JP4647433B2 - 分岐装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機をはじめとする画像形成装置における画像形成後の用紙の搬送路を分岐する分岐装置及びこの分岐装置を有する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置の排紙方式には、用紙の画像面を下方に向けて排出するフェースダウン方式と、画像面を上方に向けて排出するフェースアップ方式とが知られている。また、通常、画像形成装置は、用紙の両面に画像を印刷するための両面搬送装置を備えており、用途に応じて画像形成後の用紙排出方向を所望の方向に切替える分岐装置が設けられている。
両面搬送装置を有する従来の画像形成装置における分岐装置は、例えばソレノイドと戻しスプリングからなり、搬送されてくる用紙と次の用紙との間で分岐爪を切替える必要がある。
しかし、ソレノイドには作動に伴う遅延時間があり、また、切替え途中の動作位置では制御できないため、分岐爪を高精度に制御することは困難である。このため、用紙と用紙の搬送間隔を広く取る必要があり、印刷生産性を向上させることできないという問題がある。この問題を解決するために、分岐装置の駆動手段にステッピングモータを用い、ステップ数で位置制御を行う方法が提案されている。ステッピングモータを用いることにより、ステップ角ごとの位置制御及び回転スピード制御が可能となるので、分岐爪の切替え精度が向上し、これに伴って用紙搬送間隔を狭めて高い印刷生産性を達成することができる。
ところで、従来の分岐装置は排紙装置と一体型となっていたために、ジャム処理性、視認性が悪いという問題があり、この問題を解決するために、両面搬送装置（以下、両面ユニットともいう）を画像形成装置本体から脱着させると同時に、装置本体に設けられた排紙装置（以下、排紙ユニットともいう）と分岐装置とを離間させることによってジャム処理性、視認性の向上が図られている。

このような、排紙装置、分岐装置又はこれらを備えた画像形成装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、用紙搬送路の分岐部に設けられる分岐爪駆動手段の数を減らしてコストダウンを図るとともに、装置の小型化を図ることを目的として開発された搬送装置であって、第１搬送路から搬送されてくる用紙を第２搬送路又は第３搬送路に選択的に搬送するための第１分岐部と、第３搬送路から搬送されてくる用紙を第４搬送路又は第５搬送路に選択的に搬送するための第２分岐部とを有する画像形成装置の搬送装置であって、前記第１搬送路から搬送されてくる用紙を前記第２搬送路側に案内する第１搬送姿勢と、前記第１搬送路から搬送されてくる用紙を前記第３搬送路側に案内する第２搬送姿勢とをとり得るように前記第１分岐部に回動自在に配置される第１分岐爪と、前記第３搬送路から搬送されてくる用紙を前記第４搬送路側に案内する第１搬送姿勢と、前記第３搬送路から搬送されてくる用紙を前記第５搬送路側に案内する第２搬送姿勢とをとり得るように前記第２分岐部に回動自在に配置される第２分岐爪と、前記第１分岐爪が第１搬送姿勢であるとき前記第２分岐爪が第１搬送姿勢となり、前記第１分岐爪が第２搬送姿勢であるとき前記第２分岐爪が第２搬送姿勢となるように、前記第１分岐爪及び第２分岐爪を連動して回動させる連結駆動手段と、を備えた画像形成装置の搬送装置が開示されている。

また、特許文献２には、画像形成装置に装着可能な排紙ユニットの低コスト化を図り、スペースの無駄を排除することができる排紙ユニットを提供することを目的として開発された画像形成装置の排紙ユニットであって、排紙トレイ上に転写紙を排紙するための第１搬送路と、他の排紙トレイ上に転写紙を排紙するための又は両面ユニットヘ転写紙を搬送するための第２搬送路とを有し、画像形成装置内の定着ユニットから搬送されてきた転写紙を前記第１搬送路又は第２搬送路を用いて選択的に搬送する排紙ユニットであって、この排紙ユニットを、前記第１搬送路を形成する第１ユニットと、前記第２搬送路を形成する第２ユニットとに分割した排紙ユニットが開示されている。

