JP6819179B2 - 排紙ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、排紙ユニット、及び画像形成装置に関する。

従来、例えば電子写真方式の画像形成装置には、装置本体に装着可能な排紙ユニットや反転機構を装備した両面ユニットが備えられている。装置本体では、転写した搬送物の紙を第１の搬送路を経て排紙トレイへ排出したり、或いは第１の搬送路と繋がる別な経路となる第２の搬送路を経て両面ユニットへ搬送できるようになっている。また、排紙ユニットでは、繋がり箇所に設けられた分岐爪を動作させて紙を第１の搬送路や第２の搬送路へ選択的に切り替えて案内する機能が持たされている。

排紙ユニットの一例では、分岐爪を動作させるためにソレノイドを備えている（特許文献１参照）。

しかしながら、分岐爪の切り替えがソレノイドにより頻繁に行われると、ソレノイドやソレノイドを動作する電子部品（電子回路基板）に負担が掛かり、ソレノイドや電子部品、牽いては排紙ユニットが発熱し、紙が変形したり、排紙ユニットが故障することがある。発熱対策用として排紙ユニットに冷却ファンを設ける技術も知られているが、冷却ファンの設置によるコスト高やレイアウト上の制限、大型化を招くために好ましくない。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、排紙ユニットが発熱して紙を変形させたり、排紙ユニットが故障することのない低コストでレイアウト上の制限のない小型の排紙ユニット、及び画像形成装置を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態は、搬送物を搬送して排紙トレイへ排出するための第１の搬送路と、前記搬送物を両面ユニットへ搬送するための第２の搬送路と、前記第１の搬送路及び前記第２の搬送路に設けた分岐爪と、前記分岐爪をソレノイドにより動作させる分岐爪動作切替部と、を備えた排紙ユニットにおいて、前記分岐爪動作切替部は、前記ソレノイドのオン・オフを一定周期で繰り返すときに当該ソレノイドのオン時間の積算時間値とオフ時間の積算時間値を計測し、前記オン時間の積算時間値と前記オフ時間の積算時間値の差が一定値を超えたとき、当該ソレノイドのオフ時間が長くなるように前記一定周期の動作タイミングの変更をし、前記オフ時間の変更の後に計測される前記オン時間の積算時間値と前記オフ時間の積算時間値の差が前記一定値を超えなくなったとき、前記オフ時間を前記変更の前の長さに戻すことを特徴とする。

本発明によれば、上記構成により、排紙ユニットが発熱して紙を変形させたり、排紙ユニットが故障することのない低コストでレイアウト上の制限のない小型の排紙ユニット、及び画像形成装置を提供できる。

本発明に係る排紙ユニットが適用された画像形成装置の概略図である。 図１に示す排紙ユニットの周辺構成を含めた図である。 図２に示す排紙ユニットに備えられる分岐爪動作切替部の動作制御を示すフローチャートである。 図３の動作制御に伴う画像形成装置の生産性を示した模式図である。 図４の基本動作において、図３の動作制御に伴う時間とソレノイド温度との関係図である。

以下に、本発明の排紙ユニット、及び画像形成装置について、図面をもとに説明する。

図１は、本発明に係る排紙ユニット５が適用された画像形成装置１の概略図である。

図１の画像形成装置１は、略垂直方向搬送パス方式を採用している複写機である。画像形成装置１としては、例えばプリンタ、スキャナ、ファクシミリ等の機能を一つの筐体に纏めたデジタル複合機（ＭＦＰ：ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）であっても良い。

図１の画像形成装置１には、装置本体２の高さ方向における上方に読込みユニットである画像読込み部６が配備され、ほぼ中央に画像を形成するためにブラックＫ、シアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹのそれぞれの色のトナー容器を持つ画像形成部３が配備されている。また、画像形成装置１には、画像形成部３における下方に給紙部４、上方に排紙ユニット５が配備されている。

