JP2008297097A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ピックアップローラが媒体に食い込む現象に起因する媒体の送り出しミスを、簡単な構成で低減して、媒体収容部から媒体を円滑に給送できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】ピックアップローラ24を支持するレバー23の回動支点O1は、カセット上に積載された用紙の被印刷面の投影範囲から外れた位置であって、用紙に対するピックアップローラ24の当接位置(ニップ位置)よりも、用紙送り出し方向(同図における右方向)に偏倚して位置している。また、カセットの第一トレイ21上における用紙積載箇所より用紙送り出し方向側となる先端位置には、送り出される途中で最上位の1枚の用紙のみを分離する斜面27Aを有する分離部27が突設され、用紙P1に当接する際のピックアップローラ24の回動支点の移動軌跡が、斜面27Aに対応する円弧軌跡となるようにレバー23の回動支点が位置設定されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、画像形成部に供給すべき用紙等の媒体を積載状態に収容する媒体収容部内の媒体をピックアップローラで送り出す機構を有する画像形成装置に関する。
従来、この種の画像形成装置としてのプリンタには、媒体としての用紙を積載したカセット(媒体収容部)をプリンタ本体に装着して用紙を給紙するカセット式のものが知られている。画像形成装置本体に装着されたカセット上の用紙のうち最上位の1枚に当接するピックアップローラは、レバーの先端に支持された状態で設けられている。このピックアップローラはレバーを付勢するバネにより用紙に圧接される状態で用紙に当接するとともに、そのローラの表面層が所定の摩擦係数の材料で形成され、回転駆動されることにより用紙との間の摩擦力により最上位の1枚の用紙のみが水平な方向へ送り出される給紙機構として構成されている(例えば特許文献1等)。
例えば特許文献1に記載の給紙機構では、ピックアップローラを支持するレバーの可動支点は、ピックアップローラの用紙に対する当接点(ニップ点)よりも、カセット挿入方向と反対側へシフトした位置に配置されていた。
図9は、ピックアップローラとレバーの回動支点との位置関係が、特許文献1に示されたものと同様の給紙機構の例を示す。図9に示すように、カセット80上に積載された用紙Pに当接するピックアップローラ81は、レバー82の先端に回転可能に支持されている。レバー82は回動支点となる回動軸83を中心に回動可能に設けられるとともに、バネ84によりピックアップローラ81を用紙Pに押し付ける方向へ付勢されている。図9において右方向がカセット挿入方向であり、カセット80上の用紙Pはピックアップローラ81が矢印方向に回転することによりカセット挿入方向(水平方向)へ送り出される。カセット80において用紙送り出し方向側の先端部にはその送り出される用紙の先端が突き当たることで、最上位の一枚の用紙のみを下層の他の用紙から分離する斜面85Aを有する分離部85が突設されている。このように従来では、ピックアップローラ81を支持するレバーの回動支点は、ピックアップローラ81の用紙に対する当接位置よりもカセット挿入方向と反対側に偏倚して位置しており、レバー82はピックアップローラ81側(先端側)が用紙送り出し方向側となる傾斜姿勢で配置されていた。
特開2002−321838号公報 特開2002−249247号公報
しかしながら、図9に示すように、レバー82の回動支点がピックアップローラに対してカセット挿入方向と反対側に偏倚している構成では、ピックアップローラが用紙から受ける摩擦力fによってレバー82が、図9における時計方向へ回動しようとする。図9(a)に示すように、カセット80上の用紙Pの積載枚数が多いうちは、ピックアップローラのニップ点がレバー82の回動支点よりも少し低いだけなので、レバー82の傾斜角は小さく、摩擦力fによるレバー82を用紙接近方向へ回動させようとする方向の力成分は小さい。しかしながら、図9(b)に示すように、用紙の積載枚数が減ってきて、レバー82の傾斜角が大きくなってきたときには、摩擦力fの働く方向とレバー82の軸線方向とのなす角度が大きくなることから、摩擦力fによるレバー82を用紙接近方向(図9における時計方向)へ回動させようと力成分が大きくなる。
その結果、ピックアップローラが用紙に食い込んで両者間の摩擦抵抗が過大となり、これがピックアップローラの回転を阻止する楔力として働く。この楔力が発生すると、例えばピックアップローラが回転不能となって用紙の送り出しが不能となり、給紙ミスを招くという問題を引き起こす。これは、カセットに積載できる用紙枚数を増やす要請に応えて、積載可能枚数を増やして積載用紙厚さが厚くなるに連れて、この問題は益々顕著になる。
例えば特許文献2には、レバーの回動支点を上下に移動可能な可動式とし、積載用紙の厚みに応じて、回動支点の高さを変更することで、ピックアップローラが用紙に食い込む現象を抑えて、給紙不能になる虞を解消した構成を有する給紙機構も知られている。しかし、この構成は、可動機構が必要となり、給紙機構が複雑になるという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ピックアップローラが媒体に食い込む現象に起因する媒体の送り出しミスを、簡単な構成で低減して、媒体収容部から媒体を円滑に給送できる画像形成装置を提供することにある。
本発明は、媒体に画像を形成する画像形成装置であって、画像形成部に供給すべき媒体を積載状態で収容可能な媒体収容部と、前記媒体収容部上の媒体に圧接した状態で回転することで該媒体を前記媒体収容部から前記画像形成部側へ送り出すピックアップローラと、前記ピックアップローラを回転可能に支持するとともに前記ピックアップローラの媒体に対する当接位置を前記媒体収容部上の媒体積載量に応じて変化させうるように回動可能に設けられたレバーと、を備え、前記レバーの回動支点が、前記ピックアップローラの前記媒体に対する当接位置よりも媒体送り出し方向側に偏倚した位置に配置されていることを要旨とする。
