JP4244191B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、分岐装置を有する複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来の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記録紙を画像形成部に搬送させ片面を画像形成してから両面搬送手段に案内する搬送動作と、一面に画像が形成されて両面搬送手段を通して記録紙を反転させて他面を画像形成して排紙トレイ側に案内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（例えば特許文献１および２参照）。
特許第２８４９４８５号 特開平１０−１８１９７８号公報

上述したような画像形成装置における分岐装置は、記録紙と記録紙の間隔で一回ずつ分岐爪を切り換える必要があった。また、従来の分岐装置は分岐爪にソレノイドと戻しばねを組み合わせる構成であった。
しかしながら、ソレノイドは作動に伴う遅延時間が通常５０から１００ｍ秒程度ある。また、切り換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った。
さらに、ソレノイドがオフするとき、戻しばねの戻し力のみに頼っているので、切り換え途中の分岐爪の高精度な位置制御は不可能であった。
そのため、従来機の分岐装置においては分岐爪の切り換え精度が悪いため記録紙と記録紙の紙間隔を広く取り分岐部のジャムを回避していた。したがって、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。
そこで本発明の目的は、上述した実情を考慮してなされたもので、分岐装置の分岐爪切り換え精度を向上することによって、記録紙間隔を狭めて高い印刷生産性を達成する画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の経路に分岐する記録紙搬送経路と、この記録紙搬送経路の分岐点で記録紙搬送方向を切り換える分岐手段と、この分岐手段が基点となる位置にあることを検知する位置検知手段と、前記分岐手段を制御するために駆動連結されたステッピングモータとを備えた画像形成装置において、記録紙の先端が前記分岐手段の記録紙ガイド部に衝突するタイミングでは前記ステッピングモータの励磁電流値を上げておき、前記記録紙の先端が前記分岐手段の前記記録紙ガイド部を過ぎた時点で前記ステッピングモータの励磁電流値を下げることを特徴とする画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、通紙する記録紙が厚紙であることがプリント信号により判別された場合は、前記分岐手段と記録紙が接触している間は前記ステッピングモータの励磁電流を上げ続ける請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、ステッピングモータはステップ角度毎の位置制御および回転スピード制御が可能なので、分岐爪の切り換え精度が向上し、延いては、記録紙間隔を狭めた高い印刷生産性を達成できる。さらに、記録紙先端の分岐爪に対する作用状態に応じた励磁電流をステッピングモータに加えることにより、ステッピングモータの温度上昇を抑えることことができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明による両面搬送装置付きの画像形成装置の全体概略図である。図示の画像形成装置は、装置本体１内の給紙カセット２に積載された記録紙３を給紙コロ４により搬送する。
搬送された記録紙３はレジストローラ対５で画像と記録紙の位置合わせを行い、感光体６と転写ベルト７により記録紙３の片面に画像を形成し、その後、定着ローラ対８によって記録紙３の表面のトナー画像をこの記録紙３に溶融定着する。
その後、記録紙３の両面に印刷しない場合は分岐爪９により排紙ローラ対１０に記録紙３を搬送させて排紙トレイ１１に排出するが、記録紙３の両面に印刷する場合は分岐爪９、第２分岐爪１２により記録紙搬送経路を切り換えて、搬送ローラ１３、正逆転ローラ１４を経て記録紙３をスイッチバック搬送路１５に案内する。
スイッチバック搬送路１５に入った記録紙の後端が第２分岐爪１２の先端部を越えたら、正逆転ローラ１４を逆転させると共に第２分岐爪１２を作動させて記録紙を再搬送路１６に案内し、レジストローラ対５を経て記録紙３の逆面に印刷を行う。
上記のような搬送経路を使用することによって両面印刷が可能であるが、１枚毎に上記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。そのため、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１枚毎に搬送路を切り換えることとなるが、さらに高い生産性を確保するためには、記録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は本発明の画像形成装置に使用する分岐装置を示す斜視図である。図２の斜視図においては説明をし易くするために、上ガイド板２２、排紙ローラ１０と搬送ローラ１３の上側のローラは省略している。
分岐爪９は軸９−２上に複数の爪部材９−１が配置された構成になっている。爪部材９−１の先端は左下ガイド板１８と右下ガイド板１９にあいた穴（凹形状でも可）１８−１、１９−１に嵌合可能であり、それによって記録紙の搬送方向を分岐する。
軸９−２には回転位置を検知するシャッタ部９−３が固定され、そのシャッタ部９−３のエッジをフォトセンサ２１で検知することにより分岐爪９が記録紙を排紙トレイ１１側に案内する第１姿勢を検知できる。
軸９−２にはプーリ９−４が固定されていて、タイミングベルト２３を介してステッピングモータ２０に駆動連結されている。分岐爪９はこのステッピングモータ２１の駆動力で動作している。

