JP4610243B2

JP4610243B2 - 給紙装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4610243B2
Application number: JP2004189346A
Authority: JP
Inventors: 真北村
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-28
Also published as: US7457580B2; JP2006008343A; US20050286947A1

Description

本発明は、記録材上に画像を形成する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及び、画像形成装置に着脱可能な用紙トレイと用紙トレイに収容された印刷用紙を繰出す機構とを含む給紙装置に関する。

従来、この種の給紙装置において、積層された印刷用紙を載置する用紙受けを、給紙可能位置（最上位の用紙がピックアップローラに接触する位置）と待機位置の間で昇降する方法として、用紙受けに作用するリフターを、駆動源モータから、アイドルギア、遊星ギア、リフトアップギア等を介して動力を得て駆動するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３―２０１０４５号公報（第６頁、図７）

従来の画像形成装置の給紙装置では、用紙をピックアップローラに圧接させる昇降手段として、多数のギア列と駆動モータ、及びこの駆動モータを制御するための制御回路等を使用するため、部品点数が多くなり、装置の大型化や、コストアップにつながる問題があった。

本発明の目的は、これ等の問題を解決し、比較的簡単な構成で同様の機能を有すると共に、コストの面でも改善できる構成の給紙装置、及びこの給紙装置を採用した画像形成装置を提供するとこにある。

本発明による給紙装置は、
装置本体と、用紙を載置し、前記装置本体に対して昇降可能に支持された用紙載置部材と、前記装置本体に変位可能に取り付けられ、前記用紙載置部材上に積載された前記用紙の表面に接触して該用紙の積載位置に応じて変位すると共に、該用紙を順に繰出す繰出し機構と、前記用紙載置部材に作用し、前記用紙載置部材を、弾性力によって前記繰出し機構に向う上昇方向に付勢する付勢部材と、前記用紙載置部材の昇降動作に伴って回転する従動部材と、前記装置本体に対して変位可能に支持され、前記従動部材に係合して前記従動部材の回転を規制することによって、前記用紙載置部材の上昇動作を規制する係合手段と、前記繰出し機構の位置に基づいて前記係合手段を移動させ、前記従動部材に対する前記係合手段の係合又は係合解除を制御する移動制御手段と、前記用紙載置部材を支持する部材に固設された係合部と、前記用紙載置部材に設けられて前記係合部と回転可能に係合する回転体と
を有し、
前記従動部材が前記回転体と係合し、前記用紙載置部材の上昇に伴って回転する前記回転体の回転に基づいて回転することを特徴とする。
また、本発明による別の給紙装置は、
装置本体と、前記装置本体に装着されるトレイフレームと、用紙を載置し、前記トレイフレームに昇降可能に支持された用紙載置部材と、前記装置本体に変位可能に取り付けられ、前記用紙載置部材上に積載された前記用紙の表面に接触して該用紙の積載位置に応じて変位すると共に、該用紙を順に繰出す繰出し機構と、前記トレイフレームに支持され、前記用紙載置部材を、弾性力によって前記繰出し機構に向う上昇方向に付勢する付勢部材と、前記用紙載置部材の昇降動作に伴って変位する従動手段と、前記トレイフレームに変位可能に支持され、前記従動手段に係合して前記従動手段の変位を規制することによって、前記用紙載置部材の上昇動作を規制する係合手段と、前記繰出し機構の位置に基づいて前記係合手段を移動させ、前記従動手段に対する前記係合手段の係合又は係合解除を制御する移動制御手段と、前記トレイフレームに固設された内歯ラックとを有し、
前記従動手段が、前記用紙載置部材に回転自在に支持されて前記内歯ラックに噛合する遊星ギアと、前記トレイフレームに支持されて、前記遊星ギアと噛合して該遊星ギアの移動に伴って回転する太陽ギアと、前記トレイフレームに支持されて前記太陽ギアの回転に伴って回転し、同心円上に爪歯が形成されたラチェットとを有し、
前記ラチェットが前記用紙載置部材の昇降動作に伴って回転し、前記用紙載置部材の上昇動作を規制するときに前記係合手段と係合することを特徴とする。

本発明による画像形成装置は、
上記給紙装置と、この記給紙装置から給紙された用紙上に画像を形成する画像形成手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、動力源としてのモータを使用しない単純な構成でも、用紙の繰出し動作を確実に実行することが可能な給紙装置及びこの給紙装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の給紙装置を備えた実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す構成図である。

同図において、用紙トレイ２は、内部に印刷用紙４が積層され、画像形成装置１に着脱自在に装着される。用紙トレイ２の内部には図示しない支持軸によって回動可能に支持された用紙載置板１０３が設けられ、印刷用紙４はこの用紙載置板１０３上に積載される。尚、この用紙トレイ２の構成については、後で詳細に説明する。

後述するように、用紙載置板１０３は矢印Ｊ方向に回動し、これによって積層された最上位の印刷用紙４が、ピックアップローラ６に当接する。このピックアップローラ６は、接触した状態で対に配設されたフィードローラ７及びリタードローラ８と共に用紙繰出し部９を構成している。ピックアップローラ６及びフィードローラ７は、図示しない回転駆動手段によって矢印方向に回転駆動され、リタードローラ８は、図示しないトルク発生手段によって、矢印方向のトルクを発生している。従って、ピックアップローラ６は、用紙トレイ２内から当接した印刷用紙４を引き出し、フィードローラ７及びリタードローラ８は、例えば、印刷用紙４が複数同時に引き出されたような場合にも、一枚ずつこの印刷用紙４を順次搬送経路に繰出す。この用紙繰出し部９は、後述する用紙繰出し制御部６７（図２）によって動作が制御される。

