JP4593434B2

JP4593434B2 - 底板昇降装置および画像形成装置

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Publication number: JP4593434B2
Application number: JP2005300921A
Authority: JP
Inventors: 正久住
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: JP2007008720A

Description

本発明は、シート状媒体を給送可能な状態に変位させる底板昇降装置およびこの底板昇降装置が使用される複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機などの画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタ等の給紙装置の代表的なものとして、使用するシート状媒体（以下、その一例として用紙と称する）を積載した給紙用のトレイを複写機等の画像形成装置本体に着脱自在に取り付けるものがある。このような給紙装置の１つとして、トレイ内に用紙を載置する底板と、底板を昇降させる昇降部材を有し、積載用紙量に応じて底板を昇降モータで昇降させることにより、最上位の用紙を給紙に適する位置におく制御を行なう給紙装置が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
なお、特許文献３には、「スプリングピンが係止される係止溝を有してモータによって駆動されるカップリングの係止溝は、底板を上昇させるために前記カップリングを正転させるときに前記スプリングピンを押圧する側の一方の内側面に前記カップリングの軸方向と平行な平行面を有し、反対側の内側面に前記カップリングの端面に向かうに従い前記係止溝の幅が次第に広がる方向に傾斜する傾斜面を有する」旨の開示がある。

近年のトレイは用紙積載量が増え、底板の昇降にもかなりの駆動力を要するようになってきている。また給紙トレイのフロントローディング化が主流で、昇降部材と昇降モータとの間はカップリングで係合され、トレイ引き出し時はカップリングの係合がはずれて昇降モータが画像形成装置本体側に残る方式がほとんどである。

例えば、特許文献１などでは、カップリング部分の構成は、カップリングを構成する昇降モータ側ジョイントは軸方向に所定ストローク可動であり、かつ、その軸方向端面部には軸直角方向に十文字方向に溝が形成されている。この溝に、カップリングを構成するもう一方の部材である昇降部材側の回転軸の先端部に設けられた係合ピンが係合して動力伝達がなされる。

上記ジョイントは上記係合ピンに押圧される向きにばねで付勢されている。これにより、係合ピンと溝が正対しない状態（係合ピンと溝の位置がずれていてそのままでは係合ピンがキー溝に嵌合しない状態）でトレイが複写機本体に装着される際、ジョイントが係合ピンによって押圧され、ばねの付勢力に抗してジョイントが移動する過程でジョイントと係合ピンとが相対的にずれて、ジョイント或いは係合ピンを備えた上記回転軸が僅かに回転して係合ピンと溝とが合致した位置でばねの付勢力によって係合する。

従来、トレイはトレイ自身の自重と積載用紙の重量によってトレイ着脱に際してのガイドであるスライドレール上に発生する摩擦力に抗する操作力を要していた。これに加え、給紙トレイ装着直前には上記ジョイント部のばねの付勢力に抗してカップリングを押し込む力も要する。

前述のように底板昇降はかなりの駆動負荷があるため、カップリングの掛かり（例えば、上記キー溝に対する上記係合ピンの係合度合い）が浅いと上昇途中でカップリングが外れて用紙を載置した底板が支点を中心にその自由端側が落下してしまう。従って、カップリングが確実に掛かるようにするためにカップリングの上記ストローク及び上記ばねによる付勢力を大きくしなければならないので、トレイセット時の押し込み力も大きくなってしまう。

また、このばねによる反力によって、トレイはカップリングが噛み合うまで押し出される方向に力を受けるので押し出されないように、これ（該トレイ）を保持する必要がある。この保持具として市販のロータリーキャッチ等、トレイセット力を利用するものが使われているので、余計にトレイセットに大きな操作力が必要になっている。

この操作力をなるべく少なくしようとすると、カップリング等のトレイを押し出そうとする力と保持具による引き込み力が中途半端なところで釣り合い、正規の位置にトレイセットされない半セット状態になり、用紙のレジスト狂いの原因となる。

近年、お年寄りや障害のある人々に対しての配慮からバリアフリーなどの考え方が浸透している。２０００年１２月には米連邦政府がリハビリテーション法５０８条における「アクセシビリティ・スタンダード」を発表した。これによると「装置及びキーを作動させる力は、最大でも５ポンド重（２２．２Ｎ）までとすること。」と明記されている。これは今後オフィス環境において、これらの方々の雇用を想定したものであり、機器の操作力にも配慮が必要となることが伺える。

従って、上記トレイも操作力の低減が望まれ、従来機並の操作力では受け入れられない状況になってきている。

特開平９-８６６８０号公報特開平１０−６７４４６号公報特許第３６４６８４０号公報

本発明は、シート状媒体給送用のトレイの画像形成装置本体へのセット力を低減することができる底板昇降装置および画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を達成するため請求項１にかかる発明は、シート状媒体を載置する底板を有するトレイを画像形成装置本体に着脱自在に取り付け、前記トレイには前記底板の昇降部材を有し、該昇降部材の駆動は画像形成装置本体側に取り付けられた昇降モータで行い、前記昇降部材と前記昇降モータは前記トレイ装着時にカップリングで係合され、前記トレイを画像形成装置本体に装着するときに該トレイ側カップリングと噛み合う該昇降モータ側カップリングの回転位置についてホームポジションを設定し、画像形成装置本体より該トレイを引き出したときに、該昇降モータ側カップリングの回転位置を前記ホームポジション角度まで回転させる底板昇降装置であって、
前記トレイのセット状態を検知する係合検知手段と、
前記底板上に積載されたシート状媒体が給送に最適な位置にあることを検知する紙面検知手段、とを備え、
前記トレイを引き出されたことを前記係合手段によって検出しかつ、前記底板上に積載されたシート状媒体が給送に最適な位置にないことを前記紙面検知手段によって検出した場合に該昇降モータ側カップリングがホームポジション角度まで戻る制御を開始することとした。
請求項２記載の発明では、前記昇降モータ側カップリングのホームポジションを、画像形成装置本体から前記トレイを引き出すことにより前記カップリングの係合が外れ前記底板が落下停止したときの該トレイ側カップリングの回転位置に合わせて定めた。

