JP4004013B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の用紙に対して画像形成を連続して行う場合に好適な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置における用紙の給紙構造は、用紙収納部に積層保持された用紙を一枚ずつ分離給紙する分離給紙手段、分離給紙された用紙が画像形成部に向けて搬送される用紙搬送路、用紙搬送路上における画像形成部の直前位置に位置するレジストローラ等から構成されたものが一般的である。
【０００３】
分離給紙手段により分離給紙された用紙は、用紙搬送路を搬送され、レジストローラに当接した位置で一旦停止され、用紙上の適正な位置へ画像が形成されるタイミングで画像形成部へ送り込まれる。
【０００４】
なお、レジストローラにより用紙が画像形成部へ送り込まれるとき、その用紙の後端部と後続の用紙の先端部とが重なっていると、二枚の用紙がつながった状態で送り込まれ、１つの画像が二枚の用紙上にまたがって形成されてしまい、用紙上への正しい画像形成を行えない。又は、二枚の用紙がつながった状態で送り込まれることにより用紙サイズを検知するセンサが用紙サイズ異常であると検知し、画像形成作業が中断される。
【０００５】
したがって、画像形成を連続して行う場合には、画像形成部へ送り込まれる用紙が重なり合ってつながった状態にならないようにするため、前後の用紙の間隔を広くして分離給紙する必要がある。
【０００６】
具体的には、従来の画像形成装置における給紙構造では、分離給紙手段による分離給紙時のスリップや、用紙搬送速度の経時・環境変化や、レジストのための停止時間のバラツキ等を考慮し、画像形成を連続して行う場合における前後の用紙の間隔を数十ｍｍあけて給紙するようにしている。このため、画像形成を連続して行う場合に、実際に画像形成が行われていない時間が長くなり、画像形成の作業能率が低くなっている。
【０００７】
また、電子写真方式の画像形成部は、その構造から、用紙が画像形成部に送り込まれていない場合にも動作を停止することができずに空運転するため、連続して給紙される用紙の間隔が大きいということは、空運転の時間が長くなり、装置の寿命が本来の耐用印刷枚数以下に低下する。
【０００８】
このようなことから、本出願の出願人は、画像形成を連続して行う場合において、画像形成部へ送り込まれる用紙の間隔を小さくすることにより画像形成の作業能率を向上させることができるようにした画像形成装置として、用紙搬送路の途中に反転路と用紙反転手段とを設けた画像形成装置を特願平１１−２３９６７２号、特願２０００−２３０１５３などで提案している。
【０００９】
この反転路と用紙反転手段とを設けた画像形成装置によれば、用紙収納部から分離給紙されて用紙搬送路を搬送される用紙が反転路に送り込まれ、その用紙は反転路で一旦停止された後にスイッチバックされて画像形成部へ送り込まれる。そして、反転路に送り込まれた用紙をスイッチバックさせて画像形成部へ向けて送り出している最中に後続の用紙を反転路へ送り込んでおき、前後する２枚の用紙の間隔が小さくなるように送り出しタイミング、又は、送り出し速度などを制御する。これにより、反転路でスイッチバックされて画像形成部に前後して送り込まれた用紙の間隔を安定して小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像形成部へ送り込む用紙を反転路でスイッチバックして前後の用紙の間隔を小さくするようにした場合において、その搬送時に用紙に作用する搬送負荷によって用紙の搬送速度が設定値より低下しないようにするためには、搬送ローラなどによる用紙搬送力を高く設定する必要がある。
【００１１】
そして、用紙搬送力を高く設定することにより、騒音の発生、消費電力のアップなどの問題を生じやすい。
【００１２】
また、用紙搬送力を高く設定すると、腰の強い用紙の場合においてその用紙の先端部を回転停止状態のレジストローラのニップ部に強制的に押し込んでしまい、その用紙への画像形成位置がずれてしまうという問題を生ずることもある。
【００１３】
本発明の目的は、反転路から画像形成部へ向けて用紙を搬送するときの用紙搬送力を低くし、その用紙搬送に伴う騒音の発生を防止することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、反転路から画像形成部へ向けて用紙を搬送するときの用紙搬送力を低くし、その用紙搬送に伴う消費電力の低減を図ることである。
【００１５】
本発明の別の目的は、反転路から画像形成部へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することを防止することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像形成装置は、用紙を積層保持する用紙収納部と、前記用紙収納部から用紙を１枚ずつ分離給紙する分離給紙手段と、給紙された用紙上に画像形成を行う画像形成部と、前記用紙収納部から前記画像形成部に至る用紙搬送路と、前記分離給紙手段によって分離給紙された用紙が送り込まれるように、前記用紙搬送路の途中に接続された反転路と、前記用紙搬送路における、前記反転路との分岐点よりも用紙搬送方向上流側の箇所に位置する用紙を前記反転路内に向けて送り込むように回転駆動する入口ローラと、前記反転路内に送り込まれた用紙をスイッチバックさせて、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向下流側の箇所へ送り出す送り出し状態、及び、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向上流側の箇所から前記反転路に向けて送られる後続の用紙がスイッチバック中の用紙とすれ違うようにして前記反転路内へ送り込まれることを許容する開放状態、を互いに切替自在な用紙反転手段と、前記用紙反転手段により、前記反転路内から、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向下流側の箇所へ送り出された用紙を、前記用紙反転手段における送り出し状態から開放状態への切り換えの直前に挟持した後、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を前記画像形成部に向けて搬送する中間搬送ローラと、前記入口ローラとの当接によって従動回転した状態で、前記後続の用紙を当接部に挟み込んで前記反転路に向けて送るとともに、自らの回転外周面をスイッチバックによって前記反転路内から送り出されてくる先行の用紙に接触させてその送り出しを助長する従動コロと、を有する。
【００１７】
したがって、用紙収納部に積層保持された用紙が分離給紙手段により一枚ずつ分離給紙され、用紙搬送路を搬送される。用紙搬送路を搬送された用紙は反転路に送り込まれ、反転路内で一旦停止された後に用紙反転手段によりスイッチバックされて反転路から画像形成部へ向けて送り出され、画像形成部へ送り込まれた用紙上に画像形成が行われる。
【００１８】
ここで、反転路への用紙の送り込みは、用紙反転手段が開放状態となって用紙が反転路から送り出されている最中に行われるので、後続の用紙を反転路から送り出すときに、送り出しタイミングや送り出し速度などを制御することにより、前後して画像形成部に送り込まれる２枚の用紙の間隔を安定して小さくすることができ、画像形成の作業能率を向上させることができる。
【００１９】
反転路から送り出された用紙は、用紙反転手段が開放状態となる直前に中間搬送ローラにより挟持され、この中間搬送ローラは搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を画像形成部へ向けて搬送する。
【００２０】
中間搬送ローラは、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を挟持して搬送するものであり、このときの用紙には搬送負荷が作用しない。このため、中間搬送ローラの用紙搬送力を小さくしても用紙搬送をスムーズに行うことができ、用紙搬送力を小さくすることによりその用紙搬送に伴う騒音の発生を防止でき、また、その用紙搬送に伴う消費電力を低減することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記用紙反転手段は、間欠的に回転駆動される反転ローラとこの反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされる従動ローラとからなり、前記反転ローラの外周部に前記従動ローラの外周面との間に隙間を生じさせる切欠部が形成され、前記反転ローラの外周における切欠部を除く寸法が、スイッチバックに先立って前記反転路内で停止している用紙の送り出し側の先端から上記中間搬送ローラに至るまでの寸法よりも大きくなっている。
【００２２】
したがって、反転ローラと従動ローラとからなる用紙反転手段は、従動ローラが反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされるときが送り出し状態となり、反転ローラの切欠部が従動ローラに対向して従動ローラの外周面との間に隙間が生じたときが開放状態となる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記用紙反転手段は、外周面を当接させて用紙を挟持する位置と離反する位置とに移動自在であって少なくとも一方のローラが正逆転方向へ回転駆動されるたたきローラ対である。
【００２４】
