JP7275666B2 - 用紙排出装置および画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、排出部から排出された用紙を挟持して当該用紙を用紙積載台上の所定位置に位置決めする用紙挟持部を有する用紙排出装置に関する。また、本発明は、その用紙排出装置を有する画像形成システムに関する。

プリンターや複写機等の画像形成装置およびその後処理装置においては、画像が形成された複数枚の用紙を装置内部や装置外の用紙積載台に排出する用紙排出装置が多く用いられている。用紙が排出されるとき、用紙積載台の直前の排紙ローラー（排紙部と言ってもよい）から離れて用紙積載台に積載されるまでの間に用紙の積載位置がずれ、用紙が用紙積載台上に揃った状態で積載されないという問題がある。この問題は、特に、用紙搬送速度が高速である場合や、環境条件が厳しい場合（高温高湿や低温低湿）に起き易い。また、用紙搬送方向に対して直角な方向（用紙幅方向）において、用紙の排出時に用紙幅方向を揃えることは比較的に容易であるが、用紙搬送方向の紙揃えが難しかった。用紙積載台上における用紙搬送方向の整合を良くするため、従来種々の用紙整合機構が開発されている。

比較的簡易な機構で用紙積載台上における用紙搬送方向の整合を良くする技術として、例えば特許文献１－３などに記載されたグリッパー方式の用紙排出装置がある。グリッパー方式の用紙排出装置は、排紙ローラーから排出された用紙の後端付近をグリッパーによって挟持し、グリッパーによって用紙を所定位置に移動させることで用紙積載台上で用紙を整合させるようになっている。

具体的には、特許文献１などに記載された用紙排出装置は、図１に示した動作を行うことで用紙積載台上で用紙を整合させる。

先ず、図１Ａに示したように、所定速度で搬送される用紙Ｘ１が排紙ローラーＸ２を通過した後、グリッパーＸ３が用紙後端付近を挟持（グリップ）する。

次いで、図１Ｂに示しように、グリッパーＸ３が用紙Ｘ１を挟持した状態で用紙Ｘ１を所定位置に移動させる。このとき、グリッパーＸ３は、用紙Ｘ１の後端が用紙積載台Ｘ４の後方に設けられた突き当て板Ｘ５に突き当てるように用紙Ｘ１を移動させる。

やがて、図１Ｃに示しように、用紙Ｘ１の後端が突き当て板Ｘ５に突き当たると、グリッパーＸ３は用紙Ｘ１の挟持動作を終了して用紙Ｘ１から離れる。

特開２０１１－２０１６６８号公報 特開２０１１－１４０３６７号公報 特開２０１３－１５１３４５号公報

ところで、グリッパーＸ３が適切な位置で用紙Ｘ１を挟持しなかった場合、次のような不都合が生じる。

＜グリッパーの挟持位置が用紙後端から離れすぎている場合＞
この場合の様子を、図２に示す。図１Ａに示した正常な挟持位置と比較して、図２Ａに示したように、グリッパーＸ３の挟持位置が用紙後端から離れすぎている場合には、用紙Ｘ１の後端が排紙ローラーＸ２に近くなる。すると、図２Ｂに示したように、グリッパーＸ３が下降したときに、用紙Ｘ１の後端が排紙ローラーＸ２に接触するので、用紙Ｘ１の後端に汚れや傷がつくおそれがある。また、図２Ｃに示したように、用紙Ｘ１の後端を突き当て板Ｘ５に突き当てた際に、用紙後端付近に撓みが生じ、この結果、用紙積載台Ｘ４上で用紙Ｘ１が整合しなくなるおそれがある。

＜グリッパーの挟持位置が用紙後端に近すぎる場合＞
この場合の様子を、図３に示す。図１Ａに示した正常な挟持位置と比較して、図３Ａに示したように、グリッパーＸ３の挟持位置が用紙後端に近すぎる場合には、グリッパーＸ３の挟持範囲が浅くなる。すると、図３Ｂに示したように、グリッパーＸ３が移動したときに用紙Ｘ１がグリッパーＸ３から脱落し、この結果、用紙積載台Ｘ４上で用紙Ｘ１が整合しなくなるおそれがある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、排紙部から排出された用紙に関して、用紙後端に汚れや傷が付くのを防止し、挟持部からの脱落を防止し、さらには用紙積載台上で適切に用紙を整合させることができる用紙排出装置および画像形成システムを提供する。