これによれば、レバーの回動支点が、ピックアップローラの媒体に対する当接位置よりも媒体送り出し方向側に偏倚して位置する。この場合、レバーの回動支点が、ピックアップローラの回転支点よりも媒体積載方向上位面側の方向(例えば上方)に位置すれば、ピックアップローラが媒体から受ける摩擦力(反力)がレバーに働くレバー回動方向の力成分(分力)が、ピックアップローラを媒体から離間させる方向に働くので、レバーの回動支点とピックアップローラの回転支点とを結ぶ線分(以下、レバーの軸という)と媒体の面とのなす角度がたとえ大きくなっても、ピックアップローラが媒体に食い込んでその回転がロックされる現象を回避できる。また、レバーの回動支点が、ピックアップローラの回転支点以下の高さに位置すれば、レバーの軸と媒体収容部上の媒体の面とのなす角度が相対的に小さく抑えられる。このため、ピックアップローラが媒体から受ける摩擦力(反力)によってレバーに働く回動方向の力成分(分力)が、ピックアップローラを媒体に押し付ける方向となっても、その力成分の値が相対的に小さく抑えられる。この結果、ピックアップローラが媒体に食い込む現象によって発生する媒体の送り出しミスを回避でき、媒体収容部から媒体を円滑に給送できる。
本発明の画像形成装置では、前記レバーの前記回動支点が、前記媒体収容部に積載された媒体の面の投影範囲から外れていることが好ましい。
これによれば、レバーの回動支点は、媒体収容部上の媒体の面の投影範囲から外れているので、積載された媒体の最上位面より上方位置であることに制限されず、例えば媒体の最上位面以下の高さにレバーの回動支点を配置することが可能となる。この場合、レバーの軸と媒体の面とのなす角度が相対的に小さく抑えられる。よって、ピックアップローラが媒体から受ける摩擦力によってレバーに働くピックアップローラを媒体に押し付ける方向の力成分が小さく抑えられ、媒体の送り出しミスを回避できる。
本発明の画像形成装置では、前記レバーの回動支点は、前記媒体収容部の幅方向外側に外れたサイドに位置していることが好ましい。
これによれば、ピックアップローラを支持するレバーの回動支点は、媒体収容部において幅方向外側に外れたサイドに位置しているので、ピックアップローラの媒体への当接位置より媒体送り出し方向下流側に偏倚した位置で、かつ媒体収容部の上端位置より低い位置にレバーの回動支点を配置した場合であっても、レバーがピックアップローラにより送り出される媒体と干渉することを回避できる。
本発明の画像形成装置では、前記媒体収容部において前記媒体の積載位置よりも媒体送り出し方向側の位置には、送り出し途中の媒体の先端を突き当てて、最上位の一の媒体を他の媒体から分離可能な斜面を有する分離部が設けられ、前記レバーの回動支点は、前記分離部の上端高さよりも低い位置に配置されていることが好ましい。
これによれば、レバーの回動支点は、分離部の上端高さよりも低い位置に配置されているので、レバーの回動支点とピックアップローラの回転支点とを結ぶ線分と媒体の面とのなす角度が相対的に小さく抑えられる。この結果、ピックアップローラが媒体から受ける摩擦力のレバー回動方向の分力が小さく抑えられ、ピックアップローラが媒体に回転不能になるほど強く食い込んで起こる媒体の送り出しミスを回避できる。
本発明の画像形成装置では、前記レバーの回動支点は、前記ピックアップローラの媒体最大積載時から媒体最小積載時までの前記当接位置の移動軌跡が、前記分離部の斜面に対応する円弧軌跡を描くような位置に設定されていることが好ましい。
これによれば、ピックアップローラの媒体最大積載時から媒体最小積載時までのピックアップローラの当接点は、分離部の斜面に対応する円弧軌跡を描くように移動する。この結果、ピックアップローラの媒体に対する当接位置から分離部の斜面までの送り出し方向の距離が、媒体積載量の変化に関わらず略一定に保たれる。従って、分離部による媒体分離性能のバラツキが発生しにくく、媒体を分離部の斜面で確実に分離できるとともに斜面に沿って安定して送り出しできる。なお、「前記当接位置の移動軌跡が、前記分離部の斜面に対応する円弧軌跡を描くような位置」は、レバーの回動軸方向から見た側面視において、ピックアップローラの媒体最大積載時の当接点と、ピックアップローラの媒体最小積載時の当接点とを結ぶ線分が、分離部の斜面と略平行となりうる位置であることがさらに望ましい。
本発明の画像形成装置では、前記媒体収容部は、媒体を積載可能な第一トレイと、前記第一トレイよりも媒体サイズの小さな媒体を積載可能であるとともに、前記第一トレイに対してその上側を相対移動可能に設けられた第二トレイとを有しており、前記第一トレイと第二トレイには前記分離部として個別に第一分離部と第二分離部がそれぞれ設けられ、前記第一分離部の斜面よりも前記第二分離部の斜面の方が、傾斜角が小さく設定されていることが好ましい。なお、本発明は、トレイの数が第一トレイと第二トレイの二つに限定されるものではなく、第一トレイと第二トレイを含む限りにおいて三以上のトレイを備える媒体収容部も包含するものである。
これによれば、第二分離部の斜面の傾斜角が、第一分離部のそれより小さいので、第二トレイに収容される媒体が、相対的に小さなサイズで厚みのある硬い媒体であっても、相対的に小さな傾斜角の斜面に先端が突き当たることになるので、第二トレイ上の媒体を確実に分離できる。また、第一トレイに収容される媒体が、相対的に大きなサイズで厚みのない(薄い)柔軟な媒体であっても、相対的に大きな傾斜角の斜面に先端が突き当たることになるので、第一トレイ上の媒体を確実に分離することができる。そして、ピックアップローラの当接点が上方へシフトするほど媒体送り方向へ変位するようレバーの回動支点が設定されている場合、ピックアップローラの当接点が上方へシフトするほど媒体送り方向への変位量が大きくなる。しかし、上側に配置される第二トレイにおける第二分離部の斜面が、下側に配置されている第一トレイにおける第一分離部の斜面よりも傾斜角が小さく設定されているので、第一トレイと第二トレイのどちらから媒体が送り出される場合でも、ピックアップローラの当接点と分離部の斜面までの距離の変化を少なく抑えられる。