したがって、この用紙反転手段は、たたきローラ対が外周面を当接させて用紙を挟持する位置に移動したときが送り出し状態となり、たたきローラ対が離反位置に移動したときが開放状態となる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載の画像形成装置において、前記中間搬送ローラは、一定負荷以上で空回りするトルクリミッタを有する。
【００２６】
したがって、中間搬送ローラに過度な用紙搬送力が作用する状態となったときには、トルクリミッタの箇所で空回りが生じるので、反転路から画像形成部へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することが防止される。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の画像形成装置において、前記中間搬送ローラの少なくとも一方のローラの用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下である。
【００２８】
したがって、中間搬送ローラにより搬送される用紙の先端部が画像形成部の直前位置に配置されているレジストローラに当接した後は、その用紙に対して中間搬送ローラが滑り易くなり、その用紙に対して中間搬送ローラから過度の用紙搬送力が付与されて用紙の先端部がレジストローラのニップ部に押し込まれたり、用紙の先端部が折れ曲がったりすることが防止される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１〜第３までの実施の形態に共通する共通構成を、図１ないし図８に基づいて説明する。図１はデジタル電子写真方式の画像形成装置の構造を概略的に示す正面図、図２は搬送される用紙をスイッチバックさせる機構部分を拡大して示す正面図、図３は搬送される用紙をスイッチバックさせる機構の一部である入口ローラと分岐爪との配置状態を示す斜視図、図４は用紙反転手段の動作状態を説明する正面図、図５及び図６は用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図、図７は用紙反転手段と中間搬送ローラとの配置関係を示す正面図、図８は用紙搬送動作を示すダイヤグラムである。
【００３０】
この画像形成装置には図１に示すように、用紙を積層保持する用紙収納部としての用紙トレイ１から電子写真方式で用紙上に画像形成を行う画像形成部２および形成した画像を用紙上に定着する定着部３を経由して、画像形成後の用紙が排紙される排紙スタッカ部４に至る搬送経路５が形成されている。搬送経路５のうち、用紙トレイ１から画像形成部２までが用紙搬送路６とされている。
【００３１】
用紙搬送路６の途中には分岐点７が設けられており、この分岐点７から反転路８が分岐されている。反転路８は用紙搬送路６を搬送される用紙をスイッチバックさせるように機能するもので、用紙トレイ１から給紙された用紙が一旦送り込まれ、その後に後述する用紙反転手段によりスイッチバックされて再び用紙搬送路６上に送り出される。
【００３２】
用紙搬送路６上の分岐点７よりも用紙搬送方向上流側にはモータ（図示せず）により回転駆動される搬送ローラ９が設けられている。分岐点７の箇所には、モータ（図示せず）により駆動されて用紙を反転路８に送り込む入口ローラ１０と、入口ローラ１０より搬送方向上流側に位置して搬送される用紙の先端を検知する入口センサ１１と、反転路８に送り込まれる用紙の経路と反転路８から送り出される用紙の経路とを切り換える分岐爪１２とが設けられている。本共通構成の形態の入口センサ１１は、光を発光する発光素子（図示せず）と、発光素子から発光された光の反射光を受光する受光素子（図示せず）とにより構成される反射型の光センサであり、用紙が搬送されると発光素子から発光された光が用紙により反射され、この反射光を受光素子で受光することにより、用紙を検出する。
【００３３】
分岐点７より用紙搬送方向下流側には、反転路８でスイッチバックされた用紙を画像形成部２へ送るようにモータ（図示せず）により駆動される中間搬送ローラ１３と、レジストセンサ１４と、レジストセンサ１４により検出した用紙を画像形成部２へ送り込むタイミングを画像形成動作に同期させるレジストレーション動作を行うレジストローラ１５とが設けられている。レジストセンサ１４は上述した入口センサ１１と同じ反射型のセンサである。
【００３４】
反転路８には、用紙トレイ１から送り出された用紙の反転路８内への送り込みを許容し、及び、その用紙をスイッチバックさせて送り出すための用紙反転手段１６と、反転路８へ送り込まれる用紙の先端部を検知する反転センサ１７とが設けられている。この反転センサ１７も上述した入口センサ１１と同じ反射型のセンサである。
【００３５】
用紙反転手段１６は、ステッピングモータ（図示せず）により間欠的に回転駆動される反転ローラ１８と、反転路８を挟んだ反転ローラ１８に対向する位置に配置されて反転ローラ１８の外周面に当接されることにより連れ回りされる従動ローラ１９とから構成されている（図４参照）。反転ローラ１８の外周部の一部には、従動ローラ１９に対向したときに従動ローラ１９の外周面との間に隙間を生じさせる切欠部１８ａが形成されている。図４（ｂ）は、反転ローラ１８の外周面と従動ローラ１９の外周面とが当接し、反転ローラ１８が矢印方向へ回転駆動されることにより反転ローラ１８と従動ローラ１９とで挟持している用紙を反転路８から送り出す用紙送り出し状態である。図４（ａ）は、切欠部１８ａが従動ローラ１９に対向することにより反転ローラ１８の外周面と従動ローラ１９との間に隙間が生じた開放状態である。この開放状態のとき、反転路８内への用紙の送り込みが行われる。
【００３６】
反転ローラ１８は、切欠部１８ａが形成された部分を除く外周寸法が“Ｌｒ”に設定されている（図５参照）。また、反転路８に送り込まれた用紙が反転路８内で停止したときにおけるその用紙の後端部（フィードバックされて送り出されるときの先端部）と中間搬送ローラ１３までの寸法が“Ｌａ”に設定されている。そして、これらの外周寸法“Ｌｒ”と寸法“Ｌａ”とは、略同じ寸法であって、“Ｌｒ”のほうが“Ｌａ”より僅かに大きく設定されている。つまり、反転路８内に送り込まれた用紙が用紙反転手段１６により用紙搬送力を付与されて反転路８から送り出されたとき、その用紙の先端部が中間搬送ローラ１３の位置に到達した直後に切欠部１８ａが用紙に対向して用紙反転手段１６が開放状態となり、用紙の搬送方向後端側がフリーな状態となる。
【００３７】
中間搬送ローラ１３の少なくとも一方のローラ、好ましくは駆動側のローラは、その外周面が用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下となる樹脂により形成されている。
【００３８】
また、中間搬送ローラ１３の駆動側のローラにおけるローラ部と軸部との間には、一定負荷以上が作用したときにローラ部を空回りさせるトルクリミッタ（図示せず）が設けられている。
【００３９】
用紙トレイ１には、積層保持された用紙を取り出すピックアップローラ２０と、取り出した用紙を一枚ずつに分離するＦＲＲ方式の分離給紙ローラ２１とを備えた分離給紙手段２２が設けられている。
【００４０】
画像形成部２には、表面に画像が形成される感光体２３、感光体２３の表面を一様に帯電させる帯電器２４、感光体２３の上に静電潜像を光書き込みするデジタル光書き込み装置２５、感光体２３の上の静電潜像にトナーを付着させることによってトナー像を形成する現像器２６、現像後のトナー像を用紙上に転写する転写器２７、感光体２３の上の残存トナーを除去するクリーニング装置２８等が設けられている。この画像形成部２では、デジタル電子写真プロセスによる画像形成が行われる。
【００４１】
定着部３には、用紙上に転写したトナー像を用紙に定着するために用紙に圧力を加える加圧ローラ２９と、内部に熱源を有して用紙に熱を加える加熱ローラ３０とが設けられている。定着部３より用紙搬送方向下流側には、トナー像が定着された用紙を排紙スタッカ部４へ排紙する排紙ローラ３１が設けられている。
【００４２】
分岐点７に配置されている分岐爪１２は、反転路８に送り込まれる用紙に対向する第１ガイド面１２ａと、反転路８から送り出される用紙に対向する第２ガイド面１２ｂと、第１ガイド面１２ａと第２ガイド面１２ｂとに挟まれて反転路８に対向する鋭角的な分岐爪先端部１２ｃとを有する略三角形に形成されている（図２参照）。そして、この分岐爪１２は、入口ローラ１０の中心軸１０ａの近傍にこの中心軸１０ａと平行に配置された支軸３２に固定され、支軸３２は軸受（図示せず）により回動自在に軸支されている。支軸３２の端部にはアーム３３の一端が固定され、アーム３３の他端にはスプリング３４の一端が係止されている。また、スプリング３４の付勢力によりアーム３３が回動する方向には、アーム３３の回動位置を規制するためのストッパ３５が設けられている（図３参照）。
【００４３】
分岐爪１２は、支軸３２と共に支軸３２の軸心回りに回動することにより、第１切換位置（図２において実線で示す位置）と、第２切換位置（図２において仮想線で示す位置）とに回動自在に設けられている。第１切換位置は、反転路８に送り込まれる用紙の腰の強さによりスプリング３４の付勢力に抗して分岐爪１２を回動させ、その用紙が入口ローラ１０の外周面と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとの間を進行しているときの回動位置である。第２切換位置は、入口ローラ１０の外周面と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとの間に用紙が存在せず、スプリング３４の付勢力によりアーム３３がストッパ３５に当接したときの回動位置である。分岐爪１２が第２切換位置に回動しているとき、分岐爪先端部１２ｃは仮想線で示すように、入口ローラ１０の外周部より内側に入り込んで位置している。