印刷用紙４の搬送方向における、用紙繰出し部９の下流側には、順に用紙センサ１０、印刷用紙４の斜行を強制する搬送ローラ対１１、次の搬送ローラ対１３の駆動タイミングを検出する用紙センサ１２、画像形成部２０に印刷用紙４を送り込む搬送ローラ対１３、画像形成部２０での書き込みタイミングをとるための書込みセンサ１４が配設されている。これ等の搬送ローラ対１１，１３は、図示されない駆動源からギア等を経由して動力が伝達され、後述する用紙搬送制御部６８（図２）によって回転制御される。

画像形成部２０は、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色の画像を各々に形成する４つのプロセスユニット２１〜２４を有し、これらが記録媒体４の搬送経路の上流側から順に着脱自在に装着されている。これらプロセスユニット２１〜２４の内部構成は共通しているため、例えばイエローのプロセスユニット２１を例に取り、これらの内部構成を説明する。

プロセスユニット２１には、感光体ドラム３１が矢印方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム３１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム３１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ３２、帯電された感光体ドラム３１の表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置３３が配設される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム３１の表面に、イエローのトナーを付着させて現像を発生させる現像ローラ３５、感光体ドラム３１上のトナーの現像を転写した際に残留した転写残トナーを除去するクリーニングブレード３６が配設される。トナー収納部３４は、トナーを収納して現像ローラにこのトナーを供給する。尚、これら各装置に用いられているドラム又はローラは、図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され回転する。

プロセスユニット２１〜２４の各感光体ドラム３１に対向する位置には、それぞれ導電性のゴム等によって形成された転写ローラ４７が、転写ベルト４４を介して圧接された状態で配設されている。これら転写ローラ４７には、感光ドラム３１上に付着されたトナーによるトナー像を印刷用紙４に転写する転写時に、各感光体ドラム１１の表面電位とこれら各転写ローラ４７の表面電位に電位差を持たせるための電位が印加されている。尚、画像形成部２０の各部の回転動作、電圧印加動作等は、後述する画像形成制御部６６（図２）によって制御される。

転写ベルト４４は、印刷用紙４を静電吸収して搬送し、ドライブローラ４２は、このドライブローラ４２と対をなして転写ベルト４４を張架するテンションローラ４３と共に転写ベルト４４を駆動する。クリーニングブレード４６は、転写ベルト４４上に付着したトナーを掻き取りクリーニングし、トナーボックス４５は、掻き落とされたトナーを堆積収容する。尚、ドライブローラ４２は、図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され、後述するベルト駆動制御部６９（図２）によって回転制御される。

定着装置５０は、内部に熱源となるハロゲンランプ５１ａを備え、表面を弾性体で形成されたアッパローラ５１と、同じく内部に熱源となるハロゲンランプ５２ａを備え、表面を弾性体で形成されたロワローラ５２のローラ対からなり、画像形成部２０より送り出された印刷用紙４上のトナー像に熱と圧力を印加してトナー像を融解し、この像を印刷用紙４に定着させる。尚、この定着装置５０の各部の動作は、後述する定着制御部７０（図２）によって制御される。その後、印刷用紙４は、排出ローラ対５５ａ，５５ｂ，５５ｃによって搬送され、やがてスタッカ部５７へと排出される。これら排出ローラ対５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され、後述する用紙搬送制御部６８（図２）によって制御される。定着装置５０の出力部に配設された用紙センサ５３は、排出ローラ５５ａ，５５ｂ，５５ｃの駆動タイミングを検出する。

更に、画像形成装置１には、用紙トレイ２の動作と関連するソレノイド７１、プランジャ１１３、及び高さセンサ６５が配設されるが、これ等については、後で詳しく説明する。

図２は、画像形成装置１の制御、及び駆動系のうち、本発明とかかわる部分の要部構成を示すブロック図である。以下、図１を参照しながらこの制御系について説明する。
同図中、印刷制御部６２は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等によって構成され、図示しない上位装置から印刷データ及び制御コマンドを受信し、画像形成装置１（図１）の全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。

操作部６３は、画像形成装置１の状態を表示するための表示パネル６３ａ及び画像形成装置１に操作者からの指示を与えるための操作キー６３ｂ等を備え、センサ群６４は、画像形成装置１の動作状態を監視するための各種センサ、例えば用紙位置を検出する用紙センサ１０，１２，５３、書込みセンサ１４や、温湿度センサ、濃度センサ等からなる。

画像形成制御部６６は、印刷制御部６２の指示によってトナー像形成部２０の各動作、例えば、各プロセスユニット２１〜２４の感光体ドラム３１の回転動作、露光装置３３の露光動作等を実行する。用紙繰出し制御部６７は、印刷制御部６２の指示によって、ピックアップローラ６、フィードローラ７の回転動作、及びリタードローラ８のトルク発生動作を実行する。用紙搬送制御部６８は、印刷制御部６２の指示によって、搬送ローラ対１２，１３、及び排出ローラ対５５ａ，５５ｂ，５５ｃの回転動作を実行する。ベルト駆動制御部６９は、印刷制御部６２の指示によって、転写ベルト４４を駆動するドライブローラ４２の回転動作を実行する。定着器制御部７０は、定着装置５０のアッパローラ５１、ロアローラ５２の回転駆動源、及びハロゲンランプ５２ａ，５３ａの電源等を含み、印刷制御部６２の指示によって、これらの動作を実行する。高さセンサ６５及びソレノイド７１については後に詳しく説明する。

