JP4249050B2 - 給紙装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給紙装置およびその給紙装置を用いる画像形成装置に関する。

積載された用紙に接離可能なピックアップローラと、ピックアップローラに送り出された用紙を下流へ送り出すための給紙ローラと、給紙ローラに対向して用紙を一枚ずつに分離するための分離部材とを有する給紙装置において、例えば特許文献１に開示されているように、その分離性能を向上させるため、用紙先端が給紙ローラと分離部材のニップに達した後ピックアップローラを用紙から離間し、次給紙時に再度ピックアップローラを当接させることによって信頼性を高めたものが提案されている。
特開２０００−１７７８５９公報

しかし、このような手順によって給紙動作を行う際、給紙開始に先立ってピックアップローラを用紙に当接させておくため、前の用紙と次の用紙の間隔（紙間）はピックアップローラの用紙への接離に要する時間よりも長くする必要があった。
給紙装置を有する画像形成装置の場合、その性能は単位時間当たりの印刷枚数で評価されるが、紙間が大きい場合は搬送速度を含むシステム全体の動作速度を高くする必要があり、単位印刷枚数当たりの消費エネルギーが大きくなっていた。また、紙間でも作像手段や搬送手段は駆動されている状態であるため、耐久寿命部品などの交換回数の増加を招いていた。
本発明は、生産性と信頼性の高い給紙装置およびその給紙装置を用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、積載された用紙に接離可能なピックアップローラと、該ピックアップローラにより送り出された用紙を下流へ送り出すための給紙ローラと、該給紙ローラに対向して用紙を一枚ずつ分離するための分離部材とを有し、給紙動作開始後、用紙先端が前記給紙ローラに達した後、当該用紙から前記ピックアップローラを離間させる給紙装置において、連続して給紙するとき、前用紙から前記ピックアップローラを離間させた後に、前記ピックアップローラと前記給紙ローラとを停止させ、しかるのち、前用紙後端に前記ピックアップローラを当接させてから前記ピックアップローラと前記給紙ローラとを回転させて次用紙を搬送することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の給紙装置において、前記ピックアップローラの駆動源は前記給紙ローラと同一の駆動源であり、前記給紙ローラの連れ回り動作時には前記ピックアップローラへの回転伝達を停止することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の給紙装置において、前記ピックアップローラとその駆動源の間にワンウェイクラッチを有していることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の給紙装置を有する画像形成装置を最も主要な特徴とする。

本発明では、連続して給紙するとき、前の用紙後端がピックアップローラ部を通過する前にピックアップローラの当接動作を開始することにより、紙間を短くし生産性の高い給紙装置を提供することができる。また、連続して給紙するとき、前の用紙後端にピックアップローラを当接させることで、更に紙間を短くした生産性の高い給紙装置を提供することができる。
また、ピックアップローラが前の用紙の後端に当接するときに、ピックアップローラの駆動が停止されていること、または、給紙ローラとピックアップローラの駆動がそれぞれ独立していること、または、ピックアップローラは給紙ローラと同一の駆動源であり、給紙ローラが連れ回り動作時にはピックアップローラに回転が伝達されないこと、または、ピックアップローラとその駆動源の間にはワンウェイクラッチを有していることにより、次の用紙が前の用紙に連なって送られることを防止する信頼性の高い給紙装置を提供することができる。
さらに、これらの構成により印刷枚数当たりのエネルギー消費の削減、耐久寿命部品の耐久印刷枚数の向上を図ることができ、環境負荷の小さな給紙装置および画像形成装置の提供を実現できる。また、給紙装置の信頼性が増すことにより、ユーザが処置に窮するジャムを低減することができ、画像形成装置全体の信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は複写機やプリンタ等の画像形成装置で使用される給紙装置の全体構造を示す側面図である。図２は本発明の第１の実施形態に係る給紙装置の要部斜視図である。以下、その構成と動作を併せて説明する。
用紙１を収納する給紙トレイ２の上方にはピックアップローラ３が配置され、このピックアップローラ３によってピックアップされた用紙１の給紙方向下流側には、フィードローラ４とリバースローラ５とが配置されている。フィードローラ４とリバースローラ５は平行に配置されて外周面が接触している。
フィードローラ４は用紙１を画像形成部の方向へ給紙するため、図示しない駆動源から図２に示す駆動列に駆動伝達され電磁クラッチ１０を介してフィード軸１１が駆動されることにより矢印Ａ方向へ回転駆動されている。リバースローラ５はトルクリミッタ６を介してリバース軸７に連結されており、このリバース軸７は前記フィードローラ４の回転方向と逆向きに回転駆動されている。
フィードローラ４の下流には用紙センサ８が設けられ、更にその下流には搬送ローラ９が設けられている。ピックアップローラ３はフィードローラ４の軸心周りに回転自在なピックアップアーム２１に保持され、ピックアップアーム２１は解除スプリング２４によって用紙１から離間する方向に付勢されている。解除スプリング２４に逆らう方向には加圧スプリング２２を介して電磁ソレノイド２３が設けられている。
また、ピックアップローラ３にはギヤが一体に設けられ、フィード軸１１上のギヤ１２が回転することによりギヤ１３を介してフィードローラ４と同じ方向に回転駆動される。フィードローラ４およびギヤ１２はワンウェイクラッチを内蔵しており、フィード軸１１が矢印Ａ方向に回転するときには一体に回転されるが、フィード軸１１が停止しているときにはフィードローラ４およびギヤ１２は矢印Ａ方向に空転自在に構成されている。
非動作時にピックアップアーム２１を持ち上げている解除スプリング２４は、ピックアップローラ３を含むピックアップアーム２１の自重によるモーメントおよび通電されていない電磁ソレノイド２３のプランジャーの摺動負荷等に勝って、ピックアップローラ３を用紙１から離間している。

