JP4326541B2

JP4326541B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4326541B2
Application number: JP2006107475A
Authority: JP
Inventors: 和彦北野; 厚藤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2006188364A

Description

この発明は複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機やプリンタなどの画像形成装置には処理枚数（コピー枚数）の増加に伴い、大量の用紙を収納できる給紙装置が備えられている。先ず、この従来の給紙装置について図18を参照して説明する。すなわち、図18に示すようにこの種の給紙装置は、第１用紙収容部Ａと第２用紙収容部Ｂとの２つの用紙収容部がほぼ並列に設けられ、第１用紙収容部Ａ内の用紙が全て給紙され無くなった場合には第２用紙収容部Ｂ内の用紙が移送フェンス５により第１用紙収容部Ａに移送（補給）される構成となっている。ここで、14，16はペーパーエンド検知センサで第１，２用紙収容部Ａ，Ｂに積載された用紙の有無を検知するものである。また、17は移送フェンスホームポジション検知センサで移送フェンス５の初期停止位置を検知するものである。36は縦搬送ドア、25は縦搬送用紙有無センサ、28は縦搬送ドア開閉検知センサである。また、第２用紙収容部Ｂ内の用紙束７Ｂの残量は残量検知センサ18，19により検知される。

すなわち、図20のフローチャートに示すように第１用紙収容部Ａ内の用紙が無くなった場合には、この用紙無しがペーパーエンド検知センサ14により検知され、この検知により移送フェンス５の作動が開始される。この移送フェンス５の移動（Ｐ方向）により、第２用紙収容部Ｂに積載されている用紙束７Ｂが第１用紙収容部Ａ内に押し込まれる。この場合、移送フェンス５の停止位置は積載される用紙サイズにより用紙移送距離が異なるため、移送押し込みセンサ35の取付け位置により決定する。すなわち、図19（ａ）は大サイズ用紙（例えば、Ｂ４用紙）の、図19（ｂ）はこの大サイズ用紙よりも小さい用紙（例えば、Ｂ５用紙）のセット時の状態を示す図であり、前記移送押し込みセンサ35の取り付け位置により移送時の移送フェンス５の停止位置が決定される。その他、従来技術としては「特開平11−79446号公報」に記載された技術が知られている。

ところが、前記従来の給紙装置の場合には以下のような問題が発生する。すなわち、前記従来の給紙装置の場合、第１用紙収容部Ａにおける用紙給紙搬送と第２用紙収容部Ｂにおける移送フェンス５による用紙移送を単一駆動源で作動させているものはなく、それぞれ給紙搬送モータと移送用モータとの２個のモータを用いる構成であった。また、これら給紙搬送モータにはＤＣブラシレスモータやステッピングモータが、移送用モータにはＤＣブラシレスモータが使用されていた。このため、駆動源の構成としては給紙搬送モータと移送用モータの２個のモータが必要となるうえ、移送時間を短縮するには高速、高トルクモータが必要なことからコストが嵩む原因となっていた。さらに、前述したように移送押し込みセンサ35が必要であり積載する用紙の種類を変更する場合には、移送押し込みセンサ35の取付け位置を用紙サイズに合った位置にその都度変更する必要があるが、この変更作業はユーザにとって困難なものである。また、前述したように移送用モータにはＤＣブラシレスモータが使用されるため、オーバーラン等が発生する恐れがあり移送フェンス５の高精度な停止制御を実現することができないという問題があった。

そこで、この発明の目的は前記従来の給紙装置のもつ問題を解消し、単一駆動源で給紙駆動の制御が可能であると共に、高精度、高速、安価となる給紙装置を有する画像形成装置を提供することにある。

