JP4596477B2 - 搬送装置およびこれを用いた画像形成装置とその搬送制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、印刷装置、ファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられ、情報を出力する用紙の搬送を制御する搬送装置およびこれを用いた画像形成装置とその搬送制御方法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用紙を画像形成部に搬送させ片面に画像形成してから両面搬送手段にガイドする搬送動作と、両面搬送手段を通して一方の面に画像が形成された用紙を反転して他方の面に画像形成して排紙トレイ側にガイド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。そのような装置における搬送装置は用紙と用紙の間隔で一回ずつ分岐爪を切替える必要があった。

従来の搬送装置は、分岐爪にソレノイドと戻しスプリングを組み合わせた構成であり、ソレノイドがオフする時は戻しスプリングの戻し力のみに頼っていることから、切替え途中の分岐爪の高精度な位置制御は不可能となっている。

また、従来の搬送装置においては分岐爪の切替え精度が悪いために、用紙と用紙の紙間隔を広くとり分岐部のジャムを回避していたが、紙間隔が広くなることにより印刷の生産性が低くなるという問題があった。

この問題を解決するために、分岐爪の回動をステッピングモータを用いて行い、ホームポジションからのステップ数で分岐爪の位置制御する方法が考案されている。

ステッピングモータを用いると、ステップ角毎の位置制御および回転スピード制御が可能なため、分岐爪の切替え精度の向上を図ることが可能となり、搬送される用紙と用紙との間隔を小さくして、画像形成装置の作業効率を高めることができる。

また、従来の搬送装置は一体型となっていてジャム処理性、視認性が悪いという問題があり、これらの問題を解決するために両面ユニットの開放と同時に、装置本体の排紙と分岐の手段が離間して、ジャム処理性，視認性の向上を図る装置も考案されている。

しかし、前述の構成において、搬送装置の駆動手段であるステッピングモータを本体側に残し、分岐爪を両面ユニット側に持たせる場合、両面ユニットが本体に装着された際に、ステッピングモータ軸上のギヤと分岐爪軸上のギヤが噛合って分岐爪にステッピングモータの駆動力を伝達させるが、ギヤの噛合いが悪くなると、分岐爪の応答性が悪くなる。そのため、ギヤの噛合い機構は揺動機構を用い、ギヤの噛合いを正確にしかもソフトに行っている。

また、分岐爪の位置を正確に出すために分岐爪のホームポジション検知方法としては、印刷処理を行う印刷指令信号の検知後に、用紙が分岐手段に到達する前に、所定時間を持ってホームポジションを検知するポジションセンサの検知状態を確認し、ポジションセンサが「オフ」の場合は、ポジションセンサが「オン」になる方向にステッピングモータを駆動させ、ポジションセンサの出力が「オフからオン」に変化したところでステッピングモータを停止し励磁させる。また、ポジションセンサが「オン」の場合は一旦「オフ」になる方向へステッピングモータを駆動させ、再度ポジションセンサが「オン」になるようにステッピングモータを駆動させている。

具体的には、図５のフローチャートに示すような従来のホームポジション検知の制御動作が行われる。まず、印刷指令が入力されると（Ｓ１）、分岐爪の位置を確認するために、ポジションセンサの出力を確認する（Ｓ２）。ポジションセンサの出力が「オン」の場合（処理Ｓ２のＹｅｓ）、ポジションセンサの検知「オン」する位置から外れる「オフ」方向へ分岐爪をステッピングモータにより駆動させ（Ｓ３）、ポジションセンサの出力が「オンからオフ」に変化したことを確認後に（処理Ｓ４のＹｅｓ）、ステッピングモータにより分岐爪をホームポジション方向へ駆動させる（Ｓ５）。

