JP4841422B2 - 給紙カセットおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、給紙カセット、特に複数サイズの用紙を積載可能な給紙カセットおよびそれを備えた画像形成装置に関する。
近年、画像形成装置の小型化が進み、それに伴い画像形成装置本体に装着される給紙カセットも小型化されてきた。しかし、使用される用紙の大きさは、変わらないため、給紙カセットを小型化するほど積載可能な用紙のサイズは限られてくる。そこで、使用する用紙のサイズ毎に、小サイズ用紙用や、大サイズ用紙用等、専用の給紙カセットを選択する方式や、給紙カセットを伸縮自在にして小サイズから大サイズの用紙にまで対応するものなどが提案されてきた(例えば、特許文献1参照)。
また、画像形成装置本体から給紙カセットが出張る構造のものには、上面カバーが付いているものがある。
特開平9-110184号公報
しかし、使用する用紙サイズ毎に専用の給紙カセットを選択する方式の場合、用紙毎に給紙カセットを入れ替える必要があるため、操作が面倒であり、また、複数の給紙カセットを用意する必要があるため、その分コストアップになる。加えて、使用していない給紙カセットの保管場所等、余計なスペースも必要になり、使い勝手の良いものではない。
それに比べて給紙カセットを伸縮自在にしたものは、一つで複数サイズの用紙に対応できるため、汎用性に優れているが、構造が複雑なものや、用紙の位置合わせが不安定なもの等が多かった。
例えば、特許文献1のように、画像形成装置に装着される側の主容器が、上板と底板から成る二重構造で、この上板と底板の空間に摺動自在に挿入される副容器で構成される伸縮式の給紙カセットでは、剛性を確保するために主容器を二重構造にしている。しかし、このような構成では、構造が複雑となる上、コストアップにもなるという課題があった。また、副容器を伸縮させた際、所望の位置に保持する固定手段が、副容器に形成された弾圧部材によるものであるため、確実性が乏しく、給紙カセットの着脱時等に主容器と副容器の位置関係に、ずれが生じ易い。その結果、給紙の位置にずれが生じ、給紙ジャムや、用紙サイズの誤検知等の不具合が発生するポテンシャルが多く、使い勝手の良いものではなかった。
給紙カセットの出張った部分にカバーを乗せるもの、あるいは、上面カバーが回動可能に取り付けてあるが、着脱ができないものであった。
伸縮式の給紙カセットの場合、伸ばした状態では、上面カバーが必要となるが、縮めた状態では必要ないため、着脱が容易で回動可能なものが望まれていた。
そこで、本願は、主容器と副容器からなる伸縮自在な給紙カセットにおいて、簡単な構成で剛性と用紙サイズ検知の信頼性を確保することを目的とした。更に、給紙カセット着脱による副容器の伸縮を防ぐため、副容器の確実な固定手段を設け、良好な給紙カセットの着脱操作性を確保することを目的とした。
上記目的は、複数枚の用紙が積載可能で伸縮可能な給紙カセットにおいて、前記給紙カセットは、主容器と、該主容器に摺動可能に設置された副容器とから成り、該主容器と副容器のそれぞれの側面にコの字状に形成された第一の摺動部を有することにより達成できる。
本発明によれば、簡単な構成で給紙カセットの剛性を確保できる。
給紙カセットの剛性の確保、用紙サイズ検知の信頼性、着脱操作性の確保するために、主容器と副容器の両方の両側面のそれぞれに、コの字状の第一の摺動部を形成した。さらに主容器と副容器の用紙積載面にそれぞれL字状に形成された第二の摺動部を形成した。更に副容器の伸縮位置決めを行うための固定手段を設けた。
つまり、画像形成装置本体に装着する側の主容器と、主容器に対して用紙搬送方向に伸縮自在に設置される副容器とで構成される給紙カセットであり、主容器と副容器には、用紙搬送方向に直交する両側壁面にそれぞれコの字状の第一の摺動部を形成し、主容器と副容器の左右方向(用紙搬送方向に直交する方向)の位置ずれを抑制し、更に、主容器と副容器の用紙積載面には、用紙搬送方向にそれぞれL字状の第二の摺動部を形成し、主容器と副容器の上下方向の位置ずれを抑制する。
