JP2009107849A - 給紙装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大サイズの用紙、厚手の用紙、表面が平滑な塗工紙等に対し、高温高湿度の環境下でも確実に用紙を分離して、安定して１枚ずつ送り出す給紙装置を提供する。
【解決手段】複数枚の用紙からなる用紙束を積載する給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１に積載された用紙束の側端にエアーを吹き付ける第１送風手段４０と、用紙が搬送される方向から用紙束の用紙搬送方向先端にエアーを吹き付ける第２送風手段５０と、給紙トレイ３１に積載された用紙束の最上位の用紙から１枚ずつエアーの吸引により吸着して搬送する用紙吸着搬送手段６０と、第１送風手段４０からのエアーの吹き付けを遮蔽する遮蔽手段と、用紙吸着搬送手段により用紙が吸着されたことを検知する用紙吸着検知手段と、前記遮蔽部材４５を開閉して第１送風手段４０によるエアー吹付の通風、遮蔽を切り換え制御する制御手段と、を備えた給紙装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機、複合機等の画像形成装置に用いられる給紙装置に関し、特に、塗工紙等の用紙を確実に１枚ずつ分離して送り出すことができる給紙装置に関する。

上記の画像形成装置には、多数枚積層された複写紙から１枚ずつ給紙ローラ等で送り出す給紙装置が設けられている。このような給紙装置では、多数枚を一度に送り出すと、紙詰まりの原因になる。また、送り込み力が小さいとミスフィードとなり易い。そのため、確実に１枚ずつ送り出せる工夫がなされている。即ち、給紙ローラと用紙との間の摩擦係数を大きくして積層された用紙の一番上の１枚を確実に送り込むことで、ミスフィードを防止している。また、用紙が２枚以上送り込まれないように、捌きローラやパット捌きまたは分離爪等による捌きにより、２枚目以降を押し戻すようにして、一番上の１枚だけが送り込まれるようにしている。

この方法は、通常の複写機用の普通紙だけを使用している限りでは効果がある。しかし、最近、複写機やプリンタの用途が拡大し、塗工紙をはじめ多様な紙質の用紙が使用されるようになってきた。これらの用紙の中には、積層した場合の用紙相互間の密着力が強く、上記の給紙装置では、多数枚送りを確実に防止することが困難な場合が生じる。

そこで、積層された用紙の送り方向の側方に送風口を設け、この送風口から積層された用紙の上部の複数枚に向かってエアーを吹き付け、用紙間にエアーを通過させて分離させる方法が提案されている。

こうして分離された用紙を給紙ローラで１枚ずつ画像形成部に送る。印刷機では、さらに一番上の用紙をサクション吸引しつつ搬送する方法を採用しているものもある。

しかし、塗工紙は高湿環境で用紙同士が強く密着する特性を有している。強く密着した用紙の束は弱い風速では重い塊となり、側面からの弱いエアーの吹き付けでは密着が剥離せず、用紙を浮上させることができない。

これを解決するには、用紙を浮上させるエアーの吹き付けを強くすればよいが、そうすると吸着ベルト上に吸着している用紙をさらに下方から持ち上げて吸着ベルトに押し付ける大きな力が発生する。

用紙間で弱く密着している隙間に持ち上げエアーが入って、そこから用紙束で持ち上がった場合、その状態で正面から用紙を分離する分離エアー吹き当てても、用紙を下方に掻き落とす分離エアー流と、用紙を束ごと持ち上げようとする持ち上げエアー流との衝突で、分離による効果を充分に得られず、用紙の重送を発生する。

特許文献１は、シート積載手段に支持されたシート束から１枚ずつエアーの吸引により吸着して搬送するシート吸着搬送手段と、エアーの風速を変化させる風速可変手段と、を備え、エアーの風速が所定値以下のときにシート搬送動作を行うことにより、シート吸着搬送手段により最上位のシートのみを分離するエアー給紙方式のシート搬送装置である。