また、処理Ｓ２において、ポジションセンサの出力が「オフ」の場合（処理Ｓ２のＮｏ）、ステッピングモータによりポジションセンサの出力が「オン」するホームポジション方向へ分岐爪を駆動させる（Ｓ５）。ポジションセンサの出力が「オフからオン」に変化したことを検知すると（処理Ｓ６のＹｅｓ）、ステッピングモータを励磁したまま回転を停止する（Ｓ７）。

処理Ｓ６において、ポジションセンサの出力が「オフからオン」に変化しない場合（処理Ｓ６のＮｏ）、所定時間内であるか否か確認し（Ｓ８）、所定時間内の時には（処理Ｓ８のＹｅｓ）、さらに、処理Ｓ５に戻りステッピングモータにより分岐爪をホームポジション方向へ駆動させる。

また、所定時間外の時には（処理Ｓ８のＮｏ）、ステッピングモータの励磁を解除して停止し（Ｓ９）、装置本体の動作を停止し（Ｓ１０）、操作部に異常を表示する（Ｓ１１）。
特開２００５−１７８９５４号公報 特開２００５−１９４０８９号公報

しかしながら、このような構成の搬送装置においては、振動およびステッピングモータを励磁する際に生じる相合わせのための微小な動きによって、分岐爪の位置が変わりポジションセンサの検知状態が変化した場合、従来のようにステッピングモータを駆動させても、その後のポジションセンサの出力に変化がなくホームポジションの検知エラーとなる。

例えば、ポジションセンサの検知結果が「オフ」の場合であって、分岐爪の初期位置がポジションセンサの「オフ」と「オン」の境界に近い位置（光軸近傍）にあると、ステッピングモータが駆動開始前に、振動およびステッピングモータ励磁に起因する微小な動きにより、分岐爪がポジションセンサの「オフ」の位置から「オン」の位置に変位することがある。

この場合、制御部はポジションセンサの検知結果が「オフ」から「オン」になるようにステッピングモータより分岐爪を駆動するが、分岐爪は既に「オン」の位置にあるので、いつまで経っても、検知結果は変化しないという問題があった。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、分岐爪を駆動する処理を複数回繰り返すことにより分岐爪の位置検知を確実に行う、また、ポジションセンサの検知結果を判断する前に、ステッピングモータを励磁して、ステッピングモータ励磁に起因する微小な動きの発生に伴う分岐爪の位置の変位を防止した搬送装置およびこれを用いた画像形成装置とその搬送制御方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した搬送装置は、用紙の搬送路を切替える切替手段と、切替手段を駆動する駆動手段と、切替手段が所定の位置にあることを検知する検知手段と、検知手段の出力が「オン」または「オフ」の時には出力が「オフ」または「オン」となるように切替手段を駆動し、検知手段の出力が「オンからオフ」または「オフからオン」に変化した時は切替手段を停止する制御を行う制御手段とを備え、制御手段が、検知手段の出力が変化しない時は切替手段の駆動制御を複数回繰り返して所定の位置に停止させることを特徴とする。

また、請求項２〜６に記載した搬送装置は、請求項１の搬送装置での制御手段による切替手段の駆動制御において、検知手段の出力する信号の変化および状態の両方を用いて、切替手段を所定の位置に停止させること、さらに、検知手段が切替手段の所定の位置に移動したことを示す信号の変化を出力し、所定の位置にあることを示す信号の状態出力が最初の出力の時、切替手段を駆動して再び所定の位置に停止させる再駆動制御を行うこと、さらに、再駆動制御において、検知手段が制御開始時に行う切替手段が所定の位置にあるか否かを確認する信号状態の検知動作を行わないこと、また、制御手段による切替手段の駆動制御において、検知手段の出力を確認する前に、駆動手段のステッピングモータを励磁すること、あるいはステッピングモータを所定の時間励磁することを特徴とする。

また、請求項７〜９に記載した画像形成装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送装置を有する複写機または印刷装置またはファクシミリ装置であることを特徴とする。

