱可能になっているが、必ずしも着脱可能である必要はなく、要に臨んで機枠10をシートハンドリングシステム100に固設してもよい。また、図示の実施例における取付部11の構成では、シートハンドリングシステム100に受け入れ構造が必要となるが、受け入れ構造を持たないシステムに対してもシステムの外側に適当な取付手段を用いて簡単に取り付けることができる。
【0019】
なお、取り付け対象のシートハンドリングシステム100は複写機などに取り付けるシート後処理装置を前提としているが、取り付け対象を限定するものではなく、シートを扱うどのような装置にも適用可能である。
【0020】
図示の実施例におけるトレイ部材20は、上面に1以上のシートを保持するシート支持面21を有し、シートハンドリングシステム100から排出されるシートを一定の傾斜勾配で受け止め、シート支持面21に積載されるシート束の厚さに応じてシート支持面21の高さを変化させるようになっている。つまり、機枠10に対してトレイ部材20は上下に可動である。
【0021】
ここでのトレイ部材20は、必須要素ではないが、シート支持面21をシートの搬送方向に延長できるように伸縮可能な補助トレイ22を備えており、長尺のシートを扱うことができるようになっている。
【0022】
機枠10に対してトレイ部材20を昇降させるトレイ駆動手段30は、機枠10に固定した固定歯車31と、トレイ部材20に支持部材23を介して固定した可動歯車32と、固定歯車31と可動歯車32の間に位置する遊星歯車33と、機枠10に設けた固定回転軸31aを中心に揺動可能で可動歯車32と遊星歯車33の各回転軸32a、33aを支持する揺動杆34と、トレイ部材20を昇降させるリフト部材(駆動源;以下同様)35とからなる。
【0023】
この実施例におけるリフト部材35は、揺動杆34に固設され遊星歯車33を回転駆動する電動モータ35Aである。
【0024】
揺動杆34には固定歯車31の側面対向位置に下限センサ36と、可動歯車32の側面対向位置に上限センサ37を設けており、揺動杆34が下方限界位置に達した時に下限センサ36が固定歯車31に設けた検出子31dを検知して下限位置を認識し、且つ、揺動杆34が上方限界位置に達した時に上限センサ37が可動歯車32に設けた検出子32dを検知して上限位置を認識するようになっている。この実施例ではセンサ37、38としてフォトセンサを用いているが、これに限定するものではなく、磁気作動するリードスイッチや、レバーを用いたマイクロスイッチなど、どのようなタイプのセンサでもよい。
【0025】
固定歯車31は軸31aを中心にした円弧上に扇状歯31bを有し、且つ、可動歯車32は軸32aを中心にした円弧上に扇状歯32bを有している。これら固定歯車31と可動歯車32のピッチ円半径は等しい(図4においてr1=r2)。遊星歯車33のピッチ円直径は限定しない。固定歯車31、可動歯車32、遊星歯車33の各軸31a、32a、33aは揺動杆34によって中心線Kの上に整列しており、したがって、軸31aから軸33aのスパンL1と、軸32aから軸33aのスパンL2は等しい(L1=L2)。
【0026】
上記構成において、揺動杆34(線K)を固定回転軸31aを中心に回転させると、可動歯車32は姿勢を変えずに高さのみ変化させ、つまり、軸31aを中心に平行移動する。この動作原理の理解を容易にするために、図5では可動歯車32に水平な基準面Hを持たせている。図示のように、揺動杆34により一直線上に配列した軸31a、33a、32aの中心線Kの上に固定歯車31と遊星歯車33の噛合点m1と、遊星歯車33と可動歯車32の噛合点m2が常に位置する。中心線Kを軸31aを中心に旋回させても、これらの歯車が噛合する限りはこの関係は変わらない。中心線Kが軸31aを中心に回転すると可動歯車32の軸32aが高さを変化させるが、その扇状歯32bが遊星歯車33によって変位するため、結果として、可動歯車32の姿勢は変化しない。すなわち、可動歯車32の基準面Hは角度を変えない。
【0027】
したがって、本発明のトレイ装置において可動歯車32に固設されたトレイ部材20は揺動杆34が軸31aを中心にどのような角度に旋回してもシート支持面21の傾斜角度は変化せず、上下に平行移動する。
【0028】
上記構成のトレイ装置1をシートハンドリングシステム100に適用した場合に、シートハンドリングシステム100から順次排出されるシートの束の厚みに応じてトレイ部材20のシート支持面21を平行に昇降させる態様を図6(A)および図6(B)に示している。
【0029】
つまり、シートがシート支持面21にない初期状態では、図6(A)に示すように、トレイ部材20のシート面21が上限位置にある。トレイ部材20を上限位置に位置づけるにはモータ35を作動させて遊星歯車33を回転させてトレイ部材20を上限センサ37が感応するまで上方に移動させることで行われる。