このうち、給紙部４では、給紙トレイ７から給紙コロ８によって搬送物の紙が搬送路に供給され、搬送路上の紙が対構成のレジストローラ１０によって画像形成部３の転写ローラ９側に送られる。このとき、画像形成部３では、スキャナ機能を有する画像読込み部６、或いは画像形成装置１に接続するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）から画像データが取得される。

画像形成部３は、取得された画像データを作像する４連タンデム型カラーのブラックＫ、シアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹのそれぞれの色のトナーがトナーボルトから補給される現像装置２１を有する。現像回転体である４つの現像回転体である感光体ドラム１１は、４つの現像装置２１と現像回転体の軸方向で各々対向している。また、４つの感光体ドラム１１は、転写ベルト２２の平面上に対向して並設され、感光体ドラム１１上に作像された各々トナー像とのタイミングが合わせられて転写ベルト２２に転写される。転写ベルト２２のトナー像は、転写ベルト２２と対向する転写ローラ９とにより紙を挟持し、トナー像が紙に転写される。

トナー像が転写された紙は、搬送方向下流の定着装置の定着ローラ１２対へと搬送され、定着ローラ１２による加熱による定着が行われ、定着装置の上方に着脱可能に配備された排紙ユニット５側に送られる。

排紙ユニット５では、定着ローラ１２対の搬送路２３が分岐爪１３で分岐され、分岐爪１３の下方側から延びて定着済みの紙を排紙トレイへ排出する第１の搬送路１７を形成している。また、分岐爪１３の上方側から延びて定着済みの紙を排紙トレイへ排出する第２の搬送路１８を形成している。また、ここでの第２の搬送路１８は、紙を両面ユニットへ搬送するための反転兼用搬送路である。第１の搬送路１７には、排紙ローラ１４と対向する反転兼排紙ローラ２４とで紙を挟持して紙を搬送する。第２の搬送路１８には、排紙ローラ１５と対向する反転兼排紙ローラ２４とで紙を挟持して紙を搬送する。即ち、反転兼排紙ローラ２４は、第１の搬送路１７、第２の搬送路１８で共通して使用する。分岐爪１３は、第１の搬送路１７及び第２の搬送路１８の繋がり箇所に設けられている。第２の搬送路１８は両面ユニットの所定箇所に付設される両面経路１６に繋がる。尚、両面ユニットは、装置本体２へ装着可能で、両面経路１６を開放することができる。

図２は、上述した排紙ユニット５の周辺構成を含めた図である。

図２の排紙ユニット５には、排紙ローラ１４（図１参照）の軸方向である長手方向に所定の間隔で分岐爪１３が複数設けられ、複数の分岐爪１３が一体で移動可能となっている。一方の端部側には、分岐爪動作切替部１９が設けられ、各分岐爪１３をソレノイドにより動作させる。分岐爪動作切替部１９の電子部品（電子回路基板）は、ソレノイドを動作させるために分岐爪動作切替部１９に設けられる。排紙ユニット５では、各分岐爪１３の動作により紙を下側の第１の搬送路１７、上側の第２の搬送路１８へ選択的に切り替えて案内する。詳細には、分岐爪動作切替部１９は、ソレノイドのオフ時には図１の各分岐爪１３の爪先が上方に移動し、下側の第１の搬送路１７が開放され、且つ上側の第２の搬送路１８が閉塞される位置に動作させる。また、分岐爪動作切替部１９は、ソレノイドのオン時には各分岐爪１３の爪先が下方に移動し、下側の第１の搬送路１７が閉塞され、且つ上側の第２の搬送路１８が解放される位置に動作させる。