以下、本発明の1実施例を図1〜図14により説明する。
図14は、本発明の給紙カセットが装着された画像形成装置の主断面を示したものである。まず、構成について説明する。画像形成装置37は、現像器38〜現像器41、光学ユニット42、帯電器43、感光ベルト44、転写ベルト45、レジストローラ46、転写ローラ47、除電器48、定着器49、排紙ローラ50、及び給紙カセット51を主たる構成部品としている。
次に、画像形成装置37の動作について説明する。ここには示していないホストからの印字開始信号により、帯電器43は感光ベルト44を一様に帯電する。光学ユニット42はホストから送られて来る印字データによって、感光ベルト44の上に潜像を描く。描かれた潜像は、現像器38〜現像器41の何れか一つにより現像され、感光ベルト44の上に現像器38〜現像器41の中のトナーを塗布する。感光ベルト44はここには示さない駆動源によって、回転し、転写ベルト45の上に感光ベルト44上のトナーを転写する。カラー印字の場合には、現像器38〜現像器41を切り替えながら、この工程を3ないし4回くり返す。
転写ベルト45上には、単色、または複数色のトナーによる可視像が形成され、所望の転写が終了する時点、或は事前に、給紙カセット51から、用紙52が給紙ローラ53により引き出され、レジストローラ46のところで待機する。転写ベルト45上に形成した可視像の位置が、用紙52への転写位置と合致するタイミングを見計らって、レジストローラ46で待機していた用紙52は再び搬送を開始し、転写ローラ47で可視像を用紙52側に転写する。除電器48により、用紙52は転写ベルト45より剥離し、定着器49によりトナーが用紙52に定着され、画像が形成された用紙52は、排紙ローラ50により、図中矢印Aの方向に排出され、排紙トレイ54に積層される。
次に、本発明による給紙カセット51の機構について説明する。
図1は、本発明による給紙カセット51の主断面(側面方向)を示したものであり、主容器1に対して副容器2を最も引き出した状態を示している。
副容器2は、主容器1に対して用紙搬送方向に平行な図中矢印B方向に摺動自在に嵌合している。主容器1には、図14における給紙ローラ53に対して用紙を押し上げるためのベースプレート4があり、ベースプレート4は、主容器1に設けられた回転軸5を中心に回動しバネ6により上方に押し上げられるように設置されている。
また、副容器2には、着脱操作する際の取っ手部57と、用紙の後端を規制する用紙後端ガイド3とが設置されており、用紙後端ガイド3は、副容器2の伸縮方向と同じ矢印C方向に摺動可能である。
主容器1および副容器2の底裏部には、用紙後端ガイド3に連動するように用紙サイズ検知手段7が設置されている。底裏部の更に下部には、主容器1と副容器2のそれぞれに独立した主容器1の底面カバー55、副容器2の底面カバー56が設置されていて、副容器2の底面カバー56は副容器2の摺動に伴う。
用紙後端ガイド3には、用紙サイズ検知手段7と嵌合するピン29が設けられ、用紙後端ガイド3の動き(矢印C)に合わせて用紙サイズ検知手段7が連動する機構となっている。
図2、3は、本発明の給紙カセットにおいて、副容器2を伸ばした状態と縮めた状態であり、図1のY方向から見た底面図である。図2、3の説明の構成と機能については、後述する図10、11、12にて説明する。
図4の下図は、本発明による給紙カセットの正面方向のA−Aでの断面を示したものである。図4を用いて本発明の実施形態について説明する。
