JP4832554B2 - 用紙排出装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、正逆両方向に回転可能な単一のモータからの駆動力によって、第１の排紙トレイへの用紙の搬送処理および第２の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行うように構成された用紙排出装置および画像形成装置に関する。

画像形成装置において、用紙は複数の搬送ローラによって排紙トレイまで搬送される。これらの複数の搬送ローラには、通常、駆動源としてのモータから、動力伝達機構としてのギアトレインを介して駆動力が供給される。

ここで、従来のギアトレインの中には、途中で分断可能に構成されるものがある。例えば、装着および脱着が可能な可動ユニットに含まれる搬送ローラに対して駆動力を供給するギアトレインでは、可動ユニットの移動に伴って分断可能に構成される必要がある。

そして、上述のような分断可能なギアトレインを採用する装置の中には、分断される箇所に配置されるギアのギアピッチの位置精度を確保するために、分断箇所のギアを揺動アームによって支持することによって位置ずれを吸収する構造を採るものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−０５５７０６号公報

上述の特許文献１に係る揺動アームを採用する場合、揺動アームに支持されるギアは、これに噛み合うギアの方向に揺動アームが食い込むような方向に回転するように設計されることが多かった。

しかしながら、揺動アームに支持されるギアを両方向に回転させる必要がある状況においては、揺動アームに支持されるギアを、これに噛み合うギアから揺動アームが離れ易くなる方向に回転させることを余儀なくされるため、揺動アームが揺れることによってギア歯飛びが発生し異音が発生するなどの不具合が発生してしまうことがあった。例えば、単一の駆動源からの駆動力によって用紙を複数の排紙トレイに搬送する構成においては、適宜ギアトレインの回転方向を変更させるなどの工夫が必要になることが多いため、上述の不具合が発生し易いと言える。

このような不具合を解消するために、ギアトレインにおける分断箇所の両側に対してそれぞれ別個の駆動源から駆動力を供給するように構成することも可能であるが、このような構成を採用すると必要な駆動源が増加するため構成が複雑化しコストアップにつながってしまうという不都合があった。

この発明の目的は、簡易な構成によって、分断可能なギアトレインを正逆両方向に回転させる場合においても、ギアトレインにおける分断箇所での歯飛びの発生を効果的に抑制することが可能な用紙排出装置および画像形成装置を提供することである。

この発明に係る用紙排出装置は、第１の排紙トレイへの用紙の搬送処理および第２の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行うように構成される。この用紙排出装置は、第２の排紙トレイを支持するように構成された移動可能な扉、単一のモータ、第１のギアトレインおよび第２のギアトレインを少なくとも備える。モータは、第１の方向、および第１の方向の逆である第２の方向に選択的に回転可能であり、第１の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行う場合に第１の方向に回転し、第２の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行う場合に第２の方向に回転するように構成されている。第１のギアトレインは、モータからの駆動力によって第１の排紙トレイに排紙する搬送ローラを駆動するように構成されている。

第２のギアトレインは、モータからの駆動力によって第２の排紙トレイに排紙する排紙ローラを駆動するように構成され、かつ、扉の移動に伴って分断可能に構成される。また、第２のギアトレインは、分断箇所において配置される受動ギアであって扉と一体となって移動する受動ギアを支持する揺動アームを有する。さらに、第２のギアトレインと排紙ローラとの間には、排紙ローラに対して用紙を第２の排紙トレイに排出する方向の駆動力のみを伝達するように構成されたワンウェイクラッチが設けられる。

この構成においては、第２のギアトレインが扉の開閉時にて分断され、かつ、駆動伝達回転方向が正逆両方向である駆動構造において、反転時に回転負荷となる排紙ローラとの間にワンウェイクラッチ構造を採り入れているため、反転時の排紙ローラに起因する駆動負荷がほぼゼロになり、その結果、第２のギアトレインの分断箇所での揺動アームの揺動に起因するギアの歯飛びが防止される。

この発明によれば、簡易な構成によって、分断可能な第２のギアトレインを正逆両方向に回転させる場合においても、第２のギアトレインにおける分断箇所での歯飛びの発生を効果的に抑制することが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置５０の概略を示す図である。画像形成装置５０は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙（記録用紙）に対して多色および単色の画像を形成するもので、画像形成部８２および原稿読取部５８を備えている。

画像形成部８２は、光走査装置８８、現像器９１、感光体ドラム９０、クリーナユニット９３、帯電器９２、中間転写ベルトユニット９５、定着ユニット７４、給紙カセット７１、第１の排紙トレイ８０、第２の排紙トレイ１００、および用紙の搬送方向を切り換えるための複数のフラッパ（図示省略）等を有して構成されている。