【００４４】
このような構成において、用紙トレイ１に積層保持された用紙が分離給紙手段２２により一枚ずつ分離給紙され、分離給紙された用紙が用紙搬送路６に沿って連続して送り出される。
【００４５】
用紙搬送路６に沿って送り出された用紙の先端部が分岐点７に達して入口センサ１１に検知されると入口ローラ１０が回転駆動される。また、分岐点７に達した用紙の先端部が第２切換位置に回動している分岐爪１２の第１ガイド面１２ａに当たり、用紙の腰の強さにより分岐爪１２を押し上げて第２切換位置に回動させ、用紙は第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通って反転路８へ送り込まれる。用紙が第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通るとき、分岐爪１２がスプリング３４の付勢力によって用紙を入口ローラ１０の外周面に押し付けているので、回転駆動される入口ローラ１０から用紙へ用紙搬送力が付与され、用紙は反転路８にスムーズに送り込まれる。なお、反転路８への用紙の送り込み時には、図４（ａ）に示すように、用紙反転手段１６は開放状態となっている。
【００４６】
反転路８へ送り込まれる用紙の後端部が第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通過すると、分岐爪１２はスプリング３４の付勢力により自動的に第２切換位置へ回動する。分岐爪３４が第２切換位置へ回動すると、分岐爪１２の分岐爪先端部１２ｃが入口ローラ１０の外周面より内側に入り込んで位置するようになる。これにより、用紙が反転路８から送り出されるとき、その用紙の先端部が入口ローラ１０の外周面と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとの間に入り込むことが確実に防止され、反転路８から画像形成部２へ向けた用紙の送り出しをスムーズに行える。
【００４７】
用紙反転手段１６による反転路８からの用紙の送り出しは、反転ローラ１８が図５において矢印で示すように反時計回り方向へ回転駆動され、反転ローラ１８と従動ローラ１９との外周面が当接して図４（ｂ）に示すような送り出し状態となり、反転ローラ１８と従動ローラ１９とにより用紙が挟持されてその用紙に対して用紙搬送力が付与されることにより行われる。
【００４８】
用紙反転手段１６による反転路８からの用紙の送り出し寸法は“Ｌｒ”であり、用紙が所定寸法“Ｌｒ”送り出されたとき、その用紙の先端部は中間搬送ローラ１３により挟持される。そして、その用紙の先端部が中間搬送ローラ１３により挟持された直後に、用紙反転手段１６は図４（ａ）に示すような開放状態となり、中間搬送ローラ１３により挟持された用紙の搬送方向後端側はフリーな状態となる。
【００４９】
中間搬送ローラ１３により挟持された用紙は、中間搬送ローラ１３から用紙搬送力を付与されてレジストローラ１５に当接する箇所まで搬送され、レジストローラ１５が所定のタイミングで回転駆動されることにより画像形成部２へ送り込まれ、その用紙への画像形成が行われる。
【００５０】
また、反転路８から送り出された用紙が中間搬送ローラ１３により挟持された直後に用紙反転手段１６は図４（ａ）に示すような開放状態となって停止するので、送り出される用紙の後端側が反転ローラ１８と従動ローラ１９との間に存在している状態であっても後続の用紙を反転路８へ送り込むことが可能となる。
【００５１】
ここで、中間搬送ローラ１３は、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を挟持して搬送するものであり、このときの用紙には搬送負荷が作用しない。このため、中間搬送ローラ１３の用紙搬送力を小さくしてもこの中間搬送ローラ１３による用紙搬送をスムーズに行うことができる。例えば、後端側を他の搬送ローラで挟持されている用紙を搬送する場合には、その用紙に対して１９.６Ｎ程度の用紙搬送力を付与する必要があるのに対し、本共通構成では、中間搬送ローラ１３から用紙に付与する用紙搬送力を９.８Ｎ以下とすることができる。そして、用紙に付与する用紙搬送力を小さくすることによりその用紙搬送に伴う騒音の発生を防止することができ、さらに、その用紙搬送に伴う消費電力を低減することができる。
【００５２】
また、この中間搬送ローラ１３にはトルクリミッタが設けられているので、中間搬送ローラ１３に過度な用紙搬送力が作用する状態となったときには、トルクリミッタの箇所で空回りが生じる。これにより、反転路８から画像形成部２へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することが防止される。
【００５３】
また、この中間搬送ローラ１３の駆動側のローラの外周部が用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下の樹脂により形成されているので、中間搬送ローラ１３により搬送される用紙の先端部がレジストローラ１５に当接した後は、その用紙に対して中間搬送ローラ１３が滑り易くなり、その用紙に対して中間搬送ローラ１３から過度の用紙搬送力が付与されて用紙の先端部がレジストローラ１５のニップ部に押し込まれたり、用紙の先端部が折れ曲がったりすることが防止される。
【００５４】
図６、図７は、用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図である。先行する用紙ａを反転路８から用紙搬送路６へ送り出すと同時に、後続の用紙ｂを反転路８に向けて搬送する。先行する用紙ａは、最初、用紙反転手段１６により用紙搬送力を付与され、用紙反転手段１６が図４（ａ）に示す開放状態で停止した後は、中間搬送ローラ１３により用紙搬送力を付与され、画像形成部２へ向けて搬送される。一方、後続の用紙ｂは、搬送ローラ９と入口ローラ１０とにより用紙搬送力を付与され、用紙反転手段１６が図４（ａ）に示す開放状態で停止しているときに反転路８へ送り込まれ、即ち、反転路８への用紙ｂの送り込みは、用紙反転手段１６が開放状態となって用紙ａが反転路８から送り出されている最中に行われる。そして、後述する図８のダイヤフラムで説明するように、反転路８への用紙の送り込み速度を反転路８からの用紙の送り出し速度より速くすることにより、反転路８に送り込まれた後続の用紙ｂを、先行して送り出された用紙ａと画像形成部２内で重なりを小さい間隔で反転路８から送り出すことができ、画像形成部２へ連続して送り込まれる用紙ａ，ｂの間隔を小さくして画像形成の作業能率を向上させることができる。
【００５５】
なお、画像形成部２内に送り込まれた前後の用紙の間隔を小さくする方法としては、反転路８からの送り出し速度を反転路８への送り込み速度より小さくするということには限らない。例えば、前後する２枚の用紙の間隔が小さくなるように反転路８からの送り出しタイミングを制御したり、用紙の搬送速度をレジストローラ１５より下流側で低速にしたりしてもよい。
【００５６】
図８は、用紙搬送動作を示すダイヤグラムである。用紙トレイ１から反転路８内の反転停止位置までは搬送ローラ９と入口ローラ１０とによって用紙を速度Ｖａで搬送し、反転停止位置から画像形成部２までは反転ローラ１８と中間搬送ローラ１３とによって画像形成速度に等しい速度Ｖｂで用紙を搬送している。また、速度Ｖａは、速度Ｖｂより速い値に設定されている。
【００５７】
つぎに、本発明の第１の実施の形態を図９に基づいて説明する。なお、共通構成において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する（以下の実施の形態でも同じ）。
【００５８】
本実施の形態は、共通構成に対して、分岐爪１２の近傍に従動コロ３６を追加した構造である。従動コロ３６は、用紙の搬送方向と直交する用紙幅方向の中央部に１個、又は、用紙幅方向の対称となる位置に２個設けられている。従動コロ３６は、ブラケット３７に支持され、このブラケット３７が支軸３２にその軸心回りに回動自在に取り付けられている。ブラケット３７は板バネ３８により付勢され、この板バネ３８の付勢力によって従動コロ３６が入口ローラ１０の外周面に弾性的に当接されている。反転路８に送り込まれる用紙は、共通構成で説明したように、分岐爪１２の第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通過するとともに、従動コロ３６の外周面と入口ローラ１０の外周面との当接部分を通過する。
【００５９】
また、従動コロ３６は、分岐爪１２が第２切換位置（仮想線で示す位置）に位置するとき、従動コロ３６の半径寸法以下の部分が分岐爪１２の第２ガイド面１２ｂから突出している。
【００６０】
このような構成において、用紙が反転路８に送り込まれるとき、用紙の一方の面が入口ローラの外周面に当接され、他方の面は従動コロ３６の外周面9と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとに当接する。これにより、用紙の他方の面が共通構成で説明したように分岐爪１２の第１ガイド面１２ａのみに当接する場合に比べて、従動コロ３６との当接により用紙に対して付与される用紙搬送力を増加させることができ、反転路８への用紙の送り込みをスムーズに行える。
【００６１】
また、従動コロ３６における分岐爪１２の第２ガイド面１２ｂから突出している部分は、反転路８から送り出される用紙の送り出し方向に沿って回転しているので、反転路８から送り出される用紙の下側の面が従動コロ３６の外周面に当接することになり、反転路８からの用紙の送り出しが助長される。
