JP2006182503A - シート材供給装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】 収容カセットの再セット時でも正常に供給動作を行うことが可能なシート材供給装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 給紙カセット9が再セットされた後の1枚目の用紙3に対する印刷要求信号が入力されたとき、給紙ローラ12の切替動作が実行された後、基準時間tだけ待ち用紙押圧板15が載置位置から供給位置に上昇した後に給紙ローラ12の回転駆動を実行させて給紙動作を行う。2枚目以降の用紙3に対する印刷要求信号が入力されたとき、用紙押圧板15は既に供給位置にあるので、給紙ローラ12の切替動作の実行後、即時に給紙ローラ12の回転駆動を実行させる。
【選択図】 図26

Description

本発明は、シート材供給装置及び画像形成装置に関し、特に、シート材の供給動作の制御に関する。
例えば下記特許文献1には、上下移動可能に設けられ積載部に積載されたシート材に当接するピックアップローラ(送出ローラ)と、そのピックアップローラよりも搬送方向下流側に設けられ給紙ローラ(分離ローラ)及び分離パッド(分離手段)を有する分離機構とを備えたシート材供給装置が開示されている。積載部上のシート材に当接した状態でピックアップローラが回動することによりシート材が分離機構側に送り出され、給紙ローラ及び分離ローラのニップによってシート材が1枚ずつ分離されて更に搬送方向下流側に搬送されるよう動作する。
ここで、ピックアップローラを常時シート材に当接させたものとすると、ピックアップローラとシート材との擦れにより紙粉や搬送音が発生したり、搬送負担が増大するという問題が生じる。そこで、特許文献1のものでは、シート材が給紙ローラ及び分離ローラのニップ位置に到達した時点でソレノイドスイッチをオンしてピックアップローラを積載部上のシート材から離間させるようにしている。
特開2001−80774公報
ところで、装置の小型化、コストの低減化等を図るため、専用の検出センサ等をなるべく用いることなく、ピックアップローラの位置をメカ的に検出しつつギア制御によって上記のピックアップローラの離間動作を行う構成が望まれている。この構成では、ピックアップローラの位置に基づき積載部を上昇させる。つまり、積載部を上昇駆動させその上のシート材に当接するピックアップローラの位置が所定の高さになった時点でその駆動を切り、シート材が減少しピックアップローラが所定量下がったときに再び上昇駆動させるのである。
しかし、この構成では、例えばシート材の補充等のため上記積載部を有する収納カセットが再セットされたとき、ピックアップローラはシート材から離間した初期位置に位置し、かつ、積載部は最下点に位置する。上述したように、積載部の上昇駆動は、ピックアップローラの位置に基づき切り替える構成なので、ギア機構がある程度駆動した後でないと、積載部の上昇駆動が開始されず、シート材の供給ミス(ピックミス)が生じるという問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、収容カセットの再セット時でも正常に供給動作を行うことが可能なシート材供給装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明に係るシート材供給装置は、装置本体と、シート材が積載され上下動可能に設けられた積載部を有し、前記装置本体に対して引き出し可能に装着される収納カセットと、上下動可能に設けられ、前記積載部に積載されたシート材の上面に当接した状態で回動することにより当該シート材をその搬送方向下流側に送り出す送出ローラと、前記送出ローラが前記積載部に積載されたシート材に当接可能な送出位置にある状態で、当該送出ローラの移動位置が所定の高さ以下であることを条件に、前記積載部を上昇させる上昇機構と、前記送出ローラを前記積載部から離間させた初期位置と前記送出位置とに切り替える位置切替手段と、シート材の供給開始信号を受けたことに基づき前記送出ローラを前記初期位置から前記送出位置に切り替える切替動作を前記位置切替手段に実行させ、その後に前記送出ローラを回動駆動させる駆動手段と、前記装置本体への前記収納カセットの装着操作の有り無しを判断する判断手段と、前記切替動作時からの前記回動駆動の開始タイミングを、前記判断手段にて前記装着操作有りと判断されたときの方が装着操作無しと判断されたときよりも遅くするタイミング変更手段と、を備えることを特徴とする。
なお、本発明でいう「シート材」には被記録媒体としての用紙やOHPシートなどの他、被記録媒体以外のシート材、例えば紙幣などであってもよい。
「シート材供給装置」は、画像形成装置(プリンタ、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及びスキャナ機能等を備えた複合機など)の本体に対して着脱可能に装着されるものであっても、着脱不能なものであってもよい。また、上記画像形成装置の本体にシート材を供給するためのものに限らず、例えば紙幣等のシート材をカウントするための装置に設けられるものであってもよい。
「収納カセット」は、装置本体から引き出し可能であれば、当該装置本体から離脱可能なものであっても離脱不能なものであってもよい。
請求項2の発明は、請求項1に記載のシート材供給装置において、前記収納カセットの再装着の有り無しを検知するカセット検知センサを備え、前記判断手段は、前記カセット検知センサにて前記収納カセットの再装着有りが検知されたことに基づいて前記収納カセットの装着操作有りと判断することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載のシート材供給装置において、前記積載部上のシート材の有り無しを検知するシート材有無検知センサを備え、前記判断手段は、前記シート材有無検知センサにてシート材無しが検知されたことに基づいて前記装着操作有りと判断することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のシート材供給装置において、前記駆動手段は、前記供給開始信号を受ける前の第1回転位置から順番に、前記位置切替手段に前記切替動作をさせる切替回転範囲と、駆動源からの駆動力を受けて前記送出ローラに前記回動駆動をさせる駆動回転範囲とを有して回転可能に設けられる駆動ギアと、前記駆動ギアを、少なくとも前記第1回転位置から前記駆動回転範囲に達するまでその回転方向に付勢する付勢手段と、前記駆動ギアを、前記供給開始信号を受けるまで前記第1回転位置で係止し、前記供給開始信号を受けたときに当該第1回転位置での係止を解除し、前記駆動回転範囲の手前の第2回転位置で係止し、その後に当該第2回転位置での係止を解除する係止手段と、を有して構成され、前記タイミング変更手段は、前記第1回転位置での係止解除の時点からの前記第2回転位置での係止解除タイミングを前記判断手段の判断結果に基づき変更するように前記係止手段の係止動作を制御することを特徴とする。
なお、「駆動源」は、シート材供給装置に内蔵されたものであっても、或いは、シート材供給装置外、例えば、シート材の供給対象(例えば画像形成装置の本体など)側に設けられたものであってもよい。
請求項5の発明は、請求項4に記載のシート材供給装置において、前記位置切替手段は、前記駆動ギアの回転に伴って回動するカムと、当該カムと当接しその回動に基づき前記送出ローラを前記初期位置と前記送出位置との間で移動させる移動手段と、を有して構成され、前記カムは、前記駆動ギアに対して同軸上に設けられ当該駆動ギアの回転により一体的に回転することを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5に記載のシート材供給装置において、前記カムと前記駆動ギアとは一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項4〜請求項6のいずれかに記載のシート材供給装置において、前記駆動ギアは、その回転方向において順番に第1係止突起及び第2係止突起を有し、前記係止手段は、前記第1係止突起を係止可能な係止姿勢及び係止不可の待避姿勢の間で揺動可能に設けられた第1係止アームと、前記第2係止突起を係止可能な係止姿勢及び係止不可の待避姿勢の間で揺動可能に設けられた第2係止アームと、前記供給開始信号及び前記タイミング変更手段の制御に基づき前記第1係止アーム及び前記第2係止アームのいずれか一方の係止アームを前記係止姿勢と前記待避姿勢との間で変更する変更手段と、を有し、前記一方の係止アームが待避姿勢にあるとき他方の係止アームが係止姿勢にあり、前記一方の係止アームが係止姿勢にあるとき前記他方の係止アームが待避姿勢にある構成であることを特徴とする。
なお、本請求項5の「第1係止アーム及び第2係止アーム」は1部材として一体形成されものであっても、互いに別部材であってもよい。