特開２００４−１３１２９１号公報

良好な用紙分離性能を得るためには、吹き付けるエアーは、用紙のサイズ、坪量、表面粗さ等に対し、適正な風量を選択する必要がある。但し、周囲の温室度環境等により用紙の状態が変化しても適正条件が変化する。また、用紙のカール、ミシン目や筋押し等の加工、オフセット印刷済みの用紙に打ち粉が塗布されている場合などでも適正条件が変化してしまう。このように適正条件が多様なため、用紙ごとに適正条件を初めから給紙装置に織り込み、自動的に適正条件を設定することは殆ど不可能である。

特に、オフセット印刷の追い刷りの場合は、給紙ローラ等に打ち粉が付着して用紙の搬送力が低下しやすい。または、用紙が束となって浮上してしまい、確実な捌き効果が得られない。また、紙種によっては、適正条件が両立しないこともある。

風向きや風速を変化させて捌き効果を向上させる手段では、風向きや風速により、用紙の搬送抵抗となる場合もある。

また、これらの送風手段は、いずれも引き出し可能な給紙トレイに装着されているため、給紙装置が大型化し、この給紙装置を備えた画像形成装置も大型化する。また、送風手段は、比較的大型の高速機種には取付可能であるが、小型の画像形成装置には装着が困難である。

特許文献１に開示された給紙装置は、給紙トレイに積載した用紙の送り方向の先端部近傍の側方からエアーを吹き込むための送風手段を設けたものである。しかし、塗工紙、坪量の大きい厚手用紙、大サイズ用紙、ＯＨＰ用フィルム等を給紙する場合には、用紙の側方近傍にエアーを吹き込むだけでは、用紙の分離性が不十分で、搬送不良を発生するおそれがある。

本発明は、上記の問題を解決するためのもので、用紙のサイズ、坪量、表面粗さ等に対し確実に用紙を分離して、安定して１枚ずつ送り出すことができる給紙装置を提供することを目的としている。

本発明の目的は、下記の発明により達成される。

１．複数枚の用紙からなる用紙束を積載する給紙トレイと、
前記給紙トレイに積載された前記用紙束の最上位の用紙から１枚ずつエアーの吸引により吸着して搬送する用紙吸着搬送手段と、
を有する給紙装置であって、
前記用紙吸着搬送手段は、用紙搬送方向の上流側に設けた大ローラと、前記大ローラよりも下流側に位置し前記大ローラの径よりも小さい小ローラと、により巻回して回動する吸着ベルトを有することを特徴とする給紙装置。

２．前記吸着ベルトは、前記大ローラと前記小ローラにより張架され、前記大ローラの駆動により回転することを特徴とする前記１に記載の給紙装置。

３．前記用紙吸着搬送手段は、前記小ローラを複数個有することを特徴とする前記１または２に記載の給紙装置。

４．前記エアーの吸引を行う吸引手段を有し、当該吸引手段は前記吸着ベルト内方に設けられたことを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の給紙装置。

５．像担持体上に画像を形成する画像形成部、前記像担持体上の画像を用紙に転写する転写部、前記転写部に前記用紙を搬送する前記１から４のいずれか１項に記載の給紙装置を有することを特徴とする画像形成装置。

以上に説明したように本発明によれば、以下の効果が得られる。

持ち上げエアーに遮蔽手段を設けて、これを開閉自在にタイミング制御することにより、持ち上げエアーによって用紙の束に強い持ち上げ力を発生させても、分離エアーが用紙を分離する際には、持ち上げエアー流を遮断し、持ち上げエアー流と分離エアー流との衝突を生じさせないから、効率よく用紙を分離させることが可能となる。

