JP4488217B2 - 用紙搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙搬送装置及びこの用紙搬送装置を備えた画像形成装置、特に切換爪の基準位置を容易に取得する用紙搬送装置及び画像形成装置に関する。

従来の複写機，プリンタ等の両面画像形成装置や画像形成後の後処理装置等では用紙搬送装置が用いられる。用紙搬送装置は、用紙に画像を形成した後に表裏反転して排出するために、あるいは用紙の両面に画像を形成する場合に用紙を反転するために用いられる。従来の用紙搬送装置では、複数の用紙搬送経路に用紙の送出先を切り換える手段として切換爪をソレノイドで駆動する手段が用いられている。しかし、画像形成装置の生産性の向上に伴い、用紙搬送速度の高速化、連続プリント時の用紙間隔の短縮化が進み、切換爪のソレノイド駆動では応答時間などの制約があり、動作が追いつかなくなってきている。このため、搬送経路の切り換えをより高速に行うために、切換爪の駆動をモータで行うことが考えられる。尚、従来より用紙の搬送、反転に関する技術がいくつか提案されている（特許文献１，２，３参照）。
特開平５−３２３７３０号公報 特開２００４−５１３４５号公報 特開２００４−７５３０５号公報

前記のように、搬送経路を切り換える切換爪の駆動をモータで行う場合、切換爪の位置はモータの駆動量によって制御することになるが、適切な位置に制御するためには切換爪の基準となる位置が必要である。また、切換爪の駆動をモータで行う場合、ジャムや何らかの理由（カバーを開けられる、電源が遮断される等）で機械が突然停止した場合、切換爪の位置は任意の位置で停止してしまう。この場合、機内に残された用紙を処理しようとすると、不定の位置にある切換爪が用紙の処理を妨げ、用紙の引っ掛かりや破れなどが生じてしまうことがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、用紙搬送装置における上記切換爪の位置制御に関して基準位置を容易に取得すると共に、機内に残された用紙の処理などメンテナンス性の向上を目的とする。

請求項１記載の発明は、用紙の搬送経路を切り換える搬送経路切り換え手段と、前記搬送経路切り換え手段を駆動する駆動手段とを有し、用紙搬送装置において、前記駆動手段は、前記搬送経路切り換え手段を所定の可動範囲内の任意の位置に移動、停止させることが可能であり、前記駆動手段が前記搬送経路切り換え手段の駆動を解除したとき、前記搬送経路切り換え手段を所定の位置に移動させて停止させる移動手段を設けることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の装置において、前記移動手段は前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の装置において、前記搬送路切り換え手段の位置を検出する位置検出手段を設けることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載の装置において、前記位置検出手段は、前記移動手段により前記所定の位置に移動された前記搬送経路切り換え手段を、前記駆動手段により一方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の装置において、前記移動手段は、前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であり、前記搬送路切り換え手段を前記駆動手段により前記付勢手段の付勢方向と逆方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置において、前記駆動手段はステッピングモータであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、用紙の搬送経路を切り換える搬送経路切り換え手段と、前記搬送経路切り換え手段を駆動する駆動手段とを有する用紙搬送装置を備え、前記駆動手段が前記搬送経路切り換え手段を所定の可動範囲内の任意の位置に移動、停止させることが可能であり、前記駆動手段が前記搬送経路切り換え手段の駆動を解除したとき、前記搬送経路切り換え手段を所定の位置に移動させて停止させる移動手段を設けることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の装置において、前記移動手段は前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の装置において、前記搬送路切り換え手段の位置を検出する位置検出手段を設けることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の装置において、前記位置検出手段は、前記移動手段により前記所定の位置に移動された前記搬送経路切り換え手段を、前記駆動手段により一方向に移動させながら前記位置を検出することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の装置において、前記移動手段は、前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であり、前記搬送路切り換え手段を前記駆動手段により前記付勢手段の付勢方向と逆方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする。
請求項１２記載の発明は、請求項７から１１のいずれか１項に記載の装置において、前記駆動手段はステッピングモータであることを特徴とする。