本発明の用紙排出装置の一つの態様は、
用紙を搬送して排出する排紙部と、
前記排紙部により排出された用紙を積載する用紙積載台と、
前記排紙部により排出された用紙を挟持し、用紙の後端を前記用紙積載台上における所定の位置に位置決めする用紙挟持部と、
前記用紙挟持部によって前記用紙が挟持されたときに、用紙後端から前記排紙部までの距離が一定となるように、前記用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、印刷条件に応じて、前記挟持開始タイミングを変更する。
また、本発明の用紙排出装置の一つの態様は、
用紙を搬送して排出する排紙部と、
前記排紙部により排出された用紙を積載する用紙積載台と、
前記排紙部により排出された用紙を挟持し、用紙の後端を前記用紙積載台上における所定の位置に位置決めする用紙挟持部と、
前記用紙挟持部によって前記用紙が挟持されたときに、用紙後端から前記排紙部までの距離が一定となるように、前記用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記用紙と前記用紙挟持部との間の滑り特性に影響を与えるパラメータに基づいて前記挟持開始タイミングを制御するとともに、前記用紙挟持部の消耗度に応じて、前記挟持開始タイミングを変更する。

本発明の画像形成システムの一つの態様は、
用紙上に画像を形成する画像形成装置と、
上記用紙排出装置と、
を具備する。

本発明によれば、用紙後端から排紙部までの距離が一定となるように、用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御するので、排紙部から排出された用紙に関して、用紙後端に汚れや傷が付くのを防止し、挟持部からの脱落を防止し、さらには用紙積載台上で適切に用紙を整合させることができる。

図１Ａ－図１Ｃは、従来の用紙排出装置の動作の説明に供する図である。 図２Ａ－図２Ｃは、グリッパーの挟持位置が用紙後端から離れすぎている場合の動作の説明に供する図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、グリッパーの挟持位置が用紙後端に近すぎる場合の動作の説明に供する図である。 実施の形態に係る画像形成システムの全体構成を示す概略図である。 実施の形態に係る画像形成システムの主要部をブロック形式で表した図である。 用紙排出装置の機構系の構成を示す側面図である。 グリッパーの動作を説明するための側面図である。 グリッパーの動作を説明するための側面図である。 グリッパーの動作を説明するための側面図である。 グリッパーの動作を説明するための側面図である。 グリッパーの動作を説明するための側面図である。 用紙排出装置の駆動制御系の構成を示すブロック図である。 図１１Ａ－図１１Ｃは、グリッパーによる用紙の挟持動作と用紙の移動距離との関係を示す図である。 用紙重量ｍとタイマー値ｔ_αとの関係を示す図である。 調整係数αを用いてグリップ力Ｆを調整した場合における、用紙重量ｍとタイマー値ｔ_αとの関係を示す図である。 用紙の摩擦係数が変化したときのグリップ力Ｆの変化の様子を示す図である。 印字率（カバレッジ）が変化したときのグリップ力Ｆの変化の様子を示す図である。 例えば転写ベルトなどの走行距離が大きくなっていくのに応じて変化するグリップ力Ｆの様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜１＞画像形成システムの全体構成
図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成システム１００の全体構成を概略的に示す図である。図５は、本実施の形態に係る画像形成システム１００の主要部をブロック形式で表した図である。

図４に示されているように、画像形成システム１００は、用紙Ｓの搬送方向に沿って上流側から、画像形成装置１および用紙排出装置２が接続されて構成される。

画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃから送出された用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図５に示されているように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１０１を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４等を備える。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０３から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０４に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロック等の動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成されており、例えばＬＵＴ(LookUp Table)などを記憶する。

制御部１０１は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１０１は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

図４に示されているように、画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

図５に示されているように、操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１０１から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０１に出力する。

画像処理部３０は、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１０１の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

図４に示されているように、画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。ここで、図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示され、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫが添えられて示されている。図４では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体よりなる。