【００６２】
さらに、分岐爪１２が第２切換位置に位置するとき、従動コロ３６が第２ガイド面１２ｂから突出する寸法は従動コロ３６の半径寸法以下であるので、反転路８から送り出された用紙の先端が従動コロ３６の外周面に当接しても、その用紙の先端部が従動コロ３６の外周面上を従動コロ３６の回転方向に沿って進行することになるので、従動コロ３６の外周面と分岐爪１２の第２ガイド面１２ｂとの間に用紙が食い込むということが防止される。
【００６３】
つぎに、本発明の第２の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した従動コロ３６に代えて従動コロ３６ａを用いたものであり、この従動コロ３６ａの外周面には、反転路８から送り出された用紙の先端部が引っ掛かる用紙先端引掛部３９が形成されている。この用紙先端引掛部３９は、従動コロ３６ａの軸心と平行に延出した複数の溝であり、この用紙先端引掛部３９を形成することにより従動コロ３６ａの回転中心と直交する方向の断面形状は歯車状になる。
【００６４】
このような構成において、反転路８から送り出された用紙Ｓの先端側が入口ローラ１０側へ向けてカールし、又は、入口ローラ１０側へ折れ曲がっている場合がある。このような用紙Ｓの先端部が従動コロ３６ａに当接すると、その用紙Ｓの先端部が用紙先端引掛部３９に引っ掛かって画像形成部２へ向かう側へ運ばれるので、用紙Ｓが従動コロ３６ａにぶつかって折れ曲がり、ジャムを発生するということが防止される。
【００６５】
つぎに、本発明の第３の実施の形態を図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、用紙反転手段としてたたきローラ対４０を設けたものである。このたたきローラ対４０は、回転駆動される駆動ローラ４０ａとその駆動ローラ４０ａに当接して連れ回りされる従動ローラ４０ｂとから構成される。従動ローラ４０ｂは支点４１で支持されてスプリング４２の付勢力により駆動ローラ４０ａ側に付勢されている。また、スプリング４２の付勢力に抗して従動ローラ４０ｂを駆動ローラａから離反させる位置に移動させるソレノイド４３が設けられている。
【００６６】
図１１（ｂ）は、駆動ローラ４０ａの外周面と従動ローラ４０ｂの外周面とが当接し、駆動ローラ４０ａが矢印方向へ回転駆動されることにより駆動ローラ４０ａと従動ローラ４０ｂとで挟持している用紙を反転路８から送り出す用紙送り出し状態である。図１１（ａ）は、ソレノイド４３の駆動により従動ローラ４０ｂが下方へ引っ張られ、駆動ローラ４０ａと従動ローラ４０ｂとの間に隙間が生じた開放状態である。この開放状態のとき、反転路８内への用紙の送り込みが行われる。
【００６７】
このような構成において、たたきローラ対４０が図１１（ｂ）に示すように送り出し状態となったとき、反転路８内からの用紙の送り出しが行われる。反転路８から送り出された用紙の先端部が中間搬送ローラ１３に挟持された直後にたたきローラ対４０が図１１（ａ）に示すような開放状態となり、後続の用紙が反転路８内に送り込まれる。そして、この反転路８を用いて用紙をスイッチバックさせることにより、前後する用紙の間隔を画像形成部２内で小さくすることができ、連続して行う画像形成の作業能率が向上する。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、反転路から送り出された用紙を中間搬送ローラにより挟持して画像形成部へ搬送するとき、中間搬送ローラにより挟持された用紙は搬送方向後端側がフリーな状態となっているのでその用紙に対して搬送負荷が作用せず、このため、中間搬送ローラの用紙搬送力を小さくしても用紙搬送をスムーズに行うことができ、用紙搬送力を小さくすることによりその用紙搬送に伴う騒音の発生を防止でき、また、その用紙搬送に伴う消費電力を低減することができる。
【００６９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、反転路から用紙をスイッチバックさせて送り出す用紙反転手段は、間欠的に回転駆動される反転ローラとこの反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされる従動ローラとからなり、反転ローラの外周部に従動ローラの外周面との間に隙間を生じさせる切欠部が形成されているので、従動ローラが反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされるときが用紙反転手段が送り出し状態となって反転路からの用紙の送り出しを行うことができ、反転ローラの切欠部が従動ローラに対向して従動ローラの外周面との間に隙間が生じたときが開放状態となって反転路への用紙の送り込みを行うことができる。
【００７０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、反転路から用紙を送り出す用紙反転手段は、外周面を当接させて用紙を挟持する位置と離反する位置とに移動自在であって少なくとも一方のローラが正逆転方向へ回転駆動されるたたきローラ対であるので、たたきローラ対が外周面を当接させて用紙を挟持する位置に移動したときに用紙反転手段が用紙送り出し状態となって反転路からの用紙の送り出しを行うことができ、たたきローラ対が離反位置に移動したときに用紙反転手段が開放状態となって用紙反転路への用紙の送り込みを行うことができる。
【００７１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載の画像形成装置において、中間搬送ローラは、一定負荷以上で空回りするトルクリミッタを有するので、中間搬送ローラに過度な用紙搬送力が作用する状態となったときには、トルクリミッタの箇所で空回りが生じるので、反転路から画像形成部へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することを防止できる。
【００７２】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載の画像形成装置において、中間搬送ローラの少なくとも一方のローラの用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下であるので、中間搬送ローラにより搬送される用紙の先端部が画像形成部の直前位置に配置されているレジストローラに当接した後は、その用紙に対して中間搬送ローラが滑り易くなり、その用紙に対して中間搬送ローラから過度の用紙搬送力が付与されて用紙の先端部がレジストローラのニップ部に押し込まれたり、用紙の先端部が折れ曲がったりすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の共通構成を概略的に示す正面図である。
【図２】 搬送される用紙をスイッチバックさせる機構部分を拡大して示す正面図である。
【図３】 搬送される用紙をスイッチバックさせる機構の一部である入口ローラと分岐爪との配置状態を示す斜視図である。
【図４】 用紙反転手段の動作状態を説明する正面図であり、（ａ）は開放状態、（ｂ）は送り出し状態である。
【図５】 用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図である。
【図６】 用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図である。
【図７】 用紙反転手段と中間搬送ローラとの配置関係を示す正面図である。
【図８】 用紙搬送動作を示すダイヤグラムである。
【図９】 本発明の第１の実施の形態の画像形成装置における搬送される用紙をスイッチバックさせる機構部分を拡大して示す正面図である。
【図１０】 本発明の第２の実施の形態の画像形成装置で使用する従動コロを示す正面図である。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態の画像形成装置の用紙反転手段の動作状態を説明する正面図であり、（ａ）は開放状態、（ｂ）は送り出し状態である。
【符号の説明】
１：用紙収納部、２：画像形成部、６：用紙搬送路、８：反転路、１３：中間搬送ローラ、１６：用紙反転手段、１８：反転ローラ、１８ａ：切欠部、１９：従動ローラ、２２：分離給紙手段、４０：用紙反転手段、たたきローラ対
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の用紙に対して画像形成を連続して行う場合に好適な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置における用紙の給紙構造は、用紙収納部に積層保持された用紙を一枚ずつ分離給紙する分離給紙手段、分離給紙された用紙が画像形成部に向けて搬送される用紙搬送路、用紙搬送路上における画像形成部の直前位置に位置するレジストローラ等から構成されたものが一般的である。
【０００３】
分離給紙手段により分離給紙された用紙は、用紙搬送路を搬送され、レジストローラに当接した位置で一旦停止され、用紙上の適正な位置へ画像が形成されるタイミングで画像形成部へ送り込まれる。
【０００４】
なお、レジストローラにより用紙が画像形成部へ送り込まれるとき、その用紙の後端部と後続の用紙の先端部とが重なっていると、二枚の用紙がつながった状態で送り込まれ、１つの画像が二枚の用紙上にまたがって形成されてしまい、用紙上への正しい画像形成を行えない。又は、二枚の用紙がつながった状態で送り込まれることにより用紙サイズを検知するセンサが用紙サイズ異常であると検知し、画像形成作業が中断される。
【０００５】