主容器1、副容器2の左右側壁上部は、それぞれ、主容器1の8a、9a、副容器2の8b、9bからなるコの字状の第一摺動部8、9を形成しており、主容器1に対する副容器2の左右方向の位置ずれを抑制している。コの字状とは、用紙積層面と水平方向の上部と用紙積層面と垂直方向の二面の側部からなる三面を指し、底部がない形状を指している。主容器1に加え、副容器2の側壁形状もコの字状になっているため、副容器2自体の剛性が確保され、その結果、副容器2を引き出した際の副容器2が、ねじれたり変形することを防止することができる。また、副容器2が、上板、底板、側板からなる筒状内部の空間に摺動自在に挿入されている構造ではないため、構造が複雑とならず、コストアップにもならなかった。用紙積層面から続く垂直方向の一面のみの側部と水平方向の上部だけでは、剛性が不十分である。
更に、左右側壁から下部に続く用紙積層面は、主容器1の用紙積層面からほぼ垂直に底に向かい再び用紙積層面に平行に左右側壁方向にそれぞれ張り出した主容器側摺動部10a、11a、副容器2のコの字状の左右側壁から10a、11aと摺動する方向にほぼ垂直に張り出した副容器側摺動部10b、11bからなるL字状の第二摺動部10、11を形成しており、主容器1に対する副容器2の上下方向の位置ずれを抑制している。
また、主容器側摺動部10a、11aは、主容器1の用紙積層面からほぼ垂直に底に向かい再び用紙積層面に平行に左右側壁方向に張り出し、続いて用紙積層面方向にほぼ垂直な立ち上がり部(ア)を設けてもよい。この際、副容器側摺動部10b、11bは、10a、11aと摺動するために、コの字状の左右側壁から方向にほぼ垂直に張り出し、続いて底方向に再びほぼ垂直な下がり部(イ)を設ける構成も考えられる。
図5は、本発明による給紙カセット51の斜視図であり、主容器1に副容器2を嵌合させる前の状態を示している。
副容器2を用紙搬送方向の図中矢印Fの方向に挿入し、主容器1に設けられた長穴13の前端部13a及び後端部13cと、副容器2に設けられた穴12a、12bを合わせ、固定部材14を給紙カセット51の左右両外面から挿入することで、主容器1と副容器2が連結される。例えば、葉書サイズ(148mm)からA4サイズ(297mm)までは、長穴13の前端部13aに副容器2の穴12aを合わせて固定部材14を挿入し、副容器2を位置決めする。一方、A4サイズ以上のリーガル(356mm)やフリーサイズ用紙の場合は、主容器1の長穴13の後端部13cに副容器2の穴12aを合わせて固定手段である固定部材14を固定させる構造としている。なお、固定部材14の固定構造については後述する。
次に、本発明における主容器1と副容器2の連結及びロック機構について説明する。
図6は、主容器1と副容器2の連結部を示したものであり、先ず主容器1の側面の長穴13の形状について説明する。
主容器1の両側面外側に設けられた長穴13は、図6の上図に示すように、長穴13の用紙搬送方向前後に前端部13a、後端部13cの円形が形成され、さらに中間部13bが直線で形成されている。中間部13bの幅寸法fは、P部の拡大図である図6下図に示すように、前端部13a、後端部13cの径寸法ΦFおよび、副容器2の両側面に設けられた穴12a、12bの径寸法ΦSよりも小さく形成されている。これによって、副容器2を位置決め固定する固定部材14が脱落することなしに13aあるいは13cの位置に位置決めされるとともに、副容器2の位置を変更する際、中間部13bの直線に沿って固定部材14とともに移動させることができる。
なお、本実施例では、ΦFを8mm、fを6mm、ΦSを8mmとした。更に、主容器1の両側面には長穴凹面15が形成されており、長穴13の前端部13a、後端部13cの同心円上に球状凹16(16a、16b、16c)を設けてある。
次に主容器1と副容器2を位置決めし固定する固定部材14の形状について説明する。
図7は、本発明による給紙カセット51のロック機構の構成部品である固定部材14の詳細図である。図7の正面図、底面図に示すように、主容器1の長穴13に嵌合する円柱部は、それぞれ一対の平面18(18a、18b)と円弧面19(19a、19b)と爪20(20a、20b)と、円弧面21(21a、21b)で形成されている。