請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の底板昇降装置において、前記トレイを引き出した後、前記昇降モータ側カップリングが前記ホームポジションまで回転している間、その旨を表示する表示手段を有することとした。
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の底板昇降装置において、前記昇降モータの回転と連動する用紙残量検知手段を設け、前記トレイを引き出す前に該用紙残量検知手段が検知していた残量に応じて該昇降モータ側カップリングを前記ホームポジションまで回転する角度が少ない回転方向へ回転させて戻すこととした。
請求項５記載の発明では、請求項４記載の底板昇降装置において、前記昇降モータ側カップリングが該昇降モータ側カップリングのホームポジションまで回転している間は、前記用紙残量検知手段による用紙残量検知結果に基き前記ホームポジション到達までの所要時間を表示手段に表示することとした。
請求項６記載の発明では、請求項１乃至５の何れかに記載の底板昇降装置において、
前記昇降モータ側カップリングはその端面に係止溝を有し、前記トレイ側に付勢されたまま該昇降モータ側カップリングの軸方向に所定量往復動可能であり、
前記トレイ側カップリングは前記係止溝に係合する係止突起を有し、
前記係止溝には、前記底板を上昇させるために前記昇降モータ側カップリングを回転させるときに前記係止突起を押圧する側の一方の内側面に前記昇降モータ側カップリングの軸方向と平行な平行面を設け、反対側の内側面には、前記昇降モータ側カップリングの端面に向かうに従い前記係止溝の溝幅が次第に広がる方向に傾斜する傾斜面をそれぞれ設けた。
請求項７記載の発明では、請求項１乃至６の何れかに記載の底板昇降装置において、
画像形成装置本体より前記トレイを引き出したときに前記昇降モータ側カップリングは、前回トレイ引き出し時におけるホームポジションから所定角度ずれた回転位置で前記トレイ側カップリングと噛み合う前記ホームポジションとは異なるホームポジションを有することとした。
請求項８記載の発明では、請求項１乃至７の何れかに記載の底板昇降装置において、
前記昇降モータにより前記昇降モータ側カップリングがホームポジションまで回転させられている間に、前記トレイが画像形成装置本体に装着されたとき、即時に前記昇降モータの回転方向を前記底板上昇方向に駆動することとした。
以上に述べた構成の底板昇降装置は、トレイに積載収容されたシート状媒体を１枚分離して搬送し、感光体上に形成されたトナー画像を搬送手段で搬送し、この搬送の過程で該シート状媒体に画像を転写して定着したのち、排紙する画像形成装置の構成として採用することができる。

この発明では、トレイセット時においてカップリングの係合が円滑に行なわれるので、カップリングの係合補助手段として用いられたばねの付勢力が不要となるなどによりカップリングの押し込み力が低減する。かつ、トレイの引き出し状態を、スイッチ押圧解除の他に設けた紙面検知手段の状態からも判断することとし、装置の安全性を高めた。

以下に、この発明の実施の形態を説明する。
［１］画像形成装置の概要
図１に本発明が適用された画像形成装置を示す。画像形成装置本体１の最上部には画像読取装置３７が位置し、その下方に向かい、胴内排紙部３６、感光体ドラム２７を中心とした画像形成部、トレイ４を中心とした給紙部などが順次配置されている。

上記画像形成部について概要を説明する。感光体ドラム２７のまわりには、よく知られる静電記録方式のプロセス部材が配置されている。すなわち、帯電手段２８、光書込み装置２９、現像手段３０、転写帯電手段としての転写ローラ３１、クリーニング手段３２などである。

帯電手段２８で帯電された感光体ドラム表面は光書込み装置２９からの露光光により、用紙１０に適合する画像が形成されるように露光領域が定められて露光され、静電潜像が担持される。この静電潜像は現像手段３０を通過する間にトナーで可視像化され、こうして担持されたトナー画像は、トレイ４から送り出された用紙１０に転写される。つまり、用紙１０は予めトレイ４から送り出されてレジストローラ２６で待機しており、光書込み装置２９からのデータと同期をとり、レジストローラ２６から再度スタートする。この再スタートした用紙１０上に、転写部を構成する転写ローラ３１の転写バイアス印加により転写される。

転写ローラ３１は、搬送ベルト４０の支持ローラを兼用していて、転写を終えた用紙１０は搬送ベルト４０の回転により進み、定着装置３３を通る間に定着される。定着装置３３を出た用紙１０は、搬送コロ３４を出た位置で図示しない分岐手段により進路が分かれる。一つの進路は反転しつつ一対の排出コロ３５から胴内排紙部３６に排出される経路であり、もう一つの進路は、一対の排出コロ３６０を経て後処理装置に至る経路である。

給紙部について説明する。給紙部は後述する本発明にかかる底板昇降装置を備えたトレイ４およびこれに付帯する用紙搬送手段からなる。トレイ４まわりには、底板３上に積載された用紙１０を送り出す呼び出しコロ１５、給紙ローラ１６、逆転コロ１７、及び、搬送用のコロ２４、２５などで構成されている。用紙１０が送り出されるにつれて、底板３上の積載用紙枚数は減っていき、偏心回転軸片７の角度は急勾配の傾向に変位していく。

用紙給送に際しては、呼び出しコロ１５が回転して、用紙１０が給紙ローラ１６、逆転ローラ１７まで搬送され、これら給紙ローラ１６および逆転ローラ１７により用紙の重送が起きないように１枚ずつに分離される。