分岐爪１３の動作と紙の動きとの関係を図１で説明する。通常片面モードの場合は、分岐爪１３がソレノイドのオフ時に図１中の上側に位置されることにより、下側の第１の搬送路１７が開放され、且つ上側の第２の搬送路１８が閉塞され、紙が排紙ローラ１４によって搬送されて排紙トレイへ排出される。これに対し、両面モードの場合は、分岐爪１３がソレノイドのオン時に図１中の下側に位置されることにより、下側の第１の搬送路１７が閉塞され、且つ上側の第２の搬送路１８が解放されるように切り替えられ、紙が排紙ローラ１５によって搬送される。紙の後端が分岐爪１３を通過したことを付近のセンサが検出する際、ソレノイドがオフとなり分岐爪１３が図１中の上側の位置に切り替わる。これに伴い、下側の第１の搬送路１７が開放され、且つ上側の第２の搬送路１８が閉塞されると共に、排紙ローラ１５が逆方向に回転し、紙が両面経路１６へ搬送され、画像形成部３を経て下側の第１の搬送路１７から排紙トレイへ排出される。

ところで、分岐爪１３の切り替えは、分岐爪動作切替部１９の電子部品によってソレノイドをオン・オフして行う。特に紙を両面経路１６へ搬送する場合には分岐爪１３を上側の第２の搬送路１８の開放後に下側の第１の搬送路１７の開放へと移行するため、分岐爪１３の切り替え動作が頻繁に行われる。ソレノイドのオンの状態が長い電通状態ではソレノイドや電子部品の温度が上昇してしまう。これにより、排紙ユニット５では、両面モード時に通紙を継続させると分岐爪１３を駆動するソレノイドが過熱状態となる。そこで、排紙ユニット５中のソレノイド等の過熱を防止するため、分岐爪動作切替部１９の電子部品が通紙時にソレノイドのオン・オフを一定周期で繰り返す動作タイミングを変更し、ソレノイドのオンの積算時間とオフの積算時間とに基づいてソレノイドのオフ時間を長くする。

上述の分岐爪１３を動作させるソレノイドの温度とソレノイドの動作タイミングを変更することの関係について以下に詳細を説明する。ソレノイドのオン時間をｔｏｎ、ソレノイドのオンしている１秒当たりの温度上昇係数をα[℃／ｍｉｎ]とすると、ソレノイドのオンしている間に温度はα×ｔｏｎ[℃]上昇する。また、ソレノイドのオフ時には通電されずに温度が低下する。そこで、ソレノイドのオフ時間をｔｏｆｆ、ソレノイドのオフしている１秒当たりの温度減少係数をβ[℃／ｍｉｎ]とすると、ソレノイドのオフしている間に温度はβ×ｔｏｆｆ[℃]減少する。排紙ユニット５において、両面モードの場合、紙が通紙状態であればソレノイドのオン・オフが一定周期で繰り返される。そこで、ソレノイドのオンの総積算時間をΣｔｏｎ、ソレノイドのオフの総積算時間をΣｔｏｆｆ、ソレノイドの初期温度をＴ０とすると、そのときのソレノイドの温度Ｔは、Ｔ＝α×Σｔｏｎ−β×Σｔｏｆｆ＋Ｔ０なる関係式になる。

分岐爪動作切替部１９の電子部品は、上述した機能以外に計時カウント機能を有しており、分岐爪１３を動作させるソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えたときにソレノイドの動作タイミングを変更する。詳しくはソレノイドのオンの積算時間値に温度上昇係数αを乗じた値からオフの積算時間値に温度減少係数βを乗じた値を減算した差値が一定値Ｔｃを超えたときにソレノイドの動作タイミングを変更してそのオフ時間ｔｏｆｆを長くする。ソレノイドの温度Ｔの一定値Ｔｃは、紙が変形したり、排紙ユニット５が故障してしまう極大温度Ｔｍａｘ未満の値となるようにする。