したがって、画像形成を連続して行う場合には、画像形成部へ送り込まれる用紙が重なり合ってつながった状態にならないようにするため、前後の用紙の間隔を広くして分離給紙する必要がある。
【０００６】
具体的には、従来の画像形成装置における給紙構造では、分離給紙手段による分離給紙時のスリップや、用紙搬送速度の経時・環境変化や、レジストのための停止時間のバラツキ等を考慮し、画像形成を連続して行う場合における前後の用紙の間隔を数十ｍｍあけて給紙するようにしている。このため、画像形成を連続して行う場合に、実際に画像形成が行われていない時間が長くなり、画像形成の作業能率が低くなっている。
【０００７】
また、電子写真方式の画像形成部は、その構造から、用紙が画像形成部に送り込まれていない場合にも動作を停止することができずに空運転するため、連続して給紙される用紙の間隔が大きいということは、空運転の時間が長くなり、装置の寿命が本来の耐用印刷枚数以下に低下する。
【０００８】
このようなことから、本出願の出願人は、画像形成を連続して行う場合において、画像形成部へ送り込まれる用紙の間隔を小さくすることにより画像形成の作業能率を向上させることができるようにした画像形成装置として、用紙搬送路の途中に反転路と用紙反転手段とを設けた画像形成装置を特願平１１−２３９６７２号、特願２０００−２３０１５３などで提案している。
【０００９】
この反転路と用紙反転手段とを設けた画像形成装置によれば、用紙収納部から分離給紙されて用紙搬送路を搬送される用紙が反転路に送り込まれ、その用紙は反転路で一旦停止された後にスイッチバックされて画像形成部へ送り込まれる。そして、反転路に送り込まれた用紙をスイッチバックさせて画像形成部へ向けて送り出している最中に後続の用紙を反転路へ送り込んでおき、前後する２枚の用紙の間隔が小さくなるように送り出しタイミング、又は、送り出し速度などを制御する。これにより、反転路でスイッチバックされて画像形成部に前後して送り込まれた用紙の間隔を安定して小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像形成部へ送り込む用紙を反転路でスイッチバックして前後の用紙の間隔を小さくするようにした場合において、その搬送時に用紙に作用する搬送負荷によって用紙の搬送速度が設定値より低下しないようにするためには、搬送ローラなどによる用紙搬送力を高く設定する必要がある。
【００１１】
そして、用紙搬送力を高く設定することにより、騒音の発生、消費電力のアップなどの問題を生じやすい。
【００１２】
また、用紙搬送力を高く設定すると、腰の強い用紙の場合においてその用紙の先端部を回転停止状態のレジストローラのニップ部に強制的に押し込んでしまい、その用紙への画像形成位置がずれてしまうという問題を生ずることもある。
【００１３】
本発明の目的は、反転路から画像形成部へ向けて用紙を搬送するときの用紙搬送力を低くし、その用紙搬送に伴う騒音の発生を防止することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、反転路から画像形成部へ向けて用紙を搬送するときの用紙搬送力を低くし、その用紙搬送に伴う消費電力の低減を図ることである。
【００１５】
本発明の別の目的は、反転路から画像形成部へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することを防止することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像形成装置は、用紙を積層保持する用紙収納部と、前記用紙収納部から用紙を１枚ずつ分離給紙する分離給紙手段と、給紙された用紙上に画像形成を行う画像形成部と、前記用紙収納部から前記画像形成部に至る用紙搬送路と、前記分離給紙手段によって分離給紙された用紙が送り込まれるように、前記用紙搬送路の途中に接続された反転路と、前記用紙搬送路における、前記反転路との分岐点よりも用紙搬送方向上流側の箇所に位置する用紙を前記反転路内に向けて送り込むように回転駆動する入口ローラと、前記反転路内に送り込まれた用紙をスイッチバックさせて、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向下流側の箇所へ送り出す送り出し状態、及び、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向上流側の箇所から前記反転路に向けて送られる後続の用紙がスイッチバック中の用紙とすれ違うようにして前記反転路内へ送り込まれることを許容する開放状態、を互いに切替自在な用紙反転手段と、前記用紙反転手段により、前記反転路内から、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向下流側の箇所へ送り出された用紙を、前記用紙反転手段における送り出し状態から開放状態への切り換えの直前に挟持した後、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を前記画像形成部に向けて搬送する中間搬送ローラと、前記入口ローラとの当接によって従動回転した状態で、前記後続の用紙を当接部に挟み込んで前記反転路に向けて送るとともに、自らの回転外周面をスイッチバックによって前記反転路内から送り出されてくる先行の用紙に接触させてその送り出しを助長する従動コロと、を有する。
【００１７】
したがって、用紙収納部に積層保持された用紙が分離給紙手段により一枚ずつ分離給紙され、用紙搬送路を搬送される。用紙搬送路を搬送された用紙は反転路に送り込まれ、反転路内で一旦停止された後に用紙反転手段によりスイッチバックされて反転路から画像形成部へ向けて送り出され、画像形成部へ送り込まれた用紙上に画像形成が行われる。
【００１８】
ここで、反転路への用紙の送り込みは、用紙反転手段が開放状態となって用紙が反転路から送り出されている最中に行われるので、後続の用紙を反転路から送り出すときに、送り出しタイミングや送り出し速度などを制御することにより、前後して画像形成部に送り込まれる２枚の用紙の間隔を安定して小さくすることができ、画像形成の作業能率を向上させることができる。
【００１９】
反転路から送り出された用紙は、用紙反転手段が開放状態となる直前に中間搬送ローラにより挟持され、この中間搬送ローラは搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を画像形成部へ向けて搬送する。
【００２０】
中間搬送ローラは、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を挟持して搬送するものであり、このときの用紙には搬送負荷が作用しない。このため、中間搬送ローラの用紙搬送力を小さくしても用紙搬送をスムーズに行うことができ、用紙搬送力を小さくすることによりその用紙搬送に伴う騒音の発生を防止でき、また、その用紙搬送に伴う消費電力を低減することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記用紙反転手段は、間欠的に回転駆動される反転ローラとこの反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされる従動ローラとからなり、前記反転ローラの外周部に前記従動ローラの外周面との間に隙間を生じさせる切欠部が形成され、前記反転ローラの外周における切欠部を除く寸法が、スイッチバックに先立って前記反転路内で停止している用紙の送り出し側の先端から上記中間搬送ローラに至るまでの寸法よりも大きくなっている。
【００２２】
したがって、反転ローラと従動ローラとからなる用紙反転手段は、従動ローラが反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされるときが送り出し状態となり、反転ローラの切欠部が従動ローラに対向して従動ローラの外周面との間に隙間が生じたときが開放状態となる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記用紙反転手段は、外周面を当接させて用紙を挟持する位置と離反する位置とに移動自在であって少なくとも一方のローラが正逆転方向へ回転駆動されるたたきローラ対である。
【００２４】
したがって、この用紙反転手段は、たたきローラ対が外周面を当接させて用紙を挟持する位置に移動したときが送り出し状態となり、たたきローラ対が離反位置に移動したときが開放状態となる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載の画像形成装置において、前記中間搬送ローラは、一定負荷以上で空回りするトルクリミッタを有する。
【００２６】
したがって、中間搬送ローラに過度な用紙搬送力が作用する状態となったときには、トルクリミッタの箇所で空回りが生じるので、反転路から画像形成部へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することが防止される。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の画像形成装置において、前記中間搬送ローラの少なくとも一方のローラの用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下である。
【００２８】