制御部１０１は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

帯電装置４１４は、例えば帯電チャージャーであり、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。その結果、感光体ドラム４１３の表面のうちレーザー光が照射された画像領域には、背景領域との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分の現像剤を付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

現像装置４１２には、例えば帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。その結果、露光装置４１１によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に当接され、弾性体よりなる平板状のドラムクリーニングブレード等を有し、中間転写ベルト４２１に転写されずに感光体ドラム４１３の表面に残留するトナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１０１からの制御信号によって回転駆動される。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側、つまり二次転写ローラー４２４と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面、つまりトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面つまり定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、および加熱源等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２および定着ローラー６３を有する。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と定着ローラー６３とによって張架されている。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。加圧ローラー６４は、定着ベルト６１との間で用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップを形成している。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。画像形成部４０においては、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

用紙排出装置２は、画像形成装置１から排紙された用紙Ｓを搬送して用紙積載台２０２上の所定位置に積載して排紙する。

＜２＞用紙排出装置の機構系
図４に示されているように、用紙排出装置２は、排紙ローラー２０１を含む排紙機構２００と、用紙積載台２０２とを有する。

本実施の形態では、便宜上、用紙排出装置２の構成を、機構系と、この機構系を駆動および制御する駆動制御系とに分けて説明する。先ず、用紙排出装置２の機構系について、図６－９を用いて説明する。

図６に示したように、用紙排出装置２は、排紙ローラー２０１と、用紙積載台２０２と、グリッパー２１１、２１２と、移動部２２０と、突き当て板２３０とを有する。排紙ローラー２０１は、用紙Ｓを搬送して排出する排紙部として機能する。用紙積載台２０２は、排紙ローラー２０１により排出された用紙Ｓを積載するトレイである。グリッパー２１１、２１２は、排紙ローラー２０１により排出された用紙Ｓを挟持し、挟持した用紙Ｓを排紙ローラー２０１による排出方向と反対方向に移動させ、用紙Ｓの後端を用紙積載台２０２上における所定の位置に位置決めする用紙挟持部として機能する。

グリッパー２１１、２１２は、移動可能に構成されており、排紙ローラー２０１により排紙された用紙Ｓを挟持して突き当て板２３０に衝突させる。本実施の形態では、グリッパー２１１、２１２は、グリッパー２１２に対してグリッパー２１１が相対的に移動することにより、用紙Ｓを挟持できるようになっている。グリッパー２１１、２２２の先端部分のうち用紙Ｓを挟持したときに用紙Ｓに当接する部分は、例えばゴムパッドにより構成されている。また、例えば、グリッパー２１１の先端当接部分をゴムパッドにより構成し、グリッパー２１２の先端当接部分を転接ローラーにより構成してもよい。グリッパー２１１、２１２の構成は、用紙Ｓを挟持できるものであればよい。

グリッパー２１１、２１２は、制御部１０１の制御の下、所定の挟持力により、用紙Ｓを挟持するように制御される。所定の挟持力は、例えば、用紙Ｓの搬送途中にグリッパー２１１、２１２から用紙Ｓが脱落しない程度の挟持力である。所定の挟持力は、用紙Ｓの種類に応じて変更してもよいし、用紙Ｓの種類に関わらず、一定にしてもよい。

移動部２２０は、無端状の搬送ベルト２２０Ａと、支持部材２２０Ｂとを有する。搬送ベルト２２０Ａは、支持部材２２０Ｂに巻き掛けられており、支持部材２２０Ｂの周囲を回転するように構成されている。搬送ベルト２２０Ａが回転することにより、グリッパー２１１、２１２がその回転に合わせて移動するようになっている。

支持部材２２０Ｂは、第１部分２２１、第２部分２２２、第３部分２２３および第４部分２２４によって、搬送ベルト２２０Ａを支持する。

第１部分２２１は、上下方向に延びており、支持部材２２０Ｂにおける左側面部を構成する。第１部分２２１の下端部付近には、用紙積載台２０２が位置する。

第２部分２２２は、第１部分２２１の下端部から用紙積載台２０２とは反対側（図６における右側）に延びており、支持部材２２０Ｂにおける下面部を構成する。第２部分２２２の左端部付近には、突き当て板２３０が位置する。

