JP3940262B2 - 給紙装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いる給紙装置の改良に関し、詳細には給紙対象となる用紙の紙種、特に紙の密度の違いに応じて給紙圧を適正値に調整することによって給紙不良が発生する率を大幅に低減するようにした給紙装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置、その他の記録方式を採用した画像形成装置においては、画像形成装置本体の内外に備えた給紙装置から画像形成部へ向けて一枚ずつ用紙（転写紙、記録紙）を給送することによって用紙上に画像形成を行うように構成している。
図７（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、従来の給紙装置（未公知）に使用される紙上げ機構部の構成を示す平面図、正面図及び給紙トレイ側の底板押し上げ機構を示す背面図である。なお、この給紙装置は、給紙方向と直交する方向へ給紙トレイを着脱する構成を備えたフロントローディングタイプの給紙装置に係わる。
この紙上げ機構部は、主に紙上げモータユニット２１〜２６、上昇ユニット１１〜１３、及びこれらのユニットを繋ぐ引張スプリング３２、３３によって構成されている。
紙上げモータユニット内の紙上げモータ２１は、その駆動軸の先端に噛合部２１ａを有し、対向配置された可動軸２２の一端に設けた噛合部２２ａと嵌合する構成である。
可動軸２２は給紙トレイ１の着脱に連動してスラスト方向に移動可能であり、矢印で示したセット方向へ給紙トレイをセットするトレイセット時には紙上げモータ２側に移動して紙上げモータ２１の噛合部２１ａと嵌合し、非セット時には圧縮スプリング２６の復帰力によって離間する。軸２２にはレバー２３が固定されており、給紙トレイ１のセット時には紙上げモータ２１の駆動トルクをレバー２３に伝達する。また、レバー２３の回転を所定の位置で停止させるためにレバー２３の位置を制御部に知らせるために、レバー２３によって遮断されるフォトインタラプタ２５を配置する。
【０００３】
上昇ユニットは、給紙トレイ１内の底板上昇軸３の先端に設けた突起部に噛合うカップリング１１と、カップリング１１に接続した軸１２と、軸１２に固定したレバー１３とから構成される。
給紙トレイ１の底板５上に用紙を積載し、装置本体（図示せず）にセットすると、給紙トレイの側壁が軸２２の端部を押し込み、軸２２と紙上げモータ２１の駆動軸とが接続する。このとき給紙トレイセット検知センサ（用紙サイズ検知センサと兼用；図示せず）からの検知信号によって紙上げモータ２１が駆動し始め、レバー２３は図７（ｂ）の反時計方向に回転する。
他方のレバー１３は引張スプリング３２を介してレバー２３の動きと連動し、給紙トレイの底板上昇用の軸３を駆動する。軸３は底板上昇アーム４と一体化されているため、アーム４が底板５を押し上げ、底板５上の用紙Ｐを給紙コロ６に押し当てる。
レバー２３がフォトインタラプタ２５を遮断したときに紙上げモータ２１を停止させることにより、底板５の上昇が停止し、給紙コロ６には引張スプリング（加圧スプリング）３２、３３から所定の給紙圧が加えられる。紙上げモータ２１の駆動が停止した状態においては、軸１２及び軸３が当該角度で固定されるため、レバー４は、モータ停止時の角度を維持する。このため、モータ２１の停止以降は、引張スプリング３２からの押し上げ方向への力によって、底板５は押し上げられる。
また、この従来例においては、給紙トレイ１に用紙のサイズを設定するサイズダイヤル（図示せず）を設け、給紙トレイセット時に本体側に設けた検知装置（図示せず）によって検知する。またレバー１３に凹凸形状を形成し、複数のフォトインタラプタをそれぞれ遮断するか否かによる信号の組合わせにより、用紙の残量を数段階に検知する。これらの用紙サイズ、用紙残量の組合わせにより、用紙サイズによってレバー１３の位置をフォトインタラプタ２５を遮断する位置から一定時間戻す制御、さらに用紙残量によって逆に遮断位置に一定時間近づける制御等を行う。