以上の構成において、画像形成装置１の動作についてその概略を以下に説明する。尚、用紙トレイ２及び用紙繰出し部９による給紙動作については、後に詳しく説明する。

まず、用紙トレイ２に堆積した状態で収納されている印刷用紙４が、ピックアップローラ６、フィードローラ７、及びリタードローラ８からなる用紙繰出し部９によって、上から１枚ずつ分離されて用紙搬送路に繰出される。この印刷用紙４は、用紙センサ１０を通過し、搬送ローラ対１１へ送られる。搬送ローラ対１１は、用紙センサ１０の通過時間を基に、所定のタイミングで印刷用紙４を送り出す。例えば、搬送される印刷用紙４が、搬送ローラ対１１に当接した後の所定のタイミングでこの搬送ローラ対１１を回転駆動することにより、印刷用紙４が搬送ローラ対１１の圧接部に送り込まれる段階で、この印刷用紙４の斜行を矯正する。

搬送ローラ対１１によって送り出された印刷用紙４は、用紙センサ１２を通過し、搬送ローラ対１３へ送られる。搬送ローラ対１３は、印刷用紙４が用紙センサ１２を通過した時点から回転駆動され、印刷用紙４を止めること無く送り出す。この搬送ローラ対１３により送り出された印刷用紙４は、書込みセンサ１４を通過して画像形成部２０へと送られる。

印刷用紙４は、ここで転写ベルト４４によって搬送され、プロセスユニット２１の感光体ドラム３１と転写ローラ４７の間に搬送される。その後、印刷用紙４は、この感光体ドラム３１及び転写ローラ４７に挟持され、その記録面にトナー像が転写される。

同様にして、印刷用紙４は、順次プロセスユニット２２〜２４を通過し、その通過過程で、各露光装置３３により形成された静電潜像を、現像ローラ３５によって現像した各色のトナー像がその記録面に順次転写され、重ね合わせられる。そして、その記録面上に各色のトナー像が重ね合わせたれた後、定着装置５０によってトナー像が定着された印刷用紙４は、排出ローラ対５５ａ，５５ｂ，５５ｃによって、画像形成装置１の外部の印刷用紙スタッカ部５７に排出される。以上の過程を経て、カラー画像が印刷用紙４上に形成される。

尚、同図中のＸＹＺ座標は、印刷用紙４が各プロセスユニット２１〜２４を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム３１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸を取っている。また、後述する他の図においてＸＹＺ座標が示される場合、これらの座標の軸方向は、共通する方向を示すものとする。

図３は、本発明による実施の形態１の給紙装置１００の要部構成を示す正面図であり、図１に示す画像形成装置１の用紙トレイ２及び用紙繰出し部９の部分拡大図に相当する。図４は、この給紙装置１００の要部をＺ軸上方からみた要部上面図である。

図３に示すように、用紙トレイ２は、装置本体としての画像形成装置１に装着されるトレイフレーム１０１に囲まれた用紙収容部を有し、トレイフレーム１０１には、用紙の側面を規制する図示せぬ側面ガイド部材と、用紙の送り出し側後端を規制する後端ガイド部材１０２と、印刷用紙４の送り出し方向（図中矢印Ａで示す方向）の前側の大部分を載置する用紙載置板１０３が配設されている。この用紙載置板１０３は、Ｘ軸プラス側の端部１０３ａを回動軸として、トレイフレーム１０１によって回動自在に軸支されている。また用紙載置板１０３には、そのＸ軸マイナス側の端部近傍の下部に、Ｙ軸方向に延在するシャフト１０４を受入れ、印刷用紙４の送り出し方向に摺動可能に保持する一対の長孔１０３ｂが形成されている。このシャフト１０４の両端部には、遊星ギア１０５が固設されている。

トレイフレーム１０１の用紙送り出し方向の前面には、一対の遊星ギア１０５に対向する位置において各々噛合する内歯ラック１０６が形成され、同じくトレイフレーム１０１の一側面（Ｙ軸プラス方向）には、内歯ラック１０６と対向する位置において遊星ギア１０５と噛合する太陽ギア１０７が回転可能に支持されている。この太陽ギア１０７は、図中矢印Ｊ方向への回転時に所定の負荷トルクを発生するトルク発生器１１６を備え、更に太陽ギア１０７と同軸で一体的に回転して同心円上に複数の凹凸からなる爪歯を形成したラチェット１０８を配置している。そして、用紙載置板１０３とトレイフレーム１０１の間には、用紙載置板１０３の用紙送り出し方向の先端部を上方に付勢するためのスプリング１０９が架けられている。

更に、トレイフレーム１０１には、軸１１０ｂを中心に回動可能に軸支されたロックレバー１１０が配設されている。このロックレバー１１０は、その先端に形成された爪部１１０ａが、前述のラチェット１０８に係合する方向にスプリング１１１により付勢され、通常は爪部１１０ａがラチェット１０８に係合した状態となっている。ロックレバー１１０の中央部には、画像形成装置１の本体に配設されたソレノイド７１によって、Ｚ軸プラス方向に吸引駆動されるプランジャ１１３の先端部が係合している。尚、トレイ２が画像形成装置１から外される際には、この間の係合は解除される。尚、ソレノイド７１とプランジャ１１３とを合わせてプランジャ・ソレノイドと称す。