画像形成部８２の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台５４が設けられ、原稿載置台５４の上側には自動原稿処理装置５６が取り付けられている。自動原稿処理装置５６は、原稿載置台５４の上に自動で原稿を搬送する。また自動原稿処理装置５６は矢印５２の方向に回動自在に構成され、原稿載置台５４の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。

本画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器９１、感光体ドラム９０、帯電器９２、クリーナユニット９３は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。

帯電器９２は、感光体ドラム９０の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。

光走査装置８８は、入力された画像データに基づいて感光体ドラム９０の表面に静電潜像を形成するように構成される。光走査装置８８の詳細については後述する。

現像器９１はそれぞれの感光体ドラム９０上に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット９３は、現像・画像転写後における感光体ドラム９０上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。

感光体ドラム９０の上方に配置されている中間転写ベルトユニット９５は、中間転写ベルト９４、中間転写ベルト駆動ローラ８５、中間転写ベルト従動ローラ８４、中間転写ローラ９６、および中間転写ベルトクリーニングユニット８６を備えている。上記中間転写ローラ９６は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。

中間転写ベルト駆動ローラ８５、中間転写ベルト従動ローラ８４、および中間転写ローラ９６は、中間転写ベルト９４を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ９６は、感光体ドラム９０のトナー像を、中間転写ベルト９４上に転写するための転写バイアスを与える。

中間転写ベルト９４は、各感光体ドラム９０に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム９０に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト９４に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト９４上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト９４は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム９０から中間転写ベルト９４へのトナー像の転写は、中間転写ベルト９４の裏側に接触している中間転写ローラ９６によって行われる。中間転写ローラ９６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ９６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト９４に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述の様に各感光体ドラム９０上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト９４で積層される。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト９４の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト９４の接触位置に配置される転写ローラ８７によって用紙上に転写される。

このとき、中間転写ベルト９４と転写ローラ８７は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ８７にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ８７は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ８７もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ８５の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。

また、上記のように、感光体ドラム９０に接触することにより中間転写ベルト９４に付着したトナー、もしくは転写ローラ８７によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト９４上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット８６によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット８６には、中間転写ベルト９４に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト９４は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ８４で支持されている。

給紙カセット７１は、画像形成に使用する用紙（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成部８２の光走査装置８８の下側に設けられている。また手差し給紙カセット７８にも画像形成に使用する用紙を置くことができる。

なお、第１の排紙トレイ８０は、画像形成部８２の上方に設けられており、印刷済みの用紙をフェイスダウンで集積するように構成される。一方で、第２の排紙トレイ１００は、画像形成装置５０の筐体の外側に配置されており、印刷済みの用紙をフェイスアップで集積するように構成される。

また画像形成部８２には、給紙カセット７１および手差し給紙カセット７８の用紙を転写ローラ８７や定着ユニット７４を経由させて第１の排紙トレイ８０または第２の排紙トレイ１００に送るための、略垂直形状の用紙搬送路７７が設けられている。給紙カセット７１ないし手差し給紙カセット７８から第１の排紙トレイ８０および第２の排紙トレイ１００までの用紙搬送路７７の近傍には、ピックアップローラ７３，７５、複数の搬送ローラ６２，６４，６６，６８、レジストローラ７９、転写ローラ８７、定着ユニット７４等が配されている。

搬送ローラ６２，６４，６６，６８は、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路７７に沿って複数設けられている。またピックアップローラ７３は、給紙カセット７１の端部近傍に備えられ、給紙カセット７１から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路７７に供給する。同様にまたピックアップローラ７５は、手差し給紙カセット７８の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット７８から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路７７に供給する。

また、レジストローラ７９は、用紙搬送路７７を搬送されている用紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム９０上のトナー像の先端と用紙の先端を合わせるタイミングで用紙を転写ローラ８７に搬送する機能を有している。

定着ユニット７４は、ヒートローラ７２および加圧ローラ７６を備えており、ヒートローラ７２および加圧ローラ７６は、用紙を挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７２は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ７６とともにトナーを用紙に熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７２を外部から加熱するための外部加熱ベルト７０が設けられている。

次に用紙搬送経路を詳細に説明する。上述のように、画像形成装置には予め用紙を収納する給紙カセット７１、および手差し給紙カセット７８が設けられている。これら給紙カセット７１，７８から用紙を給紙するために、各々ピックアップローラ７３，７５が配置され、用紙を１枚ずつ搬送路７７に導くようになっている。