本発明の画像形成装置では、前記媒体収容部は、画像形成装置本体に着脱可能に構成され、前記媒体収容部の装着状態において入力された動力により、前記第二トレイを、前記ピックアップローラが前記第一トレイ上の媒体に当接する第一位置と、前記ピックアップローラが前記第二トレイ上の媒体に当接する第二位置との間で前記第一トレイに対して相対移動させることにより、媒体を給送するトレイを切り換える動力伝達機構をさらに備え、前記画像形成装置本体は、前記媒体収容部の装着状態において、前記動力伝達機構と動力伝達可能に接続される動力出力部をさらに備えていることが好ましい。
これによれば、画像形成装置本体側の動力出力部から動力伝達機構へ入力された動力により、第二トレイが第一位置と第二位置との間で切り換えられ、ピックアップローラによる送り出し対象となる媒体が二つのトレイ間で切り換えられる。従って、トレイ(媒体)の切り換えをユーザが手動で行わなくても、画像形成装置本体側に設けられた動力出力部からの動力により行うことができる。また、着脱可能な媒体収容部が動力源を持つ必要がないので、媒体収容部の構成が比較的簡単で済む。
本発明の画像形成装置では、前記レバーは、前記第二トレイが前記第一位置から前記第二位置まで移動する過程で係合可能な係合延出部を備え、前記第二トレイが移動する過程で前記係合延出部に係合して前記レバーを上方へ押し退けることにより前記ピックアップローラが前記第二トレイ上の媒体に当接可能な高さに持ち上げられるように構成されていることが好ましい。
これによれば、第二トレイが、第一位置から第二位置まで移動する過程で、レバーの係合延出部に係合してレバーを上方へ押し退けることで、ピックアップローラは第二トレイ上の媒体に当接する高さまで持ち上げられる。よって、第二トレイの移動する力を利用する簡単な構成で、ピックアップローラが媒体に当接するトレイを切り換えることができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図6に従って説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタを示す斜視図である。図1に示すように、プリンタ11は、四角箱状の本体12を有しており、本体12の中央領域には、キャリッジ13が、図1における左右方向(主走査方向)に沿って延びるように架設されたガイド軸14に案内されて、主走査方向に往復移動自在に設けられている。
図1に示すように、本体12の中央領域にはキャリッジ13と対向する下側位置に、長尺板状のプラテン15がその長手方向が主走査方向と平行となる状態で配置されている。プリンタ11の前側(図1における手前側の面)下部には、媒体収容部としての給紙用のカセット16が、本体12の前側下部に開口する凹状の被装着部12Aに挿抜可能な状態で装着(挿入)されている。また、本体12の右端部前面を覆っているカバー12Bの内側には、複数個のインクカートリッジ17が装填されている。各インクカートリッジ17内のインクは、フレキシブル配線板18に付設された図示しない複数本のインク供給チューブを通じてキャリッジ13内に供給され、キャリッジ13の下部に設けられた印刷ヘッド19(図2に示す)のノズルからインク滴として噴射(吐出)される。なお、印刷ヘッド19には、インクに噴射のための圧力を付与する加圧素子(圧電素子、静電素子、発熱素子等)がノズル毎に内蔵され、加圧素子に所定の電圧が印加されると、対応するノズルからインク滴が噴射(吐出)される構成となっている。
印刷時は、給紙モータM1の駆動により後述する送り出し機構30(図2,3等に示す)の用紙送り出し動作によってカセット16からプラテン15上へ用紙が給紙される。そして、プラテン15上を搬送される用紙に対して、図示しないキャリッジモータの駆動によりキャリッジ13と共に主走査方向へ移動する印刷ヘッド19のノズルからインク滴が噴射されることにより、1ライン分の印刷が施される。こうしてプリンタ11は、キャリッジ13の一走査による印字動作と、次行までの用紙搬送動作とを交互に繰り返し、用紙に対する印刷を行う。本体12の左端前面下部には、電源スイッチを含む各種の操作スイッチ20が設けられている。また、本体12には、給紙モータM1及びトレイ切換えモータM2等を駆動制御するコントローラCが内蔵されている。なお、本実施形態においては、給紙された用紙に対して印刷を行うキャリッジ13及び印刷ヘッド19等により、画像形成部が構成されている。
図2は、カセット装着状態における給紙機構の側断面図を示す。図2に示すように、カセット16は、大サイズ(例えばA4判)の用紙P1を収容可能な収容凹部21Aを有する第一トレイ21と、小サイズ(例えばL判や2L判、ハガキサイズ)の用紙P2を収容可能な収容凹部22Aを有する第二トレイ22とを備える。そして、カセット16は、第二トレイ22が、第一トレイ21の上側(用紙積載方向上側)に、カセット挿抜方向(図2における左右方向)にスライド可能(相対移動可能)に取り付けられた二段構造に構成されている。
第二トレイ22は、第一トレイ21と幅(図2の紙面と直交する方向の幅)が略等しく、カセット挿抜方向(図2における左右方向)の長さが、第一トレイ21の全長の半分より少し長く形成されている。第二トレイ22は、第一トレイ21と各々の前側端面を揃える相対位置である図2に示す退避位置と、退避位置から図2における右方向へ相対移動して第一トレイ21と各々のカセット挿入方向先端面を揃える相対位置である給紙位置(図5を参照)との間で移動するように構成されている。このため、第二トレイ22は、第一トレイ21に対して第一トレイ21の長手方向外側へはみ出さない範囲内で相対移動する。
図2に示すように、プリンタ11内には、被装着部12Aにセットされたカセット16の挿入方向先端部と対応する位置に、カセット16から本体12側の用紙給送経路へ用紙を送り出すための送り出し機構30が設けられている。送り出し機構30は、回動軸25を中心に回動可能に設けられたレバー23と、レバー23の先端部に回転可能に支持されたピックアップローラ24と、ピックアップローラ24を用紙に押し付ける方向へレバー23を付勢する付勢手段としてのバネ26とを備える。
