JP4280259B2

JP4280259B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4280259B2
Application number: JP2005325382A
Authority: JP
Inventors: 靖松友; 晴生左山; 極森田; 倫弘山下; 由利子亀井; 康博高井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: EP1785378A2; JP2007131395A; CN1963681A; US7520504B2; US20070102874A1; CN100524061C; EP1785378A3

Description

この発明は、所定の処理を施した用紙を用紙搬送方向に直交する方向における複数の位置に仕分して排出する用紙処理装置及び用紙処理方法、並びに、画像を形成した用紙を用紙搬送方向に直交する方向における複数の位置に仕分して排出する画像形成装置に関する。

画像形成装置等の用紙処理装置では、処理済の複数枚の用紙を用紙搬送方向に直交する方向における複数の位置に仕分して排紙トレイに排出すべく、排紙部に仕分機構を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。仕分機構は、シフター機構とも呼ばれ、用紙を用紙搬送方向に排出する排紙ローラを用紙搬送方向に直交する方向における初期位置と仕分位置との間に往復移動させる。これによって、複数部の処理済の用紙が、各部毎に仕分されて排紙トレイ上に収納される。

仕分機構は、一例として、第ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）部目の用紙を初期位置に位置する排紙ローラによってそのまま排出し、第ｎ＋１部目の用紙をその先端が初期位置に位置する排紙ローラを通過した後に、排紙ローラに挟持したままの状態で、排紙ローラを仕分位置に移動させて排出する。

複数枚の用紙を連続して搬送するためには、排紙ローラは、次の用紙の先端が排紙ローラに達するまでの間に、初期位置に復帰している必要がある。複数枚の用紙は、先の用紙の後端と次の用紙の前端との間に所定の搬送間隔を設けて連続して搬送される。このため、仕分機構は、所定の搬送間隔において排紙ローラを仕分位置から初期位置まで復動させる必要がある。
特開２００２−１５４７３４号報

しかしながら、画像形成装置では、近年、画像形成処理の高速化が進んでいる。例えば、Ａ４サイズの用紙を短辺に平行な方向に搬送する場合、６００ｍｍ／ｓｅｃの用紙搬送速度で１００〜１２０枚／分の画像形成を行うものがある。

このような画像形成装置における用紙の搬送間隔は約９０ｍｍとなり、仕分機構を用いて用紙を１枚ずつ排出するためには、９０ｍｍ÷６００ｍｍ／ｓｅｃ＝０．１５ｓｅｃの間に排紙ローラを仕分位置から初期位置まで復動させなければならない。

このため、仕分機構を用いて用紙を１枚ずつ排出する従来の画像形成装置では、排紙ローラの復動のための時間が不足し、複数部の用紙を各部毎に異なる位置に正確に仕分して排出することができない問題がある。この問題は、画像形成装置のみならず、高速処理を行う用紙処理装置において一般的に生じる問題である。

この発明の目的は、用紙の仕分処理のために排紙ローラを初期位置と仕分位置との間に往復移動させる際に、所定枚数の用紙を互いに重ね合わせた状態で排紙ローラから排出し、排紙ローラの復動に用いることができる時間を長くして、複数部の用紙を各部毎に高い精度で仕分して排出することができる用紙処理装置、用紙処理方法及び画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、この発明の画像形成装置は、画像形成部、排紙ローラ、仕分機構、用紙重合機構、制御部を備えている。画像形成部は、用紙搬送方向に沿って１枚ずつ搬送される用紙に画像を形成する。排紙ローラは、画像形成部における画像形成済の用紙を用紙搬送方向に排出する。仕分機構は、排紙ローラを用紙搬送方向に直交する方向における初期位置と仕分位置との間に往復移動させる。用紙重合機構は、用紙搬送方向における画像形成部と排紙ローラとの間で所定枚数の用紙を重ね合わせる。制御部は、仕分機構によって排紙ローラを初期位置から仕分位置に移動させる前に用紙重合機構を動作させて所定枚数の用紙を重ね合わせる。

また、この発明の画像形成装置は、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成時に片面に画像が形成された用紙が通過する再搬送路及びスイッチバック搬送路を備えている。用紙重合機構は、用紙搬送方向における画像形成部と排紙ローラとの間で互いに重ね合わせるべき２枚の用紙のそれぞれを、再搬送路及びスイッチバック搬送路のそれぞれに収納した後、互いに重なり合うタイミングで前記排紙ローラに向かって搬送する。

この構成においては、用紙の仕分処理のために排紙ローラを初期位置と仕分位置との間に往復移動させる際に、２枚の画像形成済の用紙のそれぞれが、再搬送路及びスイッチバック搬送路に貯留された後に、互いに重ね合わされて排紙ローラから排出される。したがって、両面画像形成機能を備えた画像形成装置に既存の再搬送路及びスイッチバック搬送路を使って排紙ローラの復動に用いることができる時間が長くされる。

さらに、この発明の画像形成装置は、画像形成部において用紙搬送方向に沿って搬送される用紙の上面に画像を形成し、再搬送路及びスイッチバック搬送路に収納された用紙を、用紙搬送方向における画像形成部と排紙ローラとの間の合流位置に、上下面を反転して排出する合流搬送路を備えたものとすることができる。用紙重合機構は、連続して搬送される２枚の用紙のうちの前方の用紙と後方の用紙とを、それぞれ再搬送路とスイッチバック搬送路とのうち下側の搬送路と上側の搬送路とにこの順に導いた後に、合流搬送路から上下面を反転して合流位置に排出する。

この構成においては、上面に画像が形成された用紙の仕分処理のために排紙ローラを初期位置と仕分位置との間に往復移動させる際に、２枚の画像形成済の用紙のうち前方の用紙は下側の搬送路に導かれ、後方の用紙は上側の搬送路に導かれる。これらの用紙は、合流搬送路で上下面を反転されて互いに重ね合わされる。したがって、複数枚の用紙は、画像面を下向きにした状態で画像順に並んで排出される。