したがって、中間搬送ローラにより搬送される用紙の先端部が画像形成部の直前位置に配置されているレジストローラに当接した後は、その用紙に対して中間搬送ローラが滑り易くなり、その用紙に対して中間搬送ローラから過度の用紙搬送力が付与されて用紙の先端部がレジストローラのニップ部に押し込まれたり、用紙の先端部が折れ曲がったりすることが防止される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１〜第３までの実施の形態に共通する共通構成を、図１ないし図８に基づいて説明する。図１はデジタル電子写真方式の画像形成装置の構造を概略的に示す正面図、図２は搬送される用紙をスイッチバックさせる機構部分を拡大して示す正面図、図３は搬送される用紙をスイッチバックさせる機構の一部である入口ローラと分岐爪との配置状態を示す斜視図、図４は用紙反転手段の動作状態を説明する正面図、図５及び図６は用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図、図７は用紙反転手段と中間搬送ローラとの配置関係を示す正面図、図８は用紙搬送動作を示すダイヤグラムである。
【００３０】
この画像形成装置には図１に示すように、用紙を積層保持する用紙収納部としての用紙トレイ１から電子写真方式で用紙上に画像形成を行う画像形成部２および形成した画像を用紙上に定着する定着部３を経由して、画像形成後の用紙が排紙される排紙スタッカ部４に至る搬送経路５が形成されている。搬送経路５のうち、用紙トレイ１から画像形成部２までが用紙搬送路６とされている。
【００３１】
用紙搬送路６の途中には分岐点７が設けられており、この分岐点７から反転路８が分岐されている。反転路８は用紙搬送路６を搬送される用紙をスイッチバックさせるように機能するもので、用紙トレイ１から給紙された用紙が一旦送り込まれ、その後に後述する用紙反転手段によりスイッチバックされて再び用紙搬送路６上に送り出される。
【００３２】
用紙搬送路６上の分岐点７よりも用紙搬送方向上流側にはモータ（図示せず）により回転駆動される搬送ローラ９が設けられている。分岐点７の箇所には、モータ（図示せず）により駆動されて用紙を反転路８に送り込む入口ローラ１０と、入口ローラ１０より搬送方向上流側に位置して搬送される用紙の先端を検知する入口センサ１１と、反転路８に送り込まれる用紙の経路と反転路８から送り出される用紙の経路とを切り換える分岐爪１２とが設けられている。本共通構成の形態の入口センサ１１は、光を発光する発光素子（図示せず）と、発光素子から発光された光の反射光を受光する受光素子（図示せず）とにより構成される反射型の光センサであり、用紙が搬送されると発光素子から発光された光が用紙により反射され、この反射光を受光素子で受光することにより、用紙を検出する。
【００３３】
分岐点７より用紙搬送方向下流側には、反転路８でスイッチバックされた用紙を画像形成部２へ送るようにモータ（図示せず）により駆動される中間搬送ローラ１３と、レジストセンサ１４と、レジストセンサ１４により検出した用紙を画像形成部２へ送り込むタイミングを画像形成動作に同期させるレジストレーション動作を行うレジストローラ１５とが設けられている。レジストセンサ１４は上述した入口センサ１１と同じ反射型のセンサである。
【００３４】
反転路８には、用紙トレイ１から送り出された用紙の反転路８内への送り込みを許容し、及び、その用紙をスイッチバックさせて送り出すための用紙反転手段１６と、反転路８へ送り込まれる用紙の先端部を検知する反転センサ１７とが設けられている。この反転センサ１７も上述した入口センサ１１と同じ反射型のセンサである。
【００３５】
用紙反転手段１６は、ステッピングモータ（図示せず）により間欠的に回転駆動される反転ローラ１８と、反転路８を挟んだ反転ローラ１８に対向する位置に配置されて反転ローラ１８の外周面に当接されることにより連れ回りされる従動ローラ１９とから構成されている（図４参照）。反転ローラ１８の外周部の一部には、従動ローラ１９に対向したときに従動ローラ１９の外周面との間に隙間を生じさせる切欠部１８ａが形成されている。図４（ｂ）は、反転ローラ１８の外周面と従動ローラ１９の外周面とが当接し、反転ローラ１８が矢印方向へ回転駆動されることにより反転ローラ１８と従動ローラ１９とで挟持している用紙を反転路８から送り出す用紙送り出し状態である。図４（ａ）は、切欠部１８ａが従動ローラ１９に対向することにより反転ローラ１８の外周面と従動ローラ１９との間に隙間が生じた開放状態である。この開放状態のとき、反転路８内への用紙の送り込みが行われる。
【００３６】
反転ローラ１８は、切欠部１８ａが形成された部分を除く外周寸法が“Ｌｒ”に設定されている（図５参照）。また、反転路８に送り込まれた用紙が反転路８内で停止したときにおけるその用紙の後端部（フィードバックされて送り出されるときの先端部）と中間搬送ローラ１３までの寸法が“Ｌａ”に設定されている。そして、これらの外周寸法“Ｌｒ”と寸法“Ｌａ”とは、略同じ寸法であって、“Ｌｒ”のほうが“Ｌａ”より僅かに大きく設定されている。つまり、反転路８内に送り込まれた用紙が用紙反転手段１６により用紙搬送力を付与されて反転路８から送り出されたとき、その用紙の先端部が中間搬送ローラ１３の位置に到達した直後に切欠部１８ａが用紙に対向して用紙反転手段１６が開放状態となり、用紙の搬送方向後端側がフリーな状態となる。
【００３７】
中間搬送ローラ１３の少なくとも一方のローラ、好ましくは駆動側のローラは、その外周面が用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下となる樹脂により形成されている。
【００３８】
また、中間搬送ローラ１３の駆動側のローラにおけるローラ部と軸部との間には、一定負荷以上が作用したときにローラ部を空回りさせるトルクリミッタ（図示せず）が設けられている。
【００３９】
用紙トレイ１には、積層保持された用紙を取り出すピックアップローラ２０と、取り出した用紙を一枚ずつに分離するＦＲＲ方式の分離給紙ローラ２１とを備えた分離給紙手段２２が設けられている。
【００４０】
画像形成部２には、表面に画像が形成される感光体２３、感光体２３の表面を一様に帯電させる帯電器２４、感光体２３の上に静電潜像を光書き込みするデジタル光書き込み装置２５、感光体２３の上の静電潜像にトナーを付着させることによってトナー像を形成する現像器２６、現像後のトナー像を用紙上に転写する転写器２７、感光体２３の上の残存トナーを除去するクリーニング装置２８等が設けられている。この画像形成部２では、デジタル電子写真プロセスによる画像形成が行われる。
【００４１】
定着部３には、用紙上に転写したトナー像を用紙に定着するために用紙に圧力を加える加圧ローラ２９と、内部に熱源を有して用紙に熱を加える加熱ローラ３０とが設けられている。定着部３より用紙搬送方向下流側には、トナー像が定着された用紙を排紙スタッカ部４へ排紙する排紙ローラ３１が設けられている。
【００４２】
分岐点７に配置されている分岐爪１２は、反転路８に送り込まれる用紙に対向する第１ガイド面１２ａと、反転路８から送り出される用紙に対向する第２ガイド面１２ｂと、第１ガイド面１２ａと第２ガイド面１２ｂとに挟まれて反転路８に対向する鋭角的な分岐爪先端部１２ｃとを有する略三角形に形成されている（図２参照）。そして、この分岐爪１２は、入口ローラ１０の中心軸１０ａの近傍にこの中心軸１０ａと平行に配置された支軸３２に固定され、支軸３２は軸受（図示せず）により回動自在に軸支されている。支軸３２の端部にはアーム３３の一端が固定され、アーム３３の他端にはスプリング３４の一端が係止されている。また、スプリング３４の付勢力によりアーム３３が回動する方向には、アーム３３の回動位置を規制するためのストッパ３５が設けられている（図３参照）。
【００４３】
分岐爪１２は、支軸３２と共に支軸３２の軸心回りに回動することにより、第１切換位置（図２において実線で示す位置）と、第２切換位置（図２において仮想線で示す位置）とに回動自在に設けられている。第１切換位置は、反転路８に送り込まれる用紙の腰の強さによりスプリング３４の付勢力に抗して分岐爪１２を回動させ、その用紙が入口ローラ１０の外周面と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとの間を進行しているときの回動位置である。第２切換位置は、入口ローラ１０の外周面と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとの間に用紙が存在せず、スプリング３４の付勢力によりアーム３３がストッパ３５に当接したときの回動位置である。分岐爪１２が第２切換位置に回動しているとき、分岐爪先端部１２ｃは仮想線で示すように、入口ローラ１０の外周部より内側に入り込んで位置している。
【００４４】
このような構成において、用紙トレイ１に積層保持された用紙が分離給紙手段２２により一枚ずつ分離給紙され、分離給紙された用紙が用紙搬送路６に沿って連続して送り出される。
【００４５】
用紙搬送路６に沿って送り出された用紙の先端部が分岐点７に達して入口センサ１１に検知されると入口ローラ１０が回転駆動される。また、分岐点７に達した用紙の先端部が第２切換位置に回動している分岐爪１２の第１ガイド面１２ａに当たり、用紙の腰の強さにより分岐爪１２を押し上げて第２切換位置に回動させ、用紙は第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通って反転路８へ送り込まれる。用紙が第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通るとき、分岐爪１２がスプリング３４の付勢力によって用紙を入口ローラ１０の外周面に押し付けているので、回転駆動される入口ローラ１０から用紙へ用紙搬送力が付与され、用紙は反転路８にスムーズに送り込まれる。なお、反転路８への用紙の送り込み時には、図４（ａ）に示すように、用紙反転手段１６は開放状態となっている。