この従来例によれば、用紙、底板の上昇及び給紙圧を付与する手段としてモータを用いることによって給紙トレイのセット力を軽減できる。また、従来の補助伝達機構を廃止し、用紙サイズ、及び用紙残量の検知信号によってモータを正規の停止位置から所定の時間正転または逆転させ、用紙サイズ、用紙残量の違いによって生じる適正加圧力の差を補正し、用紙の不送り、多数枚送りを防いで良好な給紙性能を得る構成とする。これによって装置構成を簡略化することができ、また信頼性の向上及びコストダウンを可能とする給紙装置を提供することができる。
【０００４】
ところで、一般に普通紙の密度は０．７〜０．８が大半を占め、一方、表面にコーティングを施した塗工紙（コート紙、アート紙等）にあってはその密度が０．９〜１．２である場合が多い。
上記従来の給紙装置においては、紙の密度に所定以上の違いがあると、同じ積載高さの場合においても紙の重量に差が生じ、これにより給紙コロにかかる給紙圧に違いが生じて、給紙圧の適正域を外れることがある。この不具合は、底板上の用紙積載量が多くなるほど顕著であり、逆にペーパエンド時は差は無くなる。
【０００５】
図８（ａ）及び（ｂ）はこの従来装置における引張スプリング３２の引張力が軸３に作用することによって発生するトルクと、底板５上の用紙Ｐの積載量との関係を示す図、及びその際の必要給紙圧（底板上の用紙上面が給紙コロ６に接する圧力）が変化する状態を示す図である。
まず図８（ａ）に示すように、従来装置では引張スプリング３２のバネ力を普通紙に合わせて設定してあるため、レバー２３が所定角度に上昇した時点でモータ２１を停止させると、普通紙にあっては積載重量の低下に比例して引張スプリング３２が縮むため軸３に作用するトルクも低下してゆく。このため、給紙コロ６と用紙上面との間の給紙圧は、（ｂ）に示すように普通紙に関しては一定の値を維持することができる。しかし、バネ力を普通紙に合わせてある引張スプリング３２を用いた紙上げ機構部により、単位肉厚（或いは、単位枚数）当たりの重量が重い高密度紙を積載した場合には、その必要トルクは、（ａ）に示すように普通紙の場合よりも大きいにも拘わらず、実際には普通紙と同等のトルクにより加圧され続けることとなる。従って、（ｂ）に示すように高密度紙を積載して給紙する場合には、スプリング３２のバネ力が普通紙を基準であるため、満載時における給紙圧が不十分な状態にあり、給紙が進行して積載重量が低下してゆくにつれて給紙圧が上昇して適正範囲に近づくという不都合が発生する。
このように普通紙を基準にして引張スプリング３２の加圧力を設定すると、高密度紙に対しては給紙圧不足となり不送りが多発する一方で、逆に高密度紙を基準にして加圧スプリング３２の加圧力を設定すると、普通紙に対しては給紙圧が過剰となり重送が多発する。いずれの場合も重送、または不送り等の給紙不良が発生しやすくなり、給紙性能を満足できないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、給紙対象となる用紙の密度の違いに対応して給紙圧を変化させることにより最適な給紙圧制御を行うことによって、紙の密度が種々異なる多様な紙種に対応して給紙不良の発生を防止できる給紙装置を提供することを課題とする。
更に、用紙の種類の設定切替手段を給紙トレイに設けることにより設定の切替を容易に行える給紙装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、上下動可能に支持された底板上に積載した転写紙の給紙方向と直交する方向へ引き出し可能に支持された給紙トレイと、該給紙トレイ内に積載された転写紙の最上面に接して最上面の転写紙を一枚ずつ給紙する給紙コロと、セット完了した状態にある給紙トレイ内の底板を押し上げて最上面の転写紙を給紙コロに圧接させるための紙上げ機構と、該紙上げ機構の動作を制御する制御部と、前記給紙トレイに積載された紙種を設定する紙種設定切替手段と、を備え、前記紙上げ機構は、前記底板を押し上げるための駆動力を出力する紙上げモータと、該紙上げモータよって上下回動するレバーと、該レバーの位置を検知する上昇検知センサと、前記紙上げモータからの駆動力によって