給紙動作を開始すると、まず電磁ソレノイド２３が通電され加圧スプリング２２を引張することでピックアップアーム２１を回転させる。この時、ピックアップローラ３は加圧スプリング２２と解除スプリング２４の引張力の差から発生する所定圧によって用紙１に当接する。電磁ソレノイド２３の吸引力が解除スプリング２４と所定圧の和より大きいことは言うまでもない。
ピックアップローラ３が用紙１に当接する時間を見計らって、もしくは所定のタイミングによって、電磁クラッチ１０が通電されるとフィード軸１１を介してピックアップローラ３およびフィードローラ４が矢印Ａ方向に回転される。ピックアップローラ３に当接している用紙１はその摩擦によってフィードローラ４へと搬送される。
この時用紙が複数枚搬送されたときはリバースローラ５による分離作用が生じ、用紙は一枚だけに分離される。フィードローラ４によって搬送された用紙１が用紙センサ８に検知されると、電磁ソレノイド２３の通電が停止されピックアップローラ３が用紙１から離間する。
これによって上流側の負荷が減ずるためリバースローラ５の分離作用がより効果的に働き、用紙の分離が完了していなかった場合でも確実に分離される。一枚ずつに分離された用紙１は搬送ローラ９によって下流へと搬送され、画像形成部へと搬送される。
連続して用紙を給紙する場合、用紙長さから求められるタイミングで再度ピックアップローラ３を用紙に向かって当接させる。この時、ピックアップローラ３が用紙１の後端に再度当接しても良いタイミングとし、次の用紙を送り始める前に確実にピックアップローラ３を用紙に当接させる。また、フィードローラ４の駆動はピックアップローラ３が用紙に再当接する直前に電磁クラッチ１０の通電を止めることで停止されている。
用紙１は搬送ローラ９に挟持搬送される。フードローラ４およびピックアップローラ３はワンウェイクラッチを介しているので用紙に連れ回りされるが用紙が抜けた時点で停止する。用紙１の後端がセンサ８に検知された後、所定のタイミングで電磁クラッチ１０を通電し次用紙を給紙する。ピックアップローラ３はすでに用紙に当接しているので、次用紙は直ちに搬送が開始される。
前用紙後端に再度ピックアップローラ３を当接させることでリバースローラ５の上流側に再度負荷が発生することになるが、それまでに用紙の分離は十分達成されているので、後端で再度負荷が加わっても分離性能に影響することは無い。
従来ピックアップローラ３への駆動はフィードローラ４と一体とするギヤ１２から得ていたが、この場合用紙後端がフィードローラ４を抜けるまではフィードローラ４と共にピックアップローラ３も回転されてしまうため、次用紙の連送りを防止するためには、ピックアップローラ３を用紙に当接させることができない。

図３は従来例（１）と本発明（２）を比較して示すタイミング図である。図３に示すように電磁ソレノイド２３は通電されてから実際に動作するまでには１００ｍｓｅｃ程度の時間を有するのが一般的である（図では通電タイミングを実線で、実際の動作タイミングを破線で示している）。
この動作時間が常に一定であれば動作時間分だけ電磁クラッチ１０よりも早くソレノイド２３を通電すればよい訳であるが、実際の動作時間はプランジャーの摩擦やスプリング２２、２４の力関係、ピックアップアーム２１の摺動抵抗などの要因により動作ごとや装置毎に大きく変動する。またこれらの要因は経時的にも変動する。
そのためピックアップローラ３が用紙に確実に当接した状態から次給紙をスタートさせるには、電磁ソレノイド２３の動作時間の最大を見込んで電磁クラッチ１０の通電を行わなければならなく、紙間を小さくすることができない（１）。
しかし本発明では、（２）に示すように、用紙センサ８で前用紙の後端を検知したと同時に次給紙を行うための電磁クラッチ１０のＯＮが可能となり、小さな紙間で連続給紙を行うことが可能となる。
上記説明では、次用紙給紙を行うための電磁クラッチ１０の通電は前用紙後端が用紙センサ８に検知された後としたが、これに限るものではなく、用紙長さから求められるタイミングや所定のタイミングで通電を開始しても良い。その場合でもピックアップローラ３が事前に用紙に当接しているので、次給紙のスタートをすぐに行えるためより小さな紙間で送りを制御できる。