この発明は、前記のような目的を達成するために、複数枚の用紙を積載する第１用紙収容部と、この第１用紙収容部に対して並列に配設された第２用紙収容部と、この第２用紙収容部の用紙を第１用紙収容部へ一括して移送する用紙移送手段と、第１用紙収容部へ収容されている用紙を画像形成装置に給紙し搬送する給紙搬送手段とを設けた給紙装置を有する画像形成装置において、この給紙装置には正逆転可能な駆動源としてのモータと、前記モータの正方向の回転力を第１用紙収容部に積載された用紙を給紙搬送する回転力として伝達する給紙クラッチを有する第１伝達機構と、前記モータの正方向の回転力を用紙移送手段の戻り動作とする回転力として伝達するとともに、前記モータの逆方向の回転力を用紙移送手段の用紙を移送動作する回転力として伝達する移送クラッチを有する第２伝達機構とを備え、前記モータを正方向に回転するとともに、前記第１伝達機構の給紙クラッチと前記第２伝達機構の移送クラッチをＯＮして、前記用紙移送手段の戻り動作中に給紙を開始することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、モータは、可変速対応であることを特徴とするものであり、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、モータの回転量を検出する回転量検出手段を設け、この回転量検出手段を用いて用紙移送手段による用紙移送停止位置を決定する制御を設けたことを特徴とするものである。

この発明は、上記のようであって、複数枚の用紙を積載する第１用紙収容部と、この第１用紙収容部に対して並列に配設された第２用紙収容部と、この第２用紙収容部の用紙を第１用紙収容部へ一括して移送する用紙移送手段と、第１用紙収容部へ収容されている用紙を画像形成装置に給紙し搬送する給紙搬送手段とを設けた給紙装置を有する画像形成装置において、この給紙装置には正逆転可能な駆動源としてのモータと、前記モータの正方向の回転力を第１用紙収容部に積載された用紙を給紙搬送する回転力として伝達する給紙クラッチを有する第１伝達機構と、前記モータの正方向の回転力を用紙移送手段の戻り動作とする回転力として伝達するとともに、前記モータの逆方向の回転力を用紙移送手段の用紙を移送動作する回転力として伝達する移送クラッチを有する第２伝達機構とを備え、前記モータを正方向に回転するとともに、前記第１伝達機構の給紙クラッチと前記第２伝達機構の移送クラッチをＯＮして、前記用紙移送手段の戻り動作中に給紙を開始するので、高精度・高速・安価な移送機構を構成できるとともに、用紙移送手段の移送戻り動作中でも給紙動作が可能となるという効果がある。

図１に示すこの発明の一実施形態において、前記の従来例と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる部分について説明する。図１，２は本発明によるシステム全体の概略図であり、画像形成装置の下部に給紙装置10が配置されている状態を示している。図１に示すように、給紙装置10は小サイズ用紙によるデッドスペースをなくすために、この小サイズ用紙を横方向に並列して収納できるようにトレイ８内部に第１用紙収容部Ａと第２用紙収容部Ｂとで構成されている。トレイ８は給紙装置10から抜き差し可能な構成であり、使用者が用紙をセットするときにはトレイ８を引き出してセットを行う。また、第１用紙収容部Ａの上部には給紙搬送手段である給紙コロ11、分離コロ12、搬送ローラ13とが設けられており、底板６に積載されている用紙の最上面から順に画像形成装置20内に用紙が給紙されるものとなる。15は上限検知センサで、この上限検知センサ15により給紙コロ11の位置を検知し、常に給紙高さを保つように制御されている。14はペーパーエンド検知センサで底板６に積載された用紙の有無を検知する。21は下限検知センサで底板６の下限位置を検知する（第１用紙収容部Ａの下降位置）。５は用紙移送手段で、後述するように移送フェンス５により第２用紙収容部Ｂに積載された用紙束７Ｂが第１用紙収容部Ａへ移送し補給することができる。16はペーパーエンド検知センサで第２用紙収容部Ｂに積載された用紙の有無を検知するものである。また、17は移送フェンスホームポジション検知センサでこのセンサは移送フェンス５の初期停止位置を検知するものである。