図３は分岐爪を初期設定する動作を説明するフローチャートである。印刷指令が入力されると、フォトセンサ２１の検知状態を確認し（Ｓ１）、オンならばオフになるまでステッピングモータ２０を逆転する（Ｓ２）。
但し、所定時間内にオフ検知しない場合（Ｓ５）は、部品の故障の可能性があるので装置を停止し、故障表示とする（Ｓ６）。無事にオフ検知となったら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（Ｓ７）。
先ほどと同様に所定時間内にオン検知しない場合は部品の故障の可能性があるので装置を停止し、故障表示とする（Ｓ１１）。無事にオン検知となったらステッピングモータ２０を無回転状態にて励磁させ（Ｓ１２）、待機状態とする。もし、プリントジョブが片面印刷の場合、このまま印刷動作を始める。
プリントジョブが両面印刷ならば（Ｓ１３）、ステッピングモータ２０を所定パルス数逆転させ（Ｓ１４）、記録紙を両面搬送手段側に案内する第２姿勢まで駆動した後、停止し励磁させ（Ｓ１５）、待機状態とする。
この制御で印刷前の分岐爪９の位置がどこにあっても、精度良くシャッタ部９−３のエッジを検知することにより、基点である第１姿勢もしくは第１姿勢より所定のパルス分移動した第２姿勢を保持した状態で印刷待機できる。

図４は分岐装置の詳細断面図である。図４では分岐爪９が記録紙を排紙トレイ１１側にガイドする第１姿勢を示している。図５は図４の分岐装置の詳細断面図である。図５では記録紙を両面搬送手段側に案内する第２姿勢を示している。
図４および図５において、分岐爪９の第１姿勢と第２姿勢とのなす角をθ°、分岐爪９とガイド板２２のオーバーラップ量をＬ（ｍｍ）、用紙の線速をＶ（ｍｍ／秒）、記録紙と記録紙の紙間隔をｌｐ（ｍｍ）としている。
図４において先行の記録紙の後端が分岐爪９の先端位置に位置したときに、図示していないステッピングモータ２０を駆動開始する。分岐爪９の回転スピードをおよそＶ・θ／Ｌ（°／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と先行の記録紙の後端が接触せずに切り換えが可能である。

図５は分岐爪９が第２姿勢になった瞬間の図である。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ると、記録紙と記録紙の紙間隔ｌｐ（ｍｍ）が分岐爪９とガイド板２２のオーバーラップ量Ｌ（ｍｍ）よりも大きければ記録紙の分岐は可能である。
なお、第２姿勢を検知する検知手段は不要であり、第１姿勢から所定のパルス数をステッピングモータ２０に入力することによって第２姿勢の位置決めを行う。装置全体の制御手段は画像形成装置本体に組み込まれている。
所定のパルス数とは分岐爪９の第１姿勢と第２姿勢とのなす角θ°をステッピングモータ２０の分解能角度および駆動部分の減速比で簡単に求めることができる。分岐点でもステッピングモータを使うことは可能である。
上記のような制御にてステッピングモータ２０を制御すると、このステッピングモータ２０は無回転状態でも励磁する必要があり、１００％の電流値が付与されてしまい、長い時間プリントが続くとステッピングモータ２０の温度がどんどん上昇してしまう。
そこで、記録紙から分岐爪９への負荷力がピークになるときだけ１００％電流値を付与し、その他のタイミングでは電流値を下げてステッピングモータ２０の温度上昇を抑える必要がある。
記録紙から分岐爪９への負荷力がピークになるときは記録紙の先端が分岐爪９の記録紙案内面に衝突するときであり、衝突が予想される時間帯のみステッピングモータ２０への励磁電流を１００％とする。
そのとき以外のタイミング、つまり分岐爪９の姿勢移動中や、記録紙の先端が分岐爪９を通り越した以降の時間は電流値を２０〜５０％下げる制御にしてステッピングモータ２０の温度上昇を抑制する。