図2に示すように、第二トレイ22が、第一トレイ21に対して、カセット16を被装着部12Aへ挿入する方向(以下、カセット挿入方向という)と反対側(カセット引き抜き方向)へ退避した退避位置に配置された状態では、ピックアップローラ24が第一トレイ21上の用紙P1の上面に当接する状態にある。ピックアップローラ24は、トレイ上の一番上の用紙P1の表面に当接した状態で給紙モータM1の動力が伝達されて回転し、用紙P1とピックアップローラ24の表面との摩擦を利用して用紙P1を送り出す構成となっている。
第一トレイ21と第二トレイ22におけるカセット挿入方向先端位置には、積載された用紙P1,P2のうち給紙すべき最上位の一枚の用紙だけを下層の他の用紙から分離するための斜面27A,28Aをそれぞれ有する側面視略三角形状の分離部27,28がそれぞれ上方に突設されている。分離部27,28の各斜面27A,28Aは、トレイ上からピックアップローラ24により送り出される途中で用紙の先端が突き当たることで最上位の一枚を下層の用紙から分離できるように、それぞれの用紙の性質に合わせた適切な傾斜面に設定されている。
図2に示すように、第一トレイ21上に積載された用紙P1の上面に当接するピックアップローラ24が回転駆動されることにより、用紙P1が給紙方向(図2における左方向)と反対の方向である用紙送り出し方向(図2における右方向)へ送り出される。この送り出される途中で用紙P1の先端が分離部27の斜面27Aに突き当たると、最上位の一枚の用紙P1だけが他の用紙P1から分離されるとともに、その分離された一枚の用紙P1が斜面27Aに沿って上方へ案内され、給紙ガイド31と反転ローラ32との間の導入口へ導入されるようになっている。
給紙ガイド31は、後端側(図2における右端側)が用紙を反転できるように湾曲形状に形成された板状部材からなり、用紙給送経路を形成している。導入口に導入された用紙は、給紙ガイド31の湾曲面に沿って反転した後、後方側から前方(図2における左方向)へ向かって給送されて、一対の搬送ローラ33間にニップ(挟持)される。そして、一対の搬送ローラ33の回転によりプラテン15上へ搬送されることで、給紙される。給紙されたプラテン15上の用紙に対して印刷ヘッド19のノズルからインク滴が噴射される。
本実施形態では、レバー23の回動軸25の軸心である回動支点は、ピックアップローラ24の当接位置(ニップ位置)よりも、用紙送り出し方向下流側(本例ではカセット挿入方向側)に偏倚して位置している。さらにレバー23の回動支点は、カセット16よりもカセット挿入方向外側に位置している。
図3は、第一トレイと送り出し機構とを示す斜視図である。図3に示すように、第一トレイ21は、A4サイズより少し大きめでかつ上方側が開口する略四角箱状をなしており、A4サイズの用紙P1を収容可能な平面視四角形状の収容凹部21Aを内側に有している。
図3に示すように、レバー23は、回動軸25を中心に回動可能に設けられたコ字形状に形成されており、第一トレイ21の幅よりも若干広い間隔を開けて対峙する一対のアーム部23A,23Bと、両アーム部23A,23Bの先端部間に横架された支持バー23Cとを有している。アーム部23A,23Bは、カセット16の幅方向外側となる両サイドに位置している。支持バー23Cは、アーム部23A,23Bの長手方向に所定幅を有する板状部材からなり、その長手方向中央よりも若干図3における左方向へ偏倚した位置であって、かつ支持バー23Cにおける回動軸25寄り側の端部に回転可能な状態で取着されている。
レバー23において、図3における右側のアーム部23Aの側面上には、複数個の歯車35がアーム長手方向に沿って配列されてなる歯車列36が設けられている。給紙モータM1の動力が図示しない輪列を介して歯車列36に伝達されるように構成されており、歯車列36を介して伝達される回転力によって支持バー23C内を通る図示しない回転軸が回転し、この回転軸の回転によりピックアップローラ24が回転駆動される。ピックアップローラ24は、給紙モータM1が正転駆動されることによって、用紙の送り出しが可能な一方向(正転方向)に回転駆動される。なお、図3に示すように、レバー23の支持バー23Cには、ピックアップローラ24よりもレバー23の先端側へ延出した部分が係合延出部23Dとなっている。
図3に示すように、第一トレイ21のカセット挿入側先端部には、複数の分離部27が、トレイ幅方向ほぼ全域に渡って突設されている。また、第一トレイ21の一側部における略中央位置には、図3に示すカセット装着状態において、プリンタ11側に設けられた駆動歯車40と噛合可能なピニオン41が設けられている。第一トレイ21には、ピニオン41を有する動力伝達機構42が設けられており、駆動歯車40と噛合するピニオン41を介して動力伝達機構42に動力が入力されることによって、第二トレイ22が第一トレイ21上を移動するように構成されている。
図6は、動力伝達機構が見えるように示したカセットの部分側断面である。
図6に示すように、第一トレイ21の一側部に設けられたピニオン41は、第二トレイ22の下端部にその長手方向に沿って延設されたラック43と噛合している。このピニオン41の回転軸41Aは、カセット挿抜方向に変位可能な状態で保持されたホルダ44のカセット挿入方向側先端部の軸受け凹部44Aに軸支されている。ホルダ44はその基底部と、第一トレイ21側の支持部46との間に圧縮状態で配設された圧縮コイルバネ45の弾性力によりカセット挿入方向へ付勢されている。なお、本実施形態では、ラック43及びピニオン41により動力伝達機構42が構成されている。
カセット16をプリンタ11にセットするときに、ピニオン41と駆動歯車40の歯部41B,40B同士が突き当たり、この状態でカセット16をストロークの最後まで押し込んでも、ピニオン41が圧縮コイルバネ45の付勢力に抗してカセット挿入方向と反対の方向へ退避するので、歯部41B,40Bの破損が回避される。そして、カセット16の装着後、ピニオン41と駆動歯車40のうち少なくとも一方が少し回転すると、圧縮コイルバネ45の付勢力により、両歯部41B,40Bが噛み合うことになる。