分離された１枚の用紙１０は、コロ２４、２５を経て一対のレジストローラ２６に突き当たって一旦停止する。レジストローラ２６に突き当てて停止させることで、用紙と画像のレジストやスキューが矯正される。

［２］底板昇降装置
例１
図１、図２を参照しつつ説明する。トレイ４の底部には底板３が設けてあり、底板３を支点となる穴２を通る支点軸によりトレイ４に軸支し、用紙搬送方向Ａに直交するＢ方向（図１の紙面に垂直な方向）に伸びるこの支点軸のまわりに回動できるようにしてある。図中符号５は昇降部材を示し、底板３の下方に位置しトレイ４に軸支されていて上記支点軸と平行な軸６と、軸６の一端部であって底板３のほぼ中央部近くで軸６に固定された偏心回転片７と、軸６の他端近くにその半径方向に突出させて取り付けられた２本の係合突起８とを有する。

昇降部材５の軸６をその中心軸のまわりに回転させると、偏心回転片７も軸６の中心軸のまわりで回動し、偏心回転片７の自由端側は底板３の下面に接して底板３を支点を中心に回動させ底板３の自由端部を上方へ持ち上げる。

昇降部材５の駆動は、画像形成装置本体に固定された昇降モータ１０の動力を連断可能に伝達するカップリングを介して行なわれる。カップリングはトレイ側カップリングとしての係合突起８と、この係合突起８に係合する昇降モータ側カップリング９からなる。

昇降モータ側カップリング９は昇降モータ１０の出力軸に取り付けられている。この出力軸は図２において矢印Ｂ方向に伸びる軸であるが、伸長性のばね１１が巻かれているため図２ではこのばね１１に隠れて該出力軸は見えない。昇降モータ側カップリング９は上記出力軸の軸方向（Ｂ方向）に所定ストローク往復動可能である。

昇降モータ側カップリング９はこのばね１１の付勢力によりＢ方向に付勢されているが、この付勢力による移動は、適宜のストッパによる係止手段により阻止されている。この昇降モータ側カップリング９は円筒形状であり、開放側である自由端からＢ方向と平行に伸び、円周方向に等分な４本の切り込み９ａを有している。切り込み９ａは係止溝とも称される。

トレイ４を画像形成装置本体にセットする時は、この昇降モータ側カップリング９の切り込み９ａに、係合突起８が合致すれば、カップリングの結合となるが、互いの位置が合致しない場合には、スライドレールに沿わせてトレイ４をスライドすると、係合突起８が昇降モータ側カップリング９の表面に当接して、ばね１１を圧縮しながら所定位置まで押し込まれる。

その上で昇降モータ側カップリング９と係合突起８との相対位置をずらすことで、係合突起８が切り込み９ａと合致すると、ばね１１の付勢力により昇降側カップリング９がストッパで規制されるまでＢ方向に移動する。このストッパで規制された位置で係合突起８が切り込み９ａの奥まで入り、カップリングによる動力伝達が可能になる。

この状態で昇降モータ１０の駆動によって昇降部材５が回転駆動される。回転量は図示しない紙面検知手段が底板３上の積載紙の最上紙面を検知するまでの上昇量に相当する。この上昇量は底板３上の用紙積載量に応じて約５°〜７０°までの変位である。トレイ４を引き出した時には係合突起８が昇降側カップリング９から外れることで底板３が自重、用紙があれば用紙の重さを含めた荷重により落下する。

このように、トレイ４は引き出し時において、図示省略のスライドレールに案内されてＢ方向に引き出され、その際、底板３がトレイ４の底部に当たる定位置まで落下する。この定位置に落下した安定位置で、係合突起８が水平方向に突出するように構成する。このように構成すれば、トレイ４における係合突起８は画像形成装置本体から引き出された状態では水平方向に突出した状態となる。この位置を係合突起８のホームポジションとする。

一方、トレイ４を画像形成装置本体１に装着するときにトレイ側カップリングである係合突起８と噛み合う昇降モータ側カップリング９の回転位置、つまり、対向する２つの切込み９ａが水平となる回転位置を昇降モータ側カップリング９のホームポジションとし、画像形成装置本体より該トレイ４を引き出したときに、昇降モータを駆動して昇降モータ側カップリング９の回転位置を前記ホームポジション角度まで戻すようにした。

すなわち、トレイ４を引き出した直後においては、昇降モータ側カップリング９の切り込み９ａの方向はそのときの底板３の傾き角に応じて不定であり、かかる状態のもとでトレイ４を画像形成装置本体に装着しても係合突起８と切り込み９ａとが合致することは稀有である。

そこで、画像形成装置本体からトレイ４を引き出すことにより、トレイ側カップリングである係合突起８と昇降モータ側カップリング９との係合が外れて底板３が落下停止したときの該係合突起８の回転停止位置にそのまま係合可能な回転位置をトレイ側カップリングのホームポジションとして定めた。

このようにすれば、係合突起８の位置は常に落下停止位置であり、かつその回転位置を調整により水平としたので水平で一定しているので、昇降モータ側カップリング９の回転位置もそれに合わせて切り込み９ａが水平となる位置をホームポジションとして、このホームポジションになるようにトレイ装着前に予め回転させて位置設定しておけば、トレイ４を装着する際には、必ず、円滑に係合突起８が切り込み９ａに係合する。

そこで、トレイ４引き抜き後は、昇降モータ側カップリング９の直径方向で対向する一対の切り込み９ａが水平位置になるまで昇降モータ１０を回転させてから停止する。水平になるのは直径方向で対向する一対のどの切り込み９ａでも構わない。いずれかの切り込みが水平なる角度をホームポジションとし、このホームポジションの検知は図示しない専用ホームポジションセンサで検知することとし、その検知情報に基づいて昇降モータ１０の電源をオフにして昇降モータ１０の回転を停止することで昇降モータ側カップリング９の回転位置をホームポジションに定める。かかるホームポジションセンサおよび該センサからの情報で昇降モータの駆動電源をオフにする電気回路などの制御手段を設けることで双方のカップリングの位置を合わせる上記制御を行なうことができる。