これによって、密着力の高い高湿環境での塗工紙等でも重送の発生がない給紙が可能となる。

また、給紙装置を備えた画像形成装置は、紙種に関わらず重送が防止され、画像形成部において用紙に画像を形成することが可能である。

画像形成装置本体、画像読取装置、自動原稿送り装置、大容量給紙装置から構成された画像形成装置の全体構成図。 本発明の大容量給紙装置の要部を示す斜視図。 大容量給紙装置の正面断面図。 給紙装置の平面図。 給紙装置の側面図。 第１送風手段と第２送風手段による用紙吸着搬送過程を示す断面図。 給紙装置の制御の構成を示すブロック図。 給紙装置の制御を示すタイミングチャート。

以下に本発明の実施の形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られるものではない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［画像形成装置］
図１は、画像形成装置本体Ａ、画像読取装置ＳＣ、自動原稿送り装置ＤＦ、大容量給紙装置ＬＴから構成された画像形成装置の全体構成図である。

図示の画像形成装置本体Ａは、感光体（像担持体）１、帯電手段２、像露光装置３、現像装置４、転写手段５、クリーニング手段６、等から成る画像形成部と、定着装置７及び用紙搬送系と、から構成されている。

用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙手段１１、第２給紙手段１２、排紙手段１４、搬送路切換手段１５、循環再給紙手段１６、反転排紙手段１７とから構成されている。

自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは給紙手段により搬送され、画像読取装置ＳＣの光学系により原稿ｄの片面または両面の画像が読みとられ、イメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部２０において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、像露光装置３に画像信号を送る。

画像形成手段においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。

画像形成手段においては、感光体１に対し、帯電手段２により電荷（本実施の形態では負帯電）が付加され、像露光装置３からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像装置４により静電潜像が顕像化されてトナー像（本実施の形態では負電荷）となる。次いで、給紙カセット１０に収容された用紙Ｐが第１給紙手段１１から搬送される。用紙Ｐは、レジストローラから成る第２給紙手段１２でトナー像との同期がとられて搬送される。その後、用紙Ｐは、転写手段５でトナー像が転写されてから定着装置７により定着される。

定着後の用紙Ｐは、排紙手段１４により装置外に排出される。一方、クリーニング手段６により感光体１上の転写残のトナーが除去される。なお、両面コピーの場合は、第１面に画像形成された用紙Ｐは、循環再給紙手段１６に送り込まれて反転され、再び画像形成手段において第２面に画像形成後、排紙手段１４により装置外に排出される。反転排紙の場合は、通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙手段１７においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段１４により装置外に排出される。

画像形成装置本体Ａに接続された大容量給紙装置ＬＴは、給紙装置本体３０、第１送風手段４０、第２送風手段５０、用紙吸着搬送手段（給紙手段）６０等を有し、大量の用紙Ｐを収容して、画像形成装置本体Ａに用紙Ｐを１枚ずつ給送する。

給紙装置本体３０は、給紙トレイ３１、先端部規制部材３２、後端部規制部材３３、ガイドレール３４を有する。給紙トレイ３１は３段に構成され、各給紙トレイ３１は、ガイドレール３４により大容量給紙装置ＬＴから引き出し可能に構成されている。大容量給紙装置ＬＴの最大給紙量は約１０３００枚である。

図２は本発明の大容量給紙装置ＬＴの要部を示す斜視図、図３は大容量給紙装置ＬＴの正面断面図、図４はその平面図、図５は側面図である。

これらの図において、積層された用紙Ｐは、給紙トレイ３１の上に載置され、図示しない機構により昇降可能に収容されている。側部規制部材４１は、用紙Ｐの送り方向と交差する方向、この実施例では用紙幅方向に移動自在になっており、積層された用紙Ｐの用紙幅に対応して、用紙Ｐの両側に軽く押圧して用紙Ｐの両側位置を規制する。先端部規制部材３２は、用紙Ｐの送り方向先端の位置を規制している。後端部規制部材３３は、用紙Ｐの長さ方向に移動自在で、用紙Ｐの送り方向後端の位置を規制している。

