(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積載された用紙を１枚ずつ分離給送する給紙手段と、給送された用紙に画像形成を行う画像形成手段と、給紙手段と画像形成手段との間の搬送経路に設けられて用紙間隔を短縮する用紙反転搬送装置と、を備えた画像形成装置において、
前記用紙反転搬送装置は、前記給送手段から縦方向上向きに延びる第１搬送経路と、該第１搬送経路の側方に並設されて上部にて前記画像形成手段と連通する縦方向へ延びる第３搬送経路と、該第３搬送経路の下方に連設された用紙トレイと、前記第１搬送経路から下り傾斜で前記第３搬送経路に連接された第２搬送経路と、前記第１搬送経路から第２搬送経路側に搬送経路を切換える切換え爪部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
積載された用紙を１枚ずつ分離給送する給紙手段と、給送された用紙に画像形成を行う画像形成手段と、給紙手段と画像形成手段との間の搬送経路に設けられて用紙間隔を短縮する用紙反転搬送装置と、を備えた画像形成装置において、
前記用紙反転搬送装置は、前記給送手段から上向きに延びる第１搬送経路と、該第１搬送経路の側方に並設されて上部にて前記画像形成手段と連通する縦方向へ延びる第３搬送経路と、該第３搬送経路の下方に連設された用紙トレイと、前記第１搬送経路から下り傾斜で前記第３搬送経路に連接された第２搬送経路と、を備え、
前記第１搬送経路の上部は前記第２搬送経路と同方向に傾斜して設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記第１搬送経路は、用紙をガイドするガイド板と、用紙を搬送する搬送ローラ対と、用紙後端を検出して前記切換え爪部を前記第２搬送経路側に切換える信号を出力するセンサとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第３搬送経路は、用紙をガイドするガイド板と、ガイド板の上部適所に配置した用紙繰出し前ローラと、該ガイド板の下部に配置され、円周の一部に切欠部を設けた反転ロ−ラ及び該反転ローラに対向する押えローラと、前記用紙トレイに用紙が収納されたことを検知して前記反転ロ−ラを駆動し用紙を前記用紙繰出し前ロ−ラに向け搬送する信号を出力するセンサと、を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記反転ローラの切欠部を除いた部分の周長をＬ１、反転ローラの中心から用紙繰り出し前ローラの中心間の距離をＬ２としたときに、Ｌ１≧Ｌ２の関係に構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記用紙トレイには用紙の長さに応じて下端を係止するストッパ部材が複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真あるいは非電子写真方式の画像形成装置において用紙トレイから画像形成手段に用紙を搬送する経路、その他の搬送経路内における用紙の搬送間隔を可能な限り短くして装置の稼働率を高めることを可能とした用紙反転搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給紙トレイ内に積層された用紙を一枚ずつ分離しつつ取り出して搬送し、画像形成手段の直前において用紙と画像位置を整合させるレジストレーション動作を行う画像形成装置においては、用紙を分離したときの用紙先端位置のばらつき、用紙搬送速度の経時・環境変動、レジストレーション動作を行うための停止時間などが要因となって、一般に数１０ｍｍの用紙間隔を保って画像形成が行われていた。具体的には、例えば全長２１０ｍｍのＡ４サイズ用紙の連続給送時に４０〜１００ｍｍ異序の用紙間隔となっていた。しかし、用紙間隔が大きい場合には、高速の画像形成装置に対応することができないため、連続画像形成速度の向上が困難であった。