一方、画像形成装置１(図１)の本体側には、用紙トレイ２の用紙載置板１０３上に積層収容された用紙の最上部の印刷用紙４が、矢印Ａ方向の送り出し側先端部で接触可能な位置に、用紙繰出し部９のピックアップローラ６が配設されている。このピックアップローラ６は、ピックアップフレーム１１５によって軸支され、ピックアップフレーム１１５は、例えば、フィードローラ７の回転軸と同軸で回動自在に軸支されている。従って、このピックアップローラ６及びピックアップフレーム１１５は、例えば同図に点線で示す回動位置を取り得る。そして、このピックアップローラ６と、接触した状態のフィードローラ７及びリタードローラ８からなる用紙繰出し部９は、用紙を繰出す際には、そのピックアップローラ６とフィードローラ７が矢印方向に回転制御され、リタードローラ８が矢印方向に所定のトルクが発生するようにトルク制御される。尚、ピックアップフレーム１１５は、自重又は付勢部材によりピックアップローラ６を印刷用紙４の最上紙に押し付けるよう構成されている。

高さセンサ６５は、ピックアップフレーム１１５の被検出部１１５ｂが、その検出部６５ａによって検出される位置にあるときこれを検出し、高さ情報信号として印刷制御部６２(図２)に出力する。一方、印刷制御部６２は、後述するように、この高さ情報信号に基づいてソレノイド７１を駆動し、高さセンサ６５がピックアップフレーム１１５を検出していない状態（例えばピックアップフレーム１１５が点線位置にある状態）の間、ソレノイド７１を駆動してプランジャ１１３を引き上げ、ロックレバー１１０を点線で示すロック解除位置まで回動する。一方、ソレノイド７１の駆動が解除されるとプランジャ１１３がフリーとなるため、ロックレバー１１０は、スプリング１１１に付勢されて再び実線で示すロック位置まで回動する。

以上の構成において、給紙装置１００の動作について以下に説明する。

用紙トレイ２が画像形成装置１に装着されると、図示せぬロック解除手段により最下部へ押し下げられていた用紙載置板１０３のロックが解除される。この時、ピックアップフレーム１１５及びロックレバー１１０は、共に点線位置にあって、ロックレバー１１０はラチェット１０８との係合が外れたロック解除状態にある。従って、用紙載置板１０３は、スプリング１０９の付勢力により上昇し始め、これに伴って、遊星ギア１０５は、内歯ラック１０６と噛合して自転し且つ太陽ギア１０７を矢印Ｊ方向へ回転させながら上方移動する。

更に用紙載置板１０３が上昇すると、載置された印刷用紙４の最上紙が、ピックアップローラ６に当接してピックアップフレーム１１５を押し上げる。やがて、高さセンサ６５が押し上げられたピックアップフレーム１１５を検知すると、印刷制御部６２（図２）がソレノイド７１の駆動を解除する。これによってプランジャ１１３がフリーとなり、ロックレバー１１０は、スプリング１１１の付勢力によって実線で示すロック位置まで時計方向へ回動する。

この回動によってロックレバー１１０の爪部１１０ａがラチェット１０８と係合するために太陽ギア１０７のＪ方向回転が阻止され、遊星ギア１０５の自転、及び用紙載置板１０３の上昇が停止する。太陽ギア１０７には、前記したように矢印Ｊ方向回転に対して負荷トルクを発生するトルク発生器１１６が配置されているため、この時の用紙載置板１０３の上昇速度は緩慢となり、ロックレバー１１０とラチェット１０８の間における係合動作が確実に行われる。

一方、画像形成装置１による印刷実行中に、用紙繰出し部９により、印刷用紙４が順次繰出されて用紙トレイ２の印刷用紙残量が減っていくと、ピックアップフレーム１１５の被検出部は下方向に下がっていく。すると、高さセンサ６５がピックアップフレーム１１５を検出できなくなるため、印刷制御部６２（図２）は、ソレノイド７１を駆動してプランジャ１１３を引き上げ、ロックレバー１１０を再びロック解除位置まで回動する。これによって再び用紙載置板１０３が上昇し、印刷用紙４の最上紙に当接しているピックアップローラ６及びピックアップフレーム１１５の被検出部１１５ｂを押し上げる。やがて、高さセンサ６５が、押し上げられたピックアップフレーム１１５を検出すると、印刷制御部６２（図２）がソレノイド７１の駆動を解除する。これによってプランジャ１１３がフリーとなり、ロックレバー１１０は、スプリング１１１の付勢力によって実線で示すロック位置まで時計方向へ回動して用紙載置板１０３の上昇を停止する。

以下同様にして、用紙載置板１０３が、用紙残量に応じて、ラチェット１０８の爪歯１つ毎の上昇と停止を繰り返えし、ピックアップローラ６が、ラチェット１０８の爪歯１つ分の回転に相当する上下動を繰り返しつつ、略一定の高さを維持して用紙トレイ２に収容された印刷用紙４を繰出す。

以上のように、本実施の形態の給紙装置１００によれば、用紙載置板１０３の上昇・停止動作を、多数のギア列と駆動モータ、及びこの駆動モータを制御するための制御回路等を使用することなく、プランジャ・ソレノイド、スプリング、遊星ギア、ラチェット、ロックレバーを用いて実現したことで、消費電力が低減されると共に構成が簡素化され、装置の小型化やコストダウンを可能とするものである。

