JP2004196509A - 給紙装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カセットに収容した用紙の残量が変化し用紙の送出方向における先端位置が変化しても、用紙を供給先に遅速なく安定して送ることができるようにし、またカセット装置の構造が複雑にならないようにすることができる、給紙装置を提供する。
【解決手段】給紙カセットの底板上に積層載置された用紙を順に送り出せ給紙開始のタイミングを、用紙の残量に応じて変化させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどに装備される給紙装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カセットに収容した用紙を最上部の用紙から順次に送り出す典型例（例えば許文献１参照）について図７を参照して説明する。図７（ａ）は用紙がフルに収容された状態を、図７（ｂ）は用紙の残量が殆どなくなった状態を示している。
【０００３】
このカセット装置は、カセット本体４に用紙Ｐを載置する底板６が上下に揺動可能に揺動中心５を中心に取付けられ、底板６とカセット本体４の底壁４ａとの間には底板６を押し上げるばね（図示していない）が設けられ、用紙Ｐの最上部先端側上面が送出ローラ８に押し付けられている。
【０００４】
そして送出ローラ８を回動駆動することにより、載置された用紙Ｐは最上部の用紙から順次に矢印Ｙで示す送出方向に送り出される。残った用紙Ｐは底板６によって押し上げられ最上部に位置する用紙は常に送出ローラ８に押し付けられた状態に維持される。送出ローラ８により送り出された用紙は、一対の給紙ローラ１０ａ、１０ｂの間を通されて搬送され、例えば静電潜像を利用した複写機においては、用紙のレジスト合わせを行う一対のレジストローラ（図示していない）に送られ、次いで感光ドラム（図示していない）に送られる。
【０００５】
上述のような給紙装置にはその構造上、用紙の送り出しのタイミングにずれが発生する。すなわち、図７（ａ）に示す用紙Ｐがフルの状態と図７（ｂ）に示す残量が殆どなくなった状態とでは、底板６が揺動することにより、用紙送出方向Ｙにおける用紙の先端位置が、用紙の多い場合には上流側の位置Ｘ２に、少ない場合には下流側の位置Ｘ１に変化し、用紙送出方向Ｙにおいて前後に距離Ｚのずれが発生する。
【０００６】
送り出される用紙の先端位置が上述のように変化すると、送出ローラ８を作動させる給紙開始動作から用紙を所定の区間、例えばレジストローラのニップ入口位置まで動かす時間が、用紙の残量によって異なってしまう。その結果、底板上の用紙の残量が少なくなると上述のずれが大きくなり、用紙上の画像が用紙搬送方向後端側に目標とした位置からずれるという現象が発生する場合があった。
【０００７】
従来のモノクロ機においては、用紙がレジストローラのニップ位置に到達してから感光体上への画像の形成を開始することで、用紙上の画像の先端位置のずれを防ぐことが可能であった。しかしながら、近年開発が盛んなカラー機、特に中間転写ベルトに１次転写した画像を用紙に２次転写するタイプにおいては、用紙の搬送開始前に画像形成が開始されてしまうため、用紙の送り出しが遅れるとそのまま用紙上の画像の先端ずれ（用紙の搬送方向下流側に画像の位置が正規の位置からずれること）となってしまう。例えば、Ａ４用紙を長さ方向を用紙の搬送方向とする場合には７５ｇ紙５００枚で最後の用紙では約１０ｍｍの画像の先端ずれが発生した。このずれは、給紙カセットに収容可能な用紙の総厚（１枚の厚さｘ枚数）が大きくなるほど大きくなる。
【０００８】
このような給紙不良状態を改善する方法として例えば、用紙が載置される底板を、揺動させないでカセット本体の底壁と略平行に上下動させ、用紙の先端位置が用紙の残量が変わっても常に同じになるようにする構造が採用されている（例えば特許文献２参照）。しかしながらこの方法は、カセット装置が複雑になり、また用紙のサイズに応じた大きさの底板が必要になり、コストアップが問題になる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−３３０６７３号公報（第１図、第６図）
【特許文献２】
特開２００１−８８９５０号公報（第４図）
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、カセットに収容した用紙の残量が変化し用紙の送出方向における先端位置が変化しても、用紙を供給先に遅速なく安定して送ることができるようにし、またカセット装置の構造が複雑にならないようにすることができる、給紙装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決する給紙装置として、給紙カセットの底板上に積層載置された用紙を最上部から順に送り出す給紙装置において、用紙の給紙開始のタイミングを、用紙の残量に応じて変化させる、ことを特徴とする給紙装置が提供される。