また、従来用紙間隔を短縮する目的で、先行する用紙に対するレジストレーション動作後に、後続用紙の搬送速度を増大して用紙間隔を短縮するようにしたものもあるが、先行する用紙の先端がレジストレーションローラ対から感光体の転写位置に達するまでの距離は非常に短く５０〜１００ｍｍ程度であるため、この区間だけの増速で短縮できる用紙間隔は限られたものとなる。また、増速する場合には、用紙搬送に係わってくるレジストローラ、搬送ローラ、給紙手段、全てを増速可能に構成する必要が生じ、大きなコストアップをもたらし、また変速時のスリップ等新たな問題も発生する。
また、電子写真方式では、感光体の周辺に帯電、露光、現像、転写、クリーニング手段が配置されており、連続的にプロセスが実行されるので、用紙間隔に相当する期間だけ感光体を一時停止させるような制御をおこなうことはできず、感光体に代表される各種画像係止手段の寿命も、用紙間隔のロス分だけ無駄に空転し、交換期間が短くなり、維持費の上昇を招いていた。
【０００３】
更に、デジタル電子写真方式では、レーザビームスキャナ方式の書き込み手段が一般的に用いられているが、ポリゴンモータの回転数が３万回転以上になると、高価な空気軸受け技術を必要としたり、これを回避するために複数のレーザビームを同時にスキャンする等の高価な技術が必要となり、一般的な技術では画像形成速度の向上は困難であった。また、近年の画質に対する要求レベルの上昇に伴い、解像度の向上が進んでいるが、高解像度化の為にも、ポリゴンモータ回転数の増大が必要となり、高画質且つ高速の画像形成を実現するためには、上記の各種不具合をもたらすことのない用紙間隔の短縮方法の開発が強く望まれていた。つまり、従来はデジタル書き込み手段の高速対応性が上限となって、画像形成速度を向上することができなかった。
また、従来、用紙の両面に画像を形成するための再給紙搬送路を有する画像形成装置として、特許第２６９２９５７号公報には、画像形成手段に再給送する搬送路内に、先行するシ−トを挟持し停止待機させる両面レジストローラを設け、先行するシ−トの後方部が存在する状態において、後行のシ−トの進入を許可可能にする正逆転ローラを設け、この正逆転ローラに先行するシ−トの後方部が存在する状態で後行のシ−トを正逆転ローラに進入させるための第１の搬送ローラを設け、前記両面レジストローラによって先行するシ−トが再給紙搬送路に搬送されてその後端が前記正逆転ローラを抜けた後、この正逆転ローラによって後行するシ−トを搬送させるよう制御する構成の技術が開示されている。すなわち、この装置は、３組のロ−ラ対を有し、第２のロ−ラ対によって反転された用紙をル−プ状に形成された搬送路内に有した第１と第２のロ−ラ対に搬送するようにしたものである。
しかし、上記のような従来の用紙反転搬送装置では、反転経路＋ル−プ状経路が必要であり、装置が全体として大型化すると共に、先行用紙が第２のロ−ラ対で反転された後に後行の用紙がこの第２のロ−ラ対に搬送される構造であるため、用紙間隔を大きく取って搬送せざるを得ない。
従って、上述した従来例の如き不具合を解消することができないことが明らかである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、用紙の搬送速度や画像形成速度を増大させることなく、用紙間隔を従来よりも大幅に短縮することにより、連続画像形成速度を向上させ、装置寿命を向上させると共に、装置の小型化も可能にした画像形成装置の用紙反転搬送装置を提供することを課題とする。
また、用紙間隔が大きい場合に発生する空転期間の増大による装置寿命が低下することを防止する。
また、デジタル書き込み速度の高速対応性の上限に制約されることなく、大幅な高速化を達成することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、積載された用紙を１枚ずつ分離給送する給紙手段と、給送された用紙に画像形成を行う画像形成手段と、給紙手段と画像形成手段との間の搬送経路に設けられて用紙間隔を短縮する用紙反転搬送装置と、を備えた画像形成装置において、前記用紙反転搬送装置は、前記給送手段から縦方向上向きに延びる第１搬送経路と、該第１搬送経路の側方に並設されて上部にて前記画像形成手段と連通する縦方向へ延びる第３搬送経路と、該第３搬送経路の下方に連設された用紙トレイと、前記第１搬送経路から下り傾斜で前記第３搬送経路に連接された第２搬送経路と、前記第１搬送経路から第２搬送経路側に搬送経路を切換える切換え爪部と