プリンタ11側に設けられた動力源としてのトレイ切換えモータM2(図1に示す)が駆動されると、図示しない歯車群(輪列)を介して駆動歯車40が回転するように構成されている。コントローラCが、トレイ切換えモータM2を正転又は逆転駆動させることで、第二トレイ22が図2、図4、図6に示す退避位置と、図5に示す給紙位置との間を移動することで、給紙すべきトレイの切り換えが行われる。なお、第二トレイ22が退避位置に配置されたときの位置が「第一位置」に相当し、給紙位置に配置されたときの位置が「第二位置」に相当する。
図4及び図5は、送り出し機構を示す模式側面図である。図4は第一トレイ上の用紙を送り出す状態、図5は第二トレイ上の用紙を送り出す状態をそれぞれ示す。なお、図4及び図5では、第一トレイ21及び第二トレイ22は共に最大積載枚数の用紙P1,P2がそれぞれ積載された状態で示している。
ここで、図2,図4に示すように第二トレイ22が退避位置にある状態では、ピックアップローラ24は第一トレイ21上の用紙P1の上面に当接する。この状態から、第二トレイ22は、給紙位置に移動する過程で、レバー23の係合延出部23Dと係合してこれをバネ26の付勢力に抗して上方へ押し退けるため、第二トレイ22が給紙位置に配置された状態では、図5に示すように、ピックアップローラ24が第二トレイ22上の用紙P2の上面へ乗り上げるように構成されている。
図4に示すように、レバー23の回動支点O1(回動軸25の軸心)は、用紙P1に対するピックアップローラ24の当接位置(ニップ位置)よりも用紙送り出し方向側に偏倚している。特に本実施形態では、レバー23の回動支点O1は、第一トレイ21上の用紙P1の被印刷面の投影範囲(用紙被印刷面を垂直方向に投影した空間)から外れた位置に配置されている。このため、レバー23の回動支点O1の配置位置が、分離部27の上端高さより上方側の位置に制限されることがなくなる。そして、本実施形態においては、レバー23の回動支点O1は、カセット16よりもカセット挿入方向側(図4における右側)に配置され、かつ分離部27の上端高さ以下の低い位置に配置されている。特にレバー23の回動支点O1は、最大積載時の用紙P1の最上位面高さよりも低い位置に配置されている。また、レバー23の回動支点O1は、最下位の用紙P1に当接した際のピックアップローラ24の当接位置(ニップ位置)よりも上方となる位置に設定されている。
よって、レバー23の回動支点O1は、図5に示すように、第二トレイ22の分離部28の上端高さ以下であり、最大積載時の用紙P2の最上位面よりも当然低い位置にある。さらに、レバー23の回動支点O1は、第二トレイ22の底面よりも低い位置に配置されている。
この結果、図4に示すように、第一トレイ21上の用紙P1が最大積載時から1枚積載時までピックアップローラ24が変位する範囲において、レバー23の回動支点O1とピックアップローラ24の回転支点とを結ぶ線分Lの方向(レバー23の長手方向)が、用紙P1の面(本例では水平面)に対してなす角度α1が、小さく抑えられる。また、図5に示すように、第二トレイ22上の用紙P2が最大積載時から1枚積載時までピックアップローラ24が変位する範囲において、レバー23の回動支点O1とピックアップローラ24の回転支点とを結ぶ線分Lの方向(本例ではレバー23の長手方向)が、用紙P2の面(本例では水平面)に対してなす角度α2が、小さく抑えられる。
ピックアップローラ24は用紙を送り出す際に図4に示す矢印方向に回転するので、ピックアップローラ24は用紙P1から、送り出し方向と反対方向(図4における左方向)の摩擦力f(反力)を受ける。角度α1,α2を小さく抑えられることにより、この摩擦力fによってレバー23に働くピックアップローラ24を用紙P1に接近させる方向の力成分、すなわちピックアップローラ24の円弧軌跡に対するその回転支点における接線の方向の分力(=f・sinα1,f・sinα2)が小さく抑えられる。つまり、レバー23を図4、図5における反時計方向へ回動させる方向の分力(=f・sinα1,f・sinα2)が、ピックアップローラ24が用紙に食い込んでその回転がロックするほどの楔力を発生させることがない範囲に抑えられる。よって、用紙P1,P2の送り出しミスを防止できる。
本実施形態では、分離部27と分離部28との各斜面27A,28Aの傾斜角θ1,θ2を異ならせている。第一トレイ21に収容される用紙として大サイズ(本例ではA4判)の「普通紙」が想定されている。一方、第二トレイ22に収容される用紙として小サイズの「写真紙」(L判又は2L判)あるいは「ハガキ」を想定している。
「普通紙」のように相対的に紙厚が薄く柔軟な用紙P1の場合、斜面27Aの傾斜角(斜面の角度勾配)を、分離しやすいように比較的大きな傾斜角θ1に設定している。一方、「写真紙」や「ハガキ」のように相対的に紙厚が厚く硬い用紙P2の場合、分離性はよいので、分離後に最上位の用紙を斜面28Aに沿って案内できるように、斜面28Aの傾斜角を、第一トレイ21の分離部27における斜面27Aの傾斜角θ1よりも相対的に小さな傾斜角θ2に設定している(θ1>θ2)。
ピックアップローラ24の回転支点(回転中心)は、用紙積載量の増減によって、図4及び図5に破線で示す円弧軌跡を描くように移動する。そして、図4に示すように、第一トレイ21の最大積載時から最小積載時までの間におけるピックアップローラ24の回転支点の移動軌跡T1(円弧軌跡)が、図4に示す側面から見た場合に、分離部27の斜面27Aと対応するように、レバー23の回動支点の位置が設定されている。すなわち、本例では、図4に実線で示す最大積載枚数のときのピックアップローラ24の回転支点Q1と、図4に鎖線で示す最小積載枚数(1枚)のときのピックアップローラ24の回転支点Q2とを結ぶ線分が、図4に示す側面視において、分離部27の斜面27Aと略平行となるように設定されている。これは、最大積載時のピックアップローラ24の当接点と、最小積載時のピックアップローラ24の当接点とを結ぶ線分が、図4に示す側面視において、分離部27の斜面27Aと略平行となるように設定されていることに等しい。