請求項8の発明は、請求項7に記載のシート材供給装置において、前記一方の係止アームは前記第2係止アームであり、前記第1係止アームは、前記第2係止アームとは別体であり、且つ、当該第2係止アームの揺動に対して遊びを有して従属的に揺動可能とされていることを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項7または請求項8に記載のシート材供給装置において、前記第1係止アーム及び前記第2係止アームは、前記駆動ギアの回転軸と平行をなす軸線上を中心に揺動可能に設けられ、かつ、前記回転軸及び前記軸線を含む平面で仕切られる一方側で前記第1係止アームが前記第1係止突起を係止し、他方側で前記第2係止アームが前記第2係止突起を係止することを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項8または請求項9に記載のシート材供給装置において、前記第1及び第2の係止突起は、前記駆動ギアの回転軸方向においてオフセットした位置に配され、前記第1及び第2の係止アームは、前記第1及び第2の係止突起に対応してオフセットした位置に配されていることを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項7〜請求項10のいずれかに記載のシート材供給装置において、前記変更手段は、オン状態で前記第1係止アームを待避姿勢とし前記第2係止アームを係止姿勢にするキープソレノイドスイッチであることを特徴とする。
なお、「キープソレノイドスイッチ」とは、電源が切られても逆電流が与えられない限りオン状態を維持するソレノイドスイッチをいう。
請求項12の発明は、請求項11に記載のシート材供給装置において、前記積載部の上昇位置に基づき当該積載部上のシート材の残留量を示すシート材インジケータを備えることを特徴とする。
請求項13の発明に係る画像形成装置は、前記請求項1〜請求項12のいずれかに記載のシート材供給装置と、このシート材供給装置から供給されたシート材としての被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、を備えることを特徴とする。
<請求項1の発明>
収納カセットが装置本体に再装着されずに次のシート材の供給動作が続行される場合、既に積載部は所定の高さ(送出ローラによって正常に送り出すことが可能な高さ)にある。従って、上記次のシート材の供給開始信号を受けたときには、直ぐに送出ローラを回動させても正常に供給動作を行うことができる。
これに対して、例えばシート材補給等のために収納カセットが一旦引き出されて再装着された場合、積載部は最下点に位置した状態になっている。従って、積載部を上記所定の高さまで上昇させた後に、送出ローラを回動させる必要がある。
そこで、本構成では、収納カセットの装着操作がされる(又はされた)と判断された場合、切替動作時(即ち、送出ローラが送出位置に切り替わって上昇機構が駆動可能状態となった時)からの送出ローラの回動駆動の開始タイミングを、装着操作がされないと判断された場合に比べて遅くするようにした。
<請求項2の発明>
本構成によれば、カセット検知センサを用いて装着操作の有り無しを判断できるため、センサの数が増えることを抑制できる。
<請求項3の発明>
本構成によれば、シート材有無検知センサを用いて装着操作の有り無しを判断できるため、センサの数が増えることを抑制できる。
<請求項4の発明>
本構成によれば、駆動ギアは、供給開始信号を受ける前には送出ローラを初期位置とした第1回転位置になっており、供給開始信号を受けると、第1回転位置での係止が解除され付勢手段の付勢力によって切替回転範囲となる。これにより、送出ローラが送出位置に切り替わり、積載部は上昇機構によって上昇可能となる。そして、駆動ギアが付勢手段の付勢力によって更に回転し駆動回転範囲手前の第2回転位置で係止され、その後、タイミング変更手段の制御に基づくタイミングで第2回転位置での係止が解除される。これにより、駆動ギアが駆動源から駆動力を受けて送出ローラが回動し、シート材の供給動作が開始される。
このように、駆動ギアを係止するタイミングを変更するという比較的に簡単な構成で本発明を実現できる。
<請求項5,6の発明>
本発明によれば、回転によって切替動作を実行させるカムが、駆動ギアに対して同軸上に配される構成であるから、駆動ギアとカムとの回転方向における位置調整によって上記切替動作のタイミング設定を容易に行うことができる。しかも、請求項6のように、カムと駆動ギアとを一体的に形成すれば部品点数を軽減できる。
<請求項7の発明>
本構成では、第1及び第2の1対の係止アームで駆動ギアを第1及び第2の各回動位置で係止する構成である。ここで、一方の係止アームに対して他方の係止アームを従属的に揺動させる構成としたので、一方の係止アームを係止姿勢及び待避姿勢間で揺動させることで、他方の係止アームも係止姿勢及び待避姿勢間で揺動させることができる。また、このような構成であれば、1対の係止アームを独立的に揺動させるものに比べて両係止アームの係止・解除のタイミングの調整が容易となる。
<請求項8の発明>
本構成によれば、変更手段によって第2係止アームは即時的に揺動して姿勢変更されるのに対して、第1係止アームは遊びの分だけ遅れて揺動して姿勢変更する。つまり、駆動ギアが第1回動位置で第1係止アームによって係止された状態で変更手段が動作すると、まず、第2係止アームが駆動ギアを第2回動位置で係止可能な係止姿勢に変わり、その後に、第1係止アームによる第1回動位置での係止が解除される。従って、第2係止アームによる第2回動位置での係止を確実に行うことができる。
<請求項9の発明>
本構成によれば、駆動ギアの回転軸及び両係止アームの同軸を含む平面を境として互いに反対側でそれぞれの係止アームによる駆動ギアの係止を行う。従って、両係止アームの係止を同じ側で行うものに比べて余裕をもった係止動作が可能となる。
<請求項10の発明>
本構成によれば、第1係止突起と第1係止アームの係止・解除動作と、第2係止突起と第2係止アームの係止・解除動作と、干渉させることなく円滑に行うことができる。
<請求項11,12の発明>
本構成によれば、第2係止アームが第2係止突起を係止している状態で、例えば停電等によって電源投入が中断された場合であっても、キープソレノイドはその状態を維持するため、電源再投入時にはそのまま供給動作を実行できる。また、このような構成であれば、請求項12のようにシート材インジケータを設けてもシート材の残留量を正確に示すことが可能となる。
<請求項13の発明>
本構成によれば、画像形成装置において上記各構成の効果を得ることができる。
次に本発明の一実施形態を図1〜図26を参照して説明する。
1.本実施形態の全体構成
図1は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタを示す要部側断面図である。このレーザプリンタ1は、本体ケーシング2と、その本体ケーシング2内に収容される、シート材としての用紙3を給紙するためのフィーダ部4(本発明の「シート材供給装置」に相当)や、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5(本発明の「画像形成手段」に相当)などを備えている。
(1)本体ケーシング
本体ケーシング2の一方側の側壁には、後述するプロセスカートリッジ20を着脱するための着脱口6が形成されており、その着脱口6を開閉するためのフロントカバー7が設けられている。このフロントカバー7は、その下端部に挿通されたカバー軸(図示せず)に回動自在に支持されている。これによって、フロントカバー7をカバー軸を中心として閉じると、図1に示すように、フロントカバー7によって着脱口6が閉鎖され、フロントカバー7をカバー軸を支点として開くと(傾倒させると)、着脱口6が開放され、この着脱口6を介して、プロセスカートリッジ20を本体ケーシング2に対して着脱させることができる。
なお、以下の説明では、プロセスカートリッジ20が本体ケーシング2に装着された状態において、フロントカバー7が設けられる側を「前側、前面」とし、その反対側を「後側、後面」とする。
(2)フィーダ部
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に、引き出し可能に装着される給紙カセット9(本発明の「収納カセット」に相当)と、給紙カセット9の前端部の上方に設けられる分離ローラ10および分離パッド11と、分離ローラ10の後側(分離パッド11に対して用紙3の搬送方向上流側)に設けられる給紙ローラ12(本発明の「送出ローラ」に相当)とを備えている。また、フィーダ部4は、分離ローラ10の前側上方(分離ローラに対して用紙3の搬送方向下流側)において対向配置される紙粉取りローラ8と、その紙粉取りローラ8に対向配置される対向ローラ13とが設けられている。
そして、用紙3の搬送経路56は、上記紙粉取りローラ8の配置付近からU字状に後側へ折り返され、その更に搬送方向下流側において上記プロセスカートリッジ20の下方に、1対のローラからなるレジストローラ14を備えている。
給紙カセット9の内部には、用紙3を積層状に載置可能な用紙押圧板15(本発明の「積載部」に相当)が備えられている。この用紙押圧板15は、後端部において揺動可能に支持されることによって、前端部が下方に配置され、給紙カセット9の底板16に沿う載置位置(図1に示した状態)と、前端部が上方に配置され、傾斜する供給位置(図14〜17に示した状態)とに揺動可能とされている。