実施の形態２．
図５は、本発明による実施の形態２の給紙装置１５０の要部構成を示す正面図であり、図６は、この給紙装置１５０の要部をＺ軸上方からみた要部上面図である。

この給紙装置１５０が、前記した図３に示す実施の形態１の給紙装置１００と主に異なる点は、用紙トレイ１５３に配設されるロックレバー１５１とこれを回動駆動する機構の構成である。従って、この給紙装置１５０が、図３に示す前記した実施の形態１の給紙装置１００と共通する部分には同符号を付してここでの説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

図５において、ロックレバー１５１は、その軸１５１ｂがトレイフレーム１０１によって回動自在に軸支され、端部に形成された爪部１５１ａが、その回動に応じて、ラチェット１０８との係合、或いは離間が可能に構成されている。またこのロックレバー１５１は、その他端部に、ピックアップフレーム１１５の押下部１１５ａと当接する当接台１５１ｃを有し、スプリング１１１によって、爪部１５１ａがラチェット１０８と係合する方向に付勢されている。

以上の構成において、給紙装置１５０の動作について以下に説明する。
尚、ここでは、図５に示す用紙トレイ１５３を、前記した図３に示す用紙トレイ２に代えて図１に示す画像形成装置１に装着するものとして説明するが、この場合、画像形成装置１においては、ソレノイド７１、プランジャ１１３、及び高さセンサ６５、及びこれ等を制御する制御部は不要となる。

用紙トレイ１５３が画像形成装置１（図１）に装着されると、図示せぬロック解除手段により最下部へ押し下げられていた用紙載置板１０３のロックが解除される。またこの時、ロックレバー１５１の当接台１５１ｃ上にピックアップフレーム１１５の押下部１１５ａが載置される如く係合し、ロックレバー１５１は、スプリング１１１の付勢力に抗して同図に点線で示すロック解除位置まで回動する。このように、スプリング１１１は、ピックアップフレーム１１５が、自重或いは図示しない付勢手段によってロックレバー１５１の当接台１５１ｃを押し下げることによって、ロックレバー１５１がロック解除位置まで回動する程度にその強さが設定されているものとする。

従って、用紙載置板１０３はスプリング１０９の付勢力により上昇し始める。これに伴って、遊星ギア１０５は、内歯ラック１０６と噛合して自転し且つ太陽ギア１０７を矢印Ｊ方向へ回転させながら上方移動する。

更に用紙載置板１０３が上昇すると、載置された印刷用紙４の最上紙が、同図に点線で示す回動位置にあるピックアップローラ６に当接してピックアップフレーム１１５の押下部１１５ａを押し上げる。この押し上げに応じて、ロックレバー１５１は、点線で示すロック解除位置から、その爪部１５１ａがラチェット１０８と係合するロック位置まで反時計方向に回動し、太陽ギア１０７のＪ方向回転を阻止する。これに伴って遊星ギア１０５の自転、及び用紙載置板１０３の上昇が停止する。尚、太陽ギア１０７には、前記したように矢印Ｊ方向回転に対して負荷トルクを発生するトルク発生器１１６が配置されているため、この時の用紙載置板１０３の上昇速度は緩慢となり、ロックレバー１５１とラチェット１０８の間における係合動作が確実に行われる。

一方、画像形成装置１による印刷実行中に、用紙繰出し部９により、印刷用紙４が順次繰出されて用紙トレイ１５３の印刷用紙残量が減っていくと、ピックアップフレーム１１５の押下部１１５ａは下方向に下がっていく。これに伴ってロックレバー１５１も時計方向に回動し、やがて同図に点線で示すロック解除位置に至る。これによって再び用紙載置板１０３が上昇し、印刷用紙４の最上紙に当接しているピックアップローラ６及びピックアップフレーム１１５の押下部１１５ａを押し上げる。この押し上げに応じて、ロックレバー１５１は、点線で示すロック解除位置から、その爪部１５１ａがラチェット１０８と係合するロック位置（同図に実線で示す）まで反時計方向に回動し、用紙載置板１０３の上昇を停止する。

以上のように、本実施の形態の給紙装置１５０によれば、用紙載置板１０３の上昇・停止動作を、多数のギア列と駆動モータ、及びこの駆動モータを制御するための制御回路等を使用することなく、更にはプランジャ・ソレノイド、高さセンサを使用することなく、スプリング、遊星ギア、ラチェット、ロックレバーを用いたメカニズムのみで実現できるため、電力が不要であると共に構成が簡素化され、装置の小型化や大幅なコストダウンを可能とするものである。

実施の形態３．
図７、及び図８は、本発明による実施の形態３の給紙装置１６０の要部構成及び動作状態を示す正面図である。

この給紙装置１６０が、前記した図５に示す実施の形態２の給紙装置１５０と主に異なる点は、ラチェット１０８が太陽ギア１０７に対して距離Ｓだけ偏心している点である。従って、この給紙装置１６０が、前記した実施の形態２の給紙装置１５０（図５）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いてここでの説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

この給紙装置１６０は、偏心して配置されたラチェット１０８の偏心方向が、図７に示すように用紙トレイ１６３に収容された印刷用紙４が最大量のときに下方向となり、図８に示すように最小量に近いときに上方向となるように形成されている。その他の構成及び動作は前記した実施の形態２の給紙装置１５０と全く同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