ところで、温度減少係数βは温度上昇係数αと比べて小さく、例えば日本の夏のような亜熱帯的な地域では、α＝５、β＝０．６程度である。こうした状況で排紙ユニット５の分岐爪１３を長時間継続的に動作し続けるとソレノイドの温度Ｔの上昇が止まらず、極大温度Ｔｍａｘを越えてしまう。そこで、ソレノイドの温度Ｔが極大温度Ｔｍａｘを越えないように極大温度Ｔｍａｘ未満の一定値Ｔｃを超えた時点でソレノイドの動作タイミングを変更してオフ時間ｔｏｆｆを長くする。また、分岐爪動作切替部１９の電子部品は、ソレノイドにおけるオフ時間ｔｏｆｆについての一定周期を動作タイミングの変更時には変更前よりも長くする。これにより、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆをオン時間ｔｏｎよりも長くできるのでソレノイドの温度Ｔが自然冷却により低下する。更に、ソレノイドの動作タイミングの一定周期を変更してオフ時間ｔｏｆｆを長くしてから所定の時間を経過するとソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆを元の動作タイミングの一定周期に戻す。このための条件は、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃよりも低く、ソレノイドの動作中に理論上で達成可能な極小温度Ｔｍｉｎになった時点で行うか、或いはソレノイドの動作タイミングを変更してオフ時間ｔｏｆｆを長くしている所定の時間ｔａ（ソレノイドの温度Ｔが極小温度Ｔｍｉｎに低下するまでに相当する時間）としても良い。本実施形態では、所定の時間ｔａを用いて変更解除を行っている。

図３は、上述した排紙ユニット５に備えられる分岐爪動作切替部１９の動作制御を示すフローチャートである。

図３の動作制御は、分岐爪動作切替部１９の電子部品により実施される。画像形成装置１（図１参照）が動作可能なときに、まず給紙部４から給紙開始（ステップＳ１）する。次に、転写、定着を経て予め指示設定された片面モード、両面モード等の印刷モードに応じて排紙ユニット５に通紙したときにソレノイドのオン時間ｔｏｎの積算時間値を得るためのカウントを開始する。また、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの積算時間値を得るためのカウントを開始する。これらはソレノイドのオン時間ｔｏｎ積算カウント開始、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆ積算カウント開始（ステップＳ２）の処理として実施される。

更に、ソレノイドの温度Ｔ（初期温度Ｔ０を有する）を示すα×Σｔｏｎ−β×Σｔｏｆｆ＋Ｔ０の値が一定値Ｔｃ以下であるか否かを、Ｔｃ≧α×Σｔｏｎ−β×Σｔｏｆｆ＋Ｔ０なる関係で判定（ステップＳ３）する。この判定の結果、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃ以下（Ｔｃ≧Ｔ）であれば、直前のソレノイドのオン時間ｔｏｎ積算カウント開始、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆ積算カウント開始（ステップＳ２）の処理に戻ってカウント動作を継続する。これに対し、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えていれば（Ｔｃ＜Ｔ）であれば、ソレノイドの動作タイミング変更（ステップＳ４）の処理を行い、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆについての一定周期を変更前よりも長くする。これにより、ソレノイドにおけるオフ時間ｔｏｆｆをオン時間ｔｏｎよりも長くしてソレノイドを自然冷却することができる。

この後、動作タイミング変更している経過時間ｔが極小温度Ｔｍｉｎに相当する所定の時間ｔａに至ったか（ｔ≧ｔａ）の判定（ステップＳ５）を行う。この判定の結果、経過時間ｔが所定の時間ｔａに至っていなければ、ソレノイドの動作タイミング変更（ステップＳ４）の処理に戻って動作を継続する。これに対し、経過時間ｔが所定の時間ｔａに至っていれば（ｔ≧ｔａ）、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆを元の動作タイミングを一定周期に戻すソレノイドの動作タイミング変更解除（ステップＳ６）の処理を行う。この後、ソレノイドのオン時間ｔｏｎの積算時間値を得るためのカウントをリセットし、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの積算時間値を得るためのカウントをリセットする。これらをソレノイドのオン時間ｔｏｎ積算カウントリセット、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆ積算カウントリセット（ステップＳ７）の処理として実施し、その後に制御動作を終了する。