また、給紙カセット9の前端部には、用紙押圧板15の前端部を上方に持ち上げるためのレバー17が設けられている。このレバー17は、用紙押圧板15の前端部下方位置において、後端部がレバー軸18にて揺動可能に支持され、前端部が給紙カセット9の底板16に伏した伏臥姿勢(図1に示した状態)と、前端部が用紙押圧板15を持ち上げた傾斜姿勢(図11〜14に示した状態)との間で揺動可能となっている。そして、レバー軸18に図中時計回りの回転駆動力が入力されると、レバー17がレバー軸18を支点として回転し、レバー17の前端部が用紙押圧板15の前端部を持ち上げ、用紙押圧板15を供給位置に移動させる。
用紙押圧板15が供給位置に位置すると、用紙押圧板15上の用紙3は、給紙ローラ12に押圧され、給紙ローラ12の回転によって、分離ローラ10と分離パッド11との間の分離位置Xに向けて給紙が開始される。
一方、給紙カセット9がフィーダ部4から引き出されると、用紙押圧板15は、その自重によって、前側端部が下方に移動して載置位置に位置し、用紙押圧板15上に用紙3を積層状に載置することができる。なお、上記分離バッド11、紙粉取りローラ8、用紙押圧板15及びレバー17は給紙カセット9に設けられ、給紙ローラ12、分離ローラ10、対向ローラ13及びレジストローラ14は本体ケーシング2に設けられている。また、フィーダ部4のうち給紙カセット9を除いた部分が本発明の「装置本体4a」に相当する。また、図1は、給紙カセット9が装置本体4aに挿入されて正規の収容位置に配されて装着が完了した状態を示している。
給紙ローラ12によって分離位置Xに向けて送り出された用紙3は、分離ローラ10の回転によって、分離ローラ10と分離パッド11との間の分離位置Xで挟まれたときに、1枚ごとに捌かれて給紙される。給紙された用紙3は、上記U字状の搬送経路56に沿って折り返される。より具体的には、給紙された用紙3は、まず、分離ローラ10と分離パッド11との間の分離位置Xを通って上方へ搬送され、更に紙粉取りローラ8と対向ローラ13との間を通ってここで紙粉が取り除かれた後、レジストローラ14に搬送される。なお、この用紙3の給紙方向が本発明でいう「シート材の搬送方向下流側」に相当する。
レジストローラ14は、用紙3を、レジスト後に、後述する感光ドラム29と転写ローラ32との間であって、感光ドラム29上のトナー像を用紙3に転写する転写位置に搬送する。
(3)画像形成部
画像形成部5は、スキャナ部19、プロセスカートリッジ20、定着部21などを備えている。
(a)スキャナ部
スキャナ部19は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、図示しないレーザ光源、回転駆動されるポリゴンミラー22、fθレンズ23、反射鏡24、レンズ25および反射鏡26などを備えている。レーザ光源から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー22で偏向されて、fθレンズ23を通過した後、反射鏡24によって光路が折り返され、さらにレンズ25を通過した後、反射鏡26によってさらに光路が下方に屈曲されることにより、プロセスカートリッジ20の後述する感光ドラム29の表面上に照射される。
(b)プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ20は、スキャナ部19の下方において、本体ケーシング2に対して着脱自在に装着されている。このプロセスカートリッジ20は、筐体として、上フレーム27と、この上フレーム27と別体に形成されて、上フレーム27と組み合わされる下フレーム28とを備えている。また、プロセスカートリッジ20は、筐体内に、感光ドラム29、スコロトロン型帯電器30、現像カートリッジ31、転写ローラ32、およびクリーニングブラシ33を備えている。
感光ドラム29は、円筒形状をなし、最表層がポリカーボネートなどからなる正帯電性の感光層により形成されるドラム本体34と、このドラム本体34の軸心において、ドラム本体34の長手方向に沿って延びる軸としての金属製のドラム軸35とを備えている。ドラム軸35が上フレーム27に支持され、このドラム軸35に対してドラム本体34が回転自在に支持されることにより、感光ドラム29は、上フレーム27において、ドラム軸35を中心に回転自在に設けられている。
スコロトロン型帯電器30は、上フレーム27に支持されており、感光ドラム29の後側斜め上方において、感光ドラム29と接触しないように所定間隔を隔てて、感光ドラム29と対向配置されている。このスコロトロン型帯電器30は、感光ドラム29と所定間隔を隔てて対向配置された放電ワイヤ37と、放電ワイヤ37と感光ドラム29との間に設けられ、放電ワイヤ37から感光ドラム29への放電量を制御するためのグリッド38とを備えている。このスコロトロン型帯電器30では、グリッド38にバイアス電圧を印加すると同時に、放電ワイヤ37に高電圧を印加して、放電ワイヤ37をコロナ放電させることにより、感光ドラム29の表面を一様に正極性に帯電させることができる。
現像カートリッジ31は、後側が開放されるボックス状の収容ケース60を備え、下フレーム28に対して着脱自在に装着されている。この現像カートリッジ31内には、トナー収容室39、トナー供給ローラ40、現像ローラ41および層厚規制ブレード42が設けられている。
トナー収容室39は、仕切板43によって仕切られる収容ケース60の前側の内部空間として形成されている。トナー収容室39内には、現像剤として、正帯電性の非磁性1成分のトナーTが充填されている。
また、トナー収容室39内には、中央に設けられた回転軸55に支持されたアジテータ44が設けられている。このアジテータ44は、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。アジテータ44が回転駆動されると、トナー収容室39内のトナーTが攪拌されて、仕切板43の下方において前後方向に連通する開口部45からトナー供給ローラ40に向かって放出される。
トナー供給ローラ40は、開口部45の後側に配置されて、現像カートリッジ31に回転可能に支持されている。このトナー供給ローラ40は、金属製のローラ軸を、導電性の発泡材料からなるローラで被覆することにより構成されている。このトナー供給ローラ40は、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。
現像ローラ41は、トナー供給ローラ40の後側において、トナー供給ローラ40と互いに圧縮されるように接触した状態で、現像カートリッジ31に回転可能に支持されている。また、現像ローラ41は、現像カートリッジ31が下フレーム28に装着された状態で、感光ドラム29に対向して接触する。この現像ローラ41は、金属製のローラ軸41aを、導電性のゴム材料からなるローラで被覆することにより構成されている。ローラ軸41aは、現像カートリッジ31の前端部において、その両端部が現像カートリッジ31の側面から前後方向と直交する幅方向外方に突出している。現像ローラ41には、現像時に現像バイアスが印加される。また、現像ローラ41は、図示しないモータからの動力の入力により、トナー供給ローラ40と同じ方向に回転駆動される。
層厚規制ブレード42は、金属の板ばね材からなるブレード本体46の先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部47を備えている。この層厚規制ブレード42は、現像ローラ41の上方において現像カートリッジ31に支持されて、押圧部47がブレード本体46の弾性力によって現像ローラ41上に圧接されている。
開口部45から放出されたトナーTは、トナー供給ローラ40の回転により、現像ローラ41に供給され、このとき、トナー供給ローラ40と現像ローラ41との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ41上に供給されたトナーTは、現像ローラ41の回転に伴って、層厚規制ブレード42の押圧部47と現像ローラ41との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ41上に担持される。
転写ローラ32は、下フレーム28に回転自在に支持されており、上フレーム27と下フレーム28とが組み合わされた状態において、感光ドラム29と上下方向において対向して接触し、感光ドラム29との間にニップを形成するように配置されている。この転写ローラ32は、金属製のローラ軸32aを、導電性のゴム材料からなるローラで被覆することにより構成されている。転写ローラ32には、転写時に転写バイアスが印加される。また、転写ローラ32は、図示しないモータからの動力の入力により、感光ドラム29と反対方向に回転駆動される。
クリーニングブラシ33は、下フレーム28に取り付けられており、上フレーム27と下フレーム28とが組み合わされた状態において、感光ドラム29の後側において、感光ドラム29と対向して接触するように配置されている。
感光ドラム29の表面は、その感光ドラム29の回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器30により一様に正帯電された後、スキャナ部19からのレーザビームの高速走査により露光され、用紙3に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
