JP2021107282A

JP2021107282A - 給紙装置

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Publication number: JP2021107282A
Application number: JP2019239623A
Authority: JP
Inventors: 小林　剛士; Takeshi Kobayashi; 剛士小林
Original assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: JP7523217B2

Abstract

【課題】シートの種類や使用環境等に応じて変化するシートの積載状態を正確に把握すると共に、その積載状態に合わせてシートを１枚ずつ捌くための最適なエアー風量に適宜設定可能な制御手段を備えた給紙装置を提供することである。【解決手段】複数のシートを積載する昇降トレイ２１と、この昇降トレイ２１に積載された複数のシートからなるシート束の側面に向けて所定風量のエアーを吹き付ける送風ユニット４０と、前記シート束の積載方向に沿った複数個所の光反射量を検出する検出部３５と、前記複数個所の光反射量に基づいてエアーの風量を制御する制御部３６と、を備えた給紙装置１２であって、前記制御部３６は、前記複数個所の反射光量の総和に対して、最小及び最大となる光反射量の比率を算出し、この算出された結果に基づいて、前記送風ユニット４０によるエアー風量を調整する。【選択図】図３

Description

本発明は、エアーの吹き付けによるシート捌き機構を備えた給紙装置に関するものである。

従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置に大量のシートを給送可能な給紙装置において、シートにエアーを吹き付けることにより、シートの捌き機能を向上させる技術が知られている。しかしながら、シートに吹き付けるエアーの風量は、同じシートサイズ、坪量、紙種であっても、そのときのコンディションなどによって最適値が異なり、最適な風量を予測して設定するのは非常に困難であるという課題があった。

このため、積載シートにおいて、エアーが吹き付けられる最上位のシートと、その次に位置しているシートとの間隔を表す情報を画像データとして取得し、その画像データからシート間の距離を算出して風量の調整を行う技術が特許文献１に開示されている。

さらに、エアー吹付け方式の給紙装置において、シート束の積載方向に複数の光センサを配置して、各箇所の輝度の差分が判定基準値以下であるか否かを判定して適正な風量に制御する技術が特許文献２に開示されている。

特開２０１０−２５４４６２号公報特開２０１４−０４７０６２号公報

特許文献１では、最上位にあるシートと次に位置しているシートとの間隔を表す画像データを基にした風量調整であるため、その風量調整が搬送動作に間に合わず、その結果、依然として最適にシートを１枚ずつ分離させられないという問題があった。また、画像データを取得して風量制御を行うため、画像データ処理に時間を要することや、画像データ取得のために高価なセンサを必要とするため、装置のコストが上昇するという問題もあった。

さらに、使用環境などの影響により積載シート束の密着度合いが強い場合、最上位シート付近の分離具合を画像として取得し、そのデータを解析しても精度よく、分離具合を特定するのは困難であった。その結果、適切な風量調整もできなくなってしまうといった問題があった。

特許文献２では、シートの種類によって反射率が異なり、判定所定値をシート種類、サイズ、坪量などのパラメータごとに設定する必要がある。そのため、適正風量を決める際、これらのパラメータを加味した評価が必要となり、多くの評価時間、評価工数がかかるといった問題があった。

さらに、シートの種類が変更されるたびに、そのシートに対応させた判定所定値を設定する必要があり、制御プログラムの交換が必要になるなど、最終的な実機投入までは多大な時間、工数を要することが想定される。

そこで本発明は、シートの種類や使用環境等に応じて変化するシートの積載状態を正確に把握すると共に、その積載状態に合わせてシートを１枚ずつ捌くための最適なエアー風量に適宜設定可能な制御手段を備えた給紙装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数のシートを積載する積載手段と、前記積載手段に積載された複数のシートからなるシート束の側面に向けて所定風量のエアーを吹き付ける送風手段と、前記シート束の積載方向に沿った複数個所の光反射量を検出する検出手段と、前記複数個所の光反射量に基づいて前記送風手段におけるエアー風量を制御する制御手段と、を備えた給紙装置であって、前記制御手段は、前記複数個所の反射光量の総和に対して、最小及び最大となる光反射量の比率を算出し、この算出された結果に基づいて、前記送風手段でエアーの風量を調整する。