この発明によれば、用紙の仕分処理のために排紙ローラを初期位置と仕分位置との間に往復移動させる際に、所定枚数の用紙を互いに重ね合わされた状態で排紙ローラから排出することができる。これによって、用紙を１枚ずつ排出する場合に比較して、排紙ローラの復動に用いることができる時間を長くすることができ、複数部の用紙を各部毎に高い精度で仕分して排出することができる。

また、この発明の画像形成装置によれば、用紙の仕分処理のために排紙ローラを初期位置と仕分位置との間に往復移動させる際に、２枚の画像形成済の用紙のそれぞれを、再搬送路及びスイッチバック搬送路に貯留した後に、互いに重ね合わせて排紙ローラから排出することができる。これによって、両面画像形成機能を備えた画像形成装置に既存の再搬送路及びスイッチバック搬送路を使って排紙ローラの復動に用いることができる時間を長くすることができ、新たな機構の追加による装置の大型化やコストアップを防止できる。

さらに、この発明の画像形成装置によれば、上面に画像が形成された用紙の仕分処理の際に、２枚の画像形成済の用紙のうち前方の用紙を下側の搬送路に導き、後方の用紙を上側の搬送路に導き、これらの用紙を合流搬送路で上下面を反転して互いに重ね合わせることができる。これによって、複数枚の用紙を、画像面を下向きにした状態で画像順に並んで排出することができる。

以下に、この発明の最良の実施形態に係る用紙処理装置である画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す正面断面の略図である。この発明の画像形成装置１００は、画像読取ユニット2 ００、画像形成ユニット３００、給紙ユニット４００から構成されている。

画像読取ユニット２００は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ:Automatic Document Feeder）２０１、第１原稿台２０２、第２原稿台２０３、第１ミラーベース２４、第２ミラーベース２０５、レンズ２０６及び固体撮像素子（ＣＣＤ:Charge Coupled Device）２０７を備えている。

ＡＤＦ２０１は、原稿トレイ２１１から第２原稿台２０３を経由して排出トレイ２１２に至る間に原稿を１枚ずつ搬送する。ＡＤＦ２０１は、第１原稿台２０２の上面を開閉自在に被覆するように、背面側を支点に回動自在にされている。前面側が上方に移動するようにＡＤＦ２０１を回動させて第１原稿台２０２の上面を露出させることにより、手動操作によって第１原稿台２０２に原稿を載置することができる。

第１原稿台２０２及び第２原稿台２０３は、ともに硬質ガラス板によって構成されている。

第１ミラーベース２０４及び第２ミラーベース２０５は、第１原稿台２０２及び第２原稿台２０３の下方において水平方向に移動自在にされている。第２ミラーベース２０５の移動速度は、第１ミラーベース２０４の移動速度の１／２にされている。第１ミラーベース２０４は、光源及び第１ミラーを搭載している。第２ミラーベース２０５は、第２ミラー及び第３ミラーを搭載している。

ＡＤＦ２０１によって搬送される原稿の画像を読み取る際には、第１ミラーベース２０４は、第２原稿台２０３の下方に停止している。光源の光は、第２原稿台２０３上を通過する原稿の画像面に向けて照射され、原稿の画像面における反射光が第１ミラーによって第２ミラーベース２０５に向けて反射される。

第１原稿台２０２に載置された原稿の画像を読み取る際には、第１ミラーベース２０４及び第２ミラーベース２０５は、第１原稿台２０２の下方を水平方向に移動する。光源の光は、第１原稿台２０２上に載置された原稿の画像面に向けて照射され、原稿の画像面における反射光が第１ミラーによって第２ミラーベース２０５に向けて反射される。

ＡＤＦ２０１を用いるか否かに拘らず、原稿の画像面における反射光は、光路長を一定にして、第２ミラー及び第３ミラーによってレンズ２０６を経由してＣＣＤ２０７に入射する。

ＣＣＤ２０７は、原稿の画像面における反射光の光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、画像形成ユニット３００に画像データとして入力される。

画像形成ユニット３００は、画像形成部３０を構成する感光体ドラム３１、帯電器３２、露光装置３３、現像装置３４、転写ベルト３５、クリーナ３６及び定着装置３７を備えている。

感光体ドラム３１は、表面に感光層が形成されており、矢印方向に回転する。帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器３２は、チャージャによる非接触方式、又は、ローラ若しくはブラシによる接触方式の何れを用いてもよい。

露光装置３３は、感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光を照射する。これによって、感光体ドラム３１の表面には、感光層における光導電作用によって静電潜像が形成される。露光装置３３は、画像データに基づいて変調されたレーザ光をポリゴンミラーを介して感光体ドラム３１の軸方向に走査する。これに代えて、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に配置した露光装置を用いることもできる。

現像装置３４は、感光体ドラム３１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。

転写ベルト３５は、感光体ドラム３１の下方において複数のローラ間にループ状に張架されており、１×１０⁹〜１×１０¹³Ω・ｃｍ程度の抵抗値を有する。転写ベルト３５のループ状の移動経路の内側には、転写ベルトを挟んで感光体ドラム３１に圧接する転写ローラ３５Ａが備えられている。転写ローラ３５Ａには、所定の転写電圧が印加され、転写ベルト３５と感光体ドラム３１との間を通過する用紙に、感光体ドラム３１が担持するトナー像が転写される。

クリーナ３６は、用紙に対するトナー像の転写を終えた感光体ドラム３１の表面から、残留しているトナーを除去する。

定着装置３７は、加熱ローラ３７Ａ及び加圧ローラ３７Ｂを備えている。加熱ローラ３７Ａは、トナーを溶融可能な温度に内部のヒータによって加熱される。加圧ローラ３７Ｂは、加熱ローラ３７Ａに所定の圧力で圧接する。定着装置３７は、加熱ローラ３７Ａと加圧ローラ３７Ｂとの間を通過する用紙を加熱及び加圧することにより、トナー像を用紙に堅牢に定着させる。定着装置３７を通過した用紙は、画像形成装置１００の一方の側面に装着された排紙トレイ３８に排出される。排紙トレイ３８は、この発明の排紙部に相当する。