次いで、現像ローラ41の回転により、現像ローラ41上に担持されかつ正帯電されているトナーが、感光ドラム29に対向して接触するときに、感光ドラム29の表面上に形成されている静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム29の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給される。これにより、感光ドラム29の静電潜像は、可視像化され、感光ドラム29の表面には、反転現像によるトナー像が担持される。
その後、感光ドラム29の表面上に担持されたトナー像は、図1に示すように、レジストローラ14によって搬送されてくる用紙3が、感光ドラム29と転写ローラ32との間の転写位置を通る間に、転写ローラ32に印加される転写バイアスによって、用紙3に転写される。トナー像が転写された用紙3は、定着部21に搬送される。
(c)定着部
定着部21は、プロセスカートリッジ20の後側に設けられ、定着フレーム48と、その定着フレーム48内に、加熱ローラ49および加圧ローラ50とを備えている。
定着部21では、転写位置において用紙3上に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ49と加圧ローラ50との間を通過する間に熱定着させる。トナーが定着した用紙3は、本体ケーシング2の上面に向かって上下方向に延びた排紙パス51に搬送される。排紙パス51に搬送された用紙3は、その上側に設けられる排紙ローラ52によって、本体ケーシング2の上面に形成された排紙トレイ53上に排紙される。
2.給紙ローラ及び分離ローラの構成
図2は、ギア機構部分を前側から見た斜視図である。同図において、紙面右下方向がレーザプリンタ1の前端側であり、紙面左上方向がレーザプリンタ1の後端側である。
給紙ローラ12及び分離ローラ10は、図2に示すように、それぞれの回転軸体71,72を上記搬送方向に直交する方向に沿って並設した状態で軸受け部材70に対して回転可能に軸受けされている。なお、回転軸体71,72は、樹脂で成形され、その外周面に、ひけ防止のための凹部が形成されている。このうち、分離ローラ10の回転軸体72の一方の端部側は、軸受け部材70の一方(図2で紙面左方向)の側壁部を貫き、その先端部に分離ローラギア73が一体的に設けられている。そして、この分離ローラギア73が、後述するギア機構80からの駆動力を受けることで回転軸体72が回転し、これに伴って分離ローラ10が一体的に回動する。
また、軸受け部材70は、分離ローラ10の回転軸体72を中心に給紙ローラ12側が揺動するようになっている(図1の白抜き矢印方向)。そして、上記レバー軸18の回動により用紙押圧板15が上昇駆動する。これにより、給紙ローラ12は、この用紙押圧板15に積載された用紙群の最上位の用紙3表面が下方から接触して上方に揺動される。
また、給紙ローラ12及び分離ローラ10の同軸上には、各回転軸体71,72それぞれと一体的に回転するギア(このうち回転軸体72と一体的に回転するギア75のみ図示)が設けられ、これらのギア75と噛み合う連結ギア76を介して両ローラ10,12が連動回転するようになっている。即ち、分離ローラ10が回動することにより、給紙ローラ12が従属的に回動するのである。
3.給紙ローラの切替手段
図2に示すように、上記回転軸体72の後方(同図では紙面左上方向)には、当該回転軸体72と平行をなし、略中央位置77aが回転可能に支持されたアーム部材77が設けられている。そして、アーム部材77は、この一方の端部77bが、軸受け部材70のうち給紙ローラ12が設けられた揺動端側に係合され、他方の端部77cがギア機構80に係合されている。また、アーム部材77は、端部77cがバネ部材74によって上方に付勢されている。
図3,4は、フィーダ部4を後側から見た正面図(給紙ローラ12が離間位置、即ち「初期位置」にある状態」)、及び、フィーダ部4を後側から見た正面図(給紙ローラ12が接触位置、即ち「送出位置」にある状態、以下、「給紙位置」という)である。これらの図面において紙面手前側がレーザプリンタ1の後端で、紙面奥側がレーザプリンタ1の前端である。
このような構成により、図3に示すように、アーム部材77の他方の端部77cがギア機構80によって下方に押し下げられることで、給紙ローラ12は用紙押圧板15に積載された用紙群から離間した初期位置に移動する。一方、図4に示すように、上記ギア機構80による押し下げ力が解除されることで、給紙ローラ12はその自重によって下方向に垂下し、用紙押圧板15に積載された用紙群と接触する給紙位置に移動する。
4.分離バッドと分離ローラとの間の圧力変更機構
図1に示すように、分離パッド11は、矩形状の配置板11aに敷設されて、この配置板11aは前端部が支持軸11bにて回転可能に支持されることで、後端側が揺動可能となっている。そして、配置板11aの下方には、当該配置板11aの下面を下方から上方に向けてバネ部材78(例えばコイルバネ)が押し付けられており、このバネ部材78の付勢力によって分離バッド11が分離ローラ10に押圧されている。
また、図2に示すように、上記回転軸体72の下方には、当該回転軸体72と平行をなし、略中央位置79aが回転可能に支持されたアーム部材79が設けられている。そして、アーム部材79は、この一方の端部79bが、バネ部材78の下端部に当接され、他方の端部79cが後述するギア機構80に係合されている。
図5,6は、フィーダ部を前側から見た正面図(低圧力状態)、及び、フィーダ部を前側から見た正面図(高圧力状態)である。これらの図面において紙面手前側がレーザプリンタ1の前端で、紙面奥側がレーザプリンタ1の後端である。
このような構成により、図5に示すように、アーム部材79の他方の端部79cが上方に位置しているときは、一方の端部79bが下方に位置し、バネ部材78はその一方の端部79bと配置板11aの裏面との離間距離に応じた量だけ圧縮変形する(以下、この状態を「低圧力状態」という)。一方、図6に示すように、アーム部材79の他方の端部79cが下方に移動すると、一方の端部79bが上方に移動してバネ部材78の下端部を押し上げ、バネ部材78は更に圧縮変形される。これにより、分離ローラ10に対する分離バッド11の押圧力を上記低圧力状態よりも強くすることができる(以下、この状態を「高圧力状態」という)。
なお、図5,6に示すように、アーム部材79の一方の端部79bには上方に向けて起立形成された突起部79dが設けられ、この突起部79dがバネ部材78の下端から内部に挿入されている。これにより、当該端部79bとバネ部材78との位置ずれを規制している。
5.ギア機構
次に、ギア機構80について説明する。このギア機構80は、本体ケーシング2側に設けられた駆動モータM(本発明の「駆動源」に相当、図2参照)からの駆動力を受けて回転する複数のギアを備え、主として、次の動作を制御する。
(a)回転軸体72を回転させて分離ローラ10及び給紙ローラ12を回動させる動作(以下、「ローラ駆動動作」という、本発明の「送出ローラの回動駆動」に相当)の制御。
(b)アーム部材77の端部77cを上下動させて給紙ローラ12を昇降させる動作(以下、「給紙ローラ切替動作」という)の制御。
(c)アーム部材79の端部79cを上下動させて分離ローラ10と分離パッド11との間の圧力を変える動作(「以下、「圧力の低減動作」という)の制御。
(d)給紙ローラ12が給紙位置にある状態で、その給紙ローラ12が給紙可能な所定の高さになるまでレバー17を回動させて用紙押圧板15を上昇させ、その所定の高さに達したらレバー17の回動を停止させる載置部上昇機構としての動作(以下、「用紙押圧板上昇動作」という)の制御。なお、上記「所定の高さ」は、給紙ローラ12が用紙押圧板15上の最上位の用紙3の上面に適切な圧力で当接し正常に給紙可能な高さをいう。
具体的には、ギア機構80は、図2に示すように、上記分離ローラギア73と、入力ギア81と、ソレノイドスイッチ82と、ソレノイドレバー83と、セクターギア84と、リフトレバー85と、分離レバー86等を備えて構成されている。
(1)ソレノイドスイッチ及びソレノイドレバー
図7,9,11はギア機構を図1と同方向(レーザプリンタ1の右側)から見た簡略図であり、これらの図面において紙面右方向がレーザプリンタ1の前端であり、紙面左方向がレーザプリンタ1の後端である。また、図8,10,12はギア機構を図1とは反対方向(レーザプリンタ1の左側)から見た簡略図であり、これらの図面において紙面左方向がレーザプリンタ1の前端であり、紙面右方向がレーザプリンタ1の後端である。
図1に示す符号61は、模式的に示した制御回路であり、例えば使用者の印刷要求(画像形成)操作やレーザプリンタに連なる外部の通信端末からの印刷指令信号の受信に基づく印刷要求信号(本発明でいう「シート材の供給開始信号」に相当)を受けてソレノイドスイッチ82をオンオフ制御する。
ソレノイドスイッチ82は、制御回路61からの制御信号を受けてオンオフ動作スイッチ手段として機能する。ここで、ソレノイドスイッチ82は、永久磁石を備えてオン状態で電源投入が遮断されてもオン動作時の電流に対する逆電流が与えられない限り当該オン状態を維持するキープソレノイドスイッチである。
ソレノイドレバー83は、図2,7,8にも示すように、セクターギア84の回転軸87と平行をなす軸線110a,110b上で揺動可能に支持された第1ソレノイドアーム111及び第2ソレノイドアーム112(本発明の「第1及び第2の係止アーム」に相当)を備えて構成されている。