本発明の給紙装置によれば、積載されたシート束の積載方向に沿った複数箇所の光反射量を監視するので、シートの種類や使用環境等に応じて変化するシートの積載状態を把握することができる。また、そのときの各箇所の光反射量の総和に対して、最小及び最大となる光反射量の比率を算出し、この算出された結果に基づいて、前記送風手段でエアーの風量を調整するので、最適なシート捌きを行うことができる。

本発明に係る給紙装置を備えた画像形成処理システムの断面図である。給紙装置内部の主要構成を示す断面図である。給紙装置のブロック図である。第１実施形態の検出部の概略図である。第１実施形態の第１の判定例に基づく算出表である。第１実施形態の第２の判定例に基づく算出表である。第１実施形態の第３の判定例に基づく算出表である。第１実施形態の制御のフロー図である。第２実施形態の検出部の概略図である。第２実施形態の検出部と算出部との接続回路図である。第２実施形態の第１の判定例に基づく算出表である。第２実施形態の第２の判定例に基づく算出表である。第２実施形態の第３の判定例に基づく算出表である。第２実施形態の制御のフロー図である。

以下、本発明に係る給紙装置の実施形態を詳細に説明する。図１は大量のシート処理に対応した画像形成処理システム１０の構成例を示したものである。この画像形成処理システム１０は、画像形成装置１１に本発明の給紙装置１２を組み合わせた構成となっている。画像形成装置１１は、プラテンガラス１４及びＡＤＦ１５からなる読取手段１６、画像形成手段１７及び内蔵カセット１８からシートを給紙して搬送する搬送手段１９を備えている。給紙装置１２は、画像形成装置１１に対して外部から大量のシートを連続して供給するためのものである。この給紙装置１２は、大量のシートＰを積載した状態で昇降可能な昇降トレイ２１を備え、この昇降トレイ２１からの給紙路２２を画像形成装置１１の搬送手段１９に繋げることによって、連続した画像形成処理が行われる。

図２に示すように、給紙装置１２は、昇降可能な昇降トレイ２１と、この昇降トレイ２１に積載されているシート束の最上位のシートＰに当接する繰出ローラ３１と、画像形成装置１１に向かう給紙路２２の上流側に設けられる分離ローラ対３２と、給紙路２２の下流側に設けられる搬送ローラ対３４とを備える。前記昇降トレイ２１には、積載されるシート束の側面を規制するサイド規制板２３と、シート束の後端側を規制する後端規制板２４がスライド可能に設けられている。また、前記繰出ローラ３１と分離ローラ対３２との間には、シートの積載状態を検出するための検出部３５が設けられている。

上記構成からなる給紙装置１２は、起動と同時に、昇降トレイ２１上のシートの最上位面が前記繰出ローラ３１によって繰出可能な繰出位置に向けて上昇し、繰出ローラ３１でシートを繰り出し、分離ローラ対３２でシートを１枚ずつ分離した後、搬送ローラ対３４によって画像形成装置１１に向けて搬送制御される。前記昇降トレイ２１は、繰出ローラ３１が所定枚数のシートを繰り出すごとに、シートの最上面が前記繰出位置に上昇するように制御される。

前記昇降トレイ２１には、積載されたシート間の密着を解消するための送風手段（送風ユニット）４０が設けられている。この送風ユニット４０は、送風用のダクト（図示せず）内に外部からエアーを送り込むファン４１を備える。また、前記ダクト内にヒータを設け、このヒータによって温められたエアーを前記ファン４１によって送り込む場合もある。前記ダクトは、送風口４５に向けて延びており、前記ファン４１によって送り込まれたエアーが前記シート束の最上位面に当たるように構成されている。後述するように、給紙装置１２には、ファン４１の回転を検出部３５で検出されたシートの積載状態に応じて調整することで、重送等が発生しないように、適度なシート捌きを実現するための制御手段を備えている。