また、請求項１０に記載した搬送制御方法は、用紙の搬送路を切替える切替手段と、切替手段を駆動する駆動手段と、切替手段が所定の位置にあることを検知する検知手段とを備えた搬送装置の搬送制御方法であって、検知手段の出力が「オン」または「オフ」の時には出力が「オフ」または「オン」となるように切替手段を駆動し、検知手段の出力が「オンからオフ」または「オフからオン」に変化した時は切替手段を所定の位置に停止させ、また、検知手段の出力が変化しない時は切替手段の駆動を複数回繰り返して切替手段を所定の位置に停止させ、用紙の搬送路を分岐することを特徴とする。

前記構成によれば、複数回のホームポジション検知動作を行うことで、分岐爪の振動による位置変位でポジションセンサの検知状態が変化することを防止し、また、ステッピングモータを励磁後にポジションセンサの状態を確認して、ステッピングモータ励磁の際に生じる微小な分岐爪の位置変位を防止することができ、また、分岐爪およびポジションセンサが正常動作することを確認できる。

本発明によれば、複数回のホームポジション検知動作を行うことで、分岐爪の振動による位置変位でポジションセンサの検知状態が変化することを防止でき、また、ステッピングモータの励磁後にポジションセンサの状態を確認して、ステッピングモータ励磁の際に生じる微小な動きによる分岐爪の位置変位を防止し、用紙の分岐不良によるジャムを防止すること、さらに分岐爪およびポジションセンサが正常動作するか否かを確認し、故障を特定することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における両面印刷の搬送装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図である。

図１に示すように、画像形成装置は装置本体１内の給紙トレイ２に積載された用紙３を給紙コロ４により１枚ずつ分離搬送する。搬送された用紙３をレジストローラ対５によりトナー画像と用紙３の位置合わせを行い、感光体６と転写ベルト７により用紙３の片面に形成したトナー画像を転写する。その後、定着ローラ対８によって用紙３の表面のトナー画像を用紙３に溶融定着する。用紙３の両面に印刷を行わない場合は、用紙３の搬送路を切替える切替手段である第１分岐爪９によって分岐し、排紙ローラ対１０により用紙３を搬送させて排紙トレイ１１に排出する。

また、用紙３の両面に印刷する場合には、第１分岐爪９，第２分岐爪１２により用紙搬送路を切替えて、搬送ローラ１３，正逆転ローラ１４を介して用紙３をスイッチバック搬送路１５に案内する。その後、スイッチバック搬送路１５に案内された用紙３の後端が第２分岐爪１２の先端部を通過したことを検知し、正逆転ローラ１４を逆転させるとともに第２分岐爪１２を作動させて用紙３を再搬送路１６に案内し、再びレジストローラ対５を経て用紙３の裏面に印刷を行う。

以上のような搬送経路を使用することにより両面印刷が可能となるが、用紙３を１枚毎に前述したような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ことになる。そのために、再搬送路１６からの裏面印刷動作と給紙トレイ２からの表面印刷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ことにより両面印刷の生産性の向上を図っている。

このインターリーフ方式を採用すると第１分岐爪９は用紙３の１枚毎に切替える動作を行うこととなる。さらに高い生産性を確保するためには、用紙３同士の紙間隔を短縮して、その短い紙間隔で精度良く用紙３を分岐することができる搬送装置が必要となる。

図２は搬送装置における分岐爪と分岐爪を駆動する手段の部分斜視図を示す図である。図２において、１７はステッピングモータ、１８は駆動ギヤ、１９は揺動二段ギヤ、２０は揺動ギヤ、２１は従動ギヤ、２２はアーム、２３はスプリング、２４は分岐爪支持部材である。以上の機構によって、第１分岐爪９が所定の位置（ホームポジション）にあることを、検知手段であるポジションセンサ（図示せず）の出力により検知する。この検知により第１分岐爪９がホームポジションにある時の搬送路と、ステッピングモータ１７の駆動量に基づいて第１分岐爪９が移動したことにより別の搬送路を形成して用紙を分岐する。また、図３は本実施の形態における搬送装置の分岐爪のホームポジションを検知する制御動作を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態の動作について、図２を参照しながら図３のフローチャートに基づき説明する。