請求項１，２，７または８の発明によれば、駆動手段は、搬送経路切り換え手段を可動範囲内の任意の位置に移動、停止させることが可能であるが、駆動を解除したときに搬送経路切り換え手段は所定の位置に移動するため、装置内に残った用紙の処理を容易に行うことができると共に、搬送経路切り換え手段の駆動制御のための基準位置を駆動開始時に取得することができる。特に画像形成装置では、高速化、高生産化に対しても用紙搬送路切り替えを容易な制御で確実に行うことができると共に、紙詰まり時などの用紙処理を容易に行うことができ操作性を向上させることができる。

請求項３または９の発明によれば、駆動手段が搬送経路切り換え手段の駆動を解除し、搬送経路切り換え手段が所定の位置に移動したことを検出するので、直ちに駆動手段を起動してその駆動制御のための基準位置を精度良く取得することができる。
請求項４，５，１０または１１の発明によれば、駆動を解除したときに搬送経路切り換え手段が所定の位置に移動して駆動手段を起動し一方向に駆動することにより、搬送経路切り換え手段の基準位置を精度良く取得することができ、簡単かつ速やかに搬送経路切り替え手段の位置制御を行うことができる。

請求項６または１２の発明によれば、搬送経路切り換え手段を駆動する手段としてステッピングモータを用いているので、高生産性、高速の用紙搬送装置に対応すると共に、搬送経路切り換え手段の位置制御を容易かつ速やかに開始でき、この用紙搬送装置の操作性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態による用紙搬送装置を備えた画像形成装置を概略的に示す構成図である。
画像形成装置において、用紙の一方の面に画像を形成した後に他方の面に画像を形成する両面プリントを行う場合、用紙を反転して再び画像形成部に再搬送する必要がある。このような画像形成装置では、図１に示すように画像を形成した用紙を排紙トレイ２０に搬送排紙する排紙経路２１と、用紙を反転して画像形成部１０に再び搬送する再給紙経路（搬入路４１、スイッチバック搬送路４２、搬出路４３を含む）とに搬送先を切り替えるために切換爪３０を有している。

上記再給紙経路で用紙を反転搬送する用紙反転装置４０においては、画像形成部１０（４つの感光体ドラム１１、中間転写ベルト１２を含む）から搬入路４１を経て搬送されてきた用紙をスイッチバック搬送路４２に引き込み、このスイッチバック搬送路内のセンサ４４により用紙を検知して所定の位置でいったん停止させた後、逆方向に搬送して用紙を搬出路４３に送出し、搬出路４３から画像形成部１０に送り込む。このとき、逆搬送された用紙を搬入路４１に戻さずに搬出路４３に送り出すために、搬送経路を切り替える切換爪４５を有している。

連続して用紙の両面に画像を形成するときは、短い用紙間隔の中で排紙経路２１と上記再給紙経路の搬送先との切り換えや用紙反転を行わなければならない。画像形成装置の生産性を向上させるに従い、用紙搬送速度はより高速に、用紙間隔はより短時間になってきている。このため、排紙経路２１と上記再給紙経路の搬送先の切り換える切換爪３０や、スイッチバック搬送路４２に用紙が搬入された後に逆搬送される用紙を搬出路４３に導くための切換爪４５を短時間で移動する必要があり、このためこれらの切換爪３０，４５の駆動には、応答性のよいステッピングモータを用いる。また、切換爪３０，４５は、スプリングにより一方向に付勢されている。

図２は切換爪３０，４５（切換爪３０のみ図示）の構成例を示すもので、上記ステッピングモータ３２及びスプリング３３を示す。図示のように切換爪３０，４５は、複数の爪が回転軸３１に設けられており、この回転軸３１がステッピングモータ３２により回転駆動される。また、スプリング３３により付勢された切換爪３０，４５の姿勢が所定の位置になるように停止させるためのストッパ（図示せず）がある。所定の位置とは、例えば排紙経路２１と再給紙経路との搬送先を切り換える切換爪３０の場合は、標準の搬送先である排紙トレイ２０への排紙経路２１に用紙を導く初期位置であり、用紙反転装置の切換爪４５の場合は、用紙を搬入路４１からスイッチバック搬送路４２に搬入するときの退避位置である。ステッピングモータ３２が励磁されていない状態では、切換爪３０，４５はスプリング３３により付勢されて上記ストッパにより上記所定の位置にいる。画像形成装置が稼動すると、切換爪３０，４５を駆動するステッピングモータ３２は励磁され、このときの各切換爪の所定の位置を切換爪制御の基準位置とする。