第３部分２２３は、第２部分２２２の右端部から上側に向けて延び、右側に向けて凸となる半円状に形成されている。第３部分２２３は、支持部材２２０Ｂにおける右側面部を構成する。

第４部分２２４は、第１部分２２１の上端部と、第３部分２２３の上端部とを接続し、支持部材２２０Ｂにおける上面部を構成する。第４部分２２４の中央部付近には、排紙ローラー２０１が位置する。

グリッパー２１１、２１２は、搬送ベルト２２０Ａの回転により、第１部分２２１、第２部分２２２、第３部分２２３、第４部分２２４の順に図６における反時計回り方向に移動する。グリッパー２１１、２１２は、第４部分２２４に位置するときに、排紙ローラー２０１から排紙される用紙Ｓの後端付近の所定位置を挟持する。

グリッパー２１２は、グリッパー２１１が用紙Ｓを挟持するときの姿勢を維持した状態で移動するように、搬送ベルト２２０Ａに支持されている。つまり、グリッパー２１１、２１２に挟持された用紙Ｓは、挟持されたときの状態を維持したまま搬送されるようになっている。

また、移動部２２０は、グリッパー２１１、２１２を動作させる際、制御部１０１の制御の下、所定の搬送速度を維持しながら、グリッパー２１１、２１２を移動させる。所定の搬送速度は、用紙Ｓの種類に応じて変更してもよいし、用紙Ｓの種類に関わらず、一定にしてもよい。

突き当て板２３０は、用紙積載台２０２に積載される用紙Ｓの端部に当接することで、用紙積載台２０２上の用紙Ｓの位置を整合する。また、突き当て板２３０は、グリッパー２１１、２１２に挟持された用紙Ｓの後端と衝突可能な位置である、支持部材２２０Ｂにおける第２部分２２２の左端部付近に配置されている。

突き当て板２３０は、移動部２２０を移動するグリッパー２１１、２１２とは干渉せず、かつ、グリッパー２１１、２１２が挟持した用紙Ｓと衝突可能な位置に配置されている。突き当て板２３０に、移動するグリッパー２１１、２１２が挟持する用紙Ｓの後端が衝突し、さらにグリッパー２１１、２１２が移動して当接部材２３０を通り過ぎることで、グリッパー２１１から用紙Ｓが引き抜かれる。これにより、用紙Ｓがグリッパー２１１、２１２から解放されて用紙積載台２０２上の所定位置に積載されるようになっている。

ここで、グリッパー２１１、２１２の動作について説明する。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、グリッパー２１１、２１２は、用紙Ｓが排紙ローラー２０１を通過する前までは、第３部分２２３の位置に待機している（図７Ａ参照）。そして、用紙Ｓが排紙ローラー２０１を通過するタイミングで、グリッパー２１１、２１２は、第３部分２２３から第４部分２２４に移動して用紙Ｓの後端付近を把持する（図７Ｂ参照）。用紙Ｓの後端とは、用紙積載台２０２に積載されたときにおける用紙排出装置２（画像形成装置１）側の端部であり、図７Ａ等では、用紙Ｓの右端である。

グリッパー２１１、２１２は、用紙Ｓの後端から所定距離離れた位置を挟持したまま、第３部分２２３の左端部まで移動して、図８Ａに示すように、第１部分２２１に沿って下方に移動する。

そして、図８Ｂに示すように、グリッパー２１１、２１２が第１部分２２１の下端部に到達したら、図９に示すように、グリッパー２１１、２１２が第２部分２２２に沿って右側に移動する。そうすると、用紙Ｓの後端が突き当て板２３０に衝突し、グリッパー２１１、２１２から用紙Ｓが解放される。解放された用紙Ｓは、用紙積載台２０２上に積載される。用紙Ｓが排紙ローラー２０１に到達する度に、上記の動作が行われる。