作動して前記底板を押し上げるアームと、を備え、前記制御部は、前記紙種設定切替手段によって設定された紙種についての情報に基づいて前記紙上げモータを制御し、前記紙種についての情報には、転写紙の密度の違いに基づいて区別される紙種として、普通紙と高密度紙とが含まれるとともに、前記制御部は、前記紙種設定切替手段により普通紙と高密度紙の何れが設定されたかに応じて、前記底板上の転写紙残量が減少したときに前記レバーを移動させる場合と、前記底板上の転写紙残量にかかわらず前記レバーを固定する場合の何れかを選択することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記紙種設定切替手段は、前記給紙トレイに設けた切替レバー、或いはセンサであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の給紙装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の給紙装置を装備した電子写真式の画像形成装置の一例を示す全体略図、図２はその要部構成図、図３は紙上げ機構部の構成を示す分解斜視図である。この画像形成装置は、自動原稿給紙装置等の原稿給紙部Ａと、原稿画像を読み取る読み取り光学系Ｂと、画像形成部Ｃと、給紙部（給紙装置）Ｄ等を備えている。なお、図７を併せて参照し、同図に示した構成要素と同一部分には同一符号を付して説明する。
本発明においては、給紙部即ち給紙装置Ｄのみが係わるため、他の構成要素についての説明は省略する。また、本発明の給紙装置は、図示した如き電子写真式の画像形成部を備えた装置にのみ適用されるわけではなく、種々の記録方式を備えた画像形成部を備えた画像形成装置一般に適用可能である。
この給紙装置Ｄは、複数段の給紙トレイ１を備え、各給紙トレイ１の底板５上に積載された用紙Ｐは、その最上面に接する給紙コロ６によって一枚ずつ取り出されて画像形成装置本体内を矢印で示した経路を通って画像形成部Ｃへ搬送される。一方、各給紙トレイ１は、画像形成装置本体の前面に設けた装着口１００から内奥部へ向けて引き出し状に着脱自在に構成されている。
給紙トレイ１は、外壁を構成するケーシング１０１内に図７（ｃ）に示した如き底板５を上下動可能に支持する一方で、上昇モータ（紙上げモータ）２１によって駆動される底板上昇用の軸３と、この軸３に一体化された底板上昇アーム４と、を有する。
引張スプリング（加圧スプリング）３２は、高密度紙の重量に合わせてそのバネ力を設定されている。
【０００９】
図７及び図３において、給紙トレイ１が装置本体の装着口１００にセットされると、セット検知センサ（図示せず）によりセットが検知され、紙上げモータ２１が起動する。レバー２３は図の時計方向に回動し、その一部が上昇検知センサ（フォトインタラプタ）２５に達すると、制御部１１０が上昇モータ（紙上げモータ）２１を停止させる。
本発明では、制御部（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等）１１０が、その記憶部内に格納された制御情報に基づいて、普通紙が選択されている場合と、高密度紙が選択されている場合によって、上昇モータ２１によって底板５に加える給紙圧を異ならせるように構成している。いずれにしても紙種、即ち普通紙か、或いは重量の重い高密度紙か等の区別は、事前に制御部１１０に報知されている。紙種の選択手段については後述する。
【００１０】
図４はレバー２３の回動角度について説明する図である。まず、「普通紙」を選択しているときは、初期位置にあるレバー２３を普通紙の給紙に適した角度（底板５の高さ位置）に上昇させるために、上昇モータ２１を正転させてレバー２３の一部が上昇検知センサ２５によって検知された時点で、今度は上昇モータ２１を角度αだけ逆転させた後で停止させ、給紙動作を開始する。底板５上の用紙残量が減少し、用紙残量検知センサ１０５の信号変化を検知すると制御部は、上昇モータ２１を順次正転開始させて、センサ１０５が信号変化する度に角度α１、α２、α３だけ順次レバー２３を正転させる。