このうち、第1ソレノイドアーム111は、後斜め上方向に突出するアーム先端部に、セクターギア84に突設された第1係止突起84aと係止可能な係止爪111aが一体的に設けられ、アーム基端側に、レーザプリンタ1の前端側に突出した係合突部111bが一体的に形成されている。第1ソレノイドアーム111は第1係止突起84aを係止可能な係止姿勢(図7,11参照)と、その係止可能位置から待避した待避姿勢’(図9参照)との間で揺動可能になっている。なお、第1ソレノイドアーム111は、回転軸87と軸線110a,110bを含む平面(図7で破線Nで図示、本発明の「回転軸及び軸線を含む平面」に相当)に対して上方位置で第1係止突起84aを係止する。
第2ソレノイドアーム112は、第1ソレノイドアーム111に対して左側(図7で紙面奥側)にオフセットした位置に配されている。この第2ソレノイドアーム112は、後斜め下方向に突出するアーム先端部に、セクターギア84に突設された第2係止突起84bと係止可能な係止爪112aが一体的に設けられている。また、アーム基端側に、ソレノイドレバー83の揺動方向において遊びCを有した状態で上記第1ソレノイドアーム111の係合突部111bが挿入される係合凹所112bが一体的に設けられている。そして、この第2ソレノイドアーム112は、アーム基端側がソレノイドスイッチ82のオンオフ動作によって上下動される。具体的には、第2ソレノイドアーム112は、ソレノイドスイッチ82がオンした状態で第2係止突起84bを係止可能な係止姿勢(図9参照)となり、ソレノイドスイッチ82がオフした状態でその係止可能位置から待避した待避姿勢(図7,11参照)となる。なお、第2ソレノイドアーム112は、上記平面Nに対して下方位置で第2係止突起84Bを係止する。
このような構成により、図7に示すように、ソレノイドスイッチ82がオフ状態のとき、第2ソレノイドアーム112は待避姿勢にある。これに対して、第1ソレノイドアーム111は、その係合突部111bが係合凹所112bの下内壁によって上方に押し上げられて係止姿勢となる。一方、図9に示すように、ソレノイドスイッチ82がオン状態になると、第2ソレノイドアーム112は係止姿勢となる。これに対して、第1ソレノイドアーム111は、係合突部111bと係合凹所112bの間の遊びCの分だけ遅れたタイミングで、その係合突部111bが係合凹所112bの上内壁によって下方に押し上げられて待避姿勢となる。即ち、第2ソレノイドアーム112が係止姿勢になる頃に第1ソレノイドアーム111による係止を解除するようにして、第2ソレノイドアーム112による係止を確実に行えるようにしているのである。
(2)セクターギア
セクターギア84は、同一の回転軸87に対して一体的に回転する、第1カム88と、第1欠け歯ギア89と、第2欠け歯ギア90と、第2カム91と、第3カム92とから構成されている。
(a)第1欠け歯ギア
第1欠け歯ギア89は、図7に示すように、全周の略3分の1の部分が連続的に欠け歯になっており、上記分離ローラギア73と噛み合うことで、分離ローラ10を回動駆動させる役目を果たす。なお、図7,9の状態では、まだ、分離ローラギア73とが噛み合っておらず、分離ローラ10は空回り可能になっている。つまり、上述のローラ駆動動作を実行できないようになっている。
(b)第1カム及び第1係止突起
第1欠け歯ギア89の右側(図2で紙面左下方向、図7で紙面手前側)には、その第1欠け歯ギア89よりも一回り小さい第1円盤体114が配され、更にその右側に第1カム88が配されている。第1円盤体114の外周面には、第1欠け歯ギア89の欠け歯部分の略中央に対応する位置に上述した第1係止突起84aが一体的に突設されている。
第1カム88は、一径方向において突出して径大となった径大部88aを有した形状になっている。第1カム88の後方には、径大部88aと押圧状態で接触してセクターギア84を図7の紙面時計回り方向(本発明でいう「回転方向」に相当)に付勢するセクターバネ95が配されている。このセクターバネ95は、図7に示す第1ソレノイドアーム111と第1係止突起84aとの係止状態(以下、「第1係止状態」という)の手前から、図9に示す第2ソレノイドアーム112と第2係止突起84bとの係止状態(以下、「第2係止状態」という)、更には、その第2係止状態が解除され第2欠け歯ギア90と入力ギア81とが噛み合う位置までセクターギア84をその回転方向に付勢する役目を果たす。
(c)第2欠け歯ギア
図2,8に示すように、第1欠け歯ギア89の左側(図2で紙面左上方向、図8で紙面手前側)には、当該第1欠け歯ギア89とほぼ同径の第2円盤体116が配され、更にその左側に第2欠け歯ギア90が配されている。第2円盤体116の外周面には、第2係止突起84bが第1係止突起84aよりもセクターギア84の回転方向の前方側に一体的に突設されている。
第2欠け歯ギア90は、全周の略6分の1の部分が欠け歯になっており、上記駆動モータMからの駆動力が入力される入力ギア81と噛み合うことで回転駆動されるようになっている。ここで、セクターギア84が第1係止状態(図7,8)から第2係止状態(図9,10)に至る間、第2欠け歯ギア90の欠け歯部分が入力ギア81と対向するように調整されている。つまり、このときは、入力ギア81からの駆動力がセクターギア84に伝達されない。
(d)第2カム
また、第2カム91は、第2欠け歯ギア90の左側に配されている。この第2欠け歯ギア90は、全周の略4分の1が連続的に径小部91aになっている。この第2カム91の近傍には、分離レバー86がその略中央位置を回転可能に支持された状態で設けられている。この分離レバー86の前端部は、バネ部材78による付勢力を変更するためのアーム部材79の端部79cに対して上方から当接している。一方、分離レバー86の後端部は、第2カム91の外周面に接触されている。このような構成により、分離レバー86の後端部が第2カム91の径小部91aから径大部91bに乗り上げることで、分離レバー86は、後端部が下降するように傾動し、これにより、バネ部材78を圧縮変形させて分離ローラ10と分離パッド11との間の圧力が強めるられるのである。つまり、上述の圧力の低減動作を実行することができる。
(e)第3カム
第3カム92は、第2カム91の左側に配されている。第3カム92は、全体として4分の1円形状をなし、この第3カム92の近傍には、略弓形状をなし、その中央位置85aが回転可能に支持されたリフトレバー85が設けられている。このリフトレバー85は、その基端部に右側に突出した三角柱状の被当接部85bが一体的に設けられ、この被当接部85bが第3カム92の円弧部分92aに当接した状態で、その先端部で、給紙ローラ12を昇降させるための上記アーム部材77の端部77cを上から下方へと押し下げた状態になる。つまり、このとき、給紙ローラ12は、上記初期位置に位置する。これに対して、第3カム92が回動し、その円弧部分92aがリフトレバー85の被当接部85bから外れたときには、このリフトレバー85による係止が解除され、給紙ローラ12はバネ部材74の付勢力により上記給紙位置に移動する。つまり、上述の給紙ローラ切替動作を実行することができる。なお、入力ギア81には、上記対向ローラ13を回動駆動させるための図示しないギアが連結されている。
(f)積載部上昇機構
図13は、ギア機構80及び給紙カセット9の右側側面図である。この図面において紙面右方向がレーザプリンタ1の前端であり、紙面左方向がレーザプリンタ1の後端である。
図13に示すように、上記アーム部材77の端部77cの後方には、用紙押圧板上昇動作の駆動の入り切りを行うための切替傾動部材100が設けられている。この切替傾動部材100は、中心部分が上記各ギア84等の回転軸87と平行な回転軸によって軸支されて傾動可能となっており、前端部100aが上記アーム部材77の端部77cの上方に位置し、後端部100bの先端には係合爪が一体的に設けられている。
そして、アーム部材77の端部77cが上記リフトレバー85によって下方へ押し下げられ、給紙ローラ12が初期位置にある状態では、切替傾動部材100は図示しない付勢手段によって前端部100aが下がり後端部100bが上がる。一方、リフトレバー85による押し下げが解除され、アーム部材77の端部77cが上方へ移動し、給紙ローラ12が給紙位置になると、これに伴って切替傾動部材100の前端部100aが上がって後端部100bが下がる。このとき、後端部100bの係合爪がレバー17を回動させる制御ギア群94の駆動切替ギア94aに係合可能となり、これにより、入力ギア81からの駆動力が制御ギア群94に伝達されて用紙押圧板15を上昇させる用紙押圧板上昇動作が可能となる。
6.本実施形態の基本動作
図14〜17は、フィーダ部の左側断面図であり、これらの図面において紙面左方向がレーザプリンタ1の前端であり、紙面右方向がレーザプリンタ1の後端である。
(1)ホームポジション
ここで、「ホームポジション」とは、図7,8に示す第1係止状態をいう。例えばギア機構80が正常に給紙動作(送出動作)を完了して第1係止状態に戻り、制御回路61からの次の用紙3に対する制御信号(ソレノイドスイッチ82をオン動作させる信号。以下、「オン信号」)を待つ待機状態をいう。