【００４６】
反転路８へ送り込まれる用紙の後端部が第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通過すると、分岐爪１２はスプリング３４の付勢力により自動的に第２切換位置へ回動する。分岐爪３４が第２切換位置へ回動すると、分岐爪１２の分岐爪先端部１２ｃが入口ローラ１０の外周面より内側に入り込んで位置するようになる。これにより、用紙が反転路８から送り出されるとき、その用紙の先端部が入口ローラ１０の外周面と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとの間に入り込むことが確実に防止され、反転路８から画像形成部２へ向けた用紙の送り出しをスムーズに行える。
【００４７】
用紙反転手段１６による反転路８からの用紙の送り出しは、反転ローラ１８が図５において矢印で示すように反時計回り方向へ回転駆動され、反転ローラ１８と従動ローラ１９との外周面が当接して図４（ｂ）に示すような送り出し状態となり、反転ローラ１８と従動ローラ１９とにより用紙が挟持されてその用紙に対して用紙搬送力が付与されることにより行われる。
【００４８】
用紙反転手段１６による反転路８からの用紙の送り出し寸法は“Ｌｒ”であり、用紙が所定寸法“Ｌｒ”送り出されたとき、その用紙の先端部は中間搬送ローラ１３により挟持される。そして、その用紙の先端部が中間搬送ローラ１３により挟持された直後に、用紙反転手段１６は図４（ａ）に示すような開放状態となり、中間搬送ローラ１３により挟持された用紙の搬送方向後端側はフリーな状態となる。
【００４９】
中間搬送ローラ１３により挟持された用紙は、中間搬送ローラ１３から用紙搬送力を付与されてレジストローラ１５に当接する箇所まで搬送され、レジストローラ１５が所定のタイミングで回転駆動されることにより画像形成部２へ送り込まれ、その用紙への画像形成が行われる。
【００５０】
また、反転路８から送り出された用紙が中間搬送ローラ１３により挟持された直後に用紙反転手段１６は図４（ａ）に示すような開放状態となって停止するので、送り出される用紙の後端側が反転ローラ１８と従動ローラ１９との間に存在している状態であっても後続の用紙を反転路８へ送り込むことが可能となる。
【００５１】
ここで、中間搬送ローラ１３は、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を挟持して搬送するものであり、このときの用紙には搬送負荷が作用しない。このため、中間搬送ローラ１３の用紙搬送力を小さくしてもこの中間搬送ローラ１３による用紙搬送をスムーズに行うことができる。例えば、後端側を他の搬送ローラで挟持されている用紙を搬送する場合には、その用紙に対して１９.６Ｎ程度の用紙搬送力を付与する必要があるのに対し、本共通構成では、中間搬送ローラ１３から用紙に付与する用紙搬送力を９.８Ｎ以下とすることができる。そして、用紙に付与する用紙搬送力を小さくすることによりその用紙搬送に伴う騒音の発生を防止することができ、さらに、その用紙搬送に伴う消費電力を低減することができる。
【００５２】
また、この中間搬送ローラ１３にはトルクリミッタが設けられているので、中間搬送ローラ１３に過度な用紙搬送力が作用する状態となったときには、トルクリミッタの箇所で空回りが生じる。これにより、反転路８から画像形成部２へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することが防止される。
【００５３】
また、この中間搬送ローラ１３の駆動側のローラの外周部が用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下の樹脂により形成されているので、中間搬送ローラ１３により搬送される用紙の先端部がレジストローラ１５に当接した後は、その用紙に対して中間搬送ローラ１３が滑り易くなり、その用紙に対して中間搬送ローラ１３から過度の用紙搬送力が付与されて用紙の先端部がレジストローラ１５のニップ部に押し込まれたり、用紙の先端部が折れ曲がったりすることが防止される。
【００５４】
図６、図７は、用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図である。先行する用紙ａを反転路８から用紙搬送路６へ送り出すと同時に、後続の用紙ｂを反転路８に向けて搬送する。先行する用紙ａは、最初、用紙反転手段１６により用紙搬送力を付与され、用紙反転手段１６が図４（ａ）に示す開放状態で停止した後は、中間搬送ローラ１３により用紙搬送力を付与され、画像形成部２へ向けて搬送される。一方、後続の用紙ｂは、搬送ローラ９と入口ローラ１０とにより用紙搬送力を付与され、用紙反転手段１６が図４（ａ）に示す開放状態で停止しているときに反転路８へ送り込まれ、即ち、反転路８への用紙ｂの送り込みは、用紙反転手段１６が開放状態となって用紙ａが反転路８から送り出されている最中に行われる。そして、後述する図８のダイヤフラムで説明するように、反転路８への用紙の送り込み速度を反転路８からの用紙の送り出し速度より速くすることにより、反転路８に送り込まれた後続の用紙ｂを、先行して送り出された用紙ａと画像形成部２内で重なりを小さい間隔で反転路８から送り出すことができ、画像形成部２へ連続して送り込まれる用紙ａ，ｂの間隔を小さくして画像形成の作業能率を向上させることができる。
【００５５】
なお、画像形成部２内に送り込まれた前後の用紙の間隔を小さくする方法としては、反転路８からの送り出し速度を反転路８への送り込み速度より小さくするということには限らない。例えば、前後する２枚の用紙の間隔が小さくなるように反転路８からの送り出しタイミングを制御したり、用紙の搬送速度をレジストローラ１５より下流側で低速にしたりしてもよい。
【００５６】
図８は、用紙搬送動作を示すダイヤグラムである。用紙トレイ１から反転路８内の反転停止位置までは搬送ローラ９と入口ローラ１０とによって用紙を速度Ｖａで搬送し、反転停止位置から画像形成部２までは反転ローラ１８と中間搬送ローラ１３とによって画像形成速度に等しい速度Ｖｂで用紙を搬送している。また、速度Ｖａは、速度Ｖｂより速い値に設定されている。
【００５７】
つぎに、本発明の第１の実施の形態を図９に基づいて説明する。なお、共通構成において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する（以下の実施の形態でも同じ）。
【００５８】
本実施の形態は、共通構成に対して、分岐爪１２の近傍に従動コロ３６を追加した構造である。従動コロ３６は、用紙の搬送方向と直交する用紙幅方向の中央部に１個、又は、用紙幅方向の対称となる位置に２個設けられている。従動コロ３６は、ブラケット３７に支持され、このブラケット３７が支軸３２にその軸心回りに回動自在に取り付けられている。ブラケット３７は板バネ３８により付勢され、この板バネ３８の付勢力によって従動コロ３６が入口ローラ１０の外周面に弾性的に当接されている。反転路８に送り込まれる用紙は、共通構成で説明したように、分岐爪１２の第１ガイド面１２ａと入口ローラ１０の外周面との間を通過するとともに、従動コロ３６の外周面と入口ローラ１０の外周面との当接部分を通過する。
【００５９】
また、従動コロ３６は、分岐爪１２が第２切換位置（仮想線で示す位置）に位置するとき、従動コロ３６の半径寸法以下の部分が分岐爪１２の第２ガイド面１２ｂから突出している。
【００６０】
このような構成において、用紙が反転路８に送り込まれるとき、用紙の一方の面が入口ローラの外周面に当接され、他方の面は従動コロ３６の外周面9と分岐爪１２の第１ガイド面１２ａとに当接する。これにより、用紙の他方の面が共通構成で説明したように分岐爪１２の第１ガイド面１２ａのみに当接する場合に比べて、従動コロ３６との当接により用紙に対して付与される用紙搬送力を増加させることができ、反転路８への用紙の送り込みをスムーズに行える。
【００６１】
また、従動コロ３６における分岐爪１２の第２ガイド面１２ｂから突出している部分は、反転路８から送り出される用紙の送り出し方向に沿って回転しているので、反転路８から送り出される用紙の下側の面が従動コロ３６の外周面に当接することになり、反転路８からの用紙の送り出しが助長される。
【００６２】
さらに、分岐爪１２が第２切換位置に位置するとき、従動コロ３６が第２ガイド面１２ｂから突出する寸法は従動コロ３６の半径寸法以下であるので、反転路８から送り出された用紙の先端が従動コロ３６の外周面に当接しても、その用紙の先端部が従動コロ３６の外周面上を従動コロ３６の回転方向に沿って進行することになるので、従動コロ３６の外周面と分岐爪１２の第２ガイド面１２ｂとの間に用紙が食い込むということが防止される。
【００６３】
つぎに、本発明の第２の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した従動コロ３６に代えて従動コロ３６ａを用いたものであり、この従動コロ３６ａの外周面には、反転路８から送り出された用紙の先端部が引っ掛かる用紙先端引掛部３９が形成されている。この用紙先端引掛部３９は、従動コロ３６ａの軸心と平行に延出した複数の溝であり、この用紙先端引掛部３９を形成することにより従動コロ３６ａの回転中心と直交する方向の断面形状は歯車状になる。
【００６４】
このような構成において、反転路８から送り出された用紙Ｓの先端側が入口ローラ１０側へ向けてカールし、又は、入口ローラ１０側へ折れ曲がっている場合がある。このような用紙Ｓの先端部が従動コロ３６ａに当接すると、その用紙Ｓの先端部が用紙先端引掛部３９に引っ掛かって画像形成部２へ向かう側へ運ばれるので、用紙Ｓが従動コロ３６ａにぶつかって折れ曲がり、ジャムを発生するということが防止される。