図３は給紙装置１２の構成をブロック図で示したものである。制御部３６は、風量制御を行う算出部３７及び判定部３８と、その他ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部機器と接続し信号の送受を行うインタフェース等からなる制御基板を備え、図１に示した操作部１３によって入力されたユーザからの指示を画像形成装置１１を介して入力し、各処理部に対して指示を行う。操作部１３から印刷等のジョブが入力されると、昇降トレイ２１を駆動し、昇降トレイ２１に積載された最上位のシートが繰出ローラ３１に達するまで上昇させる。次に、繰出ローラ３１と分離ローラ対３２を駆動して、積載されたシートの最上位からピックアップして分離ローラ対３２へと給送すると、分離ローラ対３２は給送されてきたシートを１枚ずつ分離した状態で給紙路２２へと搬送する。このようなシートの給送・分離・搬送動作を実行する際には、検出部３５によって検出されるシートの分離状態に基づいて、ファン４１によるエアーの風量を調整する。

図４は第１実施形態における検出部３５の構成をシートの積載状態に対応して示したものである。この実施形態の検出部３５は、発光部及び受光部からなる反射型の光センサをシートの積載方向に沿って複数配置している。本実施形態では、３個の光センサを使用したが、少なくとも２個以上であればよく、配置数を多くするほどより正確なシートの積載状態を検出することができる。３個の光センサのうちの上層部の光センサ３５ａは、積載されたシート束の上層部にあるシートが、ファン４１によって吹き上がることが可能な上層領域からの反射光を検出できるように配置し、下層部の光センサ３５ｃは、シート束の下層領域からの反射光を検出できるように配置される。３個の光センサはそれぞれの間隔が均等になるように、残りの光センサ３５ｂは、光センサ３５ａ，３５ｃの略中層部に配置するのが好ましい。以下の説明において、最大光反射量を(Ｖｍａｘ)、最小光反射量を(Ｖｍｉｎ)として示す。また、シート捌き（分離）に要するエアーの風量が不足あるいは過多の判定となる判定基準値については、シートの厚みやサイズ等に応じて適宜設定されるものであるが、以下の各実施形態においては、判定基準値を１５％として説明する。

図４（ａ）は積載されたシートＰが適正な風量によって捌かれている（適度な間隔でシートが吹き上がり領域に位置する）状態を示す模式図である。このように、適正に捌かれていれば、図５に示すように、検出位置Ｒ１〜Ｒ３に対応する光センサ３５ａ〜３５ｃの光反射量は同程度となる。算出部３７では、前記光反射量に対応した光センサ３５ａ〜３５ｃの出力電圧値の総和を算出し、この出力電圧値の総和に対する各光センサ３５ａ〜３５ｃの出力電圧値の比率を求める。その中で最も高い比率をＶｍａｘとし、最も低い比率をＶｍｉｎとする。そして、その比率の差分（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）を判定対象値として、前記判定基準値と比較することによって、送風ユニット４０におけるエアー風量が設定される。図５（ａ）は理想的に捌かれて状態の例であり、光センサ３５ａ〜３５ｃはいずれも３３％程度となるため判定対象値は０となる。また、図５（ｂ）、（ｃ）のように、光センサ３５ａ〜３５ｃの出力電圧値にバラツキがあるが、支障なくシートがある程度均一に捌かれていれば、判定対象値は、判定基準値より小さくなり、判定部３８において適正に捌かれたものと判定される。

図４（ｂ）は風量過多によって、積載されたシートＰに上溜りが発生している状態を示す模式図である。このような風量過多の状態では、図６に示すように、検出位置Ｒ１〜Ｒ３に対応する光センサ３５ａ〜３５ｃの光反射量は差異が大きくなるので、算出部３７において算出された判定対象値は判定基準値より大きくなる。シートは吹き上がり領域の上部に溜まるため、ＶｍａｘとなるセンサはＶｍｉｎとなるセンサよりもシート積載方向Ｘで上部に位置する。つまり、判定対象値が判定基準値より大きく、且つＶｍａｘとなる光センサ３５ａがＶｍｉｎとなる光センサ３５ｃよりもシート積載方向Ｘで上部に位置するときは風量過多として判定部３８で判定される。図６（ａ）〜（ｃ）のように、風量過多の場合は、光センサ３５ａ、３５ｂのいずれかがＶｍａｘとなり、光センサ３５ｂ、３５ｃのいずれかがＶｍｉｎとなる。