また、図３に示すように、後端部規制部材３３には、最上部付近の用紙Ｐの高さを検知する高さ検知センサＰＳ３が配置されている。

給紙トレイ３１上に積載された用紙束の高さが、エアーの吹き付け、及び用紙Ｐの吹き付けを行うのに最適な高さを維持するために、後述の制御手段が、図７に示す高さ検知センサＰＳ３の検知結果に基づいて、図示しない昇降モータを駆動させ、給紙トレイ３１を上昇させる制御を行う。

図３に示すように、用紙Ｐの送り出し方向先端近傍には、用紙吸着搬送手段６０が配置されている。用紙吸着搬送手段６０は、駆動源に接続する大ローラ６１と２個の小ローラ６２を巻回して回動する吸着ベルト６３を有する。吸着ベルト６３は多数の小径の貫通孔が穿設されている。吸着ベルト６３の内方には吸引手段６４が配置されていて、吸着ベルト６３を介して用紙Ｐを吸引しながら搬送する。

吸着ベルト６３が用紙Ｐを吸引しながら回動すると、給紙トレイ３１上に収容された用紙束の最上層の用紙Ｐが図示の矢印Ｘの方向に進み、画像形成装置本体Ａへ送り込まれる。

吸着ベルト６３の吸着面の近傍に配置され用紙吸着検知センサＰＳ１は、用紙Ｐの最上面が吸着されたことを検知する。

給紙トレイ３１の用紙搬送方向下流側の吸着ベルト６３の近傍に配置されたフィードセンサＰＳ２は、給送される用紙Ｐの通過を検知する。

給紙トレイ３１の用紙搬送方向下流側の吸着ベルト６３の近傍には、第２送風手段５０が給紙装置本体３０に固定されている。第２送風手段５０は電動ファン等により構成されている。なお、第２送風手段５０は、給紙装置本体３０に取り付けて、ダクトを介して用紙束の先端部に送風するように構成してもよい。

第２送風手段５０の電動ファン５１は送風口５３を上向きにして取り付けられている。上向きに吹き付けられたエアーは、ガイド板５２により向きを変えられ、斜め上方に送風口５３から吹き出され、用紙吸着搬送手段６０の吸着ベルト６３の近傍に送風する。

第２送風手段５０は、用紙Ｐの種類に応じて駆動が制御される。即ち、ＯＨＰフィルム、トレース用紙、表面が平滑な塗工紙、ミシン目や筋押し等の加工が施された用紙、オフセット印刷済みの用紙に打ち粉が塗布されている場合などで用紙間にエアーを吹き込んで分離を確実にする。

図２、図５に示すように、用紙Ｐの送り出し方向に直交する側方から給紙トレイ３１内に積層された用紙Ｐの上部にエアーを吹き付ける第１送風手段４０を給紙トレイ３１の両側面に配置した。第１送風手段４０は、用紙Ｐの送り出し方向に直交する両側方の送風口４４から用紙Ｐの上部にエアーを吹き付ける電動ファン４２を有する。

第１送風手段４０は側部規制部材４１に配置されている。電動ファン４２は送風口４４を上向きにして取り付けられている。上向きに吹き付けられたエアーは、ガイド板４２により９０°向きを変えられ、水平方向に送風口４４から吹き出される。送風口４４は側部規制部材４１の上端近くに開口している。送風口４４の幅は、第１送風手段４０の吹出口の幅とほぼ同じになっている。最上層の用紙Ｐが送風口４４の上下端のほぼ中央に来るような位置関係が望ましい。第１送風手段４０を側部規制部材４１に取り付けているので、用紙Ｐのサイズが変更された場合でも、側部規制部材４１を移動することによって、第１送風手段４０も一緒に移動できることになる。なお、第１送風手段４０と送風口４４は、この実施例では、用紙Ｐの両側に設けられているが、片側だけにしてもよい。