【００１１】
そして、給紙開始のタイミングを用紙の先端が送出方向の後方にあるときには先方にあるときよりも早くするようにして、用紙の量が変わっても給紙先に遅速なく安定して供給することができるようにする。また、これによって用紙を供給先に遅速なく安定して送ることができるので、カセット装置の構造を複雑にする必要がない。
【００１２】
好適実施形態においては、該給紙装置は、カセット本体に用紙送出側の端を上下に揺動可能にかつ上方に向けて弾性的に付勢して取付けられた底板を備えている。
【００１３】
そして、カセット本体に簡単な構造の底板を備えることにより、給紙装置の構造が複雑にならないようにすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された給紙装置について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。なお、図７と実質上同一の部分は同一の符号で示されている。
【００１５】
図１及び図２を参照して説明する。図１は全体を番号１２で示す給紙装置の構成の概要を示す説明図、図２は給紙装置１２が装備された画像形成機であるカラータンデム機における用紙の流れを示す説明図である。
【００１６】
給紙装置１２は、載置された用紙Ｐを最上部の用紙から順次に送出ローラ８により一対の給紙ローラ１０ａ、１０ｂの間に送出する給紙カセット装置１４と、送出ローラ８の駆動開始のタイミングを制御する制御手段１６と、用紙Ｐの残量を検出して制御手段１６に出力する検出手段１８とを備えている。制御手段１６は画像形成機の画像を形成するプロセスユニット２０及び検出手段１８からの出力信号に基づいて送出ローラ８の駆動を制御する。
【００１７】
給紙カセット装置１４は、周知のものであり、カセット本体４と、カセット本体４の底壁４ａに揺動中心５を中心に上下に揺動可能に取付けられた底板６と、底板６とカセット本体４の底壁４ａとの間に設けられ底板６を押し上げる方向に付勢する付勢手段（図示していない）と、上述の送出ローラ８及び給紙ローラ１０ａ、１０ｂとを備えている。送出ローラ８を回動駆動することにより、用紙Ｐは最上部の用紙から順次に矢印Ｙで示す送出方向に送り出され、給紙ローラ１０ａ、１０ｂの間に送られる。残った用紙Ｐは底板６によって押し上げられ、最上部に位置した用紙は常に送出ローラ８に押し付けられた状態に維持される。
【００１８】
この給紙カセット装置１４においては、用紙Ｐの送出方向Ｙにおける先端位置Ｘが、図７により説明したように、図１に示す用紙Ｐがフルの状態から残量が殆どなくなり底板６が上方に揺動された状態（二点鎖線で示す）になるにつれて、用紙送出方向Ｙにおいて下流側から上流側に変化する。
【００１９】
検出手段１８は、カセット本体４の上方に軸線１５を中心に揺動自在に設けられ、先端が用紙Ｐの最上部の後端側上面に弾性的に付勢された連動部材２２と、連動部材２２の揺動位置を検出するスイッチ手段２４とを備えている。
【００２０】
連動部材２２は、軸線１５から用紙Ｐの上面に向けて延びたレバー２２ａと、レバー２２ａと一体に形成され軸線１５の反対側に延びた遮光板２２ｂとを備えている。遮光板２２ｂは、例えば樹脂部材に光を反射するアルミテープなどを貼り付けた構成である。スイッチ手段２４は光学スイッチにより構成された一対の第１センサ２４ａ及び第２センサ２４ｂを備えている。第１センサ２４ａ及び第２センサ２４ｂは遮光板２２ｂが揺動する方向に間隔を置いて配設されている。光学スイッチは周知の反射型で構成され、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる発光器と、フォトトランジスタからなる受光器と、増幅器とが同じケース内に納められ、発光器からの投光が遮光板２２ｂにより遮断されるとその反射光を受光してスイッチは「ＯＮ」になり、遮断されないときには「ＯＦＦ」になる。
【００２１】
この遮光板２２ｂ、並びに第１センサ２４ａ及び第２センサ２４ｂは、用紙Ｐと干渉しないように、軸線１５の延びる方向（図１の紙面に垂直の方向）においてカセット本体４の外側に位置付けられている。
【００２２】
主として図２を参照して説明する。カラータンデム機はカラー画像を形成するプロセスユニット２０に４個のユニット、第１プロセスユニット２０ａ、第２プロセスユニット２０ｂ、第３プロセスユニット２０ｃ、第４プロセスユニット２０ｄを備え、それぞれのユニットは少なくとも感光体２６と一次転写ローラ２７を備え、その間を通された中間転写ベルト２８に、順次に形成されたブラックトナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、イエロートナー画像が転写される。給紙ローラ１０ａ、１０ｂにより送られた用紙Ｐは、レジストローラ３０においてレジスト合わせが行われ、２次転写ローラ３２に送られて中間転写ベルト２８の画像が転写され、定着ユニット３４に送られる。