図７は、用紙トレイ１６３の印刷用紙４が最大量で、ラチェット１０８の偏心方向が下方に位置しているときの動作状態を示している。このとき、ロックレバー１５１の爪部１５１ａがラチェット１０８と係合するロック位置（同図に実線で示す）は、ラチェット１０８が偏心していない場合の同ロック位置(同図に点線で示す)に比べてより反時計方向に回動した回動位置となる。従って、図７に示すように、ピックアップローラ６が、この時に印刷用紙４と当接する位置（同図に実線で示す）は、ラチェット１０８が偏心していない場合の当接位置(同図に点線で示す)に比べてより高い位置となる。

一方、図８は、用紙トレイ１６３の印刷用紙４が最小量に近い状態で、ラチェット１０８の偏心方向が上方に位置するときの動作状態を示している。このとき、ロックレバー１５１の爪部１５１ａがラチェット１０８と係合するロック位置（同図に実線で示す）は、ラチェット１０８が偏心していない場合の同ロック位置(同図に点線で示す)に比べてより時計方向に回動した回動位置となる。従って、図８に示すように、ピックアップローラ６が、この時に印刷用紙４と当接する位置（同図に実線で示す）は、ラチェット１０８が偏心していない場合の当接位置(同図に点線で示す)に比べてより低い位置となる。

ここで、ラチェット１０８が偏心していない場合の印刷用紙４の繰出し方向について考察する。

図７に示すように、用紙トレイ１６３の印刷用紙４が最大量の場合、その最上部の印刷用紙４は、同図に点線で示す位置にあるピックアップローラ６に当接して引き出されることになり、引き出された印刷用紙の先端部は、同図に点線矢印で示すようにフィードローラ７或いはリタードローラ８に当接する際に下方にずれる。逆に、図８に示すように、用紙トレイ１６３の印刷用紙４が最小量に近い場合、その最上部の印刷用紙４は、同図に点線で示す位置にあるピックアップローラ６に当接して引き出されることになり、引き出された印刷用紙の先端部は、同図に点線矢印で示すようにフィードローラ７或いはリタードローラ８に当接する際に上方にずれる。

次に、ラチェット１０８が本実施の形態のように偏心している場合の印刷用紙４の繰出し方向について考察する。

図７に示すように、用紙トレイ１６３の印刷用紙４が最大量の場合、その最上部の印刷用紙４は、同図に実線で示す位置にあるピックアップローラ６に当接して引き出されることになり、引き出された印刷用紙の先端部は、同図に実線矢印で示すようにフィードローラ７とリタードローラ８の当接部に向う。また、図８に示すように、用紙トレイ１６３の印刷用紙４が最小量に近い場合も、その最上部の印刷用紙４は、同図に実線で示す位置にあるピックアップローラ６に当接して引き出されることになり、引き出された印刷用紙の先端部は、同図に点線矢印で示すようにフィードローラ７とリタードローラ８の当接部に向う。

以上のように、ラチェット１０８を太陽ギア１０７に対して偏心させることにより、用紙トレイ１６３の印刷用紙４の残量に拘わらず、ピックアップローラ６による印刷用紙４の引き出し方向が略一定、例えばフィードローラ７とリタードローラ８の当接部に向う方向となる。

以上のように本実施の形態の給紙装置１６０によれば、ピックアップローラ６によって引き出される印刷用紙４が、その残量にかかわらず、常にフィードローラ７とリタードローラ８の当接部へ向うため、引き出された印刷用紙がフィードローラ７或いはリタードローラ８に突き当たって用紙先端が折れ曲がる等の障害が発生するのを抑制することができる。

実施の形態４．
図９は、本発明による実施の形態４の給紙装置１７０の要部構成を示す上面図である。

この給紙装置１７０が、前記した図５に示す実施の形態２の給紙装置１５０と主に異なる点は、太陽ギア１０７とラチェット１０８の間に増速ギア１７６を介在させた点である。従って、この給紙装置１７０が、前記した実施の形態２の給紙装置１５０（図６参照）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いてここでの説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

この給紙装置１７０では、前記した実施の形態２の給紙装置１５０（図５，６）と同様に、用紙載置板１０３の回動に応じて、遊星ギア１０５、及び太陽ギア１０７が回転するが、ラチェット１０８が太陽ギア１０７と一体的に回転せずに、より高速で回転するように構成されている。このため、太陽ギア１０７とラチェット１０８の間に増速ギア１７６を配設し、太陽ギア１０７が増速ギア１７６の小ギア１７６ａと噛合し、増速ギア１７６の大ギア１７６ｂがラチェット１０８と同軸で一体的に回転するラチェット小ギア１０８ａと噛合するように構成している。

以上のように構成されているため、ラチェット１０８は、太陽ギア１０７と増速ギア１７６の小ギア１７６ａの比、及び増速ギア１７６の大ギア１７６ｂとラチェット小ギア１０８ａの比によって決まる増速比分だけ、太陽ギア１０７より速く回転する。

従って、ラチェット１０８の、爪歯１つ分の回転に対する用紙載置板１０３の回動角も増速比分だけ小さくなり、用紙載置板１０３が、用紙残量に応じて、ラチェット１０８の爪歯１つ毎に繰り返えす上昇と停止の上昇幅がよりきめ細かくなり、ピックアップローラ６が送り出す印刷用紙４の送出位置の上下変動幅も小さくなる。