特開２０００−０５３３０２号公報 特開平１０−１８１９７８号公報

しかしながら、このような従来技術においては、分岐装置の駆動手段として、例えばステッピングモータ用い、このステッピングモータを画像形成装置本体の排紙ユニット側に設け、分岐爪を両面ユニット側に取り付ける場合、前記両面ユニットを本体に装着する際のギヤの噛合いが悪くなり、分岐爪の応答性が低下するという問題がある。即ち、両面ユニットを本体に装着した際に、ステッピングモータ軸上のギヤと分岐爪軸上のギヤの噛合い不良が発生してステッピングモータの駆動力を分岐爪へ正確に伝達できないという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータ軸上のギヤと分岐爪軸上のギヤの噛合い不良をなくし、応答性に優れた分岐装置及びこの分岐装置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、本発明に係る分岐装置は、画像形成装置の定着装置出口の用紙搬送路を切り替える分岐装置において、前記用紙搬送路の分岐点に配設される分岐爪と、この分岐爪の回転軸に取り付けられた従動ギアと、前記分岐爪及び従動ギアを回動自在に支持する支持部材とを備えた回動側構造体と、この回動側構造体の前記従動ギアを駆動する駆動源と、この駆動源の駆動力を前記従動ギアに伝達する揺動ギア機構とを備えた固定側構造体とを有し、前記回動側構造体と固定側構造体を接離可能に形成し、前記固定側構造体は、前記画像形成装置本体の排紙装置に設けられ、前記回動側構造体は、前記画像形成装置本体に脱着自在に形成された両面搬送装置に設けられており、前記分岐爪は、前記定着装置出口の用紙搬送路を前記排紙装置方向と前記両面搬送装置方向とに分岐するものであることを特徴とする。

また、前記両面搬送装置は、一の表面に画像が形成された用紙の他方面に画像を形成させるために前記用紙を反転させて前記画像形成装置の画像形成部に再度搬送するものとすることができる。
更に、前記駆動源を、ステッピングモータとすることができる。
更にまた、前記揺動ギヤ機構は、前記ステッピングモータの駆動力を前記従動ギアに伝達する一個以上のギアと、このギアを支持する揺動自在のアームと、このアームを所定方向に付勢する弾性部材とを有し、前記両面搬送装置を前記画像形成装置本体に装着させた際、前記ステッピングモータと前記従動ギアとを前記アームに支持されたギアを介して連結するものとすることができる。
更にまた、前記画像形成装置は、複写機又はプリンタであってもよい。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に形成された可視像を記録媒体に転写する転写装置と、画像転写後の記録媒体に転写画像を定着させる定着装置と、定着装置出口の用紙搬送路を切り替える分岐装置と、を有する画像形成装置において、前記分岐装置は、上述した何れか一つの分岐装置であることを特徴とする。

本発明によれば、駆動源とこの駆動源によって駆動される分離爪の従動ギアとを正確に、しかもソフトに噛み合わせることができ、用紙搬送路を切替える分岐爪の応答性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図１において、この画像形成装置は、画像形成部の一部としての複数の感光体１３と、この感光体１３列の上部に設けられた転写ユニット１４と、転写ユニット１４で記録媒体に転写された転写画像を前記記録媒体に定着させる定着ユニット１６と、画像が定着された記録媒体を排出する排紙ユニット５と、前記記録媒体の表面だけでなく両面にも画像を形成するため、前記記録媒体を反転させて前記画像形成部に再度搬送する両面ユニット７と、前記排紙ユニット５と両面ユニット７との間で用紙搬送路を切り替える分岐装置６とから主として構成さされている。感光体１３の下方には、第一トレイ１１及び第二トレイ１２が配置されている。

次に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。
画像形成部としての複数の感光体１３の画像担持面にそれぞれトナー画像を形成し、このトナー画像を順次転写ユニット１４上に重ねて転写してカラー画像を形成する。次に、このカラー画像を第一トレイ１１又は第二トレイ１２から取り出した記録紙に転写する。即ち、第一トレイ１１又は第二トレイ１２から記録紙を取り出し、この記録紙を転写ユニット１４の転写部に搬送し、転写ユニット上のカラー画像とのタイミングを計って転写ユニット１４のニップ部に供給し、カラー画像を転写する。転写画像を伴った記録紙を後流の定着ユニット１６に供給し、ここで、転写画像を記録紙に定着させる。画像が定着された記録紙は、排紙装置５に搬送されて図示省略した排紙トレイ上に排紙されるか、又は分離装置６によって両面ユニット７に搬送され、両面ユニット７において表裏反転した後、画像形成部に再度搬送し、上記と同様にして裏面にも画像を転写、定着させる。両面に画像が形成された記録紙を排紙装置５を経て排紙トレイ上に排紙する。