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、積載された用紙を１枚ずつ分離給送する給紙手段と、給送された用紙に画像形成を行う画像形成手段と、給紙手段と画像形成手段との間の搬送経路に設けられて用紙間隔を短縮する用紙反転搬送装置と、を備えた画像形成装置において、前記用紙反転搬送装置は、前記給送手段から上向きに延びる第１搬送経路と、該第１搬送経路の側方に並設されて上部にて前記画像形成手段と連通する縦方向へ延びる第３搬送経路と、該第３搬送経路の下方に連設された用紙トレイと、前記第１搬送経路から下り傾斜で前記第３搬送経路に連接された第２搬送経路と、を備え、前記第１搬送経路の上部は前記第２搬送経路と同方向に傾斜して設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は、前記第１搬送経路は、用紙をガイドするガイド板と、用紙を搬送する搬送ローラ対と、用紙後端を検出して前記切換え爪部を前記第２搬送経路側に切換える信号を出力するセンサとを備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記第３搬送経路は、用紙をガイドするガイド板と、ガイド板の上部適所に配置した用紙繰出し前ローラと、該ガイド板の下部に配置され、円周の一部に切欠部を設けた反転ロ−ラ及び該反転ローラに対向する押えローラと、前記用紙トレイに用紙が収納されたことを検知して前記反転ロ−ラを駆動し用紙を前記用紙繰出し前ロ−ラに向け搬送する信号を出力するセンサと、を備えたことを特徴とする。
請求項５の発明は、前記反転ローラの切欠部を除いた部分の周長をＬ１、反転ローラの中心から用紙繰り出し前ローラの中心間の距離をＬ２としたときに、Ｌ１≧Ｌ２の関係に構成されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、前記用紙トレイには用紙の長さに応じて下端を係止するストッパ部材が複数箇所に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置の用紙反転搬送装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施の形態を示している。
同図に示すように、本発明の用紙反転搬送装置は、下部に位置する給紙トレイにセットされた用紙１を１枚ずつ分離給送する給紙ローラ（給紙手段）２と、図示しない画像形成手段（感光体と転写手段との間の転写位置）に用紙１を導く図示しないレジストローラとの間に設けられている。この用紙反転搬送装置は、第１〜第５ガイド板４〜８と、用紙トレイ９と、第１、第２搬送ローラ対１０、１１と、反転ローラ１２と、切換え爪部１３とで概略構成されている。
第１ガイド板４と第２ガイド板５は、ほぼ垂直方向にほぼ連続して上向きに延びている。第３ガイド板６は第１及び第２のガイド板４，５の連接部から斜め下方へ分岐して延びている。第４ガイド板７は第３ガイド板６の下端部からほぼ垂直方向上向きに延びている。第５ガイド板８は、第４ガイド板７の上端部から更に垂直方向上向きに延び、その上部は図示しないレジストローラ（画像形成手段）に連通している。第３ガイド板６の下端部から垂直方向下方に向けて、用紙トレイ９が配置されている。
給紙ローラ２の直下流側に位置する第１搬送ローラ対１０の進入側ニップ部には、両面搬送経路３０から搬送されてくる片面記録済み用紙が送り込まれるように構成されている。
【０００８】
第２搬送ローラ対１１と切換え爪部１３は、第１ガイド板４と第２ガイド板５との間に設けられている。切換え爪１３は軸１４により揺動可能に支持され、且つ図示しないソレノイド等によって、図の一点鎖線の位置に揺動して用紙搬送経路を第３ガイド板６の方向に切換えるようになっている。第２搬送ローラ対１１の下方には用紙の後端を検知するセンサ１７が配置されている。
第２のガイド板５によって形成される用紙搬送経路Ｐ１の上部は、用紙の搬送方向を反転させるための保留部（スイッチバック部）である。
用紙トレイ９の上部に配置された反転ローラ１２は一側部に切欠部１２ａが形成され、この切欠部１２ａに対向する押えローラ１５との間に空隙１６が形成されている。この反転ローラ１２の切欠部１２ａを除いた部分の周長をＬ１、反転ローラ１２の中心から用紙繰出し前ローラ２０の中心間の距離をＬ２とすると、Ｌ１≧Ｌ２の関係に構成されている。