図４（ｃ）は風量不足によって、積載されたシートＰが吹き上がっていない状態を示す模式図である。このような風量不足の状態では、図７に示すように、検出位置Ｒ１〜Ｒ３に対応する光センサ３５ａ〜３５ｃの光反射量は風量過多の場合と同様に大きくなるので、算出部３７において算出された判定対象値は判定基準値より大きくなる。シートは吹き上がり領域の下部に溜まるため、ＶｍａｘとなるセンサはＶｍｉｎとなるセンサよりもシート積載方向Ｘで下部に位置する。つまり、判定対象値が判定基準値より大きく、且つＶｍａｘとなるセンサがＶｍｉｎとなるセンサよりもシート積載方向Ｘで下部に位置するときは風量不足と判定する。図７（ａ）〜（ｃ）のように、風量不足の場合は、光センサ３５ｂ、３５ｃのいずれかがＶｍａｘとなり、光センサ３５ａ、３５ｂのいずれかがＶｍｉｎとなる。

図８は上記構成による第１の制御のフローを示したものである。最初に、印刷等のジョブ実行の指示によりシート給送動作が開始されると、給紙装置１２は、ユーザにより設定されたシート種類に応じた初期設定風量にてファン４１を駆動し、積載されたシート束の側面にエアーの吹き付けを開始する（ＳＴ１１）。次に、エアーを吹き付けた状態でシート束の側面のＲ１からＲ３に対応する反射光を光センサ３５ａ〜３５ｃで検出し、その出力電圧値を取得する（ＳＴ１２）。そして、光センサ３５ａ〜３５ｃの出力電圧値の総和に対する最小の光反射量と最大の光反射量の比率を算出して、その結果（判定対象値）を予め定められた判定基準値（一例として１５％）と比較する（ＳＴ１３）。その比較結果、判定対象値が予め定められた判定基準値以下と判定された場合は、適正風量と判定され（ＳＴ１４）、その時点での設定風量を保存した後、ファン４１の駆動を停止（ＳＴ１５）して制御を終了する。この制御が終了すると、積載された最上部のシートを繰出ローラ３１を用いてピックアップして給送を開始する。

一方、（ＳＴ１３）での比較において、判定対象値が判定基準値より大きい値であった場合は、（ＳＴ１６）の処理に進む。この（ＳＴ１６）において、光センサ３５ａ〜３５ｃの光反射量の中でＶｍａｘとなるセンサの位置が、Ｖｍｉｎとなるセンサの位置よりもシート積載方向Ｘの上層側にある場合は、風量過多と判定され、ファン４１の風量を減少させる処理を行う（ＳＴ１７）。風量減少後は、再び（ＳＴ１２）の処理に戻り、適正風量と判定されるまで本フローを繰り返す。

上記（ＳＴ１６）の処理において、光センサ３５ａ〜３５ｃの光反射量の中でＶｍａｘとなるセンサの位置が、Ｖｍｉｎとなるセンサの位置よりもシート積載方向Ｘの下層側にある場合は、風量不足と判定され、ファン４１の風量を増加させる処理を行う（ＳＴ１８）。風量増加後は、再び（ＳＴ１２）に戻り、適正風量と判定されるまで本フローを繰り返す。

次に、図９乃至図１４に基づいて、第２実施形態の制御手段について説明する。なお、制御の全体構成は、図３に示した第１実施形態と同様であるので、図３を参照しつつ本実施形態における検出部３５の構成及びその制御について説明する。

図９は本実施形態の検出部３５の構成を示したものである。その構成は、積載されたシート束の側面の所定範囲を照射する発光素子やＬＥＤ等の発光部５１と、反射された反射光を集光する集光レンズ５２と、集光された光を受光し、その光の入射位置と光反射量を検出する光位置センサ５３とによって構成されている。光位置センサ５３では、集光レンズ５２を介した反射光が入射されると、その入射位置には光反射量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、それぞれの電極までの距離に逆比例して分割されて出力電極より取り出される。この光位置センサは、積載されたシート束の最上位にあるシートがファン４１により吹き上がることが可能な領域までの反射光を集光して導くように配置するのが望ましい。