以下に、本発明の特徴部分である分離装置について説明する。図２は、図１の画像形成装置における両面ユニット７を開放した場合、即ち、画像形成装置本体から離脱させた場合を示す模式的側面図である。
図２において、両面ユニット７は、その上方端が装置本体の排紙ユニット５から離脱しており、排紙ユニット５と両面ユニット７の上部との間に設けられた分岐装置６は、後述する回動側構造体６ａと固定側構造体６ｂとに分離している。即ち、両面ユニット７は、その下方に設けられた支点９によって画像形成装置本体に枢着されており、支点９を中心に矢印ｂに沿って回動自在に形成されている。また、分岐装置６の後述する回動側構造体６ａは両面ユニット７との連結部である支点８を中心に矢印ａ方向へ回動可能となっている。

図３は、本実施形態に係る分岐装置６の斜視図である。図３において、分岐装置６は、ステッピングモータ１と、ステッピングモータ１に連結された駆動ギア２と、この駆動ギア２と噛み合う揺動２段ギヤ３と、この揺動ギア３に連結された揺動ギヤ４と、揺動２段ギア３及び揺動ギア４を支持するアーム１７と、アーム１７の上部に設けられたスプリング１８とを有する固定側構造体６ｂと、複数の分岐爪２０と、この複数の分岐爪２０に共通に設けられた回転軸の端部に設けられた従動ギア１０と、分岐爪２０及び従動ギア１０を回動自在に支持する分岐爪支持部材１９とを有する回動側構造体６ａとから主として構成されている。

図４は、回動側構造体６ａと固定側構造体６ｂとを離間させた状態、即ち、両面搬送装置７を画像形成装置本体から離脱させた際の分岐装置６を示す側面図である。図４において、回動側構造体６ａは、分離爪の回転軸に設けられた従動ギア１０と、この従動ギア１０を回動自在に支持する支持部材１９とから主として構成されており、固定側構造体６ｂは、ステッピングモータ１と、このステッピングモータ１の回転軸に取り付けられた駆動ギア２と、この駆動ギア２の駆動力を回動側構造体６ａに伝達する揺動ギア機構１５とから主として構成されている。揺動ギア機構１５は駆動ギア２と連結する揺動２段ギア３と、この揺動２段ギア３に連結された揺動ギア４と、揺動２段ギア３及び揺動ギア４を支持するアーム１７と、このアーム１７の上方端に一端が固定され、アーム１７の上方端を矢印ｃ方向に付勢する弾性体としてのスプリング１８とから主として構成されている。揺動ギア機構１５は回転軸（以下、支点ともいう）２１を支点として回動可能に支持されている。

図５は、回動側構造体６ａと固定側構造体６ｂとを当接させた状態、即ち、両面搬送装置７を画像形成装置本体に装着した際の分岐装置６を示す側面図である。図５において、回動側構造体６ａと固定側構造体６ｂとは回動側構造体６ａの分離爪支持部材１９と固定側構造体６ｂの揺動ギア機構１５のアーム１７とが接触点ｆにおいて接触することにより当接し、揺動ギア機構１５の揺動ギア４と分離爪２０の回転軸に設けられた従動ギア１０とが連結する。このとき、揺動ギア機構１５のアーム１７は支点２１を中心として図中時計方向に回動し、アーム１７の上部のスプリング１８には矢印ｅ方向の力が作用する。これによって、揺動ギア４と従動ギア１０とがソフトに噛み合う。

このようにして、回動側構造体６ａと固定側構造体６ｂとが連結し、この状態でステッピングモータ１を駆動することによって、その駆動力は、ステッピングモータ１から駆動ギア２、揺動２段ギア３、揺動ギア４を経て回動側構造体６ａの従動ギア１０に伝達され、これによって分離爪２０が用紙搬送路を所望方向に分岐するように回動する。