「高密度紙」を選択しているときは、モータを正転開始させて初期位置にあるレバー２３を正転させ、その一部が上昇検知センサ２５に達した後、上昇モータ２１を角度βだけ逆転させ、用紙残量にかかわらずレバー２３の位置を固定する。角度βは引張スプリング３２の設定等により０としてもよい。
ここで、上昇モータ２１の回転角度の関係は、α−（α１＋α２＋α３）＝βであり、最も用紙残の少ない領域のときは普通紙の場合、高密度紙の場合ともに、レバー２３は同じ位置にある。
【００１１】
図５（ａ）は用紙残量と上昇軸３のトルクとの関係を示す図、（ｂ）は給紙圧と用紙残量との関係を示す図である。
引張スプリング３２の加圧力は高密度紙を基準に設定する。この場合、普通紙を給送する場合には、普通紙残量の減少に応じて、トルクが理想とする割合よりも大きく減少するため、給紙不良が発生する。そこで、本実施形態では、普通紙を積載して給紙する場合は、レバー２３を上昇検知センサ２５によって検知された位置から角度αだけ逆転方向へ戻すので、用紙満載時には上昇軸３のトルクが低いトルクに設定されているが、用紙残量が減少するに従ってレバー２３の角度が順次α１、α２、α３等々と、底板５を上昇させる方向へ変位するようにした。即ち、残量検知センサの信号が変化するたびに、上昇モータ２１を正転させることによって順次給紙圧を上昇させ、補正を行うようにした。このため、普通紙を給紙する場合においては、給紙圧が図５（ａ）に示したように増減を繰り返しながら漸減して行くが、（ｂ）に示すように適正な給紙圧の範囲内で給紙圧が変化しながら推移してゆくことができる。即ち、普通紙の場合は用紙残量の減少に伴って給紙圧が減少するものの、用紙残量検知センサ１０５からの残量検知信号に基づいた制御部１１０による制御によって底板５の高さが順次補正されるため、満載時からペーパエンド時まで適正給紙圧の範囲内に収まる。従って、給紙不良が発生することがなくなる。
高密度紙を給紙する場合には、レバー２３が角度βの位置（底板５の適正高さ位置）にて固定されるので、引張スプリング３２からのバネ力により軸３に発生するトルクは積載量の低下に比例して低下してゆくが（図５（ａ））、（ｂ）に示すように給紙圧は適正給紙圧の範囲内でほぼ一定の給紙圧を保つ。このため、高密度紙についての給紙不良が発生することがなくなる。
【００１２】
次に、図６は本発明の他の実施形態であり、給紙トレイ１のケーシング１０１の適所、例えば前板の上端面に搭載した用紙サイズを切り替えるための用紙サイズダイヤル１１１を設けると共に、用紙サイズダイヤル１１１の近傍に紙種（用紙密度）切替レバー（紙種設定切替手段）１１２を設けて画像形成装置本体（或いは、給紙装置）側の制御部に紙種（用紙密度）を報知し得るように構成するか、或いは給紙装置本体側に、図示しない１または複数のフォトセンサ(紙種検知手段)を隣接配置し、これらのフォトセンサによって給紙トレイに表示された紙種を示す表示部（フォトセンサによって検知可能な突起、穴等から成る表示）を検知、識別することによって、用紙セット時等に紙種の設定、変更を行なうことができるようにしている。
なお、ここに一例として示した紙種切替レバー１１２は、例えば図中矢印で示す方向へ操作することによって、ケーシング１０１の前面の表示部１１３に現在積載している紙種を表示すると共に、電気的検知方法、或いは光学的検知方法によって画像形成装置本体（或いは、給紙装置）側の制御部１１０が切替レバー１１２による切替内容を判定して現在の積載用紙の種類を知ることができるように構成する。
制御部は、この紙種設定切替手段１１２の設定内容に基づいて給紙トレイ内の紙種を判断し、紙種、特に密度の違いに応じて最適な紙上げモータ２１の制御方法を選択し、実行する。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、給紙対象となる用紙の密度（重量）の違いに対応して給紙コロからの給紙圧を変化させて最適な給紙圧制御を行うことによって、紙の密度が種々異なる多様な紙種に対応して給紙不良の発生を防止することができる。
更に、用紙の種類の設定切替手段を給紙トレイに設けることにより設定の切替を容易に行える給紙装置を提供することができる。