本例では、ホームポジションを一対の切り込み９ａが水平となる位置にしたが、これに限定されるものではなく、任意に定めることできる、水平にした場合には、係合突起８も水平となり、この位置は比較的物や人と干渉し難いので安全である。

トレイ４を画像形成装置に装着するときに該トレイ側カップリングである係合突起８と噛み合う昇降モータ側カップリング９の切り込み９ａの回転位置をホームポジションとし、画像形成装置より該トレイ４を引き出したときに、該昇降モータ側カップリング９がホームポジション角度まで戻る制御手段を設けたので、次回トレイの装着時には必ず切り込み９ａと係合突起８とが最初から合致するので、ばね１１の弾性に抗して昇降モータ側カップリング９を押し込む必要がなくなる。このように、トレイ４のセット時におけるカップリングの押し込み力が不要になるばかりではなく、トレイ４を外す際にも、保持具として付帯されるロータリキャッチのばね力を弱めて設定することが可能となり、保持具の引き込み力も軽減でき、操作力は飛躍的に軽減できる。
なお、本例のように係合突起８と切り込み９ａは常合致することとなるので、原理的にはばね１１は必ずしも必要でなくなる。

例２
本例は、トレイ４を引き出した後、昇降モータ側カップリング９がホームポジションまで回転している間、その旨を適宜の表示手段で表示することとした。トレイ４が画像形成装置本体１から引き出されてから昇降モータ側カップリング９がホームポジションまで回転している間に、トレイ４を画像形成装置本体１に装着すると、ばね１１の付勢力のためトレイ装着のための操作力が重く、また、カップリングの急激な噛み合いにより部品が破損するなど、危険な場合が想定されるのでこれを回避することとした。

制御手順を示した図３において、トレイセット状態からトレイ４が引き出されると、トレイが半セット状態となり危険であるのでステップ１でモータが回転中であること、などを表示し、或いは、さらに踏み込んで、トレイの装着を禁止、或いはトレイ装着の操作力が大きい状態にあることなどの警告表示した上で（ステップＰ２）、ステップＰ３で昇降モータ１０をホームポジションに向けて回転させる。昇降モータ側カップリング９がホームポジションに達したら（ステップＰ４）、警告表示を非表示状態とし（ステップＰ５）、待機する。

この例では、トレイ４が引き出されたときに、昇降モータ１０により昇降モータ側カップリングがホームポジションに向けて回転するので、その回転中に誤ってトレイ４を装着すると、トレイ４が半セット状態等の不具合を起こしやすいことの注意を喚起する表示を適宜の表示手段により行う。そして、その間はトレイセットを禁止またはトレイ装着の操作力が大きい状態にあることなど注意するようユーザに促す。これにより、ホームポジションに戻る途中で誤ってトレイをセットすることによって発生する半セット状態等の不具合を未然に防止することができる。

例３
本例では、昇降モータ１０の回転と連動する用紙残量検知手段を設け、トレイ４を引き出す前に該用紙残量検知手段が検知していた残量に応じて該昇降モータ側カップリング９を前記ホームポジションまで回転する角度が少ない回転方向へ回転させて戻すこととしたものである。

用紙残量検知手段としては特許文献２に開示された技術を用いることができる。例えば、図４に示すように、昇降モータ１０と図示しない歯車系列を介して駆動される歯車Ｇ４２と、この歯車Ｇ４２と同心で一体的に回転するカムプレート４３を設ける。カムプレート４３は回転軸４４のまわりに等間隔に４つの非接点部（空隙）４５ｅと接点部４５ｆを有し、接点部４５ｆとコンタクトプレート４６の端部とが対向した場合にのみコンタクトプレート４６とコンタクトプレート４７（コンタクトプレート４７は常時接点部４５ｆに接している）とが導通される。

これにより、カムプレート４３の回転状態では、断続的に接点部４５ｆとコンタクトプレート４６とが接触し、これによるパルス信号が昇降モータ１０のモータ制御回路へ送信される。モータ制御回路はこのパルス信号のパルス数を計数する。

昇降モータ１０が作動して出力軸が回転するとカップリングを介して軸６が回転しこれにより、底板３が持ち上げられる。用紙１０が呼び出しコロ１５に接するようになると、図示しない用紙検出手段によりこの状態が検知されて、昇降モータ１０の回転が停止させられる。また、モータ制御装置では、昇降モータ１０が停止するまでの間に受信したパルス信号のパルス数からトレイ４内に収容されている用紙の残量を導きだす。

昇降モータ側カップリング９の回転角度は歯車Ｇ４２の回転数に比例する。このことから、カムプレート４３の回転数（パルス信号のパルス数）、偏心回転軸片７の揺動角度、およびトレイ４に収容された用紙枚数の対比テーブル予め作成し、モータ制御装置に予め記憶させておくことで、昇降モータ１０の回転が停止した状態での用紙残量や昇降モータ側カップリング９の回転角度を容易に知ることができる。

そこで、昇降モータ１０を停止し、トレイ４を引き出す前に検知していた用紙の残量に応じて該昇降モータ側カップリング９がホームポジション（切り込み９ａが例えば水平に戻る）まで回転する角度が少ない方へ回転して戻ることにより、装置が半セット状態等の不具合を起こしやすい状態にある時間を最短にすることができる。