なお、円弧面19、21は同一円弧である。さらに、平面18、円弧面19、爪20は、図中矢印G方向に弾性変形が可能となっている。この理由の詳細は、後述するが、図6における主容器1の長穴13の前端部13a、後端部13cの径寸法ΦFおよび、副容器2の穴12aの径寸法ΦSよりも固定部材14の爪20の幅Zが大きいため、平面18、円弧面19、爪20が弾性変形することで主容器1の長穴13に嵌合させるためである。
なお、本実施例では、固定部材14の爪20の幅Zを10mmとし、さらに、固定部材14の材料をポリアセタールとし、弾性変形量を片側1mmとしている。
図7の平面図に示すように、固定部材14の上部には、断面形状が円弧を成す長方形の凹17があり、この凹17にコイン等を挿入し、固定部材14を回転させる構造としている。
凹17を設けた反対面の底面には、半球状の凸22(22a、22b)があり、図6で示す主容器1の両側壁に設けた球状凹16と嵌合するようになっている。これによって固定部材14が回転することを防止する。
次に図8、9を用いて本発明による給紙カセット51のロック機構を説明する。まず、断面C−C、D−D、E−Eは、主容器1、副容器2、固定部材14のそれぞれが嵌合した左側面の部分断面であり、副容器2を伸ばしてロックされた状態を示している。このとき図7で示した固定部材14の円弧面21a、21bが主容器1の円弧面である後端部13cと嵌合しており、図からも解るように、主容器1の中間部13bの幅寸法fが固定部材14の円弧面21a、21bの径寸法ΦTよりも小さいため、図中矢印L方向(縮小方向)への副容器2の移動が不可となる。
また、固定部材14の半球状の凸22と主容器1の球状凹16の嵌合部H1、H2さらに固定部材14の爪20と副容器2の凹面58の嵌合部23a、23bにより、固定部材14の回転動作が抑制されるため、副容器2は、この状態で固定される。なお、本実施例では、ΦTを7.8mmとした。
図9は、図8のロック状態から固定部材14を図中矢印J方向に90°回転させ、ロックを解除した状態を示している。このとき固定部材14の平面18a、18bが、主容器1の長穴13の中間部13bの直線面と平行となり、断面C′−C′示すように固定部材14の円弧面21a、21bと主容器1の円弧面の後端部13cとの嵌合が外れ、空間K1、K2ができる。このため副容器2は、図中矢印Lの方向に移動が可能となる。
固定部材14の先端に設けた爪20は、その幅寸法Zが、主容器1、副容器2に取り付けられた状態では、主容器1の円弧面の後端部13cの径寸法ΦFおよび、副容器2の穴12aの径寸法ΦSよりも大きくなくてはならない。なぜなら幅寸法Zが径寸法ΦF及び、ΦSよりも小さい場合、固定部材14は抜け落ちてしまうためである。また逆に、取り付ける際には、幅寸法Zが径寸法ΦFおよびΦSよりも小さくなくては取り付けられない。そのため、固定部材14の爪20は、図中矢印G方向に弾性変形が可能にできている。また、固定部材14を取り付ける時のみ弾性変形させ、固定部材14を回転させてロック/アンロックの動作を行うときには、爪20の変形は発生しない。このため、固定部材14は、ロック/アンロックのいずれの状態でも常に副容器2の穴12a、12bに嵌合するとともに、固定部材14の先端に設けた爪20(20a、20b)が副容器2の凹面58に嵌合しているため固定部材14が外れることはなく、その結果、固定部材14を紛失することもない。
次に図10、11、12を用いて本発明による給紙カセットの用紙サイズ検知機構を説明する。また、図2、3は、本発明の給紙カセットにおいて、副容器2を伸ばした状態と縮めた状態であり、図1のY方向から見た底面図であるため参照されたい。