【００６５】
つぎに、本発明の第３の実施の形態を図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、用紙反転手段としてたたきローラ対４０を設けたものである。このたたきローラ対４０は、回転駆動される駆動ローラ４０ａとその駆動ローラ４０ａに当接して連れ回りされる従動ローラ４０ｂとから構成される。従動ローラ４０ｂは支点４１で支持されてスプリング４２の付勢力により駆動ローラ４０ａ側に付勢されている。また、スプリング４２の付勢力に抗して従動ローラ４０ｂを駆動ローラａから離反させる位置に移動させるソレノイド４３が設けられている。
【００６６】
図１１（ｂ）は、駆動ローラ４０ａの外周面と従動ローラ４０ｂの外周面とが当接し、駆動ローラ４０ａが矢印方向へ回転駆動されることにより駆動ローラ４０ａと従動ローラ４０ｂとで挟持している用紙を反転路８から送り出す用紙送り出し状態である。図１１（ａ）は、ソレノイド４３の駆動により従動ローラ４０ｂが下方へ引っ張られ、駆動ローラ４０ａと従動ローラ４０ｂとの間に隙間が生じた開放状態である。この開放状態のとき、反転路８内への用紙の送り込みが行われる。
【００６７】
このような構成において、たたきローラ対４０が図１１（ｂ）に示すように送り出し状態となったとき、反転路８内からの用紙の送り出しが行われる。反転路８から送り出された用紙の先端部が中間搬送ローラ１３に挟持された直後にたたきローラ対４０が図１１（ａ）に示すような開放状態となり、後続の用紙が反転路８内に送り込まれる。そして、この反転路８を用いて用紙をスイッチバックさせることにより、前後する用紙の間隔を画像形成部２内で小さくすることができ、連続して行う画像形成の作業能率が向上する。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、反転路から送り出された用紙を中間搬送ローラにより挟持して画像形成部へ搬送するとき、中間搬送ローラにより挟持された用紙は搬送方向後端側がフリーな状態となっているのでその用紙に対して搬送負荷が作用せず、このため、中間搬送ローラの用紙搬送力を小さくしても用紙搬送をスムーズに行うことができ、用紙搬送力を小さくすることによりその用紙搬送に伴う騒音の発生を防止でき、また、その用紙搬送に伴う消費電力を低減することができる。
【００６９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、反転路から用紙をスイッチバックさせて送り出す用紙反転手段は、間欠的に回転駆動される反転ローラとこの反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされる従動ローラとからなり、反転ローラの外周部に従動ローラの外周面との間に隙間を生じさせる切欠部が形成されているので、従動ローラが反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされるときが用紙反転手段が送り出し状態となって反転路からの用紙の送り出しを行うことができ、反転ローラの切欠部が従動ローラに対向して従動ローラの外周面との間に隙間が生じたときが開放状態となって反転路への用紙の送り込みを行うことができる。
【００７０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、反転路から用紙を送り出す用紙反転手段は、外周面を当接させて用紙を挟持する位置と離反する位置とに移動自在であって少なくとも一方のローラが正逆転方向へ回転駆動されるたたきローラ対であるので、たたきローラ対が外周面を当接させて用紙を挟持する位置に移動したときに用紙反転手段が用紙送り出し状態となって反転路からの用紙の送り出しを行うことができ、たたきローラ対が離反位置に移動したときに用紙反転手段が開放状態となって用紙反転路への用紙の送り込みを行うことができる。
【００７１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載の画像形成装置において、中間搬送ローラは、一定負荷以上で空回りするトルクリミッタを有するので、中間搬送ローラに過度な用紙搬送力が作用する状態となったときには、トルクリミッタの箇所で空回りが生じるので、反転路から画像形成部へ向けて搬送される用紙に対して過度の用紙搬送力が作用することを防止できる。
【００７２】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載の画像形成装置において、中間搬送ローラの少なくとも一方のローラの用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下であるので、中間搬送ローラにより搬送される用紙の先端部が画像形成部の直前位置に配置されているレジストローラに当接した後は、その用紙に対して中間搬送ローラが滑り易くなり、その用紙に対して中間搬送ローラから過度の用紙搬送力が付与されて用紙の先端部がレジストローラのニップ部に押し込まれたり、用紙の先端部が折れ曲がったりすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の共通構成を概略的に示す正面図である。
【図２】 搬送される用紙をスイッチバックさせる機構部分を拡大して示す正面図である。
【図３】 搬送される用紙をスイッチバックさせる機構の一部である入口ローラと分岐爪との配置状態を示す斜視図である。
【図４】 用紙反転手段の動作状態を説明する正面図であり、（ａ）は開放状態、（ｂ）は送り出し状態である。
【図５】 用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図である。
【図６】 用紙を連続搬送する場合の用紙の流れを説明する説明図である。
【図７】 用紙反転手段と中間搬送ローラとの配置関係を示す正面図である。
【図８】 用紙搬送動作を示すダイヤグラムである。
【図９】 本発明の第１の実施の形態の画像形成装置における搬送される用紙をスイッチバックさせる機構部分を拡大して示す正面図である。
【図１０】 本発明の第２の実施の形態の画像形成装置で使用する従動コロを示す正面図である。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態の画像形成装置の用紙反転手段の動作状態を説明する正面図であり、（ａ）は開放状態、（ｂ）は送り出し状態である。
【符号の説明】
１：用紙収納部、２：画像形成部、６：用紙搬送路、８：反転路、１３：中間搬送ローラ、１６：用紙反転手段、１８：反転ローラ、１８ａ：切欠部、１９：従動ローラ、２２：分離給紙手段、４０：用紙反転手段、たたきローラ対
Claims (5)
- 用紙を積層保持する用紙収納部と、
前記用紙収納部から用紙を１枚ずつ分離給紙する分離給紙手段と、
給紙された用紙上に画像形成を行う画像形成部と、
前記用紙収納部から前記画像形成部に至る用紙搬送路と、
前記分離給紙手段によって分離給紙された用紙が送り込まれるように、前記用紙搬送路の途中に接続された反転路と、
前記用紙搬送路における、前記反転路との分岐点よりも用紙搬送方向上流側の箇所に位置する用紙を前記反転路内に向けて送り込むように回転駆動する入口ローラと、
前記反転路内に送り込まれた用紙をスイッチバックさせて、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向下流側の箇所へ送り出す送り出し状態、及び、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向上流側の箇所から前記反転路に向けて送られる後続の用紙がスイッチバック中の用紙とすれ違うようにして前記反転路内へ送り込まれることを許容する開放状態、を互いに切替自在な用紙反転手段と、
前記用紙反転手段により、前記反転路内から、前記用紙搬送路における前記分岐点よりも用紙搬送方向下流側の箇所へ送り出された用紙を、前記用紙反転手段における送り出し状態から開放状態への切り換えの直前に挟持した後、搬送方向後端側がフリーな状態となった用紙を前記画像形成部に向けて搬送する中間搬送ローラと、
前記入口ローラとの当接によって従動回転した状態で、前記後続の用紙を当接部に挟み込んで前記反転路に向けて送るとともに、自らの回転外周面をスイッチバックによって前記反転路内から送り出されてくる先行の用紙に接触させてその送り出しを助長する従動コロと、を有する画像形成装置。 - 前記用紙反転手段は、間欠的に回転駆動される反転ローラとこの反転ローラの外周面に当接されて連れ回りされる従動ローラとからなり、前記反転ローラの外周部に前記従動ローラの外周面との間に隙間を生じさせる切欠部が形成され、前記反転ローラの外周における切欠部を除く寸法が、スイッチバックに先立って前記反転路内で停止している用紙の送り出し側の先端から上記中間搬送ローラに至るまでの寸法よりも大きくなっている請求項１記載の画像形成装置。
- 前記用紙反転手段は、外周面を当接させて用紙を挟持する位置と離反する位置とに移動自在であって少なくとも一方のローラが正逆転方向へ回転駆動されるたたきローラ対である請求項１記載の画像形成装置。
- 前記中間搬送ローラは、一定負荷以上で空回りするトルクリミッタを有する請求項１ないし３のいずれか一記載の画像形成装置。
- 前記中間搬送ローラの少なくとも一方のローラの用紙に対する摩擦抵抗が０.５以下である請求項１ないし４のいずれか一記載の画像形成装置。
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