また、図5に示すように、第二トレイ22の最大積載時から最小積載時までの間におけるピックアップローラ24の回転支点の移動軌跡T2(円弧軌跡)が、図5に示す側面から見た場合に、分離部27の斜面27Aと対応するように、レバー23の回動支点の位置が設定されている。すなわち、本例では、図5に実線で示す最大積載枚数のときのピックアップローラ24の回転支点R1と、図5に鎖線で示す最小積載枚数(1枚)のときのピックアップローラ24の回転支点R2とを結ぶ線分が、図5に示す側面視において、分離部28の斜面28Aと略平行となるように設定されている。これは、最大積載時のピックアップローラ24の当接点と、最小積載時のピックアップローラ24の当接点とを結ぶ線分が、図5に示す側面視において、分離部28の斜面28Aと略平行となるように設定されていることに等しい。本実施形態において、略平行とは、線分Q1Q2の傾斜角が斜面27Aの傾斜角θ1に対して±20度の角度範囲内にあることを指し、線分R1R2の傾斜角が斜面28Aの傾斜角θ2に対して±20度の角度範囲内にあることを指す。このような略平行の関係にあることを、本実施形態では、ピックアップローラ24の用紙最大積載時と用紙最小積載時の間における当接点の移動軌跡が、分離部27,28の斜面27A,28Aに対応する円弧軌跡を描くような位置にレバー23の回動支点が設定されているとする。なお、円弧Q1Q2上の中点における接線の傾きが、斜面27Aの傾斜角θ1に等しくなるようにするのが好ましく、また、円弧R1R2上の中点における接線の傾きが、斜面28Aの傾斜角θ2に等しくなるようにするのが好ましい。
そして、各分離部27,28の斜面27A,28Aの各傾斜角θ1,θ2に応じて、図4の側面視において線分Q1Q2と用紙P1の面とのなす角度よりも、図5の側面視において線分R1R2と用紙P2の面とのなす角度の方が小さくなるように設定されている。
このため、用紙P1に当接するピックアップローラ24は、用紙P1の増減により上下方向に変位するときには、分離部27の斜面27Aに沿ってこれと略平行に移動することになる。また、用紙P2に当接するピックアップローラ24は、用紙P2の増減により上下方向に変位するときには、分離部28の斜面28Aに沿ってこれと略平行に移動することになる。
よって、ピックアップローラ24の用紙P1に対する当接位置が、用紙P1の増減により上下方向に変位しても、その当接位置から分離部27の斜面27Aまでの用紙送り出し方向の距離の変動を小さく抑えることができる。また、ピックアップローラ24の用紙P2に対する当接位置が、用紙P2の増減により上下方向に変位しても、その当接位置から分離部27の斜面27Aまでの用紙送り出し方向の距離の変動を小さく抑えることができる。これらの距離が短くなると、用紙の先端が斜面に突き当たったときの用紙の腰が相対的に強くなって用紙が斜面27A,28Aに沿って湾曲しにくくなるので、これらの距離は分離部27,28における用紙の分離性能に影響を与える。しかし、本例では、用紙の増減によるそれらの距離の変動が小さく抑えられることにより、第一トレイ21及び第二トレイ22における各分離部27,28での給紙安定化を図ることができる。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)レバー23の回動支点を、ピックアップローラ24の用紙に対する当接位置(ニップ点)よりも、カセット挿入方向側、すなわち用紙送り出し方向側に偏倚して位置設定した。このため、レバー23の回動支点とピックアップローラ24の回転支点とを結ぶ線分と、カセット16上の用紙の面とのなす角度を、相対的に小さく抑えることができる。この結果、ピックアップローラ24が用紙から受ける摩擦力fによって、レバー23に働くピックアップローラ24を用紙に押し付ける方向の力成分を小さく抑えることができる。よって、用紙積載量の変化する範囲に渡り、ピックアップローラ24が用紙に食い込む現象が発生しにくく、この食い込み現象に起因する発生するピックアップローラ24と用紙間の過大抵抗(楔力)を抑えられるので、用紙の送り出しミスを回避できる。
(2)レバー23の回動支点を、カセット16に積載された用紙の面の投影範囲から外れる位置とした。よって、レバー23の回動支点を設定できる高さが、カセット16上の用紙最上位面の高さより上方位置に制限されることない。よって、レバー23の回動支点を最大積載時の用紙の最上位面よりも低くすることができ、レバー23の回動支点とピックアップローラ24の回転支点とを結ぶ線分と、カセット16上の用紙の面とのなす角度を一層小さく抑えられる。この結果、レバー23に対してピックアップローラ24を用紙に押し付ける方向に働く力成分を一層小さく抑えられ、用紙の送り出しミスを一層回避しやすくなる。さらに、カセット16を第一トレイ21と第二トレイ22との2段で構成しても、角度α1,α2を比較的小さく抑えることができるので、二つのトレイ間でピックアップローラ24を共通に使用することができる。
(3)レバー23は、最大サイズの用紙の幅よりも長い所定距離を隔てた一対のアーム部23A,23Bを有する構成である。よって、レバー23の回動支点を最大積載時の用紙の最上位面より低く配置しても、送り出される用紙がアーム部23A,23Bに干渉することがない。よって、レバー23に妨げられることなく用紙を送り出すことができる。
(4)ピックアップローラ24の用紙に対する当接点(ニップ点)が上方へ変位するに連れて、用紙送り出し方向側へも変位しうるようにレバー23の回動支点を位置設定した。よって、ピックアップローラ24の当接点から斜面27A,28Aまでの距離を、用紙積載量に拘わらず略一定に保つことができる。従って、分離部27,28の斜面27A,28Aにおける分離性能の安定化を図ることができる。
(5)さらに側面視において、線分Q1,Q2が斜面27Aと略平行となり、線分R1R2が斜面27Aより傾斜角の小さな斜面28Aと略平行となるように、レバー23の回動支点を位置設定した。よって、第一トレイ21と第二トレイ22にそれぞれ積載される用紙P1,P2の種類に応じて分離部27,28の斜面27A,28Aの傾斜角θ1,θ2を適切な値に設定しても、各トレイにおける用紙の分離性能を安定化できる。