＜３＞用紙排出装置の駆動制御系
次に、用紙排出装置２の駆動制御系について、図１０を用いて説明する。図１０に示されているように、用紙排出装置２は、駆動制御系として、制御部３０１、用紙位置検知センサー３１１、排紙ローラー駆動モーター３１２、搬送ベルト駆動モーター３１３およびグリッパー駆動モーター３１４を有する。

制御部３０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０２、ＲＯＭ(Read Only Memory)３０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０４等により構成されている。制御部３０１は、制御部１０１と連携して制御を実行する。また、制御部３０１は、特定の制御については制御部１０１から独立して実行してもよい。なお、本実施の形態では、制御部１０１とは別に制御部３０１を設けているが、以下に説明する制御部３０１による用紙排出装置２の制御を制御部１０１によって実行するようにしてもよい。

制御部３０１のＣＰＵ３０２は、ＲＯＭ３０３から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ３０４に展開し、展開したプログラムと協働して用紙排出装置２の動作を集中制御する。

用紙位置検知センサー３１１は、用紙排出装置２内での用紙Ｓの位置を検知する。排紙ローラー駆動モーター３１２は、排紙ローラー２０１を駆動するモーターである。搬送ベルト駆動モーター３１３は、搬送ベルト２２０Ａを駆動するモーターである。グリッパー駆動モーター３１４は、グリッパー２１１、２１２を駆動してグリッパー２１１、２１２の挟持動作を実行させるモーターである。制御部３０１は、用紙位置検知センサー３１１に検知結果や予め設定された制御値に基づいて、排紙ローラー駆動モーター３１２、搬送ベルト駆動モーター３１３およびグリッパー駆動モーター３１４を所定のタイミングおよび速度で駆動制御する。

＜４＞実施の形態による挟持制御
次に、本実施の形態におけるグリッパー２１１、２１２の挟持制御について説明する。

本発明の発明者は、先ず、図１１に示したように、グリッパー２１１、２１２による挟持動作と、そのときの用紙Ｓの移動距離について詳細に検討した。

図１１Ａは排紙ローラー２０１から用紙Ｓが排出された時点、より厳密には排紙ローラー２０１から用紙Ｓの後端が排出された時点の状態を示す図である。図１１Ｂは、グリッパー２１１、２１２が用紙Ｓの挟持を開始した時点の状態を示す図である。図１１Ｃは、用紙Ｓが停止した状態を示す図である。

ここで、用紙Ｓの重量をｍ、排紙ローラー２０１から排出される用紙の排紙線速をｖ、グリッパー２１１、２１２のグリップ力をＦとする。また、図１１Ａのように排紙ローラー２０１から用紙Ｓが排出された時点をｔ＝０とし、図１１Ｂのようにグリッパー２１１、２１２が用紙Ｓの挟持を開始した時点をｔ＝ｔ_αとする。この時点ｔ＝ｔ_αは制御部３０１のグリッパー動作タイマーによって設定されている。

図１１Ａに示したように用紙Ｓの後端が排紙ローラー２０１から排出されてから、図１１Ｂに示したようにグリップ開始時点ｔ_αまでに用紙Ｓが進む距離ｄ_１（滞空距離）は、次式により表すことができる。

また、図１１Ｂに示したようなグリップ開始時点ｔ_αから、図１１Ｃに示したような用紙停止までに用紙Ｓが進む距離ｄ_２（制動距離）を用いると、グリッパー２１１、２１２のグリップ力Ｆによって用紙が停止するための条件は次式で表すことができる。

よって、制動距離ｄ_２は、次式で表すことができる。

よって、目標停止距離Ｄは、次式で表すことができる。

式（４）から、排紙ローラー２０１から用紙Ｓが排出されてからグリップ開始までのタイマー値ｔ_αを用紙重量ｍに応じて変更することで、用紙後端を目標位置（範囲）、つまり排紙ローラー２０１から目標の距離範囲に停止させることができる。