給紙ユニット４００は、この発明の給紙部であり、給紙カセット４０１，４０２，４０３，４０４及び手差しトレイ４０５を備えている給紙カセット４０１，４０２，４０３，４０４のそれぞれには、同一サイズの複数枚の用紙が収納される。手差しトレイ４０５には、使用頻度の低いサイズや紙質の用紙が載置される。

給紙ユニット４００は、給紙カセット４０１，４０２，４０３，４０４又は手差しトレイ４０５の何れかから１枚ずつ用紙を給紙する。給紙ユニット４００から給紙された用紙は、後述する用紙搬送路１を経由して画像形成部３０に搬送される。

図２及び図３は、画像形成装置１００に備えられるシフター機構５００の構成を示す横断面図である。図２及び図３は、シフター機構５００を用紙搬送方向における下流側から見た図である。この発明の仕分機構であるシフター機構５００は、筐体５５５、オフセット部材５６０、排紙モータ５６５、駆動伝達部材５７０、シフターモータ５７５及びオフセット用駆動伝達部材５８０等から構成され、画像形成済の用紙を排紙トレイ３８に排出する。

筐体５５５は、装置本体のフレーム５９０に支持され、内部にオフセット部材５６０及び駆動伝達部材５７０、外部にシフターモータ５７５及びオフセット用駆動伝達部材５８０を備えている。オフセット部材５６０は、筐体５６１及び排紙ローラ５２等から構成され、例えば図２に示すような状態から図３に示すように矢印Ｙ方向に移動して、用紙をオフセット排出する。筐体５６１は、用紙を用紙搬送方向に排出できるように排紙ローラ５２を回転自在に支持する。排紙ローラ５２は、複数対の上側のローラ５２Ａと下側のローラ５２Ｂとから構成され、回転する上側のローラ５２Ａと下側のローラ５２Ｂとの間に用紙を通過させて排紙トレイ３８に排出する。

排紙モータ５６５は、排紙ローラ５２に供給すべき回転力を発生する。駆動伝達部材５７０は、駆動ギヤ５７１、シャフト５７２、連結ギヤ５７３Ａ〜５７３Ｃ及びスライド部材５７４等から構成され、排紙モータ５６５からの駆動力を排紙ローラ５２に伝達する。駆動ギヤ５７１は、排紙モータ５６５に接続され、同軸上に固定されたシャフト５７２を回転させる。

シャフト５７２は、装置本体のフレーム５９０内側でオフセットローラ５６２と同じ方向に回転自在に支持され、嵌入されたスライド部材５７４を摺動自在に支持している。また、シャフト５７２は、オフセット部材５６０をスライド部材５７４、連結ギヤ５７３を介して用紙の搬送方向に直交する方向に移動自在に支持している。

スライド部材５７４には、矢印Ｙ方向の長孔５７４Ａが形成されている。シャフト５７２には、規制部材５７２Ａが突出している。規制部材５７２Ａは、長孔５７４Ａ内に嵌入しており、長孔５７４Ａ内における矢印Ｙ方向の所定範囲にのみ移動自在にされている。長孔５７４Ａ内における規制部材５７２Ａの移動範囲により、連結ギヤ５７３Ａ〜５７３Ｃ及びオフセット部材５６０の矢印Ｙ方向の移動範囲が規制される。

連結ギヤ５７３Ａは、スライド部材５７４に同軸上に固定されており、スライド部材５７４とともにシャフト５７２に矢印Ｙ方向に摺動自在に支持される。長孔５７４Ａ内に規制部材５７２Ａが嵌入していることにより、シャフト５７２の回転がスライド部材５７４に伝わる。これによって、連結ギヤ５７３Ａは、スライド部材５７４及びシャフト５７２と一体に回転する。連結ギヤ５７３Ａの一部は、筐体５６１のシャフト側に設けられた孔部に嵌入して筐体５６１内に露出し、連結ギア５７３Ｂに噛合している。

連結ギヤ５７３Ｂ及び連結ギア５７３Ｃは、筐体５６１内に配置されている。連結ギア５７３Ｃは、連結ギヤ５７３Ｂに噛合している。したがって、連結ギヤ５７３Ａの回転は、連結ギア５７３Ｂ及び連結ギア５７３Ｃに伝達される。連結ギヤ５７３Ｂは、排紙ローラ５２を構成する上側のローラ５２Ａを支持する支持軸５６３Ａの一端に同軸上に固定されている。連結ギヤ５７３Ｃは、排紙ローラ５２の下側のローラ５２Ｂを支持する支持軸５６３Ｂの一端に同軸上に固定されている。

連結ギア５７３Ｂ及び連結ギア５７３Ｃが回転すると、支持軸５６３Ａ及び支持軸５６３Ｂとともにローラ５２Ａ及びローラ５２Ｂが回転する。連結ギヤ５７３Ｂと連結ギア５７３Ｃとは互いに逆方向に回転するため、ローラ５２Ａとローラ５２Ｂとも互いに逆方向に回転する。このため、ローラ５２Ａの周面とローラ５２Ｂの周面とは、接触部分（ニップ領域）において同方向に移動する。

シフターモータ５７５は、オフセット用駆動伝達部材５８０に接続され、オフセット部材５６０に供給すべき矢印Ｙ方向の移動力を発生する。オフセット用駆動伝達部材５８０は、ピニオンギヤ５８１及びラックギヤ５８２を含む。ピニオンギヤ５８１は、シフターモータ５７５から回転力が供給され、ラックギヤ５８２に噛合している。ラックギア５８２は、筐体５６１に固定されている。

オフセット用駆動源５７５の回転は、ピニオンギヤ５８１とラックギヤ５８２との噛合によって矢印Ｙ方向の力に変換され、筐体５６１を矢印Ｙ方向に移動させる。このとき、連結ギヤ５７３Ａの側面に筐体５６１の孔部の内壁が当接し、連結ギア５７３Ａ及びスライド部材５７４が筐体６１とともに矢印Ｙ方向に移動する。