各給紙カセット７１，７８から搬送される用紙は用紙搬送路７７の搬送ローラ６２によってレジストローラ７９まで搬送され、用紙の先端と中間転写ベルト９４上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ８７に搬送され、用紙上に画像情報が書き込まれる。その後、用紙は定着ユニット７４を通過することによって用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された搬送ローラ６８を経て第１の排紙トレイ８０または第２の排紙トレイ１００上に排出される。

上記の搬送経路は、用紙に対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着ユニット７４を通過した用紙の後端が最終の搬送ローラ６８で把持されたときに、搬送ローラ６８が逆回転することによって用紙を搬送ローラ６６，６４に導く。そしてその後レジストローラ７９を経て用紙裏面に印字が行われた後に用紙が第１の排紙トレイ８０に排出される。

図２は、第２の排紙トレイ１００の概略構成を示している。同図に示すように、第２の排紙トレイ１００は、画像形成装置５０の筐体の一部を構成する扉１０４の外側に設けられており、扉１０４に形成された排紙口１０６の下方に配置される。第２の排紙トレイ１００の上方には、第２の排紙トレイ１００に積載された用紙の満杯状態等を検出するための用紙センサ１０２が設けられる。扉１０４には、取っ手１０６が設けられており、ユーザはこの取っ手１０６を介して扉を開けることにより、画像形成装置５０の内部の一部を外側に開放することが可能になる。

図３は、扉１０４を開いたときの第２の排紙トレイ１００近傍の状態を示している。扉１０４は、画像形成装置５０の後方に設けられた垂直方向に延びる軸を中心に回転するように構成されている。例えば、定着ユニット７４を通過した用紙にジャムが発生した場合には、ユーザは扉１０４を開くことにより、ジャムに係る用紙を取り除くことが可能となる。この実施形態では、扉１０４を右後方に引くことにより扉１０４が開き、扉１０４を左前方に戻すことにより扉１０４が閉じる構成を採用しているが、扉１０４の開閉態様はこれに限定されるものではない。

図４は、第１の排紙トレイ８０および第２の排紙トレイ１００に用紙を搬送する駆動系の構成を示している。ここでは、駆動系の構成を簡略化するために、定着ユニット７４を通過した用紙の搬送は専ら単一のモータ１１０からの駆動力によって行われる構成が採用されている。

モータ１１０は、正逆両方向に回転可能に構成されている。モータ１１０は、図４に示すように、用紙を第１の排紙トレイ８０に搬送するローラ群を駆動するように構成された第１のギアトレイン１２０に接続されている。この第１のギアトレイン１２０は、ギア１２２を介して、用紙を第２の排紙トレイ１００に搬送するローラ群を駆動するように構成された第２のギアトレイン１３０に接続されている。第２のギアトレイン１３０は、５つのギア１３２、１３４、１３５、１３６、および１３８を少なくとも備えている。また、第２のギアトレイン１３０は、扉１０４の開放に伴って分断可能に構成されている。ここでは、扉１０４の開放に伴って、ギア１３６およびギア１３５の間において、第２のギアトレイン１３０が分断されるように構成されている。

ギア１３５は、揺動アーム１４０に支持されている。揺動アーム１４０は、第２のギアトレイン１３０の分断の際にも、ギアピッチの位置精度を確保するために分断箇所となるギア１３６およびギア１３５の間の位置ずれを吸収するように構成される。

続いて、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を用いて、第２のギアトレイン１３０の構成をさらに説明する。同図に示すように、第２のギアトレイン１３０の最下流に配置されたギア１３２には、用紙を第１の排紙トレイ１００に搬送するための搬送ローラ６９が接続される。この実施形態では、ギア１３２が上側の搬送ローラ６９に接続されているため、ギア１３２が図中の反時計方向に回転する時に搬送ローラ６９が用紙を第２の排紙トレイ１００上に排出する方向に回転する。

続いて、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）を用いて、第２のギアトレイン１３０の動作について説明する。

図６（Ａ）に示すように、扉１０４の開放動作に伴って、揺動アーム１４０が持ち上げられ、ギア１３５とギア１３６との噛み合い状態が解除される。また、扉１０４を閉じることにより、ギア１３５とギア１３６とが再度噛み合い状態になり、モータ１１０からの駆動力がギア１３２まで伝達されるようになる。