図４は、図３の動作制御に伴う画像形成装置の生産性を示した模式図である。

図４は、画像形成装置１の印刷モードが両面モードであり、排紙ユニット５における基本動作が連続通紙の後に所定の紙間Ｄでそれぞれ１枚印刷が実施される生産性の概要を示している。ここで紙間Ｄは印刷していない時間帯を示すもので、紙のスキューセットや後排紙処理の時間に該当する。１枚印刷は１７秒毎に１枚通紙させている。図３の動作制御を３５分行うことでソレノイドの温度Ｔを７３℃程度から５５℃程度まで減少させることが確認できた。また、図３中のソレノイドのオン時間ｔｏｎ積算カウントリセット、ソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆ積算カウントリセット（ステップＳ７）の処理は、それまでに積算してきたソレノイドのオン時間ｔｏｎとオフ時間ｔｏｆｆとをリセットし、新たにカウントを開始できるようにするための処理である。結果として、図３で説明した動作制御を実施することで、ソレノイドの温度Ｔの上昇を抑制できることが確認できた。

図５は、図４の基本動作において、図３の動作制御に伴う時間[ｍｉｎ]とソレノイド温度[℃]との関係図である。

図５では、画像形成装置１の印刷モードとして両面モードが指定され、排紙ユニット５でのソレノイドのオン・オフが一定周期で繰り返される基本動作における図３の動作制御の時間の経過に伴うソレノイドの温度Ｔの特性を示している。画像形成装置１の電源をオンにして排紙ユニット５で両面モードにおける通紙が開始されると、ソレノイドの温度Ｔは上昇する。その後、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えたＴｃ＜Ｔの時点で分岐爪動作切替部１９の電子部品の動作制御によりソレノイドの動作タイミング変更を行ってソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの一定周期を動作タイミングの変更前よりも長くする。このソレノイドの動作タイミングを変更するための開始時間は、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えたのを分岐爪動作切替部１９の電子部品が確認し、ソレノイドが電子部品から制御指令を受けて動作するタイミングである。

ソレノイドの動作タイミング変更によりソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの周期を長くすることにより、ソレノイドの温度Ｔは徐々に自然冷却されて下がり、やがては極小温度Ｔｍｉｎ相当の温度（所定の時間ｔａ経過時の温度）に至る。ソレノイドの温度Ｔが極小温度Ｔｍｉｎ相当の温度になると、ソレノイドの動作タイミング変更を終了（ソレノイドの動作タイミング変更解除）してソレノイドを元の動作タイミングの一定周期に戻す。

更に、両面モードの通紙を継続すると、ソレノイドのオン・オフが一定周期で繰り返される動作中にソレノイドの温度Ｔが上昇する。その後、再度ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えたＴｃ＜Ｔの時点で分岐爪動作切替部１９の電子部品の動作制御により再度ソレノイドの動作タイミング変更を行ってソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの一定周期を動作タイミングの変更前よりも長くする。このソレノイドの動作タイミングを変更するための開始時間は、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えたのを分岐爪動作切替部１９の電子部品が確認し、ソレノイドが電子部品から制御指令を受けて動作するタイミングとなる。

尚、図５において、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えた時点とピークの時点とが異なっている。その理由はソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えたことを分岐爪動作切替部１９の電子部品が確認しても、すぐ直後に動作タイミングを変更しないためである。本実施形態では、動作タイミングの変更は、両面モードで連続通紙の印刷中には行っていない。そのため、ピークの時点のソレノイドの温度Ｔが異なってくるが、その制御は容易であり、ピークが極大温度Ｔｍａｘよりも低い温度となるように一定値Ｔｃを設定しておくだけで良い。