シフター機構５００は、操作パネル部に設けられた各入力キーの押下によって用紙の仕分機能を実行すべき設定入力があった場合、オフセット部材５６０を図２に示す初期位置と図３に示す仕分位置との間に往復移動させる。これによって、シフター機構５００は、用紙搬送方向に直交する方向における排紙トレイ３８上の用紙の排出位置を基準となる位置に対して画像形成装置１００の前面側に所定量だけずらした位置に変更して用紙のオフセット排出を行う。

仕分機能は、例えば、同一の画像についての画像形成を複数枚の用紙に対して行い、複数部の画像形成物を作成する複数部画像形成時に使用される。この場合に、シフター機構５００は、オフセット部材５６０を初期位置に位置させて奇数部目の用紙を排紙トレイ３８に排出し、オフセット部材５６０を仕分位置に位置させて偶数部目の用紙を排紙トレイ３８に排出する。

画像形成装置１００内の用紙搬送路１では、用紙搬送方向に直交する方向について、オフセット部材５６０の初期位置に対応した位置に用紙が搬送される。

奇数部目の用紙の排出時には、オフセット部材５６０は、奇数部目の用紙の先端が排紙ローラ５２に達した後にその用紙の後端が排紙ローラ５２を通過するまで初期位置に停止したままにされる。

偶数部目の用紙の排出時には、オフセット部材５６０は、偶数部目の用紙の先端が排紙ローラ５２に挟持されるまで初期位置に位置し、排紙ローラ５２がその用紙を挟持した状態で初期位置から仕分位置に向かって移動する。オフセット部材５６０は、偶数部目の用紙の後端が排紙ローラ５２を通過した後に仕分位置から初期位置に向かって移動を開始し、次の用紙の先端が排紙ローラ５２に達する前に初期位置に復帰している必要がある。

なお、駆動伝達部材５７０は、必ずしも連結ギヤ５７３Ａ〜５７３Ｃを含むものに限るものではない。駆動伝達部材５７０は、オフセット部材５６０とともに矢印Ｙ方向に移動することができ、且つ排紙モータ５６５からの回転力を排紙ローラ５２に伝える部分が劣化しない構成であればよい。例えば、無端状のベルトを矢印Ｙ方向の規制用の突起部を有するシャフト５７２と支持軸５６３Ａとの間に張架してもよい。この構成では、ベルトによって回転力を排紙ローラ５２に伝え、筐体５６１の一部を突起部に当接させることで、ベルト及びシャフト５７２をオフセット部材５６０とともに矢印Ｙ方向に移動させる。

図４は、画像形成装置１００における用紙搬送路１の構成を示す図である。画像形成ユニット３００の内部には、用紙搬送路１が構成されている。用紙搬送路１は、第１搬送路１１、第２搬送路１２、第３搬送路１３、第４搬送路１４及び第５搬送路１５を含む。

第１搬送路１１は、給紙ユニット４００から第１合流部２１、画像形成部３０、第１分岐部２４及び第２合流部２２をこの順に経由して排紙トレイ３８に至る。第１搬送路１１には、繰り出しローラ５９、給紙ローラ６５、搬送ローラ６１，６２，６３、転写ベルト６４、レジストレーションローラ５１、排紙ローラ５２が配置されている。繰り出しローラ５９、給紙ローラ６５、搬送ローラ６１，６２，６３、転写ベルト６４、レジストレーションローラ５１、排紙ローラ５２には、図示しない複数のモータから回転が供給される。

第１搬送路１１において画像形成部３０を経由する部分は、感光体ドラム３１から用紙の表面に安定してトナー像を転写させるため、及び、定着前のトナー像が静電吸着した用紙を安定して搬送するために転写ベルト６４が配置されており、略水平に構成されている。

第２搬送路１２は、第１搬送路１１における画像形成部３０と排紙トレイ３８との間に配置された第１分岐部２４から下方の第２分岐部２５及び第３分岐部２６をこの順に経由してスイッチバック搬送路１２Ａに至る。第１分岐部２４は、この発明の第１の分岐位置である。第３分岐部２６は、同じく第２の分岐位置である。スイッチバック搬送路１２Ａは、第１搬送路１１における画像形成部３０を経由する範囲に略平行にされ、用紙を往復方向に搬送する。第２搬送路１２には、スイッチバックローラ５３及び搬送ローラ５８が配置されている。ローラ５３，５８には、図示しない第１モータ及び第２モータから回転が正転方向又は逆転方向に選択的に供給される。

第３搬送路１３は、この発明の再搬送路であり、第３分岐部２６から第３合流部２３を経由して第１搬送路１１における給紙ユニット４００と画像形成部３０との間に配置された第１合流部２１に至る。第３搬送路１３には、搬送ローラ５４〜５７が配置されている。搬送ローラ５４には、図示しない第３モータから回転が正転方向又は逆転方向に選択的に供給される。搬送ローラ５５〜５７には、図示しないモータから回転が正転方向又は逆転方向に選択的に供給される。

第４搬送路１４は、第２分岐部２５と第３合流部２３との間を結ぶ。第５搬送路１５は、第２分岐部２５から第２合流部２２までの間を結ぶ。

第２搬送路１２のスイッチバック搬送路１２Ａは、第１搬送路１１において略水平方向に配置された画像形成部３０を通過する範囲と互いに略平行となるように上下に配置されている。そして、第１搬送路１１において画像形成部３０を通過する範囲と第２搬送路１２のスイッチバック搬送路１２Ａとの間に、第３搬送路１３が配置されている。

第１分岐部２４には、分岐爪４１が配置されている。分岐爪４１は、図示しない第１ソレノイドの動作によって図３中に実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間において揺動し、第１分岐部２４において用紙の搬送方向を第１搬送路１１と第２搬送路１２との何れかに切り換える。

第２分岐部２５には、分岐爪４２及び分岐爪４３が配置されている。分岐爪４２は、外力が作用しない状態で図３中に実線で示す位置にあり、第２搬送路１２又は第４搬送路１４から上方に搬送された用紙を第５搬送路１５に案内する。第２搬送路１２又は第３搬送路１３から上方に搬送された用紙は、分岐爪４２によって第２搬送路１２への進入を規制される。