因みに、グリップ開始のタイマー値ｔ_αは、式（４）より次式で表すことができる。

このように、本実施の形態では、グリップ開始のタイマー値ｔ_αを用紙重量ｍに応じて変更することで、用紙後端を排紙ローラー２０１から目標の距離に停止させるようになっている。換言すれば、本実施の形態では、グリップ力Ｆと排紙線速ｖの可変制御はしない。これにより、グリップ開始のタイマー値ｔ_αの制御といった簡単な制御で、排紙部から用紙後端の距離が一定の範囲となるように制御することができる。因みに、グリップ力Ｆと排紙線速ｖの可変制御はしないとは、目標停止距離Ｄを一定にする目的での可変制御をしないという意味である。排紙速度ｖは例えば用紙サイズなどによって可変制御してもよい。

実際上、制御部３０１には、予めユーザー操作により或いは計測により得られた、用紙重量ｍ、排紙線速ｖ、グリップ力Ｆおよび目標停止距離Ｄの値が入力され、制御部３０１は式（５）にこれらの値を代入することで、グリップ開始のタイマー値ｔ_α、すなわち用紙の後端が排紙ローラー２０１から出た時点（ｔ＝０）からグリッパー２１１、２１２が用紙Ｓの挟持を開始するまでの時間（換言すれば、挟持開始タイミング）を算出する。

なお、実際上、用紙重量ｍに対して、排紙線速ｖ、グリップ力Ｆは変動量が小さい場合が多いので、本実施の形態の場合には、排紙線速ｖ、グリップ力Ｆは固定値として、用紙重量ｍに応じてタイマー値ｔ_αを算出する。用紙重量ｍは、例えば用紙Ｓの坪量×用紙Ｓのサイズの計算によって算出できる。例えば、用紙Ｓの坪量は予めユーザーによって設定され、用紙Ｓのサイズは画像形成システム１００によって使用する用紙Ｓが選択される度に用紙Ｓの選択に応じて変更される。

図１２は、用紙重量ｍと、タイマー値ｔ_αとの関係を示す図である。図１２から分かるように、本実施の形態では、先ず用紙重量ｍを決定し、次いで式（５）に相当する一次関数直線を用いてその用紙重量ｍに対応するタイマー値ｔ_αを決定する。

＜５＞まとめ
以上説明したように、本実施の形態の用紙排出装置２は、用紙Ｓを搬送して排出する排紙部（排紙ローラー２０１）と、排紙部により排出された用紙Ｓを積載する用紙積載台２０２と、排紙部により排出された用紙Ｓを挟持し、用紙Ｓの後端を用紙積載台２０２上における所定の位置に位置決めする用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）と、用紙挟持部によって用紙Ｓが挟持されたときに（より厳密には用紙Ｓが挟持され用紙挟持部と用紙Ｓとの相対速度が０になったときに（図１１Ｃの状態））、排紙部から用紙後端までの距離Ｄが一定となるように用紙挟持部の挟持開始タイミングｔ_αを制御する制御部３０１と、を有する。

これにより、図２に示したような、グリッパー２１１、２１２の挟持位置が用紙後端から離れすぎていることに起因する問題や、図３に示したような、グリッパー２１１、２１２の挟持位置が用紙後端に近すぎることに起因する問題を解消することができる。つまり、本実施の形態の用紙排出装置２によれば、排紙部から排出された用紙Ｓに関して、用紙後端に汚れや傷が付くのを防止し、用紙挟持部からの脱落を防止し、さらには用紙積載台上で適切に用紙Ｓを整合させることができるようになる。

＜６＞他の実施の形態
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

＜６－１＞上述の実施の形態では、グリップ開始のタイマー値ｔ_αを用紙重量ｍに応じて変更する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、グリップ開始のタイマー値ｔ_αを、用紙重量ｍ以外の用紙情報や、印刷条件情報、用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）の消耗度情報などに応じて変更するように制御してもよい。

実際上、グリッパー２１１、２１２のグリップ力Ｆは、用紙の摩擦係数、印字率、用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）の消耗度などによって変化する。よって、式（５）のグリップ力Ｆをこの変化に応じて調整した上で、グリップ開始のタイマー値ｔ_αを求めるとよい。具体的には、次式のようにグリップ力Ｆに調整係数αを乗じることでグリップ力Ｆを調整すればよい。

つまり、式（６）における（Ｆ・α）は、推定される実際の摩擦力を表し、摩擦係数が大きいほど大きくなり、印字率が大きいほど小さくなり、用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）の消耗度が大きいほど小さくなる。