(6)カセット装着状態では、トレイ切換えモータM2からの動力が駆動歯車40からピニオン41を介して動力伝達機構42に入力されることによって、第二トレイ22を移動させて給紙すべきトレイの切り換えが自動で行われるので、ユーザが手動でトレイの切り換え操作を行う必要がない。また、カセット16がトレイ切換えモータM2の動力源を持つ必要がないので、カセット16を比較的簡単な構成とすることができる。
(7)レバー23を構成する支持バー23Cに係合延出部23Dを設け、第二トレイ22が係合延出部23Dに係合してレバー23をバネ26の付勢力に抗して上方へ押し退けることにより、ピックアップローラ24を用紙P2に当接する位置まで持ち上げる構成とした。よって、第一トレイ21と第二トレイ22間で共通に使用されるピックアップローラ24の当接位置の切り換えを簡単な構成で実現できる。
なお、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の構成を採用することもできる。
(変形例1)レバーの回動支点は、分離部の斜面の傾斜角に応じた適宜な位置に設定することができる。例えば図7に示す送り出し機構50では、トレイが一段のカセットであり、分離部51の比較的大きな傾斜角の斜面51Aに応じて、レバー23の回動支点O2を、同図に示すような最大積載時の用紙P1の最上位面高さと略等しい高さに位置設定する。図7に示す用紙積載量は最大積載量の半分であり、ピックアップローラ24の回動支点の移動軌跡T3(円弧軌跡)に対する、この最大の半分の積載量の用紙P1の上面に当接するピックアップローラ24の回転支点U0における接線の方向が、同図の側面視において、斜面27Aと平行になるようにレバー23の回動支点O2が位置設定されている。もちろん、最大積載時のピックアップローラ24の回転支点U1と、最小積載時のピックアップローラ24の回転支点U2とを結ぶ線分U1U2が、同図における側面視で、斜面51Aと略平行であれば足りる。
また、図8に示す送り出し機構52では、分離部53の比較的小さな傾斜角の斜面53Aに応じて、レバー23の回動支点を、同図に示すようにカセット16の底面高さより低い高さに、レバー23の回動支点を位置設定することができる。図8に示す用紙積載量も最大積載量の半分であり、ピックアップローラ24の回動支点の移動軌跡T4(円弧軌跡)に対する、この最大の半分の積載量の用紙の上面に当接するピックアップローラ24の回転支点V0における接線の方向が、同図の側面視において、斜面27Aと平行になるようにレバー23の回動支点O3が位置設定されている。もちろん、最大積載時のピックアップローラ24の回転支点V1と、最小積載時のピックアップローラ24の回転支点V2とを結ぶ線分V1V2が、同図における側面視で、斜面51Aと略平行であれば足りる。
(変形例2)レバーの回動支点は、ピックアップローラ24の当接位置よりも用紙送り出し方向側に偏倚していれば、最大積載時の用紙の最上位面より高く位置設定してもよい。この場合、レバーの回動支点は、カセットに積載された用紙の投影範囲から外れてもよいし、この投影範囲内に位置してもよい。この構成では、ピックアップローラ24が送り出し時に用紙から受ける摩擦力fによってレバーに働く該レバーを回動させる方向の力成分が、ピックアップローラ24を用紙から離間させる方向となるので、ピックアップローラ24が用紙に食い込んで発生する楔力に起因する用紙の送り出しミスを確実に防止できる。
(変形例3)前記実施形態では、二段のトレイを有するカセットに適用したが、一段のみのカセットに適用してもよい。例えば図4を一段としたカセット(トレイ)とすると、同図における用紙積載量は最大積載量の半分であり、同図に示す側面視において、回転支点Q1における接線の方向が、斜面27Aと平行になるように、レバー23の回動支点を位置設定する。
(変形例4)レバー23のアーム部23A,23Bを一対設け、ピックアップローラ24を両側二本のアーム部23A,23Bで支持する構成としたが、レバーのアーム部をカセットの幅方向外側となるサイドに一本設けた片持ち式で、ピックアップローラ24を支持する構成も採用できる。片持ち式のレバーでも、ピックアップローラ24が送り出す用紙とレバーとの干渉を回避できる。また、レバー(アーム部)は直線形状ではなく、屈曲形状であってもよい。
(変形例5)用紙送り出し方向はカセット挿入方向と交差する方向であっても構わない。この構成の場合、レバーの回動支点は、ピックアップローラ24の用紙への当接位置よりも、カセット挿入方向と交差する用紙送り出し方向へ偏倚するように配置する。
(変形例6)カセットをトレイ二段構造としたが、トレイ三段構造としてもよい。また、二つのトレイを同じ段に配置して、各トレイが互いに直交する方向へ移動する構成でもよい。もちろん、カセットは、三トレイ構成にも限定されず、四トレイ以上の構成も採用できる。なお、カセットを装着する向きは水平に限定されず、例えばカセットを縦向きに装着してもよい。
(変形例7)媒体収容部は、画像形成装置本体に着脱可能なカセットに限定されない。例えば画像形成装置に固定式の給紙部(媒体収容部)であってもよい。
(変形例8)動力伝達機構は、例えばベルト、ワイヤやチェーンを掛装するローラ、プーリやスプロケットを備え、ベルト方式、ワイヤ方式、チェーン方式ものを採用することができる。すなわち、駆動歯車から動力伝達機構に入力された動力により、ベルト、ワイヤ又はチェーンを掛装するローラ、プーリ又はスプロケットが回転駆動すると、ベルト方式、ワイヤ方式又はチェーン方式により、第一トレイと第二トレイとが相対移動する構成である。
(変形例8)前記実施形態では、画像形成装置の本体側に動力源を設けたが、カセット側に動力源を設けた構成も採用できる。
(変形例9)画像形成装置はインクジェット式プリンタ(液体噴射装置)に限定されず、例えばドットインパクト式プリンタ、レーザー式プリンタ、熱転写記録式プリンタなどでもよい。また、画像形成装置は、シリアル式プリンタに限定されず、ラインプリンタに適用してもよい。さらに画像形成装置はプリンタに限定されず、スキャナでもよい。スキャナの場合、原稿の画像を読み取って画像のデータを生成する処理が画像形成に相当する。