即ち、本発明によれば、用紙の密度によって底板にかける加圧力を変化させ、給紙コロにかかる給紙圧を一定範囲内に保つことが可能となるため、用紙の密度にかかわらず給紙性能を満足することができる。
また、本発明によれば、給紙トレイに紙種設定切替手段を設けることにより密度の違いによる用紙種類の切替（底板上下動の制御方法の切替）を容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る給紙装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す正面断面図である。
【図２】本発明の給紙装置の用紙分離部を示す斜視図である。
【図３】本発明の給紙加圧機構を示す斜視図である。
【図４】本発明におけるレバーの回転角度の関係を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明における用紙残量と上昇軸トルクの関係を示す図、（ｂ）は本発明における用紙残量と給紙圧の関係を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態（紙種切替レバー）の構成図。
【図７】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来の給紙装置の要部構成を示す平面図、正面図、及び給紙トレイの背面図。
【図８】（ａ）は従来装置における用紙残量と上昇軸の必要トルクの関係を示す図、（ｂ）は従来装置における用紙残量と給紙圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 給紙トレイ、３ 軸、４ 底板上昇アーム、５ 底板、６ 給紙コロ、１３レバー、２１ 紙上げモータ（上昇モータ）、２２ 可動軸、２３ レバー、２５ フォトインタラプタ（上昇検知センサ）、２６ 圧縮スプリング、３２ 引張スプリング（加圧スプリング）、Ａ 原稿給紙部、Ｂ 読み取り光学系、Ｃ画像形成部、Ｄ 給紙部（給紙装置）、１００ 装着口、１０１ ケーシング、１０５ 用紙残量検知センサ、１１１ 用紙サイズダイヤル、１１２ 紙種（用紙密度）切替レバー（紙種設定切替手段）。

Claims (3)

1. 上下動可能に支持された底板上に積載した転写紙の給紙方向と直交する方向へ引き出し可能に支持された給紙トレイと、該給紙トレイ内に積載された転写紙の最上面に接して最上面の転写紙を一枚ずつ給紙する給紙コロと、セット完了した状態にある給紙トレイ内の底板を押し上げて最上面の転写紙を給紙コロに圧接させるための紙上げ機構と、該紙上げ機構の動作を制御する制御部と、前記給紙トレイに積載された紙種を設定する紙種設定切替手段と、を備え、前記紙上げ機構は、前記底板を押し上げるための駆動力を出力する紙上げモータと、該紙上げモータよって上下回動するレバーと、該レバーの位置を検知する上昇検知センサと、前記紙上げモータからの駆動力によって作動して前記底板を押し上げるアームと、を備え、前記制御部は、前記紙種設定切替手段によって設定された紙種についての情報に基づいて前記紙上げモータを制御し、
   前記紙種についての情報には、転写紙の密度の違いに基づいて区別される紙種として、普通紙と高密度紙とが含まれるとともに、
   前記制御部は、前記紙種設定切替手段により普通紙と高密度紙の何れが設定されたかに応じて、前記底板上の転写紙残量が減少したときに前記レバーを移動させる場合と、前記底板上の転写紙残量にかかわらず前記レバーを固定する場合の何れかを選択することを特徴とする給紙装置。
2. 前記紙種設定切替手段は、前記給紙トレイに設けた切替レバー、或いはセンサであることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
3. 請求項１又は２に記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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