分岐爪４３は、図示しない第２ソレノイドの動作によって図３中に実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間において揺動し、第２分岐部２５において第４搬送路１４と第５搬送路１５との間、又は、第２搬送路１２と第５搬送路１５との間の何れかを開放する。

なお、分岐爪４２は、第１分岐部２４から第２搬送路１２内を下方に搬送された用紙との当接によって図３中に破線で示す位置まで揺動する。

第３分岐部２６には、分岐爪４４が配置されている。スイッチバック搬送路１２Ａにおいて前後端を反転された用紙は、第２搬送路１２から第５搬送路１５を経由して排紙トレイ３８に排出されることはない。このため、搬送ローラ５８は一方向にのみ回転し、分岐爪４４は弾性部材によって図３中に実線で示す位置に付勢されている。この弾性部材は、第１搬送路１１から第２搬送路１２を経由してスイッチバック搬送路１２Ａに向かう用紙によって分岐爪４４が図３中に破線で示す位置に容易に揺動する程度の弾性力を分岐爪４４に作用させる。これによって、分岐爪４４は、第３分岐部２６において第２搬送路１２と第３搬送路との間、又は、第２搬送路１２を選択的に開放する。

図５は、上記画像記録装置１００の用紙搬送路１における第１分岐部２４、第２分岐部２５及び第３分岐部２６の構成を示す図である。第１分岐部２４には、分岐爪４１が配置されている。分岐爪４１は、図示しない第１ソレノイドの動作によって図３中に実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間において揺動し、第１分岐部２４において用紙の搬送方向を第１搬送路１１と第２搬送路１２との何れかに切り換える。

第３分岐部２６には、分岐爪４４が配置されている。スイッチバック搬送路１２Ａにおいて前後端を反転された用紙は、両面画像形成時に、第２搬送路１２から第３搬送路１３に搬送される。また、スイッチバック搬送路１２Ａにおいて前後端を反転された用紙は、仕分処理時に、第２搬送路１２から第５搬送路１５を経由して排紙ローラ５２の上流側に搬送される。このため、搬送ローラ５８は正逆両方に回転する。また、分岐爪４４は、図示しない第３ソレノイドによって第２搬送路１２と第３搬送路１３又は第５搬送路１５との間を選択的に開放する。

図６は、上記画像形成装置１００の制御部７０の構成を示す図である。画像形成装置１００の制御部７０において、ＲＯＭ７２及びＲＡＭ７３を備えたＣＰＵ７１には、ソレノイドドライバ７４〜７６、モータドライバ７７〜８１、センサ部８２、操作パネル８３が、画像形成部３０の露光装置３３等の機器とともに接続されている。

センサ部８２には、用紙搬送路１内に配置されている複数のセンサが含まれる。複数のセンサのそれぞれは、用紙搬送路１内の互いに異なる位置で用紙を検出し、検出信号をＣＰＵ７１に入力する。ＣＰＵ７１は、センサ部８２から入力される検出信号に基づいて、用紙の搬送状態を判別する。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に予め書き込まれたプログラムに従って、センサ部８２から入力される検出信号を参照してモータドライバ７４〜７６、モータドライバ７７〜８１及び露光装置３３等の機器に対して駆動データを出力する。

ソレノイドドライバ７４〜７６には、第１ソレノイド８４、第２ソレノイド８５及び第３ソレノイド８６が接続されている。ソレノイドドライバ７４〜７６は、ＣＰＵ７１から入力された駆動データに基づいて各ソレノイドを駆動する。

モータドライバ７７〜８１には、排紙モータ５６５、シフターモータ５７５、第１モータ８７、第２モータ８８及び第３モータ８９が接続されている。モータドライバ７４は、ＣＰＵ７１から入力された駆動データに基づいて各モータを駆動する。

操作パネル８３は、図示しないキースイッチ及びディスプレイを備えている。操作パネル８３は、キースイッチの操作信号をＣＰＵ７１に入力するとともに、ＣＰＵ７１から供給される表示データに基づいてディスプレイにメッセージ等を表示する。

図７及び図８は、画像形成装置１００の片面画像形成時における制御部７０の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ７１は、図示しない操作パネルにおける操作によって画像形成要求が入力されると、画像読取ユニット2 ００を動作させて原稿の画像を読み取るとともに、画像形成部３０の各機器を動作させ、画像形成動作を開始する（Ｓ１，Ｓ２）。

ＣＰＵ７１は、センサ８２Ｆの検出信号に基づいて用紙の先端が定着装置３７を通過したか否かの判別を行う（Ｓ３）。用紙の先端が定着装置３７を通過すると、ＣＰＵ７１は、仕分機能が選択されているか否かの判別を行う（Ｓ４）。仕分機能が選択されている場合には、ＣＰＵ７１は、定着装置３７を通過中の用紙が奇数部目の用紙であるか偶数部目の用紙であるかの判別を行う（Ｓ５）。

定着装置３７を通過中の用紙が偶数部目の用紙である場合には、ＣＰＵ７１は、その用紙が奇数枚目の用紙であるか偶数枚目の用紙であるかの判別を行う（Ｓ６）。定着装置３７を通過中の用紙が奇数枚目の用紙である場合には、ＣＰＵ７１は、ソレノイド８４〜８６を駆動して分岐爪４１，４３，４４によって第２搬送路１２方向を開放し（Ｓ７）、第１モータ８７及び第２モータ８８を正転させる（Ｓ８）。ＣＰＵ７１は、センサ８２Ｇが用紙の後端の通過を検出すると、モータ８７，８８の回転を停止する（Ｓ９，Ｓ１０）。

これによって、偶数部目における奇数枚目の用紙８０１は、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１分岐部２４から第２搬送路１２を経てスイッチバック搬送路１２Ａに導かれ、後端部をスイッチバックローラ５３に挟持された状態で停止する。