【００２３】
図３及び図４を参照して、検出手段１８の第１センサ２４ａ及び第２センサ２４ｂの配置、並びにカセットの用紙Ｐの残量と第１センサ２４ａ及び第２センサ２４ｂの出力との関係について説明する。図３は連動部材２２の動きと第１センサ２４ａ、第２センサ２４ｂとの位置関係を示し、図４は用紙残量とセンサ出力の関係を示している。本実施の形態においては、用紙Ｐが「フル」の状態でカセットに５００枚収容され、検出手段１８は用紙の残量を「ゼロ」から「フル」の間でレベルＬ、Ｍ、Ｈの３段階に以下に示すように検出する。
【００２４】
（１）レベルＨ：
図３（ａ）に示すように、用紙残量「５００〜３０１枚」のときには、第１センサ２４ａは「ＯＦＦ」第２センサ２４ｂは「ＯＮ」になるよう位置付けられ、図４に示す「レベルＨ」が検出される。
なお用紙残量の区切は説明上１枚の単位で記載するが、検出手段１８は用紙の残量をＨ、Ｍ、Ｌの３段階に区切ればよいので、この枚数を厳密に分けて検出できるものである必要はない。
【００２５】
（２）レベルＭ：
図３（ｂ）に示すように、用紙残量が「３００〜１５１枚」のときには、第１センサ２４ａ、第２センサ２４ｂはともに出力が「ＯＮ」になるよう位置付けられ、図４に示す「レベルＭ」が検出される。
【００２６】
（３）レベルＬ：
図３（ｃ）に示すように、用紙残量「１５０〜０枚」のときには、第１センサ２４ａは「ＯＮ」第２センサ２４ｂは「ＯＦＦ」になるよう位置付けられ、図４に示す「レベルＬ」が検出される。
【００２７】
（４）レベルゼロ：
図３（ｄ）に示すように、用紙残量が「０」のときには、第１センサ２４ａ、第２センサ２４ｂはともに出力が「ＯＦＦ」になるよう位置付けられ、図４に示す「レベル０」が検出される。
【００２８】
図１とともに図５を参照して制御手段１６について説明する。制御手段１６は、送出ローラ８の駆動を制御するための既存の制御手段に、用紙送り出しタイミングのプログラミングの変更により、送出ローラ８の駆動開始のタイミングを次のように制御する。すなわち、送出ローラ８の駆動開始のタイミングを、プロセスユニット２０の第１プロセスユニット２０ａの起動信号が入力されると、検出手段１８からの出力信号レベル、Ｈ、Ｍ、Ｌに基づいて、用紙Ｐの残量がレベルがＨからＬに少なくなるほど早くし、用紙が供給先に遅速なく安定して送られるように制御する。
【００２９】
典型的なカラータンデム機における検討によれば、第１プロセスユニット２２ａの起動信号である第１プロセスユニット２２ａの感光体２６に画像に対応する静電潜像を形成するための露光を開始するタイミングに対して、送出ローラ８が駆動を開始する給紙開始までの時間であるタイミングＴは、図５に示すように、用紙残量が、レベルＬにおいてはＴｌ= １１５２ｍｓ、
レベルＭにおいてはＴｍ= １２０２ｍｓ、
レベルＨにおいてはＴｈ= １２５２ｍｓ、
に設定制御するのが好都合であった。また、検出手段１８による用紙残量の検出は３段階で十分であった。
【００３０】
次に図６を参照してこの制御手段１６における制御の手順について説明する。
【００３１】
ステップＳ−１においては、検出手段１８により用紙Ｐの残量が検出される。
【００３２】
ステップＳ−２においては、検出手段１８の出力信号が「レベル０」かどうか比較され、「レベル０」の場合はステップＳ−３に進み、用紙補給の要求が例えばランプの点灯によって出されステップＳ−１に戻る。「レベル０」でない場合はステップＳ−４に進む。
【００３３】
ステップＳ−４においては、検出手段１８の出力信号が「レベルＬ」かどうか比較され、「レベルＬ」の場合はステップＳ−５において「給紙タイミングＬ」の制御が実行されステップＳ−１に戻る。「レベルＬ」でない場合はステップＳ−６に進む。
【００３４】
ステップＳ−６においては検出手段１８の出力信号が「レベルＭ」かどうか比較され、「レベルＭ」の場合はステップＳ−７において「給紙タイミングＭ」の制御が実行されステップＳ−１に戻る。「レベルＭ」でない場合はステップＳ−８に進む。
【００３５】
ステップＳ−８においては検出手段１８の出力信号が「レベルＨ」かどうか比較され、「レベルＨ」の場合はステップＳ−９において「給紙タイミングＨ」の制御が実行されステップＳ−１に戻る。「レベルＨ」でない場合はステップＳ−１に戻る。
【００３６】
上述したとおりの形態の給紙装置１２の作用について、主として図１を参照して説明する。
【００３７】
（１）安定した給紙ができる：