用紙の摩擦係数は用紙情報に含まれ、印字率は印刷条件情報に含まれ、用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）の消耗度は消耗度情報に含まれる。用紙排出装置２の制御部３０１は、これらの情報を画像形成装置１の制御部１０１から受け取り、式（６）に基づいてグリップ開始のタイマー値ｔ_αを算出し、算出したタイマー値ｔ_αに応じてグリッパー駆動モーター３１４の駆動を開始する。

図１３は、式（６）のような調整係数αを用いてグリップ力Ｆを調整した場合における、用紙重量ｍと、タイマー値ｔ_αとの関係を示す図である。この図から、用紙重量ｍが同じであっても、調整係数αによって調整されたグリップ力Ｆを用いた調整直線を基に得られるタイマー値ｔ_αは、予め設定されたグリップ力Ｆを用いた基準直線を基に得られるタイマー値ｔ_αと異なることが分かる。

なお、調整係数αは、例えば図１４、図１５および図１６に示したような変化率δａ、δｂ、δｃに基づいて設定すればよい。図１４は用紙Ｓの摩擦係数が変化したときのグリップ力Ｆの変化の様子を示す図である。図１５は印字率（カバレッジ）が変化したときのグリップ力Ｆの変化の様子を示す図である。図１６は例えば転写ベルトなどの走行距離が大きくなっていくのに応じて変化するグリップ力Ｆの様子を示す図である。つまり、用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）の消耗度は、転写ベルトの走行距離などに比例するので走行距離などの情報を用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）の消耗度情報として用いるとよい。

＜６－２＞さらに、制御部３０１が印刷条件情報として排紙ローラー２０１から排出される用紙Ｓの排紙線速ｖを取得し、この取得した排紙線速ｖを式（５）または式（６）に代入することで、グリップ開始のタイマー値ｔ_αを算出するようにしてもよい。このようにすることで、紙種や用紙サイズに応じて排紙線速ｖが変更された場合でも、その排紙線速ｖに適合したグリップ開始のタイマー値ｔ_αを算出することができる。

＜６－３＞因みに、用紙Ｓの重量ｍや排紙線速ｖに基づいてグリップ開始のタイマー値ｔ_αを変更する方法は、排出時の用紙の慣性力に影響を与えるパラメータに基づいてグリップ開始のタイマー値ｔ_α（つまり挟持開始タイミング）を制御する方法であると言うことができる。一方で、グリップ力Ｆや用紙Ｓの摩擦力などにグリップ開始のタイマー値ｔ_αを変更する方法は、用紙と挟持部との間の滑り特性に影響を与えるパラメータに基づいてグリップ開始のタイマー値ｔ_α（つまり挟持開始タイミング）を制御する方法であると言うことができる。本発明では、これらのいずれかの方法または両方の方法を使って、挟持開始タイミングを制御することにより、用紙挟持部によって前記用紙が挟持されたときに、用紙後端から排紙部までの距離が一定となるようにしている。

＜６－４＞さらに、上述の実施の形態では、排出される用紙Ｓの重量ｍ、または、当該重量ｍを求めるための用紙Ｓの坪量およびまたは用紙Ｓのサイズなどの用紙情報に応じて、挟持開始タイミングｔ_αを制御すなわち変更する場合について述べたが、挟持開始タイミングｔ_αの制御に用いる用紙情報はこれらに限らない。例えば上述の用紙情報に代えてまたは上述の用紙情報に加えて、用紙の紙種などの用紙情報を用いて用紙重量ｍやグリップ力Ｆを求めてもよい。

＜６－５＞さらに、上述の実施の形態では、用紙Ｓの後端が突き当たる突き当て板２３０を設け、用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）は、挟持した用紙Ｓを排紙ローラー２０１による排出方向と反対方向に移動させることで、用紙Ｓの後端を突き当て板２３０に突き当てる構成の用紙排出装置２に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、突き当て板２３０を有しない用紙排出装置に適用してもよい。つまり、本発明による用紙挟持部（グリッパー２１１、２１２）のグリップ開始タイミング制御によれば、排紙部から用紙後端の距離が一定となるので、用紙を突き当て板２３０に突き当てずに、そのまま下降させて用紙を開放しても、用紙後端の位置は一定に位置決めされるので、用紙の整合が可能となる。