定着装置３７を通過中の用紙が偶数部目の用紙であって、偶数枚目の用紙である場合には、ＣＰＵ７１は、ソレノイド８４〜８６を駆動して分岐爪４１，４３，４４によって第３搬送路１３方向を開放し（Ｓ１１）、第３モータ８９を正転させる（Ｓ１２）。ＣＰＵ７１は、用紙の後端が搬送ローラ５４を通過する前に、モータ８９の回転を停止する（Ｓ１３，Ｓ１４）。

これによって、偶数部目における偶数枚目の用紙８０２は、図９（Ｃ），（Ｄ）に示すように、第１分岐部２４から第３搬送路１３に導かれ、後端部を搬送ローラ５４に挟持された状態で停止する。

この後、ＣＰＵ７１は、第３搬送路と第４搬送路１４との間、及び、第４搬送路１４と第５搬送路１５との間を開放し（Ｓ１５）、所定のタイミングでモータ８７〜８９を逆転する（Ｓ１６）。これによって、偶数部目における奇数枚目の用紙８０１は第２搬送路１２及び第５搬送路１５内を第２合流部２２に向かって搬送されるとともに、偶数部目における偶数枚目の用紙８０２は第４搬送路１４及び第５搬送路１５内を第２合流部２２に向かって搬送される。

Ｓ１６におけるモータ８７〜８９の逆転は、第５用紙搬送路１５内で用紙８０１の先端と用紙８０２の先端とが略一致するタイミングで開始される。したがって、図９（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、用紙８０１と用紙８０２とは、用紙８０１を用紙８０２の下側に配置して先端位置を略一致させた状態で、かつ、画像面を下向きにして第２合流部２２から排紙ローラ５２に導かれる。

Ｓ４において仕分機能が選択されていない場合、及び、Ｓ５において定着装置３７を通過中の用紙が偶数部目の用紙である場合には、ＣＰＵ７１は、第３搬送路１３方向を開放し（Ｓ１１）、第３モータ８９を正転させる（Ｓ１２）。ＣＰＵ７１は、用紙の後端が搬送ローラ５４を通過する前に、モータ８９の回転を停止する（Ｓ１３，Ｓ１４）。

この後、ＣＰＵ７１は、第３搬送路と第４搬送路１４との間、及び、第４搬送路１４と第５搬送路１５との間を開放し（Ｓ１５）、所定のタイミングでモータ８８９を逆転する（Ｓ１６）。

これによって、用紙は、第１分岐部２４から第３搬送路１３に導かれ、後端部を搬送ローラ５４に挟持された状態で一旦停止する。この後、用紙は、画像面を下向きにして第４搬送路１４及び第５搬送路１５内を第２合流部２２に向かって搬送される。

ＣＰＵ７１は、Ｓ１０，Ｓ１６の処理の後、定着装置３７に向けて搬送中の次の用紙があるか否かの判別を行う（Ｓ１７）。ＣＰＵ７１は、次の用紙がなくなるまで、Ｓ３〜Ｓ２２の処理を繰り返し実行する。

Ｓ１６の処理で用紙８０１とともに第２合流部２２に向けて搬送された用紙８０２の次の用紙８０３が、偶数部目における奇数枚目の用紙である場合には、ＣＰＵ７１は、Ｓ７〜Ｓ１０の処理を行う。これによって、図９（Ｇ），（Ｈ）に示すように、用紙８０３は、用紙８０１及び８０２が第５搬送路を経由して第２合流部２２に向けて搬送されて排紙ローラ５２によって排出されている間に、第１分岐部２４から第２搬送路１２に導かれる。

一方、ＣＰＵ７１は、画像形成動作中において、センサ８２Ｆの検出信号に基づいて、用紙の先端が排紙ローラ５２に達することを待機している（Ｓ３１）。用紙の先端が排紙ローラ５２に達すると、ＣＰＵ７１は、仕分機能が選択されているか否かの判別を行う（Ｓ３２）。仕分機能が選択されている場合には、ＣＰＵ７１は、排紙ローラ５２に達した用紙が奇数部目の用紙であるか偶数部目の用紙であるかの判別を行う（Ｓ３３）。

排紙ローラ５２に達した用紙が偶数部目の用紙である場合、ＣＰＵ７１は、シフターモータ５７５を正転させる（Ｓ３４）。これによって、オフセット部材５６０は、排紙ローラ５２が偶数部目の２枚の用紙を挟持した状態で、初期位置から仕分位置に向かって移動する。

オフセット部材５６０が仕分位置に達すると、ＣＰＵ７１は、シフターモータ５７５の正転を停止する（Ｓ３５，Ｓ３６）。この後、ＣＰＵ７１は、偶数部目の２枚の用紙の後端が、排紙ローラ５２を通過した後に、シフターモータ５７５を逆転させる（Ｓ３７，Ｓ３８）。これによって、オフセット部材５６０は、仕分位置から初期位置に向かって移動する。ＣＰＵ７１は、オフセット部材５６０が初期位置に達すると、ＣＰＵ７１は、シフターモータ５７５の正転を停止する（Ｓ３９，Ｓ４０）。

ＣＰＵ７１は、Ｓ４０の処理の後、定着装置３７に向けて搬送中の次の用紙があるか否かの判別を行う（Ｓ４１）。ＣＰＵ７１は、次の用紙がなくなるまで、Ｓ３１〜Ｓ４０の処理を繰り返し実行する。

オフセット部材５６０の仕分位置から初期位置までの移動は、先の用紙の後端が排紙ローラ５２を通過した時から次の用紙の先端が排紙ローラ５２に達するまでの間に完了させなければならない。一方、画像形成処理を高速化するため、連続して搬送される用紙と用紙との間の空間である搬送間隔が短くされる。このため、画像形成処理を高速で行うと、シフター機構５００による仕分機能を使用する際に、オフセット部材５６０を仕分位置から初期位置まで移動させるための時間が短くなり、用紙の先端が排紙ローラ５２に達するまでにオフセット部材５６０を初期位置に確実に復帰させることができなくなる可能性がある。