本実施形態によれば、ステッピングモータ１の駆動力を分離爪２０の従動ギア１０に伝達させる伝達手段を、揺動２段ギア３及び従動ギア４を有する揺動可能な揺動ギア機構と、この揺動ギア機構の上端部を所定方向に付勢するスプリングとを有するもので構成したので、揺動ギア機構１５の揺動ギア４と、従動ギア１０とを無理なくソフトに噛み合わせることができ、ステッピングモータ１の駆動力を駆動ギア２、揺動２段ギア３及び揺動ギア４を介してスムーズに従動ギア１０に伝達することができる。従って、分離爪２０を正確に制御することができ、応答性が向上する。
また、本実施形態によれば、スプリング１８によりアーム１７を付勢し、分岐爪支持部材１９とアーム１７を接触させることによって揺動ギヤ機構１５の位置決めを行い、かつスプリング１８の付勢力をステッピングモータ１の駆動力によりアーム１７が動かない力とすることで、揺動ギヤ４の位置がステッピングモータ２の駆動時に移動することなく同じ位置に保持することができるので、各ギアの噛合いが正確となり、操作性が向上する。

本実施形態において、ステッピングモータ１の必要トルクは、分岐爪２０が回転しないように、用紙が分岐爪に接触したときに生じる分岐爪軸上のトルクより大きくする必要があるが、ステッピングモータ１のトルクを大きくすると電流値の増加、温度上昇等の原因となる。そこで、ギアを複数個噛合わせた揺動ギヤ機構１５を構成部材とすることによって、用紙が分岐爪に接触したときに生じる分岐爪軸上のトルクを減速機構により低減し、モステッピングモータ１の必要トルクを下げ、電流値の低減、温度上昇の防止を図っている。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 図１における両面ユニット７を開放した場合を示す模式的側面図である。 本発明に係る分岐装置の斜視図である。 分岐装置の動作を示す説明図である。 分岐装置の動作を示す説明図である。

符号の説明

１ ステッピングモータ
２ 駆動ギア
３ 揺動２段ギア
４ 揺動ギア
５ 排紙ユニット
６ 分離装置
６ａ 回動側構造体
６ｂ 固定側構造体
７ 両面ユニット
８ 支点
９ 支点
１０ 従動ギア
１１ 第一トレイ
１２ 第二トレイ
１３ 感光体
１４ 転写ユニット
１５ 揺動ギア機構
１６ 定着ユニット
１７ アーム
１８ スプリング
１９ 分離爪支持部材
２０ 分離爪
２１ 支点

Claims (6)

1. 画像形成装置の定着装置出口の用紙搬送路を切り替える分岐装置において、
   前記用紙搬送路の分岐点に配設される分岐爪と、この分岐爪の回転軸に取り付けられた従動ギアと、前記分岐爪及び従動ギアを回動自在に支持する支持部材とを備えた回動側構造体と、この回動側構造体の前記従動ギアを駆動する駆動源と、この駆動源の駆動力を前記従動ギアに伝達する揺動ギア機構とを備えた固定側構造体とを有し、前記回動側構造体と固定側構造体を接離可能に形成し、
   前記固定側構造体は、前記画像形成装置本体の排紙装置に設けられ、前記回動側構造体は、前記画像形成装置本体に脱着自在に形成された両面搬送装置に設けられており、前記分岐爪は、前記定着装置出口の用紙搬送路を前記排紙装置方向と前記両面搬送装置方向とに分岐するものである
   ことを特徴とする分岐装置。
2. 前記両面搬送装置は、一の表面に画像が形成された用紙の他方面に画像を形成させるために前記用紙を反転させて前記画像形成装置の画像形成部に再度搬送するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の分岐装置。
3. 前記駆動源は、ステッピングモータである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐装置。
4. 前記揺動ギヤ機構は、前記ステッピングモータの駆動力を前記従動ギアに伝達する一個以上のギアと、このギアを支持する揺動自在のアームと、このアームを所定方向に付勢する弾性部材とを有し、前記両面搬送装置を前記画像形成装置本体に装着させた際、前記ステッピングモータと前記従動ギアとを前記アームに支持されたギアを介して連結するものである
   ことを特徴とする請求項３に記載の分岐装置。
5. 前記画像形成装置は、複写機又はプリンタである
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の分岐装置。
6. 像担持体と、この像担持体に形成された可視像を記録媒体に転写する転写装置と、画像転写後の記録媒体に転写画像を定着させる定着装置と、定着装置出口の用紙搬送路を切り替える分岐装置と、を有する画像形成装置において、前記分岐装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の分岐装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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