レーザプリンタ1に電源が投入されると、駆動モータMが駆動しこの駆動力が入力ギア81に伝達される。これに伴って対向ローラ13が回転駆動する。このとき、ギア機構80は図7,8に示した状態になっている。つまり、セクターギア84は、第1ソレノイドアーム111によって本発明でいう「第1回転位置」で係止されており、入力ギア81からの駆動力が伝達されていない状態となっている。また、リフトレバー85は、第3カム92の円弧部分92aとの当接によってアーム部材77の端部77cを下方に押し下げた状態に係止されている。つまり、図14に示すように、給紙ローラ12は、用紙押圧板15上に積載された用紙群から離間した初期位置にある(図3も参照)。
このとき、切替傾動部材100は、その後端部100bの係合爪が制御ギア群94の駆動切替ギア94aに係合されることが規制されており、用紙押圧板上昇動作の駆動が切られた状態になっている。
また、図7に示すように、分離レバー86は、第2カム91の径小部91aに接触しており、アーム部材79の端部79cの上方への移動を許容している。つまり、アーム部材79の端部79bが下方に傾斜しており、この端部79bと配置板11aとの離間距離(図11に示す長さL1)に応じた長さにバネ部材78が圧縮変形された低圧力状態になっている(図5も参照)。
(2)給紙ローラの切替動作時
印刷要求がされ、1枚目の用紙3に対するオン信号が制御回路61からソレノイドスイッチ82に与えられると、このソレノイドスイッチ82がオン動作する。すると、第2ソレノイドアーム112が係止姿勢となり、少し遅れて第1ソレノイドアーム111による係止が解除され、セクターバネ95の付勢力によって第1欠け歯ギア86と入力ギア81とが噛み合う手前の位置(本発明でいう「第2回転位置」に相当)までセクターギア84が回転し、図9,10に示す第2係止状態となる。
それとともに、第3カム92の回転によってリフトレバー85の係止状態が解除され、アーム部材77の端部77cの上方への移動が許容される。これにより、図15に示すように、給紙ローラ12が用紙押圧板15上に積載された用紙群に当接する給紙位置まで下降する(図4も参照)。
このとき、切替傾動部材100は、その後端部100bの係合爪が制御ギア群94の駆動切替ギア94aに係合可能な用紙押圧板上昇動作を実行する。即ち、給紙位置にある給紙ローラ12が用紙3を給紙可能な所定の高さよりも下にあるときには、後端部100bの係合爪が制御ギア群94の駆動切替ギア94aに係合し、入力ギア81からの駆動力が制御ギア群94に伝達されて用紙押圧板15が上昇する。そして、上記所定の高さに達したときには、後端部100bの係合爪と駆動切替ギア94aとの係合が解除され、入力ギア81からの駆動力が制御ギア群94に伝達されなくなり用紙押圧板15がその高さで停止する。従って、第1係止状態から第2係止状態に移行する間のセクターギア84の回転範囲が本発明の「切替回転範囲」に相当する。
(3)給紙動作(送出ローラの回転駆動)開始時
続いて、ソレノイドスイッチ82は、制御回路61からオフ信号を受けるとオフ状態となり、図11,12に示すように、第2ソレノイドアーム112による係止が解除され、セクターバネ95の付勢力によって第1欠け歯ギア86と入力ギア81とが噛み合う位置までセクターギア84が回転し、セクターギア84の回転駆動(つまり、入力ギア81からセクターギア84への駆動力の伝達)が開始される。
また、第2カム91の回転によって分離レバー86の後端部が径大部91bに乗り上がり、アーム部材79の端部79cが下方に押し下げられる。これにより、図16に示すように、アーム部材79の端部79bが上方に傾動し、バネ部材78を更に圧縮変形させて(図16に示す長さL2(<L1))では、分離バッド11と分離ローラ10との間を高圧力状態にする(図6も参照)。
その後、第2欠け歯ギア90と上記分離ローラギア73とが噛み合うようになり、分離ローラ10の回転駆動(つまり、入力ギア81から分離ローラ10への駆動力の伝達)が開始される。そして、給紙ローラ12も従属的に回転駆動し、これにより用紙3の給紙動作が開始される。
以上により、用紙群は給紙ローラ12の当接によって搬送方向下流側に送出され、上記長さL2に応じた比較的に強い付勢力で互いに押圧された分離パッド11と分離ローラ10との分離位置Xで最上位の1枚の用紙3が確実に分離される。
(4)給紙ローラの上昇と、分離パッドの圧力低減
続いて、分離パッド11及び分離ローラ10によって分離された用紙3の先端が紙粉取りローラ8及び対向ローラ13のニップ位置まで到達したときに、第3カム92の突出端92aが、リフトレバー85の基端部先端側に設けられたテーパ面85cに当接し始める。そして、このテーパ面85cに案内されるように、リフトレバー85が再びアーム部材77の端部77cを下方に押し下げる位置まで徐々に案内される。これにより、図17に示すように、給紙ローラ12は用紙押圧板15上に積載された用紙群から離間した初期位置に移動する(給紙ローラの昇降動作)。
次いで、分離レバー86の後端部が第2カム91の径大部91bから径小部91aに入り込む。これにより、アーム部材79の端部79cの上方への移動が許容され、図14に示すように、バネ部材78は長さL1に復帰し、上記給紙動作開始時よりも弱い付勢力が分離パッド11と分離ローラ10とが押圧された低圧力状態になる(圧力の低減動作)。
ここで、既に給紙ローラ12は初期位置にあるから、この給紙ローラ12との接触による搬送抵抗はない。従って、分離パッド11と分離ローラ10との間の圧力を低減させても十分な分離能力を発揮できるのである。このとき、給紙ローラ12による搬送抵抗はなく、分離パッド11及び分離ローラ10による搬送抵抗が低減されているため、紙粉取りローラ8及び対向ローラ13、及び、レジストローラ14による用紙3の搬送が円滑になるのである。
更にその後、第1欠け歯ギア89の欠け歯部分が入力ギア81と対向したときに、第1ソレノイドアーム111によってセクターギア84が再び第1係止状態に係止され、上記ホームポジション時の状態に復帰する。これにより、分離ローラ10は空回り状態となる。従って、第2係止状態の解除からホームポジションに移行する間のセクターギア84の回転範囲が本発明の「駆動回転範囲」に相当する。
これ以降、ギア機構80は、2枚目以降の各用紙3に対する印刷要求信号が制御回路61に与えられる毎に、上記の一連の動作を繰り返し実行する。
7.用紙有り無しセンサと給紙動作
本実施形態のレーザプリンタ1は、用紙押圧板15上の用紙3が無くなったことを検出する用紙有り無しセンサ(以下、「PEセンサ120」)と、給紙カセット9が装置本体4aに装着された状態(図1に示す装着完了状態)にあるかどうかに応じた検知信号を出力するカセット検知センサ121と、を備えている。図18はPEセンサ120及びカセット検知センサ121を示した斜視図(紙面右下側がレーザプリンタ1の前端)であり、図19は給紙カセット9の上面図(紙面右側がレーザプリンタ1の前端)である。なお、図2〜6ではPEセンサ120及びカセット検知センサ121が省略されている。
(1)PEセンサ
PEセンサ120は、図18に示すように、回転軸体72に揺動自在に設けられた揺動部材122と、投光部123a及び受光部123bが対向配置された、いわゆる透過型の光電センサ123とを備えて構成されている。揺動部材122は、略中央部に回転軸体72が挿入される環状部122aを備え、その下方側に突出する一端側に用紙押圧板15上の用紙3と当接する当接部122bが一体的に形成され、上方側に突出する他端側に上記光電センサ123の投光部123a及び受光部123b間を通過する遮光部122cが一体的に形成されている。
揺動部材122は、通常は自重によって当接部122bが下方に垂下した姿勢となり、このとき、遮光部122cは投光部123a及び受光部123b間から外れた非遮光位置にある(図18参照)。一方、図19に示すように、給紙カセット9の用紙押圧板15には、揺動部材122の当接部122bに対応する位置に当該当接部122bが進入可能な進入孔15aが貫通形成されている。
(2)カセット検知センサ
カセット検知センサ121は、同じく回転軸体72に回動自在に設けられた回動部材124と、投光部125a及び受光部125bが対向配置された、いわゆる透過型の光電センサ125とを備えて構成されている。回動部材124は、略中央部に回転軸体72が挿入される環状部124aを備え、その前方側に突出し給紙カセット9と接触する接触部124bが一体的に形成されるとともに、上方側に突出し光電センサ125の投光部125a及び受光部125b間を通過する遮光部124cが一体的に形成されている。
また、環状部124aには接触部124bとは反対の後方側には付勢手段としての圧縮バネ126の一端が係止されるバネ係止部124dが一体的に形成され、この圧縮バネ126の付勢力によって、回動部材124は自然状態で上記接触部124bを前方斜め下方向に突出した姿勢に維持される。このとき、このとき、遮光部124cは投光部125a及び受光部125b間から外れた非遮光位置にある。なお、図18では遮光部124cが投光部125a及び受光部125b間の遮光位置にある状態が示されている。
(3)PEセンサ及びカセット検知センサの動作
図20,21は給紙カセット9の引き出し時及び装着完了時の状態を示すフィーダ部4の右側断面図(紙面右側がレーザプリンタ1の前端)である。
同図に示すように、給紙カセット9の前面カバー部9aの上端部は、後側下方向に向けて傾斜したテーパ面9bが形成されており、その上端部分に凹所9cが開口形成されている。図20に示すように、給紙カセット9が装置本体4aから引き出されると、圧縮バネ126の復元力によって回動部材124は接触部124bを前方斜め下方向に突出させた姿勢となり、遮光部124cは光電センサ125の非遮光位置となる。