しかしながら、上記のような電流値制御は普通紙、いわゆる坪量１５７ｇ／ｍ^２未満の記録紙に最適な制御手段である。これ以上の重さの記録紙いわゆる厚紙は記録紙の先端が分岐爪９に衝突するときはもちろんのこと、記録紙が通過している最中に分岐爪９へ負荷を与える。
したがって、プリントジョブが厚紙指定のとき、分岐爪９と記録紙が接触している間は励磁電流を１００％とし、記録紙と接触していないときもしくは分岐爪９が回転駆動するときのみ電流値を２０〜５０％下げる制御とする。これにより、厚紙通紙途中での分岐爪９の姿勢がずれることなく良好な搬送性能を確保できる。
ステッピングモータ２０はステップ角度毎の位置制御および回転スピード制御が可能なので、分岐爪９の切り換え精度が向上し、延いては、記録紙間隔を狭めた高い印刷生産性を達成できる。
ホームポジションセンサは分岐爪９が記録紙を排紙トレイ１１側に案内する第１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く、分岐爪９の切り換え精度が向上し、延いては、記録紙間隔を狭めた高い印刷生産性を達成できる。
制御手段はプリントジョブの内容を判断して両面ジョブと判断したら、分岐爪９を事前に両面搬送手段側に案内する第２姿勢に切り換えた位置で分岐爪９を待機することができるので、両面プリント１枚目の動作が速く行える。

本発明によれば、画像形成装置は画像形成された記録紙を排出する排紙トレイ１１と、一面側に画像が形成された用紙を他面側に画像を形成させ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を有し、記録紙を排紙トレイ１１側もしくは該両面搬送手段側へと搬送方向を切り換える分岐手段を有する。
また、画像形成装置は、分岐手段が同軸上に設けた複数の分岐爪９と、これらの分岐爪近傍のガイド板１８上にあいた分岐爪９がはまる穴と、分岐爪９に駆動連結されたステッピングモータ２０と、分岐爪９が記録紙を排紙トレイ１１側に案内する第１姿勢にあることを検知できるホームポジションセンサとを有する。
プリントジョブの信号を検知したら片面ジョブか両面ジョブかを判断し、両面ジョブと判別されたら、ステッピングモータ２０を所定のパルス数にわたって駆動して分岐爪９が第１姿勢から記録紙を両面搬送手段側に案内する第２姿勢に切り換えた位置でステッピングモータ２０を励磁して記録紙の到着を待機する制御手段を有している。
制御手段は記録紙の先端が分岐爪９の記録紙ガイド部に衝突するタイミングはステッピングモータ２０の励磁電流値を上げておくことができるので、記録紙衝突の負荷で分岐爪９のガイド位置がずれることによる記録紙ジャムを回避できる。
制御手段は記録紙の先端が分岐爪９の記録紙ガイド部を過ぎたらステッピングモータ２０の励磁電流値を下げることができるので、ステッピングモータ２０自体の発熱を低く抑えることができる。
制御手段は通紙する記録紙が厚紙であることがプリント信号により判別された場合は、分岐爪９と記録紙が接触している間はステッピングモータ２０の励磁電流を上げ続けることができるので、厚紙通紙による負荷に分岐爪９の位置保持力が確保でき、厚紙通紙時のジャムを回避できる。
制御手段は通紙する紙種に見合ったステッピングモータ２０の電流値を変化することができるので、省エネルギを達成できる。ステッピングモータで制御する分岐手段は分岐爪以外でもよい。

本発明による両面搬送装置付きの画像形成装置の全体概略図である。 本発明の画像形成装置に使用する分岐装置を示す斜視図である。 分岐爪を初期設定する動作を説明するフローチャートである。 分岐装置の詳細断面図である。 図４の分岐装置の詳細断面図である。

符号の説明

３ 記録紙
９ 分岐手段（分岐爪）
１２ 分岐手段（分岐爪）
１５ 記録紙搬送経路（スイッチバツク搬送経路）
１６ 記録紙搬送経路（再搬送経路）
２０ ステッピングモータ（制御手段）
２１ 位置検知手段（フォトセンサ）

Claims (2)

1. 複数の経路に分岐する記録紙搬送経路と、この記録紙搬送経路の分岐点で記録紙搬送方向を切り換える分岐手段と、この分岐手段が基点となる位置にあることを検知する位置検知手段と、前記分岐手段を制御するために駆動連結されたステッピングモータとを備えた画像形成装置において、
   記録紙の先端が前記分岐手段の記録紙ガイド部に衝突するタイミングでは前記ステッピングモータの励磁電流値を上げておき、前記記録紙の先端が前記分岐手段の前記記録紙ガイド部を過ぎた時点で前記ステッピングモータの励磁電流値を下げることを特徴とする画像形成装置。
2. 通紙する記録紙が厚紙であることがプリント信号により判別された場合は、前記分岐手段と記録紙が接触している間は前記ステッピングモータの励磁電流を上げ続けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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