図５によりモータ制御装置の動作を説明する。ステップＰ１０で昇降モータ１０が停止して、トレイ４が引き出される。ステップＰ１１で残量（正確には、そのときの用紙残量に対応する昇降モータ側カップリング９の切り込み９ａの角度）がホームポジションである水平に対して４５°より大か小かの判断がなされる。着目した切り込み９が軸６の中心を通る水平線に対してなす角度が４５°より小さければその着目した切り込み９が直近の該水平線に重なる向きに回転（この回転方向を例えば昇降モータ逆転とする）させて、ホープポジションにする（ステップＰ１２、１３）。逆に４５°より大きければ着目した切り込み９が軸６の中心を通る直近の鉛直線に重なる向きに回転（この回転方向を例えば昇降モータ正転とする）させて、ホームポジションにする（ステップＰ１４、Ｐ１５）。

これにより、トレイ４の脱着をすばやく行っても半セット状態等の不具合になる機会を減らすことができる。またトレイセットを禁止または注意するようユーザに促す警告表示（図３参照）が消えるまでのユーザの焦燥を軽減する。

トレイ引き出し後はこのように用紙残量検知手段によってトレイを引き出す直前に検知していた残量に応じて該昇降モータ側カップリングがホームポジションまで回転する角度が少ない方へ回転して戻る様制御する。用紙の上昇に要する回転角は前述のように約１５°〜７０°である。昇降モータ側カップリング９の切り込み９ａは４本なので、９０°毎のホームポジションになる。従って、０°〜４５°未満までは逆転で戻り、４５°を超えて９０°未満では正転して次の切り込みを水平にする。

図４で説明した特許文献２に開示されたような、段階的な用紙残量検知を行うものは各段階で取り得る角度範囲の中間値が４５°を超えるか否かで正転逆転の判断をしてもよい。

例４
本例は、トレイを微細に引き出し再セットするというような特殊なケースに対しても装置を破損しない安全な底板昇降装置に関する。
トレイ内に用紙を載置、積載する底板と、底板を昇降させる昇降部材を有し、積載用紙量に応じて底板を昇降モータで昇降させることにより、給紙ポジションに位置させる制御は前記特許文献１などで公知である。給紙ポジションは、本例において最上位の用紙レベルであって給紙に最もよい位置である。

トレイのセット状態は、画像形成装置本体側に設けられた図示しないプッシュスイッチをトレイが押し込むことで検知する構成である。また、給紙ポジションを検知する紙面検知手段も積載された用紙の最上位の紙面上に自重で当接するフィラーをフォトセンサで検知するという周知の構成を採用する。なお、紙面に当接する呼び出しコロを支えるアーム上にフィラーを設け、このフィラーをフォトセンサで検知する構成とする場合もある。

通常の動作ではトレイ４を引き出すと、このプッシュスイッチの押圧が解かれ、昇降モータ側のカップリングからトレイ側カップリングが外れて底板が自重落下する。これにより紙面検知で紙面が最適位置にいないと制御手段において認識される。

通常、トレイ４を一気に引き出した場合には、プッシュスイッチの押圧解除によるトレイの引き出し認識と、昇降モータ側カップリング９からのトレイ側カップリングの解除（＝トレイの自重落下）は略同時になる。
これに対して、微細にトレイ４を引き出していくと、プッシュスイッチの押圧が解かれてトレイ４が引き出されたと制御手段において認識されても、未だ、昇降モータ側カップリング９からトレイ側カップリングである係合突起８が外れていない（従って、トレイが自重落下していない）場合がある。

このような場合に、昇降モータ側カップリング９を、底板３が上昇する側へ回転させてホームポジションに到達させようとすると、未だカップリング間の結合が解除されていないために、底板３が上昇し過ぎて用紙が呼び出しコロ１５を押し上げ、最悪は部品破損に至る。

そこで、本例では、このような破損事故を免れるために、トレイ４をたとえ微細に引き出す動作がなされて、これによりプッシュスイッチの押圧が解除されてトレイの引き出しが認識されても、給紙ポジションを検知する紙面検知手段が最適な紙面を検出している間は、昇降モータ側カップリング９の切り込み９ａが例えば水平になるホームポジション角度まで戻る制御が禁止されるように制御することとした。

図６に示したフローチャートにより説明する。ステップＰ２０で昇降モータ１０が停止して、トレイ４が引き出される。次に、ステップＰ２１で紙面検知手段によりトレイ４上の最上紙の上面が給紙に適する最適紙面のレベルにあるかどうかが判断される。ここで、トレイ４が微細に引かれるなどによりトレイ４の引き出しが認識されているにも拘らず、カップリングの結合が解除されないことから紙面検知手段が最適紙面レベルにあると認識された場合には、ステップＰ２０に戻るサイクルを繰り返すだけで、昇降モータ１０の回転ステップには移行させない。

そして、例えば、トレイ４の更なる引き出し動作により、カップリングの結合が解除され、底板が自重落下して紙面検知手段が最適紙面レベルにないと認識された場合に、ステップＰ２１からステップＰ２２に進み警告表示（前記図３のステップ２と同趣旨。つまり、昇降モータ側カップリングがホームポジションに戻っていないためトレイ９装着のための操作力が重いこと、トレイ装着の危険性などを知らせる警告表示）をした後、ステップＰ２３で昇降モータ１０をホームポジションに向けて回転させる。昇降モータ側カップリング９がホームポジションに達したら（ステップＰ２４）、警告表示を非表示状態とし（ステップＰ２５）、待機する。

このように、底板３上に積載された用紙が給紙に最適な位置にあることを検知する紙面検知手段を備え、トレイ４を引き出しても紙面検知手段が最適な紙面を検出している間は該昇降モータ側カップリング９がホームポジション角度まで戻る制御を禁止することによって、トレイ４を微細に引き出し再セットするというようなケース、つまり、トレイのセット状態を検知するプッシュスイッチの押圧が解除されても、昇降モータ側カップリング９とトレイ側カップリングである係合突起８の嵌合が外れない特殊なケースに対して装置を破損しにくい安全な底板昇降装置、ひいては画像形成装置を提供できる。紙面検知手段は給紙搬送上不可欠なものであるので、元来搭載されており、従って本例の実施においてコストアップは発生しない。