【0030】
図6(A)に点線で示すように、シートハンドリングシステム100としてのシート後処理装置からシートsが排出されると、シート支持面21に沿ってシートsが送り出される。図6(B)の態様で想定しているように、トレイ部材20の上に積載されたシート束ssの後端をシート後処理装置100の内部で揃えてステープラ110で自動的にステープリング処理する場合などは、特に、シート支持面21が常に一定の高さであることが要求される。上記したように、本発明のトレイ装置では、シート支持面21が常に一定の高さになるように、トレイ部材20の上のシート束の厚さの増加に応じてトレイ駆動手段30を作動させてシート支持面21を平行に降下させて適切な高さに位置づけている。
【0031】
トレイ部材20に供給されるシートの束の厚さは、シートハンドリングシステム100において排出シートの枚数を計数したり、あるいは、トレイ装置1においてシートの高さを検出するレベルセンサもしくはカウンタなどを備えればよい。扱うシートのサイズを把握できれば、重量センサを用いて演算制御してもよい。
【0032】
一例として図2に示すシートハンドリングシステム100は排紙部Exに紙面レベルセンサ40を備えている。この紙面レベルセンサ40は排紙部Exを通過するシートによって揺動するセンサレバー41と、センサレバー41の揺動を感知する検出素子42とからなり、シートが排出部Exから排出される毎にセンサ40がシート検出信号を送出するようになっている。制御部でセンサ40からのシート検出信号を受け取ると、シート支持面21がシート1枚分の厚さだけ逐次下降するようにトレイ装置1のモータ35を作動させる。
【0033】
こうした紙面レベルセンサはトレイ装置1に組み込んでもよい。上記センサレバー41をアクチュエータなどで駆動することでトレイ部材20に積載されるシートを押さえる機能を持たせることも可能である。
【0034】
また、本発明のトレイ装置1を取付部11を介してシートハンドリングシステム100に取り付けると、図6(B)に示すように、シートハンドリングシステム100の排紙側の外壁面wが排出されたシートの端部を揃えるシート整合基準面として利用できる。すなわち、仮想線で示したシート後端がシステム100の外壁面wに突き当たってシート束が長さ方向に揃えられる。トレイ装置を給紙装置に適用する場合は、外壁面wが送り出されるシートの繰り出し基準面となる。
【0035】
本発明のトレイ装置1のリフト部材35である電動モータを作動させるための電源をシートハンドリングシステム100とは独立してトレイ装置1に直接供給してもよいが、シートハンドリングシステム100から電源供給を受けてもよい。シートハンドリングシステム100から電源を供給する場合は、トレイ装置1の取付部11に電気コネクタ(図示なし)を設け、シートハンドリングシステム100のトレイ受入部の対応箇所にもコネクタを設けておくとよい。トレイ装置1をシートハンドリングシステム100のトレイ受入部に装着したときに、これらのコネクタが自動的に接続されるように構成するとよい。
【0036】
なお、上記実施例ではリフト部材35として電動モータ35Aを用いているが、図7、図8に示すように、バネ35Bを用いてもよい。ここでのバネ35Bは、シートの重量に比例して圧縮するバネ定数を有する。図7、図8の実施例でも先の実施例と同様の機枠10、トレイ部材20、トレイ駆動手段30を備えており、各要素の構造に若干の改変が見られるが実質的に構成、作用は同じであるので、等符号を用いて詳細な説明を割愛する。
【0037】
バネ35Bを用いたトレイ装置では、電動力およびシートの検出などの制御を必要とせず、また、構成が極めて簡単なので、トレイ装置を小型軽量化できる。
【0038】
本発明ではシートハンドリングシステム100を何ら限定するものではないが、本発明を適用できる好適な例としてのシート後処理装置を図9乃至図11を参照して簡単に説明する。図9はシート後処理装置100を複写機などの画像形成装置Mに連結した状態を画像形成装置Mの斜め後方から見た図であり、図10は図9におけるX−X断面図、図11は図9におけるXI−XI断面図である。
【0039】
図示のシート後処理装置100は、画像形成装置Mから順次排出されるシートを束ねて自動ステープリング処理を実行する機能を有する。このシート後処理装置100は、画像形成装置を基準に前後の枠体101、102の間にシート搬送システム120を有し、後側枠体102に上述のステープラ110を設けており、前側枠体101に搬送システム120の駆動システム130を組み込んでいる。
【0040】
ここでのシート後処理装置100は、図6(B)に示すようにシート束の後半部を装置100に残して後処理するようになっており、内部にシートの後半部を支持する後処理トレイ121を有している。図10に示すように、後処理トレイ121はシート受入部Enから排出部Exに至る第1搬送路p1の下方に傾斜状に位置しており、最下部近傍に前記ステープラ110を位置させている。