先ず、図３（ａ）〜（ｅ）を参照して本発明における給紙装置の機械動作を説明する。すなわち、図３（ａ）のように第１用紙収容部Ａに積載された用紙束７Ａが全て給紙され、（ｂ）のように用紙束７Ａがなくなるとペーパーエンドセンサ14が「用紙なし」を検知して底板６が下限位置まで下降する。下限検知センサ21が下限を検知して底板６が下限に位置すると（ｃ）〜（ｄ）のように移送フェンス５がＰ方向に動いて第２用紙収容部Ｂに積載されている第２用紙束７Ｂを第１用紙収容部Ａ方向へ押し込み、この第１用紙収容部Ａへの押し込みが完了すると、（ｅ）のように底板６が上昇して用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇する。そして、この底板６の上昇と同時に移送フェンス５が初期位置までＱ方向に戻る動作を行う。

そして、再び底板６の上昇により給紙可能位置にまで第２用紙束７Ｂが到達すると給紙可能状態となる。ここで、第２用紙束７Ｂの積載量によって、給紙位置まで上昇する時間が異なる。また、積載量が少ない場合には底板６の上昇距離が大きくなって時間が掛かり、逆に積載量が多い場合は底板６の上昇距離が少ないので時間が短くなるため、移送フェンス５の戻り動作中に給紙位置までの上昇動作が完了する場合もある。

図４は給紙装置10における電装制御部の一例を示すブロック図である。この図４に示すように、電装制御部は画像形成装置20側のＣＰＵ34と給紙装置10側のＣＰＵ23とを備えている。このＣＰＵ23はＣＰＵ34と接続されており、給紙装置10の機械状態を通知する。そして、用紙の給紙時は本体側のＣＰＵ34からの指令信号を受けて給紙動作を行う。ＣＰＵ23は給紙装置10内の各センサ情報を検出してＳＴＭ１，上昇モータ24，移送クラッチ９ａ，給紙クラッチ９ｂなどの各負荷を制御する機能があり、これら各負荷はドライバＩＣ29，30，31により駆動する。また、検知用のセンサとしては上限検知センサ15、下限検知センサ21、縦搬送用紙有無センサ25、ペーパーエンド検知センサ14，16、残量検知センサ18，19、トレイセット検知センサ26、サイズ検知センサ27、移送フェンスホームポジション検知センサ17、縦搬送ドア開閉検知センサ28が設けられている。32は発振器としてのＯＳＣである。このＯＳＣ32は内部タイマーを介してドライバＩＣ29に接続されている。33はデータ格納用のＲＯＭである。

次に、図５〜図12を参照して本発明の第１，２実施形態を説明する。ここで、図５〜図10は駆動源の正方向の回転力を第１用紙収容部Ａに積載された用紙を給紙搬送する回転力と移送フェンス５の戻り動作とする回転力とし、逆方向の回転力を移送フェンス５の用紙移送動作する回転力に設定した場合の駆動系を例に説明する（請求項１の駆動系）。尚、駆動源の正方向の回転力を第１収容部に積載された用紙を給紙搬送する回転力と移送フェンス用紙移送動作とする回転力とし、逆方向の回転力を移送フェンス戻り動作とする回転力になるように駆動系を構成してもよい。図５，６に示すように、１は搬送モータとしてのＳＴＭ１でモータとしてはステッピングモータが採用されている。このようなＳＴＭ１以外にもブラシレスモータ、ブラシモータなどを使用することができる。ＳＴＭ１からの駆動はベルト２ａによってギア２ｂに伝達される。ギア２ｂからの駆動はギア３ａ，４ａにそれぞれ伝達され、ギア３ａ下流の第１伝達機構Ａ′とギア４ａの下流位置に配置される第２伝達機構Ｂ′に分けられる。