そして、例えば給紙カセット9に用紙3がセットされ給紙カセット9を装置本体4aに最装着すると、接触部124bが給紙カセット9のテーパ面9bに案内されて回動部材124が圧縮バネ126の付勢力に抗して紙面反時計回りに回動する。そして、図24に示すように、接触部124bが凹所9cに入り込み、この回動位置で回動部材124が係止される。このとき、遮光部124cは光電センサ125の遮光位置となり、この光電センサ125から検知信号が制御回路61に与えられる。つまり、給紙カセット9が装着されたことが制御回路61に伝達されるのである。
図22,23は用紙3が無い場合及び有る場合の用紙押圧板15の上昇時の状態を示すフィーダ部の右側断面図(紙面右側がレーザプリンタ1の前端)である。
図22に示すように、用紙押圧板15上に用紙3が無い場合には、当接部122bは進入孔15a内に進入し、揺動部材122は遮光部122cが光電センサ123の非遮光位置にある姿勢を維持する。これに対して、図23に示すように、用紙押圧板15上に用紙3が有る場合には、その最上位の用紙3表面に当接部122bが当接して上方に持ち上げられ、これに伴って揺動部材122が揺動し、遮光部122cが光電センサ123の遮光位置に進入する。そして、光電センサ123は用紙有りを示す検出信号を制御回路61に与える。
なお、PEセンサ120が用紙3の有り無しを検出する検出位置(当接部122bの揺動位置)は、用紙押圧板15上の最上位の用紙3が給紙ローラ12と接触しこの給紙ローラ12によって給紙可能になった位置に対応させてある。つまり、用紙押圧板15上の最上位の用紙3によって持ち上げられた給紙ローラ12が上記所定の高さになっているときに、光電センサ123は遮光部122cによって遮光され検出信号を出力するのである。
8.用紙インジケータ
本実施形態では、給紙カセット9に用紙押圧板15上の用紙3の残量を示す用紙インジケータ130が設けられている。図24は給紙カセット9を前端側から見た斜視図である。図25は用紙押圧板15の上昇と用紙インジケータ130の動作との関係を示す給紙カセットの左側断面図である(同図で紙面左側がレーザプリンタ1の前端側)。
図24に示すように、給紙カセット9の前面カバー部9aの一方端側には上下に延びるスリット状ののぞき窓131が開口形成されている。こののぞき窓131の奥側には、図25に示すように、上記回転軸体72等の平行をなす回転軸132を中心に傾動可能に設けられた傾動部材133が配されている。この傾動部材133は全体としてクランク状に折れ曲がった形状をなし、後端側には用紙押圧板15の揺動端と係合する係合部134が形成され、前面カバー部9a内面と対面する前端側には、のぞき窓131の長手方向に沿って上下動するインジケータ部135が設けられている。
このような構成により、図25(A)に示すように、給紙カセット9内の用紙3の残量が多く用紙押圧板15が載置位置に近い位置にあるとき(同図では用紙3は省略)は、インジケータ部135は、そのほぼ全体がのぞき窓131から臨める位置まで上昇する。一方、同図(B)に示すように、給紙カセット9内の用紙3の残量が少なくなり用紙押圧板15が上昇するに連れて、インジケータ部135は、のぞき窓131の下方側に降下しその一部しか臨めないようになる。これにより、のぞき窓131におけるインジケータ部135の位置に基づき用紙押圧板15上の用紙3の残量を知ることができる。
9.制御回路の制御内容
図26は制御回路61の制御内容を示すフローチャートである。
制御回路61は、印刷要求信号が入力されると、S1で、前回の印刷動作後、この印刷要求信号を受けるまでにカセット検知センサ121から検知信号を受信したか(非検知信号から検知信号に切り替わったか)どうかを判断する。検知信号を受信していなければ、給紙カセット9の再装着操作(給紙カセット9を装置本体4aから一旦引き出して再セットする操作)がされていないことになる。
このことは、図14のように用紙押圧板15が供給位置にあり最上位の用紙3が給紙ローラ12に近接した位置にあり、印刷要求信号を受けたときには即時に給紙動作を行うことが可能な状態であることを意味する。従って、制御回路61は、ソレノイドスイッチ82にオン信号を与えてオン動作させ(S2)、その後、極短い第1基準時間t1待機した後にオフ信号を与えてオフ動作させる(S3,4)。これにより、ホームポジション(図7,8)からその第1係止状態が解除されて給紙ローラ12の切替動作が実行され用紙押圧板15が上昇駆動可能な状態(図9,10)となった後、間もなく第2係止状態が解除されて給紙ローラ12を回動駆動させる給紙動作が実行される(図11,12)。
一方、検知信号を受信していれば、給紙カセット9の再装着操作がされたことになる。このことは、例えば図21のように用紙押圧板15が載置位置にあり、用紙押圧板15を供給位置まで上昇させなければ正常に給紙動作を行うことができない状態であることを意味する。そこで、制御回路61は、ソレノイドスイッチ82にオン信号を与えてオン動作させ(S5)、その後第2基準時間t2(>時間t1)経過するまで待った後にオフ信号を与えてオフ動作させる(S6,S4)。これにより、ホームポジション(図7,8)からその第1係止状態が解除されて給紙ローラ12の切替動作が実行され用紙押圧板15が上昇駆動可能な状態(図9,10)とし、用紙押圧板15を供給位置まで上昇させた後に、第2係止状態が解除されて給紙ローラ12を回動駆動させる給紙動作が実行される(図11,12)。なお、第1基準時間t1は適宜変更できる構成としてもよい。また、第1基準時間t1待機せずに即時にオフ信号を与える構成であってもよい。
なお、上記第2基準時間t2は、例えば、用紙押圧板15が載置位置から供給位置まで上昇するのに要する最大上昇時間に設定されている。具体的には、用紙押圧板15上に用紙3を少数枚(例えば1枚)載置させた状態で用紙押圧板15を載置位置から供給位置まで上昇駆動させるのに要する時間(本実施形態では3秒)に設定されている。この第2基準時間t2は適宜変更できる構成としてもよい。
10.本実施形態の効果
(1)本実施形態によれば、給紙カセット9が再セットされた後の1枚目の用紙3に対する印刷要求信号が入力されたときは、給紙ローラ12の切替動作が実行された後、基準時間tだけ待ち用紙押圧板15が載置位置から供給位置に上昇した後に給紙ローラ12の回転駆動を実行させて正常に給紙動作を行うことができる。そして、2枚目以降の用紙3に対する印刷要求信号が入力されたときは、用紙押圧板15は既に供給位置にあるので、給紙ローラ12の切替動作の実行後、即時に給紙ローラ12の回転駆動を実行させて無駄な待ち時間を要することなく即時的に給紙動作を行うことができる。
(2)回転によって切替動作を実行させる第1カム88が、セクターギア84に対して同軸上に配される構成であるから、セクターギア84と第1カム88との回転方向における位置調整によって上記切替動作のタイミング設定を容易に行うことができる。しかも、第1カム88とセクターギア84とを一体的に形成することにより部品点数を軽減できる。
(3)セクターギア84の回転軸87と各ソレノイドアーム111,112の各軸線110a,110bを含む平面Nの上側と下側でそれぞれの各ソレノイドアーム111,112によるセクターギア84の係止を行う。従って、両ソレノイドアーム111,112の係止を平面Nに対して同じ側で行うものに比べて余裕をもった係止動作が可能となる。
(4)また、第1ソレノイドアーム111による係止と、第2ソレノイドアーム112による係止とを左右方向においてオフセットした位置で行う構成であるから、互いに干渉させることなく円滑に係止・解除動作を行うことができる。
(5)また、ソレノイドスイッチ82はキープソレノイドスイッチであるから、例えば第2ソレノイドアーム112が第2係止突起84bを係止している第2係止状態(ソレノイドスイッチ82がオン状態)で、例えば停電等によって電源投入が中断された場合であっても、キープソレノイド82はそのオン状態を維持するため、電源再投入時にはそのまま供給動作を実行できる。また、用紙インジケータ130による用紙残量表示も正確に行うことができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、検出手段としてカセット検知センサ121の検知信号に基づき給紙カセット9の再セットがされたかどうかに基づき給紙ローラ12の回転駆動タイミングを変更する構成としたが、PEセンサ120からの用紙無しを示す検出信号に基づき給紙ローラ12の回転駆動タイミングを変更する構成としてもよい。即ち、制御回路61は上記検出信号を受けたことで用紙補給のために給紙カセット9が引き出され再セットされることを知ることができる。従って、この検出信号を受けた後の最初の用紙3に対する印刷要求信号を受けたときは、第1係止状態の解除から基準時間t待った後に第2係止状態を解除させて給紙動作を行うようにすることができる。
(2)上記実施形態では、分離ローラ10と給紙ローラ12とが別々のローラ体からなる、いわゆるツインローラ方式について説明したが、1つのローラ体を分離ローラ及び給紙ローラとして機能させる方式でもよい。
(3)用紙押圧板15は水平状態を維持した状態で上昇するものであってもよい。