いま、制御部に印刷指令が入力されると（Ｓ２１）、ステッピングモータ１７の励磁を行う（Ｓ２２）。その後、第１分岐爪９の位置を確認するために、ポジションセンサ（図示せず）の出力を確認する（Ｓ２３）。ステッピングモータ１７を励磁して、その後、ポジションセンサの状態を確認することにより、ステッピングモータ１７を励磁する際に生じる相合わせのための微小な動きに伴い、第１分岐爪９が移動してポジションセンサの出力状態が変化することを防止する。

ここで、ポジションセンサが「オン」の場合（処理Ｓ２３のＹｅｓ）、ポジションセンサの出力が「オン」から「オフ」となる方向へステッピングモータ１７により第１分岐爪９を駆動させ（Ｓ２４）、ポジションセンサの出力が所定の時間（例えば、０〜１秒）内に「オンからオフ」に変化した時（処理Ｓ２５のＹｅｓ）、ステッピングモータ１７により第１分岐爪９をポジションセンサの出力が「オフ」から「オン」となるホームポジション方向へ駆動させる（Ｓ２７）。

処理Ｓ２５において、所定の時間（例えば、０〜１秒）内に「オンからオフ」に変化しなかった時（処理Ｓ２５のＮｏ）、処理Ｓ２４で行った処理が所定の回数（例えば、第１分岐爪９の駆動量にもよるが２〜３回）内であるか否か確認を行い（Ｓ２６）、所定の回数内であれば（処理Ｓ２６のＹｅｓ）、処理Ｓ２３に戻りポジションセンサの出力状態を確認する。また、処理Ｓ２６において、所定の回数以上であれば（処理Ｓ２６のＮｏ）、ステッピングモータ１７を停止し（Ｓ３１）、装置本体の動作を停止し（Ｓ３２）、操作部に異常を表示する（Ｓ３３）。

また、処理Ｓ２３において、ポジションセンサが「オフ」の場合（処理Ｓ２３のＮｏ）、ステッピングモータ１７により第１分岐爪９をホームポジション方向へ駆動させる（Ｓ２７）。その後、所定の時間内にポジションセンサの出力が「オフからオン」へ変化した場合（処理Ｓ２８のＹｅｓ）はステッピングモータ１７を励磁したまま回転を停止する（Ｓ２９）。

しかし、所定の時間内にポジションセンサの出力が「オフからオン」へ変化しない場合（処理Ｓ２８のＮｏ）、処理Ｓ２７で行った処理が所定の回数内であるか確認し（Ｓ３０）、所定の回数内であれば（処理Ｓ３０のＹｅｓ）、処理Ｓ２３に戻りポジションセンサの状態を確認する。

このように、複数回のホームポジション検知動作を行うことで、第１分岐爪９の初期位置がポジションセンサ光軸近傍に位置することがなくなるため、振動による検知状態の変化を防止することができる。また、処理Ｓ３０において、所定の回数以上であれば、ステッピングモータ１７の励磁を解除して停止し（Ｓ３１）、さらに装置本体の動作を停止し（Ｓ３２）、操作部に異常を表示する（Ｓ３３）。

また、図４は本実施の形態における搬送装置の分岐爪のホームポジションを検知する別の制御動作を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートにおいて、図３に示した処理Ｓ２８と処理Ｓ２９の間に、ポジションセンサの出力状態を検知したのが最初か否かを確認する処理Ｓ３５を設けて、再制御動作を行うようにしたものである。それ以外は図３に示したフローチャートとほぼ同様な動作を行うため、異なる部分について図２を参照しながら説明する。