本発明においては、用紙Ｐの残量に応じて変化する用紙の送出方向Ｙの先端位置が、後方にあるときには前方にあるときに比べ送出ローラ８の駆動開始のタイミングを早くすように制御する制御手段１６を備えているので、カセット本体４に収容した用紙Ｐの残量が変化し用紙の先端位置が変化しても、用紙を給紙先に遅速なく安定して送ることができる。好適実施形態においては用紙残量の検出手段１８を備え、その出力に基づいて給紙動作を開始するタイミングを制御したので、用紙残量の変化に対して安定した給紙動作を得ることができ、典型的な従来のカラータンデム機における画像のズレ約１５ｍｍ（給紙カセットに５００枚収容、用紙搬送速度９７ｍｍ／ｓ）を除くことができ、安定した画像を得ることができた。
【００３８】
（２）コストアップが防止される：
本発明においては、給紙カセット装置１４を用紙を上下に平行に移動させる複雑な構造にする必要がない。また、検出手段１８は従来より設置されている残量検出手段を改造して構成でき、用紙残量検出レベルもＨ、Ｍ、Ｌの３段階で十分であり、制御手段１６も送出ローラ８の駆動を制御する既存の制御手段の改造でよいので、大幅なコストアップを防止することができる。
【００３９】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００４０】
（１）用紙先端位置の変化：
本実施の形態においては、給紙カセット装置１４から送出される用紙の先端位置Ｘが用紙Ｐの残量が減ると用紙送出方向Ｙの上流側である後方にずれる形態が示されているが、本発明は、給紙カセット装置が用紙残量が減ると先端位置が用紙送出方向の下流側の前方にずれる形態の場合にも、前方にずれるにしたがい送出ローラの駆動開始のタイミングを後方よりも遅くなるように制御することにより適用することができる。
【００４１】
（２）検出手段：
本実施の形態においては用紙Ｐの残量を、最上部の用紙の上面に当接する連動部材２２と、その位置を検出するスイッチ手段２４を有した検出手段１８によって検出したが、給紙カセット装置１４の底板６の揺動中心５の揺動角度をポテンショメータなどによって検出したり、用紙の枚数カウンターによって検出してもよい。
【００４２】
（３）スイッチ手段：
本実施の形態においては連動部材２２の位置を検出するスイッチ手段２４として光学スイッチを備えたが、スイッチ手段としては機械的な接触子を有するリミットスイッチでもよい。
【００４３】
（４）用紙残量レベル：
本実施の形態においては用紙残量レベルとして、用紙「フル」から「ゼロ」の間をＨ、Ｍ、Ｌの３段階にしたが、給紙装置が装備される機器の形態に応じて２段階に、あるいは多段階に適宜に設定すればよい。
【００４４】
（５）カラータンデム機：
本実施の形態においては給紙装置１２は、カラー画像形成機であるカラータンデム機に備えられたが、給紙装置が備えられるプリンタ、ファクシミリなど他の機器にも用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に従って構成された給紙装置によれば、カセットに収容した用紙の残量が変化し用紙の送出方向における先端位置が変化しても、用紙を供給先に遅速なく安定して送ることができるようにし、またカセット装置の構造が複雑にならないようにすることができる、給紙装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された給紙装置の構成の説明図。
【図２】図１に示す給紙装置が備えられたカラータンデム機における用紙の流れを示す説明図。
【図３】検出手段の作用説明図で、（ａ）は用紙残量「レベルＨ」、（ｂ）は用紙残量「レベルＭ」、（ｃ）は用紙残量「レベルＬ」、（ｄ）は用紙残量「レベル０」の状態を示している。
【図４】カセット用紙残量とセンサの出力関係を示した表。
【図５】用紙残量レベルと給紙開始時間の関係である給紙タイミングを示した表。
【図６】制御手段による制御の手順を示したフローチャート。
【図７】従来の給紙装置における用紙残量による用紙先端位置の移動の状態を示した説明図。
【符号の説明】
８：送出ローラ
１０ａ、１０ｂ：給紙ローラ
１２：給紙装置
１６：制御手段
１８：検出手段
２０：プロセスユニット
２０ａ：第１プロセスユニット
２２：連動部材
２４：スイッチ手段
２４ａ：第１センサ
２４ｂ：第２センサ
Ｐ：用紙
Ｙ：用紙送出方向

Claims (2)

1. 給紙カセットの底板上に積層載置された用紙を最上部から順に送り出す給紙装置において、
   用紙の給紙開始のタイミングを、用紙の残量に応じて変化させる、ことを特徴とする給紙装置。
2. 前記給紙装置は、カセット本体に用紙送出側の端を上下に揺動可能にかつ上方に向けて弾性的に付勢して取付けられた底板を備えている、請求項１記載の給紙装置。

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