この画像形成装置１００では、オフセット部材５６０を初期位置と仕分位置との間に往復移動させる際には、２枚の用紙を第２搬送路１２のスイッチバック搬送１２Ａ及び第３搬送路１３に一旦貯留し、排紙ローラ５２に向けて２枚ずつ用紙を搬送する。このため、仕分位置に移動したオフセット部材５６０を初期位置に復帰させるための時間として、十分に長い時間を与えることができ、次の用紙の先端が排紙ローラ５２に達するまでにオフセット部材５６０を初期位置に確実に復帰させることができる。

また、スイッチバック搬送路１２Ａと第３搬送路１３とのうち、下側に位置するスイッチバック搬送路１２Ａに先の用紙を貯留し、上側に位置する第３搬送路１３に後の用紙を貯留する。スイッチバック搬送路１２Ａ及び第３搬送路１３に貯留された２枚の用紙を排紙トレイ３８に向けて重ね合わせて搬送すると、頁順に画像が形成された２枚の用紙のうち、頁番号の小さい方の画像を有する用紙が頁番号の大きい方の画像を有する用紙の下方に位置する。これによって、画像面を下向きにした複数枚の用紙を、複数の画像の順序が揃った状態で排紙トレイ３８上に積載して収納することができる。

なお、仕分機能が選択されている場合に、奇数部目の用紙についても、偶数部目の用紙と同様に搬送し、排紙ローラ５２から用紙を２枚ずつ排出するようにしてもよい。

図１０及び図１１は、画像形成装置１００の両面画像形成時における用紙の搬送状態を示す図である。図１０はシフター機構５００のオフセット部材５６０を移動させない場合を示し、図１１はシフター機構５００のオフセット部材５６０を移動させる場合を示ている。

両面画像形成時において、仕分機構が選択されていない場合、及び、仕分機能が選択された奇数部目の用紙の排出時には、シフター機構５００のオフセット部材５６０は移動しない。この場合には、所定枚数の用紙の第１面に対する画像形成を連続して行った後、これら所定枚数の用紙の第２面に対する画像形成を行い、両面に画像が形成された用紙を１枚ずつ排出する。

ここで、所定枚数とは、用紙搬送路１に滞留可能な枚数であり、画像形成装置１００では、図１０に示すように７枚である。したがって、画像形成装置１００では、７枚の用紙６０１〜６０７を１組として、表面画像の画像形成及び裏面画像の画像形成をこの順に行う。

例えば、頁が連続する複数の画像を用紙の両面に形成する場合、用紙６０１〜６０７のそれぞれの第１面に表面画像である奇数頁の画像が画像形成部３０において順次形成される。用紙６０１〜６０７のそれぞれは、第１分岐部２４から第２搬送路１２、スイッチバック搬送路１２Ａ、第３搬送路１３を順に経由する間に画像面を反転して再び画像形成部３０に搬送され、それぞれの第２面に裏面画像である偶数頁の画像が形成される。用紙６０１〜６０７は、排紙ローラ５２から排紙トレイ３８に１枚ずつ排出される。

これによって、排紙トレイ３８には、７枚の画像形成済の用紙６０１〜６０７が、奇数頁を下向きにして頁順が揃った状態で収納される。

なお、用紙６０１〜６０７の全ての第２面に対する画像形成が終了する前に、次の組に含まれる２枚の用紙６０８，６０９を給紙トレイ４０２から給紙し、第１搬送路１１における第１合流部２１の上流側で待機させておくこともできる。第３搬送路１３を搬送されてきた先の組の最後の用紙６０７の後端が第１の合流部２１を通過したタイミングで、用紙６０８の搬送を開始する。これによって、多数枚の用紙に対する画像形成処理の高速化を図ることができる。

両面画像形成時において、仕分機能が選択された偶数部目の用紙の排出時には、シフター機構５００のオフセット部材５６０は移動する。この場合には、所定枚数の用紙の第１面に対する画像形成を連続して行った後、これら所定枚数の用紙の第２面に対する画像形成を行い、両面に画像が形成された用紙を２枚ずつ排出する。

ここで、所定枚数とは、用紙搬送路１に滞留可能な枚数を超えない範囲の偶数枚であり、画像形成装置１００では、図１１に示すように６枚である。したがって、画像形成装置１００では、６枚の用紙７０１〜７０６を１組として、裏面画像の画像形成及び表面画像の画像形成をこの順に行う。

例えば、頁が連続する複数の画像を用紙の両面に形成する場合、用紙７０１〜７０６のそれぞれの第１面に裏面画像である偶数頁の画像が画像形成部３０において順次形成される。用紙７０１〜７０６のそれぞれは、第１分岐部２４から第２搬送路１２、スイッチバック搬送路１２Ａ、第３搬送路１３を順に経由する間に画像面を反転して再び画像形成部３０に搬送され、それぞれの第２面に表面画像である奇数頁の画像が形成される。両面に画像が形成された用紙６０１〜６０７は、図７に示したＳ６〜Ｓ１６の処理、及び、図８に示したＳ３１〜Ｓ３９の処理と同様の処理により、排紙ローラ５２から排紙トレイ３８に２枚ずつ排出される。

これによって、排紙トレイ３８には、６枚の画像形成済の用紙７０１〜７０６が、奇数頁を下向きにして頁順が揃った状態で収納される。

なお、用紙７０１〜７０６の全ての裏面に対する画像形成が終了する前に、次の組に含まれる２枚の用紙７０７，７０８を給紙トレイ４０２から給紙し、第１搬送路１１における第１合流部２１の上流側で待機させておくこともできる。

ただし、第３搬送路１３を搬送されてきた先の組の最後の用紙７０６の後端が第１の合流部２１を通過したタイミングで、用紙６０８の搬送を開始すると、用紙７０５，７０６がそれぞれ第２搬送路１２及び第３搬送路１３内に位置している状態で用紙７０７が第１分岐部２４から第２搬送路１２内に導かれ、ジャムを発生する。

そこで、待機中の用紙７０７の搬送開始タイミングは、早くとも用紙７０６の後端がレジストレーションローラ５１を通過した後のタイミング、好ましくは用紙７０６の後端が定着装置３７を通過したタイミングとすべきである。