用紙トレイ２１の下部には、上下位置関係で複数のストッパ２１，２２がそのアームを用紙トレイ内に出入れ自在に支持されている。各ストッパ２１，２２は、用紙トレイ内に一時的に進入してくる用紙のサイズに応じて選択的にアームを突出させるように構成されている。
第４のガイド板７と第５のガイド板８との間には、用紙繰出し前ローラ２０が配置されている。
【０００９】
次に動作について説明する。
給紙ローラ２で給紙トレイ上の用紙１を一枚ずつ給紙して第１搬送ロ−ラ対１０で第１ガイド板４に搬送し、第２搬送ローラ対１１まで垂直上向きに搬送する（用紙ポジション１Ａ）。そして、センサ１７が用紙１の後端を検知してから所定のタイミングが経過するまで、第１搬送ロ−ラ１０及び第２搬送ローラ１１が回転する。従って、第２搬送ローラ対１１によって用紙１は勢いよく上方に投げ出され、第２ガイド板５内で自由な状態となる（用紙ポジション１Ｂ）。センサ１７が用紙１の後端を検知すると、第１及び第２搬送ロ−ラ１０及び１１は一旦停止すると共に、切換え爪部１３は一点鎖線の位置まで揺動する。
ここまで、すなわち、給紙ローラ２から第１搬送ローラ１０を経て第２ガイド板５までを第１搬送経路Ｐ１とする。特に第２ガイド板５により形成される経路部分を第１搬送経路Ｐ１の上部とする。
用紙１はその後自重によって後端部を下向きにして第２ガイド板５内を落下するが、第３ガイド板６側に揺動している切換え爪部１３によって用紙後端部が第３ガイド板６の方向に経路を切換えられ、第３ガイド板６から反転ローラ１２と押えローラ１５の間に搬送される（用紙ポジション１Ｃ）。ここまで、すなわち、第２ガイド板５から反転ローラ１２までを第２搬送経路Ｐ２とする。
【００１０】
用紙１は反転ローラ１２と押えローラ１５間を通り抜け、用紙トレイ９内に落下する。用紙トレイ９内には用紙サイズに応じて複数個のストッパ２１、２２が設けられている。各ストッパ２１（又は２２）の位置は、用紙サイズに応じて、落下してきた用紙１の先端（図中上端）が反転ロ−ラ１２よりもわずかに上方で停止する位置となるように設定されている。
このときセンサ１８は用紙１の先端（上端部）を検知し、その検知信号に基づいて図示しない制御部が反転ロ−ラ１２を駆動させる。反転ロ−ラ１２と押えローラ１５によって用紙１は上方の用紙繰出し前ローラ２０まで持ち上げられる。前述のように反転ローラ１２の切欠部１２ａを除いた部分の周長Ｌ１と反転ローラ１２の中心から用紙繰出しローラ３の中心間の距離Ｌ２とが、Ｌ１≧Ｌ２の関係に構成されているので、反転ローラ１２の１回転で用紙１は用紙繰出し前ローラ２０にまで届くことになる（用紙ポジション１Ｄ）。ここまで、すなわち、反転ローラ１２から用紙繰出し前ローラ２０までを第３搬送経路Ｐ３とする。
用紙繰出し前ローラ２０の回転により用紙１は第５ガイド板８に沿って図示しないレジストロ−ラへ搬送される。
後行（２枚目以降）の用紙１を給紙するタイミングは、第２ガイド板５内から第２搬送経路Ｐ２を搬送されてくる用紙１の後端（下端部）を検知してセンサ１８がオンすると同時に行われ、以後同様な動作となる。従って、後続の用紙を給紙するタイミングが早くなり、用紙間隔を短くすることができる。
即ち、縦方向に配置された第１搬送経路とこれに並設された第３搬送経路とこの両経路に連接された第２搬送経路とで構成したので、搬送路がル−プ状でなく縦方向に配置された搬送経路と反転経路でのみで構成きるため、装置の小型化が可能となると共に、先行用紙と後行用紙が第１搬送経路と第３搬送経路でのすれ違い搬送が可能となるため、用紙搬送間隔を短縮することができ、これにより連続画像形成速度が向上し、画像形成の生産性及び装置寿命を向上させることができる。
【００１１】
図２は、本発明の用紙反転搬送装置の第２実施の形態を示す。本実施の形態の用紙反転搬送装置は、第２ガイド板５を第３ガイド板６とほぼ同方向の斜め方向に形成すると共に、第１実施の形態の切換え爪部１３を廃止したものである。これ以外の構成は、図１の実施形態のものと同様である。
【００１２】
次に動作について説明する。