例５
本例は、昇降モータ側カップリング９が該昇降モータ側カップリング９のホームポジションまで回転している間は、昇降モータ１０の回転と連動する用紙残量検知手段による用紙残量検知結果（用紙残量情報など）に基きホームポジション到達までの所要時間を表示手段に表示する底板昇降装置に関する。ここで、昇降モータ１０について回転角度検知による用紙残量検知機能を有する用紙残量検知手段を設ける例については図４で既に説明したとおりである。

図７のフローチャートにより説明する。
昇降モータ１０が停止して、トレイ４が引き出される（ステップＰ３０）。
トレイ４が画像形成装置本体から引き出されて（ステップ３０）から昇降モータ側カップリング９がホームポジションまで回転するのに若干の時間（例えば、数秒）がかかるので、その間のトレイ４の再装着の禁止或いはトレイ装着の操作力が大きい状態にあることなどを警告する警告表示がなされる（ステップＰ３１）。

トレイ４が画像形成装置本体から引き出されてから昇降モータ側カップリング９がホームポジションまで回転している間に、昇降モータ１０に付帯して設けられた用紙残量検知手段によるトレイ引き出し時の用紙残量検知結果、つまり、用紙の残量検知情報から制御手段は昇降モータ側カップリング角度を検出し、ホームポジションまでの角度を算出する。算出された角度と当該昇降モータ１０の性能（所定のモータ回転数情報）からホームポジションまで回転するに必要な時間を算出して、図示しない表示手段に表示する。

図４で説明したような用紙残量検知手段を用い、特許文献３に開示されたような公知の検知パターンを用いた段階的な用紙残量検知を行うものは各段階で算出されるホームポジションまでの角度から時間を段階的に表示してもよいし、検知タイミングと回転数から時間を減算して表示していってもよい。

例えば、ホームポジションが０°、残量検知位置が１８°、３６°、６３°の３ヶ所で下降側回転速度３ｒｐｍの場合、１ｓｅｃ当り１８°回転するので、６３°検知時でホームポジションまで３．５secを表示、３６°検知時で２sec、１８°検知時で１sec表示となる（ステップＰ３２〜Ｐ３７参照）。
ここで、６３°検知時から３６°検知前までは３．５ｓｅｃ表示のままでもよいし、３．５ｓｅｃからカウントダウンしていって３６°検知時に２ｓｅｃへ表示更新してからまたカウントダウン表示してもよい。もちろん、数字表示でなくインジケータ表示としてもよい。

表示後、ステップＰ３８で昇降モータ１０をホームポジションに向けて回転させる。昇降モータ側カップリング９がホームポジションに達したら（ステップＰ３９）、警告表示を非表示状態とし（ステップＰ４０）、かつ、ステップＰ３２〜Ｐ３７で表示した時間を非表示（Ｐ４１）とし昇降モータ１０の回転を停止して待機する。

以上により、底板昇降装置において、昇降モータ側カップリング９がホームポジションまで回転している間は、用紙残量検知結果を用いてホームポジション到達までの所要時間を表示することによって、警告表示が消えるまでのユーザの焦燥を軽減することができる。

例６
本例の昇降モータ側カップリング９０は、図２で説明した昇降モータ側カップリング９とは切り込み（係止溝）９ａの形状だけが異なる。すなわち、図８、図９に示す昇降モータ側カップリング９０を用いる底板昇降装置に関する。このような昇降モータ側カップリング９０は、本明細書における既述の各例および本例以後に説明される例における底板昇降装置の昇降モータ側カップリングとして用いることができる。

図８において昇降モータ側カップリング９０は図２の例と同様、伸長性のばね１１によりトレイ側（斜め右下側）に付勢されたまま昇降モータ側カップリングの軸方向に所定量（係合突起８による係合および係合の解除が可能な量）往復動可能であり、その端面９３（左斜め下方側の端部）に円周方向に等分な４本の同一の切り込み９０ａを有している。図８では符号が錯綜して図が煩雑になるのを避けるため４つの切り込み９０ａの中の任意の一つだけに着目して説明する。
切りこみ９０ａには、底板３（図２参照）を上昇させるために昇降モータ側カップリング９０を図中「上昇」と記載した矢印の向きに回転させるときに係止突起８を押圧する側の一方の内側面９１に昇降モータ側カップリングの軸方向Ｏ―Ｏと平行な平行面を設け、反対側の内側面９２には、昇降モータ側カップリングの端面９３側に向かうに従い係止溝９２の溝幅が次第に広がる方向に傾斜する傾斜面をそれぞれ設けている。つまり、内側面９２は傾斜面になっている。なお、図９は図８における軸方向Ｏ―Ｏ上で昇降モータ側カップリング９０の端面を見たときの正面図である。

これまで説明した例と同様、本例においても、トレイ４を画像形成装置本体に装着（セット）すると係合突起８が切り込み９０ａ内に入り込む。トレイ４のセット状態は、画像形成装置本体側に設けられた図示しないプッシュスイッチをトレイ４が押し込むことで検知する。また、給紙ポジションを検知する紙面検知手段も積載された用紙の最上位の紙面上に自重で当接するフィラーをフォトセンサで検知するという周知の構成を採用している。

通常の動作ではトレイ４を引き出すと、このプッシュスイッチの押圧が解かれ、昇降モータ側のカップリングからトレイ側カップリング（係合突起８）が外れて底板が自重落下する。これにより紙面検知で紙面が最適位置にいないと制御手段において認識される。