本実施形態におけるプリンタの斜視図。 プリンタの給紙機構を示す模式側断面図。 第一トレイと送り出し機構とを示す斜視図。 第一トレイ上の用紙を送り出すときの送り出し機構を示す模式側面図。 第二トレイ上の用紙を送り出すときの送り出し機構を示す模式側面図。 カセットの動力伝達機構を示す側断面図。 変形例における送り出し機構の模式側面図。 図7とは異なる他の変形例における送り出し機構を示す模式側面図。 (a)(b)従来の用紙送り出し機構を示す模式側面図。
符号の説明
11…画像形成装置としてのプリンタ、12…画像形成装置本体としての本体、12A…被装着部、13…画像生成部を構成するキャリッジ、15…プラテン、16…カセット、19…画像形成部を構成する印刷ヘッド、21…第一トレイ、22…第二トレイ、23…レバー、23A,23B…アーム部、23C…支持バー、23D…係合延出部、24…ピックアップローラ、25…回動支点としての回動軸、26…バネ(付勢手段)、27…第一分離部としての分離部、27A…斜面、28…第二分離部としての分離部、28A…斜面、30…送り出し機構、40…動力出力部を構成する駆動歯車、41…動力伝達機構を構成するピニオン、42…動力伝達機構、43…動力伝達機構を構成するラック、44…ホルダ、45…付勢手段(弾性体)としての圧縮コイルバネ、46…支持部、51,53…分離部、51A,53A…斜面、C…コントローラ(制御手段)、M1…給紙モータ、M2…動力出力部を構成するとともに動力源としてのトレイ切換モータ、P1,P2…媒体としての用紙、O1,O2,O3…レバーの回動支点、Q1,R1,U1,V1…最大積載時のピックアップローラの回転支点、Q2,R2,U2,V2…最小積載時のピックアップローラの回転支点、θ1…第一分離部の斜面の傾斜角、θ2…第二分離部の斜面の傾斜角。

Claims (8)

  1. 媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
    画像形成部に供給すべき媒体を積載状態で収容可能な媒体収容部と、
    前記媒体収容部上の媒体に圧接した状態で回転することで該媒体を前記媒体収容部から前記画像形成部側へ送り出すピックアップローラと、
    前記ピックアップローラを回転可能に支持するとともに前記ピックアップローラの媒体に対する当接位置を前記媒体収容部上の媒体積載量に応じて変化させうるように回動可能に設けられたレバーと、
    を備え、
    前記レバーの回動支点が、前記ピックアップローラの前記媒体に対する当接位置よりも媒体送り出し方向側に偏倚した位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記レバーの前記回動支点が、前記媒体収容部に積載された媒体の面の投影範囲から外れていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記レバーの回動支点は、前記媒体収容部の幅方向外側に外れたサイドに位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記媒体収容部において前記媒体の積載位置よりも媒体送り出し方向側の位置には、送り出し途中の媒体の先端を突き当てて、最上位の一の媒体を他の媒体から分離可能な斜面を有する分離部が設けられ、
    前記レバーの回動支点は、前記分離部の上端高さよりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記レバーの回動支点は、前記ピックアップローラの媒体最大積載時から媒体最小積載時までの前記当接位置の移動軌跡が、前記分離部の斜面に対応する円弧軌跡を描くような位置に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記媒体収容部は、媒体を積載可能な第一トレイと、前記第一トレイよりも媒体サイズの小さな媒体を積載可能であるとともに、前記第一トレイに対してその上側を相対移動可能に設けられた第二トレイとを有しており、
    前記第一トレイと第二トレイには前記分離部として個別に第一分離部と第二分離部がそれぞれ設けられ、
    前記第一分離部の斜面よりも前記第二分離部の斜面の方が、傾斜角が小さく設定されていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記媒体収容部は、画像形成装置本体に着脱可能に構成され、前記媒体収容部の装着状態において入力された動力により、前記第二トレイを、前記ピックアップローラが前記第一トレイ上の媒体に当接する第一位置と、前記ピックアップローラが前記第二トレイ上の媒体に当接する第二位置との間で前記第一トレイに対して相対移動させることにより、媒体を給送するトレイを切り換える動力伝達機構をさらに備え、
    前記画像形成装置本体は、前記媒体収容部の装着状態において、前記動力伝達機構と動力伝達可能に接続される動力出力部をさらに備えたことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記レバーは、前記第二トレイが前記第一位置から前記第二位置まで移動する過程で係合可能な係合延出部を備え、
    前記第二トレイが移動する過程で前記係合延出部に係合して前記レバーを上方へ押し退けることにより前記ピックアップローラが前記第二トレイ上の媒体に当接可能な高さに持ち上げられるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015046952A1 (en) * 2013-09-26 2015-04-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Printing medium supply device and image forming apparatus having the same

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