(4)本実施形態では、第1及び第2のソレノイドアーム111,112は別体としたが、これに限らず、両者を一体形成し、上記第1係止状態と第2係止状態となるように揺動させる構成であってもよい。
(5)また、第1及び第2のソレノイドアーム111,112は別々の軸線110a,110bを中心に揺動可能な構成としたが、同一軸線上で揺動可能に設けた構成であってもよい。
本発明の一実施形態に係るレーザプリンタを示す要部側断面図 ギア機構部分を前側から見た斜視図 フィーダ部を後側から見た正面図(給紙ローラが初期位置にある状態) フィーダ部を後側から見た正面図(給紙ローラが給紙位置にある状態) フィーダ部を前側から見た正面図(低圧力状態) フィーダ部を前側から見た正面図(高圧力状態) ギア機構の構成を右側から見た簡略図(その1) ギア機構の構成を左側から見た簡略図(その1) ギア機構の構成を右側から見た簡略図(その2) ギア機構の構成を左側から見た簡略図(その2) ギア機構の構成を右側から見た簡略図(その3) ギア機構の構成を左側から見た簡略図(その3) ギア機構及び給紙カセットの右側側面図 フィーダ部の左側断面図(ホームポジション) フィーダ部の左側断面図(給紙ローラを下方移動した状態) フィーダ部の左側断面図(高圧力状態) フィーダ部の左側断面図(給紙ローラを上方移動した状態) PEセンサ及びカセット検知センサを示した斜視図 給紙カセットの上面図 給紙カセット引き出し時の状態を示すフィーダ部の右側断面図 用紙が少ない場合の給紙カセット装着完了時の状態を示す右側断面図 用紙が無い場合の用紙押圧板上昇時の状態を示すフィーダ部の右側断面図 用紙が少ない場合の用紙押圧板上昇時の状態を示すフィーダ部の右側断面図 給紙カセットを前端側から見た斜視図 用紙押圧板の上昇と用紙インジケータの動作との関係を示す給紙カセットの左側断面図 制御回路の制御内容を示すフローチャート
符号の説明
1…レーザプリンタ(画像形成装置)
3…用紙(シート材、被記録媒体)
4…フィーダ部(シート材供給装置)
4a…装置本体
5…画像形成部(画像形成手段)
9…給紙カセット(収納カセット)
12…給紙ローラ(送出ローラ)
15…用紙押圧板(積載部)
61…制御回路(タイミング変更手段、判断手段)
77…アーム部材(位置切替手段、移動手段)
80…ギア機構(駆動手段)
82…ソレノイドスイッチ(変更手段、係止手段)
83…ソレノイドレバー(係止手段)
84…セクターギア(駆動ギア)
84a…第1係止突起
84b…第2係止突起
85…リフトレバー(位置切替手段、移動手段)
95…セクターバネ(付勢手段)
111…第1ソレノイドアーム(第1係止アーム)
112…第2ソレノイドアーム(第2係止アーム)
120…PEセンサ(検出手段、シート材有無検知センサ)
121…カセット検知センサ(検出手段)
130…用紙インジケータ(シート材インジケータ)
M…駆動モータ(駆動源)

Claims (13)

  1. 装置本体と、
    シート材が積載され上下動可能に設けられた積載部を有し、前記装置本体に対して引き出し可能に装着される収納カセットと、
    上下動可能に設けられ、前記積載部に積載されたシート材の上面に当接した状態で回動することにより当該シート材をその搬送方向下流側に送り出す送出ローラと、
    前記送出ローラが前記積載部に積載されたシート材に当接可能な送出位置にある状態で、当該送出ローラの移動位置が所定の高さ以下であることを条件に、前記積載部を上昇させる上昇機構と、
    前記送出ローラを前記積載部から離間させた初期位置と前記送出位置とに切り替える位置切替手段と、
    シート材の供給開始信号を受けたことに基づき前記送出ローラを前記初期位置から前記送出位置に切り替える切替動作を前記位置切替手段に実行させ、その後に前記送出ローラを回動駆動させる駆動手段と、
    前記装置本体への前記収納カセットの装着操作の有り無しを判断する判断手段と、
    前記切替動作時からの前記回動駆動の開始タイミングを、前記判断手段にて前記装着操作有りと判断されたときの方が装着操作無しと判断されたときよりも遅くするタイミング変更手段と、を備えることを特徴とするシート材供給装置。
  2. 前記収納カセットの再装着の有り無しを検知するカセット検知センサを備え、
    前記判断手段は、前記カセット検知センサにて前記収納カセットの再装着有りが検知されたことに基づいて前記収納カセットの装着操作有りと判断することを特徴とする請求項1に記載のシート材供給装置。
  3. 前記積載部上のシート材の有り無しを検知するシート材有無検知センサを備え、
    前記判断手段は、前記シート材有無検知センサにてシート材無しが検知されたことに基づいて前記装着操作有りと判断することを特徴とする請求項1に記載のシート材供給装置。
  4. 前記駆動手段は、前記供給開始信号を受ける前の第1回転位置から順番に、前記位置切替手段に前記切替動作をさせる切替回転範囲と、駆動源からの駆動力を受けて前記送出ローラに前記回動駆動をさせる駆動回転範囲とを有して回転可能に設けられる駆動ギアと、
    前記駆動ギアを、少なくとも前記第1回転位置から前記駆動回転範囲に達するまでその回転方向に付勢する付勢手段と、
    前記駆動ギアを、前記供給開始信号を受けるまで前記第1回転位置で係止し、前記供給開始信号を受けたときに当該第1回転位置での係止を解除し、前記駆動回転範囲の手前の第2回転位置で係止し、その後に当該第2回転位置での係止を解除する係止手段と、を有して構成され、
    前記タイミング変更手段は、前記第1回転位置での係止解除の時点からの前記第2回転位置での係止解除タイミングを前記判断手段の判断結果に基づき変更するように前記係止手段の係止動作を制御することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のシート材供給装置。
  5. 前記位置切替手段は、前記駆動ギアの回転に伴って回動するカムと、
    当該カムと当接しその回動に基づき前記送出ローラを前記初期位置と前記送出位置との間で移動させる移動手段と、を有して構成され、
    前記カムは、前記駆動ギアに対して同軸上に設けられ当該駆動ギアの回転により一体的に回転することを特徴とする請求項4に記載のシート材供給装置。
  6. 前記カムと前記駆動ギアとは一体的に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のシート材供給装置。
  7. 前記駆動ギアは、その回転方向において順番に第1係止突起及び第2係止突起を有し、
    前記係止手段は、前記第1係止突起を係止可能な係止姿勢及び係止不可の待避姿勢の間で揺動可能に設けられた第1係止アームと、
    前記第2係止突起を係止可能な係止姿勢及び係止不可の待避姿勢の間で揺動可能に設けられた第2係止アームと、
    前記供給開始信号及び前記タイミング変更手段の制御に基づき前記第1係止アーム及び前記第2係止アームのいずれか一方の係止アームを前記係止姿勢と前記待避姿勢との間で変更する変更手段と、を有し、
    前記一方の係止アームが待避姿勢にあるとき他方の係止アームが係止姿勢にあり、前記一方の係止アームが係止姿勢にあるとき前記他方の係止アームが待避姿勢にある構成であることを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載のシート材供給装置。
  8. 前記一方の係止アームは前記第2係止アームであり、前記第1係止アームは、前記第2係止アームとは別体であり、且つ、当該第2係止アームの揺動に対して遊びを有して従属的に揺動可能とされていることを特徴とする請求項7に記載のシート材供給装置。
  9. 前記第1係止アーム及び前記第2係止アームは、前記駆動ギアの回転軸と平行をなす軸線上を中心に揺動可能に設けられ、かつ、前記回転軸及び前記軸線を含む平面で仕切られる一方側で前記第1係止アームが前記第1係止突起を係止し、他方側で前記第2係止アームが前記第2係止突起を係止することを特徴とする請求項7または請求項8に記載のシート材供給装置。
  10. 前記第1及び第2の係止突起は、前記駆動ギアの回転軸方向においてオフセットした位置に配され、前記第1及び第2の係止アームは、前記第1及び第2の係止突起に対応してオフセットした位置に配されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のシート材供給装置。
  11. 前記変更手段は、オン状態で前記第1係止アームを待避姿勢とし前記第2係止アームを係止姿勢にするキープソレノイドスイッチであることを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれかに記載のシート材供給装置。
  12. 前記積載部の上昇位置に基づき当該積載部上のシート材の残留量を示すシート材インジケータを備えることを特徴とする請求項11に記載のシート材供給装置。
  13. 前記請求項1〜請求項12のいずれかに記載のシート材供給装置と、このシート材供給装置から供給されたシート材としての被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
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