通常、メンテナンスやジャム紙の処理などに際してトレイ４を一気に引き出した場合には、プッシュスイッチの押圧解除によるトレイの引き出し認識と、昇降モータ側カップリング９０からのトレイ側カップリングの解除（＝トレイの自重落下）は略同時になる。
これに対して、何らかかの理由により９微細にトレイ４を引き出していくと、プッシュスイッチの押圧が解かれてトレイ４が引き出されたと制御手段において認識されても、未だ、昇降モータ側カップリング９からトレイ側カップリングである係合突起８が外れていない（従って、トレイが自重落下していない）場合がある。

このような場合でも、昇降モータ側カップリング９を、底板３が下降する側へ回転させてホームポジションに到達させるようにしておけば、底板３の下限位置を過ぎて回転しても内側面９２に形成した傾斜面を係合突起８が登る態様となり、ばね１１の付勢力に抗してカップリング９０が軸方向に退避して部品破損を免れることができる。傾斜面を登りきり、隣の切り込み９０ａに至る場合でも実害はない。本例の構成ならば、仮に請求項１の構成で紙面検知の検知不良によりホームポジションへの戻り動作を開始しても、或いはホームポジション検知（残量検知）の検知不良でホームポジションを越えてカップリングが回転し続けた場合でも、部品破損することがない。よって、各検知手段の検知不良が発生しても底板昇降装置を破損させることがない。

例７
本例は、画像形成装置本体よりトレイ４を引き出したときに昇降モータ側カップリング９（或いは昇降モータ側カップリング９０）は、前回トレイ引き出し時におけるホームポジション（例えば、１回目のホームポジション）から所定角度ずれた回転位置でトレイ側カップリング（係合突起８）と噛み合う前記ホームポジション（１回目のホームポジション）とは異なるホームポジション（２回目のホームポジション）を有することとしていている。

スラスト方向に退避可能な該昇降モータ側カップリング９（或いは昇降モータ側カップリング９０）において、用紙の上昇に要するトレイ４の回転角は前述のように約１５°〜７０°である。カップリング９（９０）の切り込みは４本なので、係合突起８のホームポジション（底板３が自重落下して停止したときの係合突起の位置。通常は画像形成装置本体からトレイ４を取り外したときの他部材との干渉回避のため水平方向に設定される。）に対して本例では９０°毎に回転がずれた４つのホームポジションがある。

このように、昇降モータ側カップリング９（９０）は回転方向に９０°ずつずれた４つのホームポジションを取り得るのに、その中の一つだけをホームポジションに設定したとすれば（これを仮に１番目のホームポジションとすれば）、該昇降モータ側カップリング９（９０）がホームポジションまで下降回転で戻る場合、常に１番目のホームポジションで停止するため、常に同じ回転角９０°の範囲、例えば、駆動系歯車の同じ範囲の歯の領域を永久的に使い続けることになり、昇降モータ１０の回転にかかる歯車列や軸受の磨耗が部分的に加速される。

そこで、本例では、トレイ側カップリング（係合突起８）と噛み合う前記ホームポジション（１回目のホームポジション）とは異なるホームポジション（２回目のホームポジション）を有することとした。
図１０のフローチャートにより説明する。トレイ４が画像形成装置本体から引き出されて（ステップＰ５０）から昇降モータ側カップリング９がホームポジションまで回転するが、まずトレイ４の再装着の禁止、或いはトレイ装着の操作力が大きい状態にあることなどを警告する警告表示がなされる（ステップＰ５１）。

警告表示（ステップＰ５１）後、昇降モータ１０が回転し（ステップＰ５２）昇降モータ側カップリング９がホームポジションに向けて回転する。やがてホームポジションを検知するが、まだ１回目なので次の２回目のホームポジションに向けてさらに昇降モータ１０は回転を継続し、ステップＰ５４で１回目のホームポジジョンから例えば９０°回転が進んだ２回目のホームポジションかどうかを判断し、２回目のホームポジションならばその回転位置で警告表示を非表示状態とし（ステップＰ５５）、かつ、ステップＰ５１で表示した警告表示を警告非表示（Ｐ５５）とし昇降モータ１０の回転を停止して待機する。
この例に準じて、１回目のホームポジションと２回目のホームポジションを交互に使用する。或いは、１回目〜３回目や、１回目〜４回目のホームポジションを交互に使用したりすることもできる。

底板昇降装置において、昇降モータ側カップリングがホームポジションまで下降回転で戻る場合、該昇降モータ側カップリングは前回と異なるホームポジションまで戻すことによって、同じ回転角範囲を永久に使い続けることがなくなり、モータ内部のギヤや軸受などの部分的な磨耗の加速を抑制できるので、昇降モータの耐久性が増す。

例８
本例は、これまで述べた例における底板昇降装置において、昇降モータ１０により昇降モータ側カップリング９（９０）がホームポジションまで回転させられている間に、トレイ４が画像形成装置本体に装着されたとき、即時に昇降モータの回転方向を底板上昇方向に駆動することとした例である。

図１１のフローチャートにより説明する。トレイ４が画像形成装置本体から引き出される（ステップＰ６０）とトレイ４の再装着の禁止、或いはトレイを装着する場合は操作力が大きくなることを警告する警告表示がなされる（ステップＰ６１）。

警告表示（ステップＰ６１）後、昇降モータ１０が昇降モータ側カップリング９（９０）をホームポジションに向けて回転させる（ステップＰ６２）。昇降モータ１０により昇降モータ側カップリング９（９０）がホームポジションに向けて回転している間にトレイが画像形成装置本体に装着（セット）される（ステップＰ６３）。ホームポジションに向けて回転中にカップリングが結合されると警告を非表示にした上で（ステップＰ６４）昇降モータ１０は、トレイ４（底板３）を上昇させる向きに回転駆動される（ステップＰ６５）。