【0041】
この装置において、ステープラ110によるステープリングを実行する際には、後処理トレイ121にシートを送り込むために、順方向に搬送されてきたシートを装置内部でスイッチバックさせる(図6の矢印a1)。
【0042】
搬送システム120は、第1搬送路p1に沿って配設した入口ローラ122、送りローラ123、出口ローラ124を有している。更に、搬送システム120には、送りローラ123に挟持されて協働回転する大径の弾性送りリング125が含まれ、送りリング125は下部において後処理トレイ121に弾力的に接触している。
【0043】
第1搬送路p1は入口ローラ122の下流側で上方に分岐して第2搬送路p2を形成している。第1搬送路p1と第2搬送路p2の分岐点に切換フラッパ141設け、第2搬送路p2の出口に排出ローラ144を備えており、後処理を要さないシートを第2搬送路p2を経て補助トレイ143に排出することができる。
【0044】
夫々が対をなす入口ローラ122、送りローラ123、出口ローラ124の一方が常にシートを順方向に搬送する方向に回転駆動される。
【0045】
排出部Exの出口ローラ124の一方が揺動腕126に取り付けられており、他方の出口ローラに対して接離運動を行う。また、揺動腕126には選択的にシートの逆搬送方向に回転するパドル127が設けられている。したがって、シートを順方向に搬送する場合は、対をなす出口ローラ124が接触して協働回転する。
【0046】
シート後処理のために後処理トレイ121に送り込む場合は、第1搬送路p1に沿って送り込まれたシートが、送りローラ123を通過した時点で、出口ローラ124を離間させると同時に、パドル127を逆搬送方向に回転させる。これにより、シートはスイッチバックして後処理トレイ121に送り込まれる。
【0047】
後処理トレイ121にはシートを幅方向に揃える整合手段150が設けられている。この整合手段150は後処理トレイ121に送り込まれたシートを側方に押圧する整合板151と、整合板151を側方に平行移動させるモータを含む駆動ユニット152とからなる。
【0048】
搬送システム120を駆動する駆動システム130は、図11に示すように、入口ローラ122、排出ローラ144、送りローラ123の夫々の一方の回転軸に設けたプーリ132、134、133をベルトなどを介して一方向に回転させる1つのモータ131と、送りローラ123のプーリ133の回転を伝達歯車を介して選択的に受ける大歯車135と、大歯車135を選択的に回転させるための回転規制手段136、大歯車135に設けられたカム137と、カム137により往復動して揺動腕126を選択的に揺動させるリンク138と、パドル127に回転を送る揺動腕126の回転軸に設けられたプーリ139とからなる。一方の出口ローラ124に伝達歯車を介して回転が与えられる。
【0049】
画像形成装置Mからシートが送り込まれると、モータ131が作動して、プーリ132、134、133を介して入口ローラ122、排出ローラ144、送りローラ123がシート搬送方向に常時回転し、シートを順方向に搬送する。シートに後処理を施さない場合は、入口ローラ122、排出ローラ144、送りローラ123と共に出口ローラ124も順方向に回転させてシートをトレイ装置1に送り出す。
【0050】
複数シートを束ねて自動的にステープリング処理する場合は、シートハンドリングシステム100送り込まれたシートの後端が送りローラ123を通過したら、回転規制手段136を作動して大歯車135を回転させ、揺動腕126を上方に旋回させて出口ローラ124を離間させて送り動作を無効にさせると共に、プーリ139を駆動してパドル127をシート逆搬送方向に回転させ、これによって、シートを後処理トレイ110に送り込む。後処理トレイ110に送り込まれたシートは整合手段150によって側方に揃えられ、揃えられたシート束をステープラ110で綴合する。綴合されたシート束は出口ローラ124によってトレイ装置1に排出される。
【0051】
上記したシートハンドリングシステムとしてのシート後処理装置100は本発明のトレイ装置1を適用する一例であって、決して構成、機能を限定するものではなく、言うまでもなく、本発明はシートを扱うどのような装置にも適用可能である。また、図9の装置では、揺動杆34の内側にモータ35を配しているが、図1において外側にモータを配した構成と実質的に同じである。
【0052】