再度のソレノイドの動作タイミング変更によりソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの周期を長くすることにより、ソレノイドの温度Ｔは徐々に自然冷却されて下がり、やがては極小温度Ｔｍｉｎ相当の温度（所定の時間ｔａ経過後の温度）に至る。ここでもソレノイドの温度Ｔが極小温度Ｔｍｉｎ相当の温度になると、ソレノイドの動作タイミング変更を終了（ソレノイドの動作タイミング変更解除）してソレノイドを元の動作タイミングの一定周期に戻す。ソレノイドの動作タイミング変更を行ってソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの一定周期を動作タイミングの変更前よりも長くすることによって、ソレノイドの発熱は抑制されて過熱防止される。それ以降に継続する排紙ユニット５における基本動作のときにも、ソレノイドの温度Ｔが一定値Ｔｃを超えた時点で同様にソレノイドの動作タイミング変更を行う。

このように、排紙ユニット５では、印刷モードが両面モードのとき、分岐爪動作切替部１９の電子部品が動作制御によりソレノイドの動作タイミング変更を行ってソレノイドのオフ時間ｔｏｆｆの一定周期を動作タイミングの変更前よりも長くする。これによって、ソレノイドが自然冷却されるため、排紙ユニット５への十分な発熱対策を図ることができる。この結果、ソレノイドの温度Ｔを温度センサ等を追加することなく下げることが可能になり、排紙ユニット５が発熱して紙を変形させたり、排紙ユニット５が故障することのない低コストでレイアウト上の制限のない小型の排紙ユニット５となる。以上のように、実施形態は、両面モードについて説明したが、ソレノイドのオン・オフ動作を伴うモードであれば適用可能であり、片面モードで第２の搬送路１８と第１の搬送路１７とを交互に使用して排紙トレイに排紙する場合でも適用可能である。

尚、上述した実施の形態では、搬送物を紙として説明したが、それ以外のコート紙、ラベル紙等の他、オーバヘッドプロジェクタシート、フィルム、可撓性を持つ薄板等を対象にしても良い。

１ 画像形成装置
２ 装置本体
３ 画像形成部
４ 給紙部
５ 排紙ユニット
６ 画像読込み部
７ 給紙トレイ
８ 給紙コロ
９ 転写ローラ
１０ レジストローラ
１１ 感光体ドラム
１２ 定着ローラ
１３ 分岐爪
１４、１５ 排紙ローラ
１６ 両面経路
１７ 第１の搬送経路
１８ 第２の搬送経路
１９ 分岐爪動作切替部
２１ 現像装置
２２ 転写ベルト
２３ 搬送路
２４ 反転兼排紙ローラ

特許３９９６３８７号公報

Claims (3)

1. 搬送物を搬送して排紙トレイへ排出するための第１の搬送路と、前記搬送物を両面ユニットへ搬送するための第２の搬送路と、前記第１の搬送路及び前記第２の搬送路に設けた分岐爪と、前記分岐爪をソレノイドにより動作させる分岐爪動作切替部と、を備えた排紙ユニットにおいて、
   前記分岐爪動作切替部は、前記ソレノイドのオン・オフを一定周期で繰り返すときに当該ソレノイドのオン時間の積算時間値とオフ時間の積算時間値を計測し、
   前記オン時間の積算時間値と前記オフ時間の積算時間値の差が一定値を超えたとき、当該ソレノイドのオフ時間が長くなるように前記一定周期の動作タイミングの変更をし、
   前記オフ時間の変更の後に計測される前記オン時間の積算時間値と前記オフ時間の積算時間値の差が前記一定値を超えなくなったとき、前記オフ時間を前記変更の前の長さに戻すことを特徴とする排紙ユニット。
2. 請求項１記載の排紙ユニットにおいて、
   前記分岐爪動作切替部は、前記ソレノイドのオンの積算時間値に温度上昇係数を乗じた値から当該ソレノイドのオフの積算時間値に温度減少係数を乗じた値を減算した差値が一定値を超えたときに当該ソレノイドの前記オフ時間が長くなるように前記一定周期の動作タイミングの変更をすることを特徴とする排紙ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の排紙ユニットを具備したことを特徴とする画像形成装置。