第１伝達機構Ａ′はギア３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆとベルト３ｇとから構成されており第１用紙収容部Ａに積載された用紙束７Ａを給紙動作させるための駆動列である。この第１伝達機構Ａ′には給紙クラッチ９ｂが設けられており、給紙クラッチ９ｂをＯＮすることで給紙コロ11と分離コロ12とに駆動が伝達され用紙束７Ａ最上部の用紙が給紙される。また、搬送ローラ13はギア３ｂとベルト３ｇで連結されているのでＳＴＭ１からの駆動が直接伝達される。次に、第２伝達機構Ｂ′はギア４ａ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇとベルト４ｂ，４ｅとから構成されており、これらは移送フェンス５を動作させるための駆動列である。ここで、第２伝達機構Ｂ′には移送クラッチ９ａが設けられており、移送クラッチ９ａをＯＮすることでギア４ｃからの駆動がギア４ｄ，ベルト４ｅ，ギア４ｆ，４ｇからカップリング22に伝達される。この伝達力はトレイ８内に構成された軸４ｈが回転してベルト４ｉに固定されている移送フェンス５が動作することとなる。

以下、実際の動作を例に説明する。図５，６に示すように給紙時にはＳＴＭ１がＣＣＷ（逆）の回転方向に回転するため、この駆動が第１伝達機構Ａ′と第２伝達機構Ｂ′のそれぞれに伝達される。また、この給紙時には移送クラッチ９ａがＯＦＦ状態となっているので、移送フェンス５には駆動が伝達されない。給紙クラッチ９ｂはタイミングに合わせてＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、用紙を順次給紙することになる。そして、第１用紙収容部Ａ内の用紙７Ａが全て給紙された場合には、第２用紙収容部Ｂに積載されていた用紙７Ｂが移送フェンス５によって第１用紙収容部Ａに押し込まれる。図７，８に示すように、この時の駆動系の動作はＳＴＭ１がＣＷ（正）回転方向に回り、駆動が第１伝達機構Ａ′，第２伝達機構Ｂ′それぞれに伝達される。移送時は給紙クラッチ９ｂがＯＦＦ状態となっているので、給紙コロ11と分離コロ12には駆動が伝達されない。一方、移送フェンス５の移送動作時は移送クラッチ９ａがＯＮ状態となることでギア４ｃの駆動がギア４ｄ，ベルト４ｅ，ギア４ｆ，４ｇ，カップリング22，軸４ｈ，ベルト４ｉに伝達される。従って、移送フェンス５がＣ方向に移動するため、第２用紙収容部Ｂに積載されている用紙束７Ｂが第１用紙収容部Ａに移送される。

図９〜11に示すように、移送完了後は移送フェンス５を戻すためにＳＴＭ１がＣＣＷ（逆）の回転方向に回転する。移送動作と同様に駆動が第１伝達機構Ａ′・第２伝達機構Ｂ′それぞれに伝達される。移送時は給紙クラッチ９ｂがＯＦＦ状態となっているので給紙コロ11と分離コロ12には駆動が伝達されることはない。移送戻り動作時は移送クラッチ９ａがＯＮ状態となることでギア４ｃの駆動がギア４ｄ，ベルト４ｅ，ギア４ｆ，４ｇ，カップリング22，軸４ｈ，ベルト４ｉに伝達される。これによって、移送フェンス５がＱ方向に動作し初期位置（ホームポジション）に戻される。そして、この移送完了後は上記のように移送戻り動作が行われ、これと同時に第１用紙収容部Ａの底板６が上昇モータによって上昇し、補給された用紙束７Ｂを供給可能位置まで上昇させる。