図４に示すように、制御部に印刷指令が入力され（Ｓ２１）、ステッピングモータ１７を励磁し（Ｓ２２）、第１分岐爪９の位置をポジションセンサ（図示せず）で確認する（Ｓ２３）。ポジションセンサが「オフ」の場合（処理Ｓ２３のＮｏ）、ステッピングモータ１７で第１分岐爪９をホームポジション方向へ駆動する（Ｓ２７）。所定の時間（例えば、０〜１秒）内にポジションセンサの出力が「オフからオン」へ変化した場合（処理Ｓ２８のＹｅｓ）、第１分岐爪９がホームポジションにあることを示すポジションセンサの検知する「オン」の出力状態が、印字指令を受けた後で最初に検知したものか否か確認する（Ｓ３５）。

処理Ｓ３５において、ポジションセンサの検知した「オン」の出力状態が２回目であった時（処理Ｓ３５のＮｏ）、ステッピングモータ１７を励磁したまま回転を停止する（Ｓ２９）。

また、処理Ｓ３５において、ポジションセンサの検知した「オン」の出力状態が最初であった時（処理Ｓ３５のＹｅｓ）、処理Ｓ２３のポジションセンサが「オン」の場合と同様に、ポジションセンサ出力が「オン」から「オフ」となる方向へ第１分岐爪９を駆動し（Ｓ２４）、ポジションセンサの出力が所定の時間（例えば、０〜１秒）内に「オンからオフ」に変化した時（処理Ｓ２５のＹｅｓ）、前述した処理Ｓ２７へ移り第１分岐爪９をホームポジション方向へ駆動させる（Ｓ２７）。これ以降は前述した処理Ｓ２８と同様の処理を行うため説明は省略する。

また処理Ｓ２５にて、所定の時間内に「オンからオフ」に変化しなかった場合も図３のフローチャートにおいて説明した処理と同様である。

これにより、印字指令後の第１分岐爪９の位置確認時において、ホームポジションに第１分岐爪９があり、これをポジションセンサによって検知した場合であっても、一度は第１分岐爪９をステッピングモータ１７により駆動することになり、正常に稼動することを確認することができる。さらに、この再制御動作により分岐爪の動作およびポジションセンサの検知する出力変化を確認でき、故障の原因を特定することが可能となる。

以上の動作を行って、複数回のホームポジション検知動作により、第１分岐爪９の振動による位置変位でポジションセンサの検知状態が変化すること、また、ステッピングモータ１７を所定時間励磁した後にポジションセンサの出力状態を確認し、ステッピングモータ１７励磁の際に、微小な動きにより第１分岐爪９の位置が変位することを防止でき、用紙の分岐不良によるジャムの発生を防止することができ、さらに、第１分岐爪９の正常稼動およびポジションセンサの良否の判定を確認することができる。

また、図１に示した第２分岐爪１２においても同様の構成および制御により、用紙をスイッチバック搬送路１５に案内した後、スイッチバック搬送路１５から正逆転ローラ１４により逆転搬送される用紙を再搬送路１６へ案内することができる。

さらに、ステッピングモータ１７の励磁を、分岐爪のホームポジションを検知する動作毎に所定の時間行うようにすることも可能である。この場合には、検知動作を行う所定の時間の設定にもよるが、ステッピングモータ１７励磁する処理をその都度行うことが必要となる。また、前述のホームポジションの検知動作の状態、図３，図４の処理Ｓ２９の印刷処理における分岐爪の駆動指示待ちの状態、用紙のジャム処理等において、分岐爪の位置が変化する可能性のある両面ユニットの開放等を確認した場合には、再度ホームポジション検知動作の処理を行う。

本発明に係る搬送装置およびこれを用いた画像形成装置とその搬送制御方法は、複数回のホームポジション検知動作を行うことで、分岐爪の振動による位置変位でポジションセンサの検知状態が変化することを防止でき、また、ステッピングモータを励磁後にポジションセンサの状態を確認して、ステッピングモータの励磁の際に生じる微小な分岐爪の位置変位を防止し、さらに分岐爪およびポジションセンサの正常動作を確認し、故障を特定でき、複写機、印刷装置、ファクシミリ装置などの画像形成装置に用いる、情報を出力する用紙の搬送制御として有用である。