以上のように、本実施の形態の給紙装置１７０によれば、例えば前記実施の形態２の給紙装置に比べ、ピックアップローラ６によって送り出される印刷用紙４の送出位置の上下変動幅を小さくでき、より精度の高い用紙載置板３の上昇・停止動作、及び送り出し部９（図５）による、より安定した印刷用紙４の送り出しが可能となる。

尚、本実施の形態では、前記した実施の形態２の給紙装置１５０に、増速ギア１７６を設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、前記した実施の形態１の給紙装置１００（図３）に、増速ギア１７６を設けて構成しても、同様の効果を得ることができるなど、種々の態様を取り得るものである。

実施の形態５．
図１０及び図１１は、本発明による実施の形態５の給紙装置１８０の要部構成及び動作状態を示す部分正面図である。

この給紙装置１８０が、前記した図５に示す実施の形態２の給紙装置１５０と主に異なる点は、太陽ギア１０７に、その回転角を検出可能とする凸部１８１を形成し、且つ画像形成装置１（図１）に、凸部１８１を所定の位置で検出する印刷用紙残量センサ１８２を配設した点である。従って、この給紙装置１６０が、前記した実施の形態２の給紙装置１５０（図５）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いてここでの説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

図１０は、用紙トレイ１８３の印刷用紙４が最大量の時の給紙装置１８０の状態を示し、図１１は、用紙トレイ１８３の印刷用紙４が最小量に近いときの給紙装置１８０の状態を示している。尚、この図１０の状態から図１１の状態に至る給紙装置１８０の給紙動作は、前記した実施の形態２の給紙装置１５０(図５)が行う給紙動作と全く同じであるため、ここでの説明は省略する。

太陽ギア１０７に形成された凸部１８１は、用紙トレイ１８３の印刷用紙４が最大量の時には、図１０に示すように、印刷用紙残量センサ１８２によって検出されない位置にあり、印刷用紙４が排出されて、その量が減少すると共に、太陽ギア１０７の矢印Ｊ方向への回転に伴って同方向に移動する。やがて、図１１に示すように、用紙トレイ１８３の印刷用紙４が最小量に近い状態になると、凸部１８１が印刷用紙残量センサ１８２の検出部１８２ａにかかり、この印刷用紙残量センサ１８２はその検出信号を印刷制御部６２（図２）に送る。

印刷制御部６２は、この信号を入力することで、用紙トレイ１８３内の印刷用紙が所定の残量になったと判断し、操作部６３の表示パネル６３ａを利用して印刷用紙残量警告の表示を行う。

以上のように、本実施の形態５の給紙装置１８０によれば、ラチェット或いは太陽ギアの回転角を検出することで、印刷用紙を直接検出することなく、その残量を正確に検出できるため、設計上の自由度が増して構成の簡略化につながると共に、コストダウンも見込める。

尚、本実施の形態では、前記した実施の形態２の給紙装置１５０に、太陽ギア１０７の凸部１８１及び印刷用紙残量センサ１８２を設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、前記した実施の形態１の給紙装置１００（図３）に、これらを設けて構成しても、同様の効果を得ることができるなど、種々の態様を取り得るものである。

本発明の給紙装置を備えた実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す構成図である。画像形成装置の制御、及び駆動系のうち、本発明とかかわる部分の要部構成を示すブロック図である。本発明による実施の形態１の給紙装置の要部構成を示す正面図であり、図１に示す画像形成装置の用紙トレイ及び用紙繰出し部の部分拡大図に相当する。実施の形態１の給紙装置の要部構成をＺ軸上方からみた要部上面図である。本発明による実施の形態２の給紙装置の要部構成を示す正面図である。実施の形態２の給紙装置の要部構成をＺ軸上方からみた要部上面図である。本発明による実施の形態３の給紙装置の要部構成及び動作状態を示す正面図である。本発明による実施の形態３の給紙装置の要部構成及び動作状態を示す正面図である。本発明による実施の形態４の給紙装置の要部構成を示す上面図である。本発明による実施の形態５の給紙装置の要部構成及び動作状態を示す部分正面図である。本発明による実施の形態５の給紙装置の要部構成及び動作状態を示す部分正面図である。

符号の説明

１画像形成装置、
２，１５３，１６３，１７３，１８３用紙トレイ、
４印刷用紙、
６ピックアップローラ、
７フィードローラ、
８リタードローラ、
９用紙繰出し部、
１０，１２用紙センサ、
１１，１３搬送ローラ対、
１４書込みセンサ、
２０画像形成部、
２１〜２４プロセスユニット、
３１感光体ドラム、
３２帯電ローラ、
３３露光装置、
３５現像ローラ、
３６，４６クリーニングブレード、
４２ドライブローラ、
４３テンションローラ、
４４転写ベルト、
４７転写ローラ、
５０定着装置、
５１アッパローラ、
５２ロアローラ、
５７スタッカ部、
６２印刷制御部、
６３操作部、
６３ａ表示パネル、
６４センサ群、
６５高さセンサ、
６６画像形成制御部、
６７用紙繰出し制御部、
６８用紙搬送制御部、
６９ベルト駆動制御部、
７０定着器制御部、
７１ソレノイド、
１００，１５０，１６０，１７０，１８０給紙装置、
１０１トレイフレーム、
１０２後端ガイド部材、
１０３用紙載置板、
１０３ｂ長孔、
１０４シャフト、
１０５遊星ギア、
１０６内歯ラック、
１０７太陽ギア、
１０８ラチェット、
１０８ａラチェット小ギア、
１０９，１１１スプリング、
１１０，１５１ロックレバー、
１１０ａ，１５１ａ爪部、
１１０ｂ軸、
１１３プランジャ、
１１５ピックアップフレーム、
１１５ａ押下部、
１１５ｂ被検出部、
１１６トルク発生器、
１５１ｂ軸、
１５１ｃ当接台、
１７６増速ギア、
１７６ａ小ギア、
１７６ｂ大ギア、
１８１凸部、
１８２印刷用紙残量センサ。