また、図13（ａ）は第２用紙収容部Ｂに積載された用紙束７Ｂの量が多い場合を示した図であり、移送完了後に移送フェンス５が初期位置まで戻る前に用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇動作を完了している。ここで、同図に示すように用紙の積載量が多い場合には上昇移動距離Ｈ₁が短いため、その上昇時間も短くなる。図13（ｂ）は第２用紙収容部Ｂに積載された用紙束７Ｂが少ない場合を示した図で、用紙積載量が少ないために上昇移動距離Ｈ₂が長く、移送フェンス５初期位置まで移動完了後も用紙束７Ｂが給紙位置まで到達していない（上昇動作中）。また、用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇完了すると給紙可能状態となるが、図13（ａ）のように移送フェンス５が初期位置まで戻る前に用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇動作完了すると移送フェンス５戻り動作中に給紙が開始されることとなる。このため、本発明のように駆動列を駆動源の正方向の回転力を第１収容部に積載された用紙を給紙搬送する回転力と移送フェンス５の用紙移送動作とする回転力とし、逆方向の回転力を移送フェンス５の戻り動作とする回転力になるように駆動系を構成していると、給紙動作が正回転で移送戻り回転が逆回転となるために動作ができなくなる。このため、図14，15のフローチャートに示すように、用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇動作完了後に移送戻り状態をチェックして移送フェンス５戻り動作完了後に画像形成装置20のＣＰＵ34に給紙可能状態を通知する制御を設けることで移送戻り動作中に給紙動作が行われる事を防止するようにしている。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。すなわち、前述したように図13（ａ）に示すように用紙束７Ｂの積載量が多いと移送フェンス５が初期位置まで戻る前に用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇動作完了するため、移送フェンス５の戻り動作中に給紙が開始されることとなる。つまり、駆動列を駆動源の正方向の回転力を第１用紙収容部Ａに積載された用紙を給紙搬送する回転力と移送フェンス戻り動作とする回転力とし、逆方向の回転力を移送フェンス移送動作とする回転力になるように駆動系を構成していると、給紙動作と移送戻り動作の回転方向が正回転で同じとなる。よって、移送戻り動作中においても給紙動作が可能となる。移送戻り動作中に給紙動作が開始された場合は移送フェンス５が初期位置に達した状態で移送クラッチ９ａのみをＯＦＦすればよい。また、用紙束７Ｂが給紙位置まで上昇動作完了後に即、画像形成装置20のＣＰＵ34に給紙可能状態を通知する制御を設けることで用紙切り替え時間を短縮することができる。ここで、「用紙切り替え時間」とは第１用紙収容部Ａ内の用紙が全て無くなった状態から、補給された第２用紙収容部Ｂの用紙が給紙可能になるまでの時間である。このため、図16，17のフローチャートに示すように、フローチャート移送スタートにおいては、用紙サイズチェックを行い、この用紙サイズチェックによりＳＴＭ１の回転数を設定し、これにより移送戻り処理開始指示を行うものである。また、移送戻りスタートにおいては、移送フェンス５による移送フェンスホームポジション検知センサ17のセンサチェックを行い、ＯＮ時には移送戻りが完了したものと判断し、ＳＴＭ１，移送クラッチ９ａをＯＦＦし、給紙可能状態を通知する。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。ステッピングモータであるＳＴＭ１はクロックの周波数を可変する事で、その回転数を任意に可変することができる。また、そのトルク特性は一般的に回転数が低いときは高トルクを出力し、回転数が高くなるにつれてトルクは小さくなる。第２用紙収容部Ｂの用紙束７Ｂを第１用紙収容部Ａに移送するときはＳＴＭ１への駆動負荷が移送動作の中で最大となる。このため、高トルクが必要となり回転数を高く設定することができないが、移送が完了して移送戻り動作時は無負荷状態となるので回転数を高く設定することが可能となる。このことに着目し、本第４実施形態では移送時と移送戻り動作時にＳＴＭ１に対する回転数切り替え制御を設けるようにしている。これによると、安定した移送動作と移送戻り時間の短縮化が可能となる。具体的なシーケンスフローとしては、前記図14，17のフローチャートを適用することがきる。