以上説明したように、本発明のトレイ装置は、シート支持面をシート束の厚さに応じて高さを平行に変化させるトレイ駆動手段を1つのモータを含む簡単な駆動機構をコンパクトに組み込んだため装置を小型軽量化できる。また、シート束の厚さに応じて昇降させる対象が実質的にシート支持面のみであるため小出力の駆動源でよく、小型で低能力のモータでも装置を効率よく作動させることができる。したがって、トレイ駆動手段の駆動源として電動モータのみならず、シートの量に応じて伸縮するバネなども用いることができ、更なる小型軽量化を実現することができる。しかも、本発明のトレイ装置は全ての動力システムを内蔵しており、適用するシートハンドリングシステムに対して、装置装着構造を除いてはトレイ昇降のための駆動要素を何ら備え付ける必要がないので、取付対象にほとんど制約がなく、シートを取り扱うあらゆるシステムに適用が可能である。
【0053】
本発明をある程度詳細に最良の実施態様について説明したが、その好ましい実施態様についてのこの説明は構造の詳細については変えてあるので、構成要素の組み合わせと配列とは本発明の精神と範囲に反することなく種々に改変することを妨げるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトレイ装置の主要駆動システムの概略を示す一部破断斜視図である。
【図2】図1のトレイ装置の概略側面断面図である。
【図3】図2のトレイ装置の一部を省略した概略平面図である。
【図4】本発明の駆動システムを構成する歯車の関係を説明する概念図である。
【図5】本発明のトレイ装置の動作原理を説明する概念図である。
【図6】図1のトレイ装置の動作説明図である。
【図7】本発明の別の実施例を示す概略側面断面図である。
【図8】図7のトレイ装置の一部を省略した概略平面図である。
【図9】本発明のトレイ装置のシートハンドリングシステムへの取付状態を示す一部切り欠いた斜視図である。
【図10】本発明のトレイ装置を適用したシート後処理装置の一例を示す図9のX−X断面図である。
【図11】本発明のトレイ装置を適用したシート後処理装置の一例を示す図9のXI−XI断面図である。
【符号の説明】
1 トレイ装置
10 機枠
20 トレイ部材
30 トレイ駆動手段
100 シートハンドリングシステム

Claims (6)

  1. 装置フレームと、
    上記装置フレームに昇降可能に取り付けられシートを1枚以上載置するトレイ部材と、
    上記装置フレームに設けられ上記トレイ部材を平行に昇降させるトレイ昇降手段と、
    上記装置フレームをシートハンドリングシステムに組み込んでこのシートハンドリングシステムから排出されるシートを保持するトレイ装置であって、
    上記トレイ昇降手段は、第1及び第2の歯車手段と、この第1、第2の歯車手段の間に噛合する遊星歯車と、この第1、第2の歯車手段及び遊星歯車を保持する揺動レバー部材とで構成され、
    上記第1の歯車手段は上記装置フレームに、上記第2の歯車手段は上記トレイ部材にそれぞれ固定され、
    上記揺動レバー部材は上記第2の歯車手段及び上記遊星歯車をそれぞれ回動自在に支持し、基端部を上記装置フレームに揺動可能に軸支されていることを特徴とするトレイ装置。
  2. 前記トレイ昇降手段は、電動モータ、蓄勢スプリングなどの駆動源を備えていることを特徴とする請求項1記載のトレイ装置。
  3. 前記第1の歯車手段は前記装置フレームに固定された扇形歯車で構成され、
    前記第2の歯車手段は前記トレイ部材に一体に固定された扇形歯車で構成されていることを特徴とする請求項1乃至2に記載のトレイ装置。
  4. 前記第1の歯車手段と、前記第2の歯車手段とはそれぞれのピッチ円径が等しい歯車で構成されている請求項3記載のトレイ装置。
  5. シートハンドリングシステムの排紙側壁面に取り付けてこのシートハンドリングシステムから排出されるシートを保持するトレイ装置であって、
    装置フレームと、
    上記装置フレームに昇降可能に取り付けられシートを1枚以上載置するトレイ部材と、
    上記装置フレームに設けられ上記トレイ部材を平行に昇降させるトレイ昇降手段とを備え、
    上記トレイ昇降手段は、第1及び第2の歯車手段と、この第1、第2の歯車手段の間に噛合する遊星歯車と、この第1、第2の歯車手段及び遊星歯車を保持する揺動レバー部材とで構成され、
    上記第1の歯車手段は上記装置フレームに、上記第2の歯車手段は上記トレイ部材にそれぞれ固定され、
    上記揺動レバー部材は上記第2の歯車手段及び上記遊星歯車をそれぞれ回動自在に支持してその基端部を上記装置フレームに揺動可能に軸支され、
    上記トレイ部材は上記シートハンドリングシステムに取り付けた状態で該シートハンドリングシステムの排紙側壁面がシート端の整合基準面となるように構成されていることを特徴とするトレイ装置。
  6. 前記装置フレームに前記シートハンドリングシステムに着脱可能な取付部を設けた請求項5に記載のトレイ装置。
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