第１送風手段４０が駆動されると、送風口４４からエアーが排出され、積層された用紙Ｐの上部にある数枚にエアーが吹き付けられる。エアーは用紙Ｐの一方の端部から用紙間を通り抜けて他方の端部に向けて吹き付けられる。これによって用紙Ｐの上部数枚は１枚ずつに分離される。用紙吸着搬送手段６０は、こうして分離された用紙Ｐから一番上の用紙Ｐだけを取り出して確実に下流側に送り込む。

図２、図３に示すように、第１送風手段４０の吸気口は、遮蔽手段によって遮蔽され、開閉自在である。即ち、遮蔽手段の遮蔽部材（シャッタ）４５は軸４６により軸支され、ソレノイドＳＯＬによって開閉される。制御手段は、遮蔽部材４５を開閉自在に制御して第１送風手段４０によるエアー吹付の実施、非実施を切り換え制御する。

図６は、第１送風手段４０と第２送風手段５０による用紙吸着搬送過程を示す断面図である。

図６（ａ）は用紙吸着過程を示す。第１送風手段４０により吹き上げられる第１送風Ｖ１（図示の白抜き矢印）によって、給紙トレイ３１上に積載された用紙束の上層の少数枚の用紙Ｐが用紙の自重に抗して持ち上げられ、吸着ベルト６３の負圧による吸気Ｖ３（図示の白抜き矢印）により吸着される。第２送風手段５０により吹き上げられる第２送風Ｖ２（図示の白抜き矢印）は、吸着ベルト６３の前方底部近傍を吹き付けている。

図６（ｂ）は、用紙分離過程を示す。遮蔽部材４５が第１送風手段４０の吸気口を遮蔽して送風を停止すると、第２送風手段５０のみによる送風が、最上層の用紙Ｐ１と、その下方の用紙Ｐ２の紙間を通過する。最上層の用紙Ｐ１は用紙吸着搬送手段６０の吸気Ｖ３によって吸着され、最上層の用紙Ｐ１を除く用紙束の用紙Ｐから分離される。分離された最上層の用紙Ｐ１の下方の用紙Ｐ２は、用紙Ｐ２の自重によって矢印方向に下降し、用紙Ｐの上に収容される。

このように第１送風手段４０と第２送風手段５０の送風を繰り返すことにより、用紙束の上部の数枚の用紙Ｐ２の浮き上がりが送風口４４，５３のほぼ全面に拡がり、各用紙間の隙間がほぼ同じ間隔になる。そして、この隙間をエアーが通過していく。これによって、用紙Ｐ１の分離が良くなり、用紙Ｐ１を送り出し易くなる。これにより、用紙Ｐ１の浮揚が大きくなりすぎて用紙を傷めたり、複数枚の用紙が密着したまま纏まって浮揚して、分離できなかったりする問題が解消される。

用紙Ｐ２からの用紙Ｐ１の分離が終了した後、用紙吸着搬送手段６０の図示しない駆動手段が駆動を開始し、吸着ベルト６３に吸着された１枚の用紙Ｐ１が搬送される。

図７は、給紙装置の制御の構成を示すブロック図、図８は、給紙装置の制御を示すタイミングチャートである。

用紙吸着搬送手段６０の吸着ベルト６３が用紙Ｐ１を吸着したことを用紙吸着検知センサＰＳ１が検知すると、制御手段は遮蔽部材４５を開閉自在に制御して第１送風手段４０によるエアー吹付の実施、非実施を切り換える。

制御手段は、用紙吸着搬送手段６０により用紙Ｐ１が吸着されたことを吸着ベルト６３の近傍に配置された用紙吸着検知センサＰＳ１（図３参照）が検知してから、用紙吸着搬送手段６０による用紙Ｐ１の送り出しを開始するまでの時間には、遮蔽部材４５により第１送風手段４０の吸気口を遮蔽して、エアー吹き付けを実施しないように制御する。