図１０は検出部３５における光位置センサ５３と算出部３７との接続回路の一例を示したものである。光位置センサ５３から出力された電流ＩＬ１、ＩＬ２が増幅器５４を通して算出部３７に入力して所定の演算を行い、判定対象値（Ｖｏｕｔ）を算出する。以下に本実施形態における算出条件及び計算式を示す。
＜条件＞
Ｖｃｃ＝５[Ｖ]
ＩＬ１＋ＩＬ２＝ＩＣ
＜計算式＞
ＩＬ＝（ＩＬ１−ＩＬ２）／（ＩＬ１＋ＩＬ２）
Ｖｏｕｔ＝０．５Ｖｃｃ×ＩＬ＋０．５Ｖｃｃ

図９（ａ）は積載されたシートＰが適正な風量によって捌かれている（適度な間隔でシートが吹き上がり領域に位置する）状態を示す模式図である。このように、適正に捌かれていれば、図１１に示すように、光位置センサ５３は全ての入射位置において光反射量が同程度となる。ここでの判定基準値Ｖｏｕｔ０の範囲を（２．２[Ｖ]＜Ｖｏｕｔ０＜２．８[Ｖ]）とすると、光位置センサ５３から出力された電流ＩＬ１、ＩＬ２を元に演算された判定対象値（Ｖｏｕｔ）は前記判定基準値内となる。これによって、判定部３８において適正に捌かれたものと判定される。

図９（ｂ）は風量過多によって、積載されたシートＰに上溜りが発生している状態を示す模式図である。このような風量過多の状態においては、図１２に示すように、光位置センサ５３の光反射量は入射位置によって差異が大きくなる。ここでの判定基準値Ｖｏｕｔ０の範囲を（Ｖｏｕｔ≦２．２[Ｖ]）とすると、光位置センサ５３から出力された電流ＩＬ１、ＩＬ２を元に演算された判定対象値（Ｖｏｕｔ）は前記判定基準値外となる。これによって、判定部３８において風量過多と判定される。

図９（ｃ）は風量不足によって、積載されたシートＰが上層部まで吹き上がっていない状態を示す模式図である。このような風量不足の状態においては、図１３に示すように、風量過多と同様に光位置センサ５３の光反射量は入射位置によって差異が大きくなる。ここでの判定基準値Ｖｏｕｔ０の範囲を（２．８[Ｖ]≦Ｖｏｕｔ）とすると、光位置センサ５３から出力された電流ＩＬ１、ＩＬ２を元に演算された判定対象値は前記判定基準値外となる。これによって、判定部３８において風量不足と判定される。

図１４は上記構成による第２の制御のフローを示したものである。最初に、印刷等のジョブ実行の指示によりシート給送動作が開始されると、給紙装置１２は、ユーザにより設定されたシート種類に応じた初期設定風量にてファン４１を駆動し、積載されたシート束の側面にエアーの吹き付けを開始する（ＳＴ２１）。次に、エアーを吹き付けた状態でシート側面からの反射光を光位置センサ５３により検出し算出部３７にて演算を行い、演算結果を光位置センサの判定対象値として取得する（ＳＴ２２）。

（ＳＴ２３）では、（ＳＴ２２）にて演算された判定対象値Ｖｏｕｔが予め定められた判定基準値の範囲（一例として、２．２[Ｖ]＜Ｖｏｕｔ＜２．８[Ｖ]）と比較する。

その比較結果、予め定められた判定基準値の範囲内と判定された場合、処理は（ＳＴ２４）に進み、その時点での設定風量を保存した後、ファン４１の駆動を停止（ＳＴ２５）して制御を終了する。この制御が終了すると、積載された最上部のシートを繰出ローラ３１を用いてピックアップして給送を開始する。

一方、（ＳＴ２３）での比較処理において、判定対象値が予め定められた判定基準値の範囲外であった場合は、（ＳＴ２６）に進む。この（ＳＴ２６）において、光位置センサ５３の判定対象値が判定基準値より小さい場合は、風量過多と判定され、ファン４１の風量を減少させる制御を行う（ＳＴ２７）。風量減少後は、再び（ＳＴ２２）の処理に戻り、適正風量と判定されるまで本フローを繰り返す。