このように、昇降モータ側カップリングがホームポジションに向けて回転している間にトレイ４がセットされたら、即時に底板上昇動作へ移行させることで給紙可能な状態になるまでの時間が最短になる。但し、ホームポジションへの戻り回転方向と底板上昇動作の初期回転方向が異なる場合、モータドライバのＩＣ保護のための微小な停止時間（例えば、３０ｍＳ程度）は設けてもよい。
ステップＰ６３でトレイのセットがないと判断されている場合は、昇降モータ側カップリング９がホームポジションに達するまで回転を継続しホームポジションに達したら（ステップＰ６６）、警告表示を非表示状態とし（ステップＰ６７）、昇降モータ１０の回転を停止して待機する。

上記のように底板昇降装置において、昇降モータ側カップリング９（９０）がホームポジションまで回転している間にトレイ４がセットされたら、即時に底板上昇動作へ移行させることによって、給紙開始可能となるまでのユーザの焦燥を軽減することができる。

本発明にかかる画像形成装置の概略構成図である。底板昇降装置の要部構造を示した分解斜視図である。警告表示の手順を示したフローチャートである。用紙残量検知手段の一例を説明した図である。カップリングをホームポジションに迅速に戻す手順を説明したフローチャートである。カップリング結合状態でホームポジションに戻すような危険を回避する手順を説明したフローチャートである。カップリングがホームポジションに戻るまでの所要時間を表示する手順を説明したフローチャートである。昇降モータ側カップリング及び昇降部材の斜視図である。昇降モータ側カップリングを軸心方向から見た正面図である。昇降モータ側カップリングが前回と異なるホームポジションに戻る手順を説明したフローチャートである。昇降側カップリングがホームポジションに戻る途中でトレイが装着されたときに即時にトレイを上昇させる手順を説明したフローチャートである。

符号の説明

１画像形成装置本体
３底板
４トレイ
８トレイ側カップリングとしての係合突起
９、９０昇降モータ側カップリング
１０昇降モータ

Claims

シート状媒体を載置する底板を有するトレイを画像形成装置本体に着脱自在に取り付け、前記トレイには前記底板の昇降部材を有し、該昇降部材の駆動は画像形成装置本体側に取り付けられた昇降モータで行い、前記昇降部材と前記昇降モータは前記トレイ装着時にカップリングで係合され、前記トレイを画像形成装置本体に装着するときに該トレイ側カップリングと噛み合う該昇降モータ側カップリングの回転位置についてホームポジションを設定し、画像形成装置本体より該トレイを引き出したときに、該昇降モータ側カップリングの回転位置を前記ホームポジション角度まで回転させる底板昇降装置であって、
前記トレイのセット状態を検知する係合検知手段と、
前記底板上に積載されたシート状媒体が給送に最適な位置にあることを検知する紙面検知手段、とを備え、
前記トレイを引き出されたことを前記係合手段によって検出しかつ、前記底板上に積載されたシート状媒体が給送に最適な位置にないことを前記紙面検知手段によって検出した場合に該昇降モータ側カップリングがホームポジション角度まで戻る制御を開始することを特徴とする底板昇降装置。
請求項１記載の底板昇降装置において、
画像形成装置本体から前記トレイを引き出すことにより、前記カップリングの係合が外れ前記底板が落下停止したときの該トレイ側カップリングの回転位置に合わせて、前記昇降モータ側カップリングのホームポジションを定めたことを特徴とする底板昇降装置。
請求項１または２記載の底板昇降装置において、
前記トレイを引き出した後、前記昇降モータ側カップリングが前記ホームポジションまで回転している間、その旨を表示する表示手段を有することを特徴とする底板昇降装置。
請求項１乃至３の何れかに記載の底板昇降装置において、
前記昇降モータの回転と連動する用紙残量検知手段を設け、前記トレイを引き出す前に該用紙残量検知手段が検知していた残量に応じて該昇降モータ側カップリングを前記ホームポジションまで回転する角度が少ない回転方向へ回転させて戻すことを特徴とする底板昇降装置。
請求項４記載の底板昇降装置において、
前記昇降モータ側カップリングが該昇降モータ側カップリングのホームポジションまで回転している間は、前記用紙残量検知手段による用紙残量検知結果に基き前記ホームポジション到達までの所要時間を表示手段に表示することを特徴とする底板昇降装置。
請求項１乃至５の何れかに記載の底板昇降装置において、
前記昇降モータ側カップリングはその端面に係止溝を有し、前記トレイ側に付勢されたまま該昇降モータ側カップリングの軸方向に所定量往復動可能であり、
前記トレイ側カップリングは前記係止溝に係合する係止突起を有し、
前記係止溝には、前記底板を上昇させるために前記昇降モータ側カップリングを回転させるときに前記係止突起を押圧する側の一方の内側面に前記昇降モータ側カップリングの軸方向と平行な平行面を設け、反対側の内側面には、前記昇降モータ側カップリングの端面に向かうに従い前記係止溝の溝幅が次第に広がる方向に傾斜する傾斜面をそれぞれ設けたことを特徴とする底板昇降装置。
請求項１乃至６の何れかに記載の底板昇降装置において、
画像形成装置本体より前記トレイを引き出したときに前記昇降モータ側カップリングは、前回トレイ引き出し時におけるホームポジションから所定角度ずれた回転位置で前記トレイ側カップリングと噛み合う前記ホームポジションとは異なるホームポジションを有することを特徴とする底板昇降装置。
請求項１乃至７の何れかに記載の底板昇降装置において、
前記昇降モータにより前記昇降モータ側カップリングがホームポジションまで回転させられている間に、前記トレイが画像形成装置本体に装着されたとき、即時に前記昇降モータの回転方向を前記底板上昇方向に駆動することを特徴とする底板昇降装置。
トレイに積載収容されたシート状媒体を１枚分離して搬送し、感光体上に形成されたトナー画像を搬送手段で搬送し、この搬送の過程で該シート状媒体に画像を転写して定着したのち、排紙する画像形成装置において、
前記トレイが請求項１乃至８の何れかに記載の底板昇降装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。