ここで、この実施形態では、ギア１３２と搬送ローラ６９との間に、搬送ローラ６９に対して反時計方向（用紙を第２の排紙トレイ１００上に排出する方向）のみの回転力を伝達するためのワンウェイクラッチ１５０を設けている。このワンウェイクラッチ１５０を設ける理由は、後述するように、用紙を第１の排紙トレイ８０に排出する際に、第２のギアトレイン１３０の分断箇所のギア１３５およびギア１３６の間で歯飛びが発生すること（図６（Ｄ）参照。）を防止するためである。

図６（Ｂ）は、用紙を第２の排紙トレイ１００に排出する際の第２のギアトレイン１３０の動作を示している。ここでは、揺動アーム１４０をギア１３６に引き付ける方向にギア１３６が回転しているため、ギア１３６の回転に伴って揺動アーム１４０が浮き上がることがなく、ギア１３５およびギア１３６の間で歯飛びが発生していない。

図６（Ｃ）は、用紙を第１の排紙トレイ８０に排出する際の第２のギアトレイン１３０の動作を示している。ここでは、揺動アーム１４０がギア１３６から離れる方向にギア１３６が回転している。ところが、負荷部分となる搬送ローラ６９とギア１３２との間に、駆動を一方向（用紙を第２の排紙トレイ１００に排出する方向）にのみ伝達するためのワンウェイクラッチ１５０を採用しているため、反転時の駆動負荷がほぼ無負荷になっている。このため、ギア１３６の回転に伴って、ギア１３５、ギア１３４、およびギア１３２がほぼ無負荷に近い状態で連れ回りすることによって、ギア１３６の回転によって揺動アーム１４０が浮き上がりにくくなっている。この結果、ギア１３５およびギア１３６の間での歯飛びが抑制され、また、それに伴う異音の発生が防止されている。例えば、図６（Ｄ）にワンウェイクラッチ１５０を採用しない例を示しているが、この場合には、ギア１３６の回転によって揺動アーム１４０が浮き上がり、ギア１３５およびギア１３６の間で歯飛びが発生し、これらのギアの衝突にともなって異音が発生している。

この発明の実施形態に係る構成を採用することにより、用紙を第１の排紙トレイ８０に排出する際に、図６（Ｄ）に示すような不具合が発生することが防止される。また、用紙を第１の排紙トレイ８０に排出する際に、第２の排紙トレイ１００上の用紙が、反転する搬送ローラ６９に巻き込まれるといった不具合の発生を同時に防止できる
以上の構成によれば、少ないモータでギアレイアウトを行ってコスト低減化を図りつつ、正逆両方向に回転する第２のギアトレイン１３０の分断箇所における歯飛びの発生を効果的に防止することが可能なる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 第２の排紙トレイの概略構成を示す図である。 扉を開いたときの第２の排紙トレイ近傍の状態を示す図である。 第１の排紙トレイおよび第２の排紙トレイに用紙を搬送する駆動系の構成を示す図である。 第２のギアトレインの概略構成を示す図である。 第２のギアトレインの動作を説明する図である。

５０−画像形成装置
８０−第１の排紙トレイ
１００−第２の排紙トレイ
１０４−扉
１１０−モータ
１２０−第１のギアトレイン
１３０−第２のギアトレイン
１４０−揺動アーム
１５０−ワンウェイクラッチ

Claims (2)

1. 第１の排紙トレイへの用紙の搬送処理および第２の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行うように構成された用紙排出装置であって、
   前記第２の排紙トレイを支持するように構成された移動可能な扉と、
   第１の方向、および前記第１の方向の逆である第２の方向に選択的に回転可能な単一のモータであって、前記第１の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行う場合に前記第１の方向に回転し、前記第２の排紙トレイへの用紙の搬送処理を行う場合に前記第２の方向に回転するように構成されたモータと、
   前記モータからの駆動力によって前記第１の排紙トレイに排紙する搬送ローラを駆動するように構成された第１のギアトレインと、
   前記モータからの駆動力によって前記第２の排紙トレイに排紙する排紙ローラを駆動するように構成され、かつ、前記扉の移動に伴って分断可能に構成された第２のギアトレインと、
   を備え、
   前記第２のギアトレインは、分断箇所において配置される受動ギアであって前記扉と一体となって移動する受動ギアを支持する揺動アームを有しており、かつ、
   前記第２のギアトレインと前記排紙ローラとの間に、前記排紙ローラに対して用紙を前記第２の排紙トレイに排出する方向の駆動力のみを伝達するように構成されたワンウェイクラッチが設けられた
   用紙排出装置。
2. 請求項１に記載の用紙排出装置を備えた画像形成装置。

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