また、用紙挟持部の構成は、上述の実施の形態の図６－図９などで例示した構成に限らず、要は排紙部により排出された用紙を挟持し、用紙の後端を用紙積載台上における所定の位置に位置決めする構成であればよい。

＜６－６＞上述の実施の形態では、制御部３０１が、排紙部（排紙ローラー２０１）から用紙後端までの距離が一定となるように、用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御する場合について述べた。この制御は、制御部３０１が、挟持位置から用紙後端までの距離が一定となるように、用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御する、と言い換えることができる。このように制御した場合でも、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜６－７＞上述の実施の形態では、用紙排出装置２が画像形成装置１とは別体であったが、本発明はこれに限定されず、用紙排出装置２が画像形成装置１に組み込まれた構成であってもよい。

１ 画像形成装置
２ 用紙排出装置
１００ 画像形成システム
１０１、３０１ 制御部
２００ 排紙機構
２０１、Ｘ２ 排紙ローラー
２０２、Ｘ４ 用紙積載台
２１１、２１２、Ｘ３ グリッパー
２３０、Ｘ５ 突き当て板
Ｓ、Ｘ１ 用紙

Claims (12)

1. 用紙を搬送して排出する排紙部と、
   前記排紙部により排出された用紙を積載する用紙積載台と、
   前記排紙部により排出された用紙を挟持し、用紙の後端を前記用紙積載台上における所定の位置に位置決めする用紙挟持部と、
   前記用紙挟持部によって前記用紙が挟持されたときに、用紙後端から前記排紙部までの距離が一定となるように、前記用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御する制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、印刷条件に応じて、前記挟持開始タイミングを変更する、
   用紙排出装置。
2. 用紙を搬送して排出する排紙部と、
   前記排紙部により排出された用紙を積載する用紙積載台と、
   前記排紙部により排出された用紙を挟持し、用紙の後端を前記用紙積載台上における所定の位置に位置決めする用紙挟持部と、
   前記用紙挟持部によって前記用紙が挟持されたときに、用紙後端から前記排紙部までの距離が一定となるように、前記用紙挟持部の挟持開始タイミングを制御する制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、前記用紙と前記用紙挟持部との間の滑り特性に影響を与えるパラメータに基づいて前記挟持開始タイミングを制御するとともに、前記用紙挟持部の消耗度に応じて、前記挟持開始タイミングを変更する、
   用紙排出装置。
3. 前記制御部は、前記排紙部から排出される前記用紙の排出時の慣性力に影響を与えるパラメータに基づいて前記挟持開始タイミングを制御する、
   請求項１または２に記載の用紙排出装置。
4. 前記制御部は、前記用紙と前記用紙挟持部との間の滑り特性に影響を与えるパラメータに基づいて前記挟持開始タイミングを制御する、
   請求項１の用紙排出装置。
5. 前記制御部は、用紙情報に応じて、前記挟持開始タイミングを変更する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の用紙排出装置。
6. 前記用紙情報は、前記用紙の重量、または、当該重量を求めるための前記用紙の坪量およびまたは前記用紙のサイズである、
   請求項５に記載の用紙排出装置。
7. 前記用紙情報は、前記用紙の紙種である、
   請求項５に記載の用紙排出装置。
8. 前記用紙情報は、前記用紙の摩擦係数である、
   請求項５に記載の用紙排出装置。
9. 前記印刷条件は、印字率である、
   請求項１に記載の用紙排出装置。
10. 前記印刷条件は、前記排紙部から排出される前記用紙の排紙線速である、
    請求項１に記載の用紙排出装置。
11. 前記用紙の後端が突き当たる突き当て板を、有し、
    前記用紙挟持部は、挟持した用紙を前記排紙部による排出方向と反対方向に移動させることで、前記用紙の後端を前記突き当て板に突き当てる、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の用紙排出装置。
12. 用紙上に画像を形成する画像形成装置と、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の用紙排出装置と、
    を具備する画像形成システム。

Images