図３において、切換爪３０は、図３（ａ）のように排紙トレイ２１に排紙するか、図３（ｂ）のように両面プリントのため再給紙経路の搬入路４１に搬送するか搬送先の指示に応じて、切換爪３０の姿勢を所定のタイミングで移動させる。

また、図４において、用紙反転装置の切換爪４５は、デフォルト状態で前記退避位置に固定されて用紙を搬入路４１からスイッチバック搬送路４２に導く搬送経路が確保される。用紙反転装置４０では短い用紙間隔の中で用紙を反転するため、用紙への画像形成が完了した後に搬入路４１の搬送速度を増速して用紙をスイッチバック搬送路４２に送り込む（図４（ａ））。スイッチバック搬送路４２ではセンサ４４が用紙先端を検知して、紙の長さの情報から、用紙後端が切換爪４５を抜けた後に、切換爪４５を退避位置から搬出路４３に用紙を導く位置に移動させると共に、所定の時間後に用紙を停止させる（図４（ｂ））。スイッチバック搬送路４２は用紙を逆転搬送して搬出路４３に送り出し（図４（ｃ））、用紙の後端をセンサ４４が検知して、用紙の長さの情報から用紙後端が切換爪４５を抜けたタイミングで再び切換爪４５を退避位置に移動する。

これらの切換爪３０，４５の移動量は、それぞれの初期位置を基準位置として、その位置からのステッピングモータ３２の駆動ステップ数により制御する。画像形成、用紙搬送中に紙詰まりや装置に異常が発生した場合は装置は停止し、切換爪３０，４５を駆動するステッピングモータ３２の励磁も切られる。このとき切換爪３０，４５の姿勢はどの位置にあるか分からないが、ステッピングモータ３２の励磁が切られることにより、スプリング３３の付勢力により切換爪３０，４５はそれぞれの所定の位置に移動し、前記ストッパにより停止する。このように装置が不意に停止したときにも切換爪３０，４５は所定の退避位置に戻っているため、装置内に残った用紙の処理を行うときに、切換爪が邪魔になり操作が困難になることはない。

スプリング３３の付勢力は、無負荷の切換爪３０、４５を移動するために必要十分な弱い力であるため、切換爪部に用紙がある状態で停止した場合にも、ステッピングモータ３２の励磁を切りスプリング力で切換爪３０、４５を移動しようとすることによって、用紙を傷つけることはない。
紙詰まりの処理が済んだ後や、装置が異常から回復したとき、画像形成装置はリカバリーし、ステッピングモータは再び励磁されるが、このとき切換爪の位置は所定の初期位置（基準位置）にあり、基準位置情報をリセットするだけで切換爪制御を再開することができる。

本実施の形態では、切換爪３０，４５がスプリング３３により付勢された初期位置を基準位置として制御しているが、スプリング３３により付勢された初期位置の近傍に切換爪の姿勢を検知するセンサ４４を配置することによって、より正確な基準位置を得ることができる。図５は切換爪３０（４５）の基準位置を検知するために、透過型フォトインタラプタ３４を用いた例を示す。ステッピングモータ３２が励磁されていない状態では切換爪３０（４５）はスプリング３３により付勢され、図示しないストッパにより切換爪３０（４５）は初期位置に停止している。この状態で切換爪の遮光板によって遮光されるように透過型フォトインタラプタ３４を配置する。ステッピングモータ３２は励磁された後、スプリング３３の付勢方向と逆方向に切換爪３０（４５）を駆動し、フォトインタラプタ３４が遮光状態から透過状態に切り替わった位置を基準位置とする。この場合、スプリング３３の付勢による初期位置は、用紙搬送の際に使用する制御位置の範囲の外側になるようにする。