また、仕分機能が選択された両面画像形成において画像形成済の１部の用紙の総数が奇数枚となる場合には、少なくとも偶数部目の最後の用紙の後に、片面又は両面に画像が形成されない用紙を追加して搬送する。

以上のように、画像形成装置１００における第３搬送路１３及びスイッチバック搬送路１２Ａが、この発明の貯留部であり、分岐爪４１〜４５、スイッチバックローラ５３、搬送ローラ５４，５８とともに、この発明の用紙重合機構を構成している。分岐爪４１，４３，４４のそれぞれはこの発明の第１〜第３の分岐爪であり、スイッチバックローラ５３、搬送ローラ５４，５８は同じく両方向ローラである。この発明の貯留部として、３以上の搬送路を備えることもできる。

なお、この発明は、画像形成装置１００だけでなく、用紙に対して画像形成処理以外の処理を施す他の用紙処理装置においても、同様に実施することができる。

この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す正面断面の略図である。画像形成装置１００に備えられるシフター機構５００の構成を示す側面断面図であり、オフセット部材５６０が初期位置に位置している状態を示している。画像形成装置１００に備えられるシフター機構５００の構成を示す側面断面図であり、オフセット部材５６０が仕分位置に位置している状態を示している。画像形成装置１００における用紙搬送路１の構成を示す図である。記画像記録装置１００の用紙搬送路１における第１分岐部２４、第２分岐部２５及び第３分岐部２６の構成を示す図である。画像形成装置１００の制御部７０の構成を示すブロック図である。画像形成装置１００の片面画像形成時における制御部７０の用紙搬送処理の処理手順を示すフローチャートである。画像形成装置１００の片面画像形成時における制御部７０の仕分処理の処理手順を示すフローチャートである。画像形成装置１００の仕分機能を使用した片面画像形成時における用紙の搬送状態を示す図である。画像形成装置１００の両面画像形成時においてシフター機構５００のオフセット部材５６０を移動させない場合の用紙の搬送状態を示す図である。画像形成装置１００の両面画像形成時においてシフター機構５００のオフセット部材５６０を移動させる場合の用紙の搬送状態を示す図である。

符号の説明

１用紙搬送路
１１第１搬送路
１２第２搬送路
１２Ａスイッチバック搬送路
１３第３搬送路
１４第４搬送路
１５第５搬送路
３０画像形成部
３８排紙トレイ（排紙部）
４１〜４５分岐爪
５２排紙ローラ
５３スイッチバックローラ
５４，５８搬送ローラ
１００画像形成装置

Claims

用紙搬送方向に沿って１枚ずつ搬送される用紙に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部における画像形成済の用紙を用紙搬送方向に排出する排紙ローラと、前記排紙ローラを前記用紙搬送方向に直交する方向における初期位置と仕分位置との間に往復移動させる仕分機構と、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成時に片面に画像が形成された用紙が通過する再搬送路及びスイッチバック搬送路と、前記用紙搬送方向における前記画像形成部と前記排紙ローラとの間で所定枚数の用紙を重ね合わせる用紙重合機構と、前記画像形成部、前記仕分機構及び前記用紙重合機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記再搬送路は、前記用紙搬送方向における前記画像形成部と前記排紙ローラとの間の第１の分岐位置を前記画像形成部に連通し、
前記スイッチバック搬送路は、前記再搬送路内の第２の分岐位置から分岐して用紙をスイッチバックさせ、
前記用紙重合機構は、前記用紙搬送方向における前記画像形成部と前記排紙ローラとの間で互いに重ね合わせるべき２枚の用紙のそれぞれを、前記再搬送路及び前記スイッチバック搬送路のそれぞれに収納した後、互いに重なり合うタイミングで前記排紙ローラに向かって搬送し、
前記制御部は、前記仕分機構によって前記排紙ローラを前記初期位置から前記仕分位置に移動させる前に前記用紙重合機構を動作させて所定枚数の用紙を重ね合わせる画像形成装置。
前記画像形成部は、用紙搬送方向に沿って搬送される用紙の上面に画像を形成し、
前記再搬送路及び前記スイッチバック搬送路に収納された用紙を、前記用紙搬送方向における前記画像形成部と前記排紙ローラとの間の合流位置に、上下面を反転して排出する合流搬送路をさらに備え、
前記制御部は、連続して搬送される２枚の用紙のうちの前方の用紙と後方の用紙とを、それぞれ前記再搬送路と前記スイッチバック搬送路とのうち下側の搬送路と上側の搬送路とに順に導き、前記２枚の用紙を前記合流搬送路から前記合流位置に排出するように前記用紙重合機構を動作させる請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、用紙の両面のそれぞれに表面画像及び裏面画像を形成する場合に、前記仕分機構を動作させずに排出される用紙に対して前記表面画像及び前記裏面画像の順に画像を形成し、前記仕分機構を動作させて排出される用紙に対して前記裏面画像及び前記表面画像の順に画像を形成するように前記画像形成部を動作させる請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御部は、複数枚の用紙の両面のそれぞれに表面画像及び裏面画像を形成する場合に、前記再搬送路及び前記スイッチバック搬送路に滞留する枚数を最大値としてグループ化した複数枚の用紙毎に前記表面画像及び前記裏面画像の画像形成を行う請求項２又は３に記載の画像形成装置。
前記用紙重合機構は、前記第１の分岐位置において前記再搬送路方向を選択的に開閉する第１の分岐爪と、前記第２の分岐位置において前記スイッチバック搬送路方向を選択的に開閉する第２の分岐爪と、前記第２の分岐位置において前記スイッチバック搬送路と前記合流搬送路との間を選択的に開放する第３の分岐爪と、をさらに備えた請求項２乃至４の何れかに記載の画像形成装置。
前記用紙重合機構は、前記再搬送路及び前記スイッチバック搬送のそれぞれに、正逆両方向の回転が選択的に伝達される両方向ローラをさらに備えた請求項２乃至５の何れかに記載の画像形成装置。