本発明の実施の形態における両面印刷の搬送装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図 本実施の形態における搬送装置の分岐爪と分岐爪を駆動する手段の部分斜視図を示す図 本実施の形態における搬送装置の分岐爪のホームポジションを検知する制御動作を示すフローチャート 本実施の形態における搬送装置の分岐爪のホームポジションを検知する別の制御動作を示すフローチャート 従来の搬送装置における分岐爪のホームポジションを検知する制御動作を示すフローチャート

符号の説明

１ 装置本体
２ 給紙トレイ
３ 用紙
４ 給紙コロ
５ レジストローラ対
６ 感光体
７ 転写ベルト
８ 定着ローラ対
９ 第１分岐爪
１０ 排紙ローラ対
１１ 排紙トレイ
１２ 第２分岐爪
１３ 搬送ローラ
１４ 正逆転ローラ
１５ スイッチバック搬送路
１６ 再搬送路
１７ ステッピングモータ
１８ 駆動ギヤ
１９ 揺動二段ギヤ
２０ 揺動ギヤ
２１ 従動ギヤ
２２ アーム
２３ スプリング
２４ 分岐爪支持部材

Claims (10)

1. 用紙の搬送路を切替える切替手段と、前記切替手段を駆動する駆動手段と、前記切替手段が所定の位置にあることを検知する検知手段と、前記検知手段の出力が「オン」または「オフ」の時には前記出力が「オフ」または「オン」となるように前記切替手段を駆動し、前記検知手段の出力が「オンからオフ」または「オフからオン」に変化した時は前記切替手段を停止する制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段が、前記検知手段の出力が変化しない時は前記切替手段の駆動制御を複数回繰り返して前記所定の位置に停止させることを特徴とする搬送装置。
2. 前記制御手段による切替手段の駆動制御において、検知手段の出力する信号の変化および状態の両方を用いて、前記切替手段を所定の位置に停止させることを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
3. 前記制御手段による切替手段の駆動制御において、検知手段が前記切替手段の所定の位置に移動したことを示す信号の変化を出力し、前記所定の位置にあることを示す信号の状態出力が最初の出力の時、前記切替手段を駆動して再び前記所定の位置に停止させる再駆動制御を行うことを特徴とする請求項２記載の搬送装置。
4. 前記再駆動制御において、検知手段が制御開始時に行う切替手段が所定の位置にあるか否かを確認する信号状態の検知動作を行わないことを特徴とする請求項３記載の搬送装置。
5. 前記制御手段による切替手段の駆動制御において、検知手段の出力を確認する前に、駆動手段のステッピングモータを励磁することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送装置。
6. 前記制御手段による切替手段の駆動制御において、検知手段の出力を確認する前に、駆動手段のステッピングモータを所定の時間励磁することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送装置を有する複写機であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送装置を有する印刷装置であることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送装置を有するファクシミリ装置であることを特徴とする画像形成装置。
10. 用紙の搬送路を切替える切替手段と、前記切替手段を駆動する駆動手段と、前記切替手段が所定の位置にあることを検知する検知手段とを備えた搬送装置の搬送制御方法であって、
    前記検知手段の出力が「オン」または「オフ」の時には前記出力が「オフ」または「オン」となるように前記切替手段を駆動し、前記検知手段の出力が「オンからオフ」または「オフからオン」に変化した時は前記切替手段を前記所定の位置に停止させ、また、前記検知手段の出力が変化しない時は前記切替手段の駆動を複数回繰り返して前記切替手段を前記所定の位置に停止させ、用紙の搬送路を分岐することを特徴とする搬送制御方法。

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