上記（ＳＴ２６）の処理において、光位置センサ５３の判定対象値が判定基準値より大きい場合は風量不足と判定され、ファン４１の風量を増加させる制御を行う（ＳＴ２８）。風量増加後は、再び（ＳＴ２２）に戻り、適正風量と判定されるまで本フローを繰り返す。

なお、上記第１及び第２の制御は、制御部３６におけるプログラム処理の他、外部回路等のハードウェアによって構成することも可能である。

１０画像形成処理システム
１１画像形成装置
１２給紙装置
１３操作部
１４プラテンガラス
１５ＡＤＦ
１６読取手段
１７画像形成手段
１８内蔵カセット
１９搬送手段
２１昇降トレイ
２２給紙路
２３サイド規制板
２４後端規制板
３１繰出ローラ
３２分離ローラ対
３４搬送ローラ対
３５検出部
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ光センサ
３６制御部（制御手段）
３７算出部
３８判定部
４０送風ユニット（送風手段）
４１ファン
４５送風口
５１発光部
５２集光レンズ
５３光位置センサ
５４増幅器

Claims

複数のシートを積載する積載手段と、
前記積載手段に積載された複数のシートからなるシート束の側面に向けて所定風量のエアーを吹き付ける送風手段と、
前記シート束の積載方向に沿った複数個所の光反射量を検出する検出手段と、
前記複数個所の光反射量に基づいて前記送風手段におけるエアー風量を制御する制御手段と、を備えた給紙装置であって、
前記制御手段は、前記複数個所の反射光量の総和に対して、最小及び最大となる光反射量の比率を算出し、この算出された結果に基づいて、前記送風手段でエアーの風量を調整する給紙装置。
前記制御手段は、前記複数個所の反射光量の総和に対して、最大及び最小となる光反射量の比率とを減算する算出部と、この算出部によって算出された判定対象値と予め定められた判定基準値とを比較する判定部と、を備え、前記判定対象値が前記判定基準値以下となるように前記送風手段によってエアーの風量を調整する請求項１に記載の給紙装置。
前記検出手段は、発光部及び受光部を有し、前記シート束の積載方向に沿って配置される複数の反射型の光センサによって構成されている請求項１に記載の給紙装置。
前記制御手段は、前記算出部にて減算された前記最大及び最小となる光反射量の比率が予め定められた判定基準値より大きく、且つ、前記最大の光反射量が検出された位置が前記最小の光反射量が検出された位置よりもシート積載方向の上層側にある場合に、風量過多と判定し、前記送風手段によってエアーの風量を減少させる請求項１又は２に記載の給紙装置。
前記制御手段は、前記算出部にて減算された前記最大及び最小となる光反射量の比率が予め定められた判定基準値より大きく、且つ、前記最大の光反射量が検出された位置が前記最小の光反射量が検出された位置よりもシート積載方向の下層側にある場合に、風量不足と判定し、前記送風手段によってエアーの風量を増加させる請求項１又は２に記載の給紙装置。
複数のシートを積載する積載手段と、
前記積載手段に積載された複数のシートからなるシート束の側面に向けて所定風量のエアーを吹き付ける送風手段と、
前記シート束の積載方向に沿った複数個所の光反射量を検出する検出手段と、
前記複数個所の光反射量に基づいて前記送風手段におけるエアー風量を制御する制御手段と、を備えた給紙装置であって、
前記検出手段は、シート束の積載方向を照射する発光部と、前記シート束の積載方向から反射された光を集光する集光レンズと、この集光レンズによって集光された光を受けて、最大及び最小となる光反射量が検出された位置を検出する光位置センサによって構成されている給紙装置。
前記制御手段は、前記最大の光反射量が検出された位置が、前記最小の光反射量が検出された位置よりもシート積載方向の上層側にある場合に、風量過多と判定し、前記送風手段によってエアーの風量を減少させる請求項６に記載の給紙装置。
前記制御手段は、前記最大の光反射量が検出された位置が、前記最小の光反射量が検出された位置よりもシート積載方向の下層側にある場合に、風量不足と判定し、前記送風手段によってエアーの風量を増加させる請求項６に記載の給紙装置。