また、用紙吸着検知センサＰＳ１が用紙Ｐ１の吸着を検知している時で、且つフィードセンサＰＳ２が用紙Ｐ１を検知していない時、即ち、用紙Ｐ１の送り出しが行われる前にのみ、遮蔽部材４５を開放状態にしてエアー吹き付けを実施する。

なお、遮蔽部材４５の遮蔽時間は上記のタイミングと全く同一でなくてもよいが、用紙Ｐ１の送り出し開始の瞬間のみに限定すると、遮蔽時間が極端に短くなり、用紙Ｐ１の分離効果が得られない。また、用紙吸着検知センサＰＳ１が用紙Ｐ１の吸着を検知した時に、遮蔽部材４５を常時遮蔽すると、用紙Ｐ１のエアー持ち上げ不足で用紙Ｐ１が吸着ベルト６３に吸着せず、用紙給紙不良を発生することがある。即ち、遮蔽時間が多すぎても少なすぎても給紙不良を発生する。最良のタイミングとして、図７に示すように、１枚目の用紙Ｐ１に対しては、用紙吸着検知センサＰＳ１がオンの時間中で、フィードセンサＰＳ２がオフの給紙開始前の状態のときソレノイドＳＯＬをオンにして遮蔽部材４５を閉じる。フィードセンサＰＳ２がオンの給紙時には遮蔽部材４５を開放する。

２枚目の用紙Ｐ２が排出されて用紙吸着検知センサＰＳ１がオンからオフに切り替わり、フィードセンサＰＳ２がオフになり所定時間経過すると３枚目の用紙Ｐにより用紙吸着検知センサＰＳ１が再びオンとなり、ソレノイドＳＯＬをオンにして遮蔽部材４５を閉じる。

なお、本発明の給紙装置は、画像形成装置本体Ａに接続した大容量給紙装置ＬＴについて説明したが、画像形成装置本体Ａ内に配置された給紙カセット１０にも適用可能である。

３０ 給紙装置本体
３１ 給紙トレイ
３２ 先端部規制部材
３３ 後端部規制部材
４０ 第１送風手段
４１ 側部規制部材
４２ 電動ファン
４３ ガイド板
４４ 送風口
４５ 遮蔽部材（シャッタ）
４６ 軸
５０ 第２送風手段
５１ 電動ファン
５２ ガイド板
５３ 送風口
６０ 用紙吸着搬送手段（給紙手段）
６３ 吸着ベルト
６４ 吸引手段
Ａ 画像形成装置本体
ＬＴ 大容量給紙装置
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 用紙
ＰＳ１ 用紙吸着検知センサ
ＰＳ２ フィードセンサ
ＳＯＬ ソレノイド
Ｖ１ 第１送風
Ｖ２ 第２送風
Ｖ３ 吸気

Claims (5)

1. 複数枚の用紙からなる用紙束を積載する給紙トレイと、
   前記給紙トレイに積載された前記用紙束の最上位の用紙から１枚ずつエアーの吸引により吸着して搬送する用紙吸着搬送手段と、
   を有する給紙装置であって、
   前記用紙吸着搬送手段は、用紙搬送方向の上流側に設けた大ローラと、前記大ローラよりも下流側に位置し前記大ローラの径よりも小さい小ローラと、により巻回して回動する吸着ベルトを有することを特徴とする給紙装置。
2. 前記吸着ベルトは、前記大ローラと前記小ローラにより張架され、前記大ローラの駆動により回転することを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 前記用紙吸着搬送手段は、前記小ローラを複数個有することを特徴とする請求項１または２に記載の給紙装置。
4. 前記エアーの吸引を行う吸引手段を有し、当該吸引手段は前記吸着ベルト内方に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の給紙装置。
5. 像担持体上に画像を形成する画像形成部、前記像担持体上の画像を用紙に転写する転写部、前記転写部に前記用紙を搬送する請求項１から４のいずれか１項に記載の給紙装置を有することを特徴とする画像形成装置。

Images