Claims

装置本体と、
用紙を載置し、前記装置本体に対して昇降可能に支持された用紙載置部材と、
前記装置本体に変位可能に取り付けられ、前記用紙載置部材上に積載された前記用紙の表面に接触して該用紙の積載位置に応じて変位すると共に、該用紙を順に繰出す繰出し機構と、
前記用紙載置部材に作用し、前記用紙載置部材を、弾性力によって前記繰出し機構に向う上昇方向に付勢する付勢部材と、
前記用紙載置部材の昇降動作に伴って回転する従動部材と、
前記装置本体に対して変位可能に支持され、前記従動部材に係合して前記従動部材の回転を規制することによって、前記用紙載置部材の上昇動作を規制する係合手段と、
前記繰出し機構の位置に基づいて前記係合手段を移動させ、前記従動部材に対する前記係合手段の係合又は係合解除を制御する移動制御手段と、
前記用紙載置部材を支持する部材に固設された係合部と、
前記用紙載置部材に設けられて前記係合部と回転可能に係合する回転体と
を有し、
前記従動部材が前記回転体と係合し、前記用紙載置部材の上昇に伴って回転する前記回転体の回転に基づいて回転することを特徴とする給紙装置。
装置本体と、
前記装置本体に装着されるトレイフレームと、
用紙を載置し、前記トレイフレームに昇降可能に支持された用紙載置部材と、
前記装置本体に変位可能に取り付けられ、前記用紙載置部材上に積載された前記用紙の表面に接触して該用紙の積載位置に応じて変位すると共に、該用紙を順に繰出す繰出し機構と、
前記トレイフレームに支持され、前記用紙載置部材を、弾性力によって前記繰出し機構に向う上昇方向に付勢する付勢部材と、
前記用紙載置部材の昇降動作に伴って変位する従動手段と、
前記トレイフレームに変位可能に支持され、前記従動手段に係合して前記従動手段の変位を規制することによって、前記用紙載置部材の上昇動作を規制する係合手段と、
前記繰出し機構の位置に基づいて前記係合手段を移動させ、前記従動手段に対する前記係合手段の係合又は係合解除を制御する移動制御手段と、
前記トレイフレームに固設された内歯ラックと
を有し、
前記従動手段が、
前記用紙載置部材に回転自在に支持されて前記内歯ラックに噛合する遊星ギアと、
前記トレイフレームに支持されて、前記遊星ギアと噛合して該遊星ギアの移動に伴って回転する太陽ギアと、
前記トレイフレームに支持されて前記太陽ギアの回転に伴って回転し、同心円上に爪歯が形成されたラチェットと
を有し、
前記ラチェットが前記用紙載置部材の昇降動作に伴って回転し、前記用紙載置部材の上昇動作を規制するときに前記係合手段と係合することを特徴とする給紙装置。
前記従動手段が、
前記太陽ギアの回転を増速して前記ラチェットに伝達する増速ギアをさらに有することを特徴とする請求項２記載の給紙装置。
前記太陽ギアと前記ラチェットとが一体的に回転し、且つ前記太陽ギアの回転軸に対して、前記ラチェットの中心が偏心していることを特徴とする請求項２記載の給紙装置。
前記移動制御手段は、
前記繰出し機構の位置を検出する高さセンサと、
前記係合手段を移動させる移動手段と、
前記高さセンサの検出信号に基づいて前記移動手段の動作を制御する制御手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の給紙装置。
前記移動手段がプランジャ・ソレノイドを有することを特徴とする請求項５記載の給紙装置。
前記移動制御手段は、前記繰出し機構との接触によって変位し、前記繰出し機構の変位に連動して前記係合手段を変位させる駆動力伝達機構を有することを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の給紙装置。
前記繰出し機構が、
前記用紙に接触するピックアップローラと、
前記装置本体に回動自在に軸支され、前記ピックアップローラを軸支すると共に該ピックアップローラの接触位置に応じて回動し、この回動に伴って位置移動する押圧部を有するピックアップフレームとを有し、
前記係合手段が、
前記トレイフレームに回動自在に支持された第１のアームと、
該第１のアームに支持され、前記ラチェットと係合する爪部とを有し、
前記駆動力伝達機構が、
前記第１のアームと一体的に構成され、前記押圧部と当接する当接部を有する第２のアームを有することを特徴とする請求項７記載の給紙装置。
前記従動手段が、前記用紙載置部材の上昇移動に応じて回転する前記ラチェットの回転方向と逆方向に働く力を発生すべく、前記太陽ギアに配置された負荷発生手段を有することを特徴とする請求項２記載の給紙装置。
前記用紙載置部材に載置された用紙が所定の残量となった場合の前記従動手段の変位位置を検出して変位位置情報を出力する位置センサと、前記変位位置情報に基づいて用紙残量を警告する表示を行う表示手段とを有することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の給紙装置。
請求項１乃至１０の何れかに記載の給紙装置と、
前記給紙装置から給紙された用紙上に画像を形成する画像形成手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。