上述のように切換爪３０、４５の姿勢を検知するセンサ４４を配置することにより、画像形成装置が稼動するとき、紙詰まりなどで装置が停止した後に再稼動する場合など、ステッピングモータ３２が励磁されたときに切換爪３０、４５を一方向にわずかに駆動するだけですぐに基準位置を取得することができ、簡単かつ速やかに切換爪３０、４５の制御を開始することが可能になる。

本実施の形態では、両面プリント機能を有する画像形成装置について説明したが、画像形成装置がファイスアップ排紙トレイとフェイスダウン排紙トレイを有する場合や複数のビンを有する排紙装置など、画像形成後の用紙の排紙先を選択して切り換える切換爪に関しても同様である。また、用紙反転装置４０は両面プリントに関する場合だけでなく、画像を形成した用紙の表裏を逆にして排紙トレイに排紙する場合、用紙を反転して後処理装置に排出する場合などに用いられる用紙反転装置にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る切換爪の構成図である。 本発明の一実施形態に係る切換爪３０の構成図である。 本発明の一実施形態に係る切換爪４５の構成図である。 本発明の一実施形態に係るセンサを設けた切換爪の構成図である。

符号の説明

１０ 画像形成部
１１ 感光体ドラム
１２ 中間転写ベルト
２０ 排紙トレイ
２１ 排紙経路
３０，４５ 切換爪
３１ 回転軸
３２ ステッピングモータ
３３ スプリング
３４ 透過型フォトインタラプタ
４０ 用紙反転装置
４１ 搬入路
４２ スイッチバック搬送路
４３ 搬送路
４４ センサ

Claims (12)

1. 用紙の搬送経路を切り換える搬送経路切り換え手段と、
   前記搬送経路切り換え手段を駆動する駆動手段とを有し、
   前記駆動手段は、前記搬送経路切り換え手段を所定の可動範囲内の任意の位置に移動、停止させることが可能であり、
   前記駆動手段が前記搬送経路切り換え手段の駆動を解除したとき、前記搬送経路切り換え手段を所定の位置に移動させて停止させる移動手段を設けることを特徴とする用紙搬送装置。
2. 前記移動手段は、前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置。
3. 前記搬送路切り換え手段の位置を検出する位置検出手段を設けることを特徴とする請求項１または２記載の用紙搬送装置。
4. 前記位置検出手段は、前記移動手段により前記所定の位置に移動された前記搬送経路切り換え手段を、前記駆動手段により一方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする請求項３記載の用紙搬送装置。
5. 前記移動手段は、前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であり、前記搬送路切り換え手段を前記駆動手段により前記付勢手段の付勢方向と逆方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする請求項４記載の用紙搬送装置。
6. 前記駆動手段は、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の用紙搬送装置。
7. 用紙の搬送経路を切り換える搬送経路切り換え手段と、
   前記搬送経路切り換え手段を駆動する駆動手段とを有する用紙搬送装置を備え、
   前記駆動手段が前記搬送経路切り換え手段を所定の可動範囲内の任意の位置に移動、停止させることが可能であり、
   前記駆動手段が前記搬送経路切り換え手段の駆動を解除したとき、前記搬送経路切り換え手段を所定の位置に移動させて停止させる移動手段を設けることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記移動手段は、前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記搬送路切り換え手段の位置を検出する位置検出手段を設けることを特徴とする請求項７又は８記載の画像形成装置。
10. 前記位置検出手段は、前記移動手段により前記所定の位置に移動された前記搬送経路切り換え手段を、前記駆動手段により一方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記移動手段は、前記搬送経路切り換え手段を前記所定の位置方向に付勢する付勢手段であり、前記搬送路切り換え手段を前記駆動手段により前記付勢手段の付勢方向と逆方向に移動させながら前記所定の位置を検出することを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
12. 前記駆動手段は、ステッピングモータであることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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