図４は本発明の第２の実施形態に係る給紙装置の要部斜視図である。図２に示す第１の実施形態と同様の個所については同じ番号を付している。その構成と動作を併せて説明する。
図示しない駆動源から駆動伝達され、電磁クラッチ３０を介して駆動軸３１が駆動されることにより駆動ギヤ３２が回転され、フィード軸１１上に回転自在に設けられたギヤ１２およびギヤ１３を介してピックアップローラ３は回転駆動される。
給紙動作を開始するとまず、電磁ソレノイド２３が通電されピックアップローラ３が用紙１に当接する。ピックアップローラ３が用紙１に当接する時間を見計らって、もしくは所定のタイミングによって、電磁クラッチ３０が通電されると駆動軸３１を介してピックアップローラ３が回転される。
フィードローラ４の駆動は、ピックアップローラ３の駆動と同時もしくは両者の距離を勘案した時間遅らせて電磁クラッチ１０をＯＮすることによって開始される。ピックアップローラ３に当接している用紙１はその摩擦によってフィードローラ４へと搬送される。
フィードローラ４によって搬送された用紙１が用紙センサ８に検知されると、電磁ソレノイド２３の通電が停止され、ピックアップローラ３が用紙１から離間すると同時に電磁クラッチ３０の通電も停止され、ピックアップローラ３の駆動も停止する。一枚ずつに分離された用紙１は搬送ローラ９によって下流へと搬送され、画像形成部へと搬送される。
連続して用紙を給紙する場合、第１の実施形態と同様に用紙長さから求められるタイミングで再度ピックアップローラ３を用紙に向かって当接させる。この時ピックアップローラ３の駆動は停止されている。フィードローラ４の駆動は用紙長さから求められるタイミングで用紙後端がフィードローラ４を抜ける直前に電磁クラッチ１０をＯＦＦすることで停止する。
用紙１は搬送ローラ９に挟持搬送されるが、ピックアップローラ３は駆動軸３１までの駆動列の空転負荷で回転自在な状態であり、用紙に連れ回りされるが用紙が抜けた時点で停止する。

本実施形態ではピックアップローラ３とフィードローラ４の駆動を別々に制御可能に構成しているので、フィードローラ４がまだ用紙を搬送した状態つまり駆動されたままでも、ピックアップローラ３を用紙に当接させることが可能である。用紙１の後端がセンサ８に検知された後、所定のタイミングで電磁クラッチ１０および電磁クラッチ３０を通電し次用紙を給紙する。ピックアップローラ３はすでに用紙に当接しているので、次用紙は直ちに搬送が開始される。
上記実施形態では、トルクリミッタを介して逆転駆動されるリバースローラを分離手段とする給紙分離装置を説明したが、これに限るものではなく、摩擦パッドなどの摩擦部材を分離手段として用いる給紙分離装置においても、用紙に接離制御されるピックアップ手段を有するものであれば同様に活用可能であることは言うまでもない。また、上記実施形態では用紙に対しピックアップ手段が上下する構成としたが、固定されたピックアップローラに対し用紙が上下動して接離する構成においても同様に活用可能であることは言うまでもない。

画像形成装置で使用される給紙装置の全体構造を示す側面図。 本発明の第１の実施形態に係る給紙装置の要部斜視図。 従来（１）と本発明（２）を比較して示すタイミング図。 本発明の第２の実施形態に係る給紙装置の要部斜視図。

符号の説明

１ 用紙
２ 給紙トレイ
３ ピックアップローラ
４ フィードローラ（給紙ローラ）
５ リバースローラ（分離部材）
６ トルクリミッタ
７ リバース軸
８ 用紙センサ
９ 搬送ローラ
１０ 電磁クラッチ
１１ フィード軸
１２ ギヤ
１３ ギヤ
２１ ピックアップアーム
２２ 加圧スプリング
２３ 電磁ソレノイド
２４ 解除スプリング
３０ 電磁クラッチ
３１ 駆動軸
３２ 駆動ギヤ

Claims (4)

1. 積載された用紙に接離可能なピックアップローラと、該ピックアップローラにより送り出された用紙を下流へ送り出すための給紙ローラと、該給紙ローラに対向して用紙を一枚ずつ分離するための分離部材とを有し、給紙動作開始後、用紙先端が前記給紙ローラに達した後、当該用紙から前記ピックアップローラを離間させる給紙装置において、
   連続して給紙するとき、前用紙から前記ピックアップローラを離間させた後に、前記ピックアップローラと前記給紙ローラとを停止させ、しかるのち、前用紙後端に前記ピックアップローラを当接させてから前記ピックアップローラと前記給紙ローラとを回転させて次用紙を搬送することを特徴とする給紙装置。
2. 前記ピックアップローラの駆動源は前記給紙ローラと同一の駆動源であり、前記給紙ローラの連れ回り動作時には前記ピックアップローラへの回転伝達を停止することを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
3. 前記ピックアップローラとその駆動源の間にワンウェイクラッチを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の給紙装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の給紙装置を有する画像形成装置。

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