給紙ローラ２により給紙トレイ上の用紙１を一枚ずつ給紙して搬送ロ−ラ対１０で第１ガイド板４内に搬送し、第２搬送ローラ対１１まで垂直に搬送する（用紙ポジション１Ａ）。そして、センサ１７が用紙１の後端を検知するまで、第１搬送ロ−ラ１０及び第２搬送ローラ１１が回転する。センサ１７が用紙１の後端を検知し、用紙後端が第２搬送ローラ対１１を離脱すると、第１及び第２搬送ロ−ラ１０及び１１は一旦停止する。
用紙１は第２ガイド板５に沿って途中で折曲げられながら上方に送られる（用紙ポジション１Ｂ）。ここまでを第１搬送経路Ｐ１の上部とする。
用紙１はその後自身の弾性により折曲部１ａが復元して、その後端部が第３ガイド板６内に指向し、第２ガイド板５から第３ガイド板６の方向に自重によって落下し、第３ガイド板６から転送ローラ１２と押えローラ１５の間に搬送される（用紙ポジション１Ｃ、第２搬送経路Ｐ２）。このように、第２ガイド板５を斜め上向きとすることで、用紙１は第１搬送経路Ｐ１の上部からが第２搬送経路Ｐ２に切換え爪部を用いることなく落下させることができる。
上記以外の作用、効果は、図１の実施形態について述べたことと同様である。
なお、反転搬送経路を水平方向へ延びる経路から構成することも考えられるが、この場合には給紙手段から反転搬送経路へ入り込む経路が急カーブとなるため、厚紙等を取り扱うことが不可能であった。これに対して、本発明では、緩やかな傾斜に沿って用紙が移行するのでそのような不具合がない。
【００１３】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１記載の発明によれば、給送手段の上方に縦方向に配置された第１搬送経路とこれに並設された第３搬送経路とこの両経路に連接された第２搬送経路とで構成したので、搬送路がル−プ状でなく縦方向に配置された搬送経路と反転経路でのみで構成きるため、装置の小型化が可能となると共に、先行用紙と後行用紙が第１搬送経路と第３搬送経路でのすれ違い搬送が可能となるため、用紙搬送間隔を短縮することができ、これにより連続画像形成速度が向上し、画像形成の生産性及び装置寿命を向上させることができるという効果がある。
また、請求項２記載の発明によれば、第１搬送経路を第３搬送経路方向に下り傾斜で形成しているので、用紙の搬送方向の切換えを自重のみで行うことができ、切換え爪部が不要であるため構成が簡略化され、また搬送ローラのみで駆動が行われるため、騒音、振動を少なくすることができる。
また、請求項３記載の発明によれば、用紙後端を検出して切換え爪部を第２搬送経路側に切換える信号を出力するセンサを設けているので、簡単な回路で切換え爪部の切換えタイミングを正確に行うことができる。
また、請求項４記載の発明によれば、第３搬送経路に円周の一部に切欠部を設けた反転ロ−ラを設けているので、切欠部と押えローラとの間で用紙を自重で落下させ円周部分で用紙を反転させることができ、用紙の搬送方向の切換えが簡単な構成で行うことができる。
また、請求項５記載の発明によれば、反転ローラの切欠部を除いた部分の周長Ｌ１と反転ローラの中心から用紙繰出し前ローラの中心間の距離Ｌ２の関係をＬ１≧Ｌ２としたので、反転ロ−ラ径を必要最小限に構成することができ、装置をを小型化することが可能となる。
また、請求項６記載の発明によれば、用紙トレイには用紙の長さに応じて下端を係止する複数のストッパ部材が設けられているので、用紙に応じて用紙トレイのみ交換することで、汎用性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の用紙反転搬送装置の第１実施の形態を示す全体の概略側面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の用紙反転搬送装置の第２実施の形態を示す全体の概略側面図である。
【符号の説明】
１  用紙
２  給紙ローラ
４  第１ガイド板
５  第２ガイド板
６  第３ガイド板
７  第４ガイド板
８  第５ガイド板
１０  第１搬送ローラ
１１  第２搬送ローラ
１２  反転ローラ
１７  第１センサ
１８  第２センサ
２０  用紙繰り出し前ロ−ラ
Ｐ１  第１搬送経路
Ｐ２  第２搬送経路
Ｐ３  第３搬送経路
【図１】
0004598305.tif 000002
【図２】
0004598305.tif 000003