次に、本発明の第５実施形態について前記図４を参照して説明する。本第５実施形態の特徴は第１用紙収容部Ａ及び第２用紙収容部Ｂに積載する用紙の用紙サイズを切り替えた場合には、ソフト的に用紙サイズに対応したカウント数を設定して移送フェンス押し込み量（停止位置）を変更できるようにしたものである。すなわち、移送動作時における移送フェンス５の停止位置はＳＴＭ１（ドライバＩＣ29）へのクロック数を移送フェンス５の初期位置からのカウントすることで位置制御を行う。ＳＴＭ１は入力クロックに対応したステップ角が決まっているので正確に位置制御が可能となる。

次に、特許請求の範囲の請求項２以降に記載した発明の特有な効果について説明する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、モータは、可変速対応であるので、安定した移送動作をすることができるだけでなく、移送戻り時間の短縮を図ることができるという効果がある。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、モータの回転量を検出する回転量検出手段を設け、この回転量検出手段を用いて用紙移送手段による用紙移送停止位置を決定する制御を設けたので、用紙サイズ切り替え操作の向上とサイズに対応した用紙移送手段の移動量切り替えを高精度・安価に構成できるという効果がある。

この発明の一実施形態を示す概略構成図である。同平面図である。同給紙装置の機械動作を説明する説明図である。同電気回路の一例を示すブロック図である。同一実施形態を示す概略構成図である。同平面図である。同一実施形態を示す概略構成図である。同平面図である。同一実施形態を示す概略構成図である。同平面図である。同一実施形態を示す概略構成図である。同平面図である。 (ａ)は用紙束が多い場合を、(ｂ)は用紙束が少ない場合をそれぞれ示す説明図である。この発明の一実施形態を示すフローチャートである。同一実施形態を示すフローチャートである。同一実施形態を示すフローチャートである。同一実施形態を示すフローチャートである。従来の給紙装置を示す概略構成図である。 (ａ)は大サイズ用紙の、（ｂ）はこの大サイズ用紙よりも小さい用紙のセット時の状態を示す図である。従来の実施形態を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ第１用紙収容部
Ｂ第２用紙収容部
Ａ′ 第１伝達機構
Ｂ′ 第２伝達機構
１ＳＴＭ
５移送フェンス
８トレイ
９ａ移送クラッチ
９ｂ給紙クラッチ
10 給紙装置
11 給紙コロ
12 分離コロ
13 搬送ローラ
14，16 ペーパーエンド検知センサ
15 上限検知センサ
17 移送フェンスホームポジション検知センサ
18，19 残量検知センサ
20 画像形成装置
21 下限検知センサ
23，34 ＣＰＵ
24 上昇モータ
29，30，31 ドライバＩＣ
32 ＯＳＣ
33 ＲＯＭ

Claims

複数枚の用紙を積載する第１用紙収容部と、この第１用紙収容部に対して並列に配設された第２用紙収容部と、この第２用紙収容部の用紙を第１用紙収容部へ一括して移送する用紙移送手段と、第１用紙収容部へ収容されている用紙を画像形成装置に給紙し搬送する給紙搬送手段とを設けた給紙装置を有する画像形成装置において、この給紙装置には正逆転可能な駆動源としてのモータと、前記モータの正方向の回転力を第１用紙収容部に積載された用紙を給紙搬送する回転力として伝達する給紙クラッチを有する第１伝達機構と、前記モータの正方向の回転力を用紙移送手段の戻り動作とする回転力として伝達するとともに、前記モータの逆方向の回転力を用紙移送手段の用紙を移送動作する回転力として伝達する移送クラッチを有する第２伝達機構とを備え、前記モータを正方向に回転するとともに、前記第１伝達機構の給紙クラッチと前記第２伝達機構の移送クラッチをＯＮして、前記用紙移送手段の戻り動作中に給紙を開始することを特徴とする画像形成装置。
前記モータは、可変速対応であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記モータの回転量を検出する回転量検出手段を設け、この回転量検出手段を用いて用紙移送手段による用紙移送停止位置を決定する制御を設けた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。