図10は、本発明による給紙カセットを底面(裏面)方向から見た底面図であり、副容器2を縮めた状態で、図示はしないが画像形成装置本体37に装着した状態を示している。なお、底面カバー55、56は省略してある。
まず、構成について説明する。
用紙サイズ検知手段7は、回転動作するための穴25とジグザグ形状の連続溝26、更に、回転動作位置を検知するための凹凸部27を有している。
穴25は、主容器1に設けられた軸24に嵌合し、連続溝26は、用紙後端ガイド3に設けられたピン29に嵌合する。
次に動作について説明する。
ピン29と連続溝26は常に当接しているため、用紙後端ガイド3を図中矢印Cの方向に移動すると、用紙サイズ検知手段7は、軸24を中心に図中矢印Dの方向に回動する。その結果、凹凸部27が図中矢印E方向に移動する。このときの凹凸部27の変位量を画像形成装置本体37に設置されたセンサー28が読み取り、画像形成装置本体37に用紙サイズの信号を送り、印字可能な状態となる。
図11は、図10の状態から用紙後端ガイド3を図中矢印M方向に移動した状態を、図10と反対の上面(用紙積載面)から見た平面図である。なお、ベースプレート4は省略してある。
用紙後端ガイド3の両側には、突起31a、31bが設けてある。また、主容器1と副容器2には、各種用紙サイズが表示してある。このように、用紙後端ガイド3を用紙サイズ文字30a、30bに合わせて移動すれば、用紙サイズ検知手段7も連動して凹凸部27が回動し、変位量をセンサー28が読み取るため、自動的に用紙サイズ情報を画像形成装置本体37側に伝えることが可能となる。
図12は、図11の状態から副容器2を伸ばした状態を示したものである。このように、副容器2を伸ばすと大サイズの用紙サイズ文字59a、59bが現れるようになっている。
図13は、本発明による給紙カセットを画像形成装置37に装着し、副容器2に上面カバー34を取り付けた状態を示している。給紙カセット51を伸ばして使用する場合、副容器2側が画像形成装置37の前面より出張るため、用紙上面が外部に露出し、吸湿や埃等の浸入による画像欠陥等の発生が考えられる。このため上面カバー34を取り付けることで、この不具合を回避するものである。
本発明では、上面カバーが容易に着脱できるように、副容器2の上方左右両側に上面カバー34の回転軸となる嵌合穴33を設け、更にこの嵌合穴33の上部に切り欠き形状32を設けたことを特徴としている。この切り欠き形状32は、いわゆるスナップフィットではない。スナップフィットの場合、着脱を繰り返すと嵌合部の変形や磨耗が発生するため、常に一定の操作感を維持することはできない。このため切り欠き形状32は、上面カバー34が図中矢印N方向に回動して垂直になった時のみ着脱が可能なように設計されている。これにより、着脱の繰り返しによる嵌合部の変形や磨耗を防止し、常に一定の操作感を維持し、着脱も容易にできる。なお、図中R(拡大断面)は、上面カバー34が垂直となり着脱可能な状態を示している。
実施例において、主容器1には、副容器2の伸縮位置決めを行うための長穴13を設け、副容器2には、長穴13に嵌合する穴12を設けることで、副容器2の伸縮位置を任意に固定することができる。また、以上の構成を有することで、伸縮式給紙カセットの剛性と用紙サイズ検知の信頼性を確保し、更に給紙カセット着脱による副容器の伸縮を防ぎ、給紙カセットの着脱操作性も確保できる使い勝手の良い伸縮自在の給紙カセットが提供できる。
また、本実施例による給紙カセットは、安価で堅牢な構成であり、画像形成装置の小型化とともに輸送においても有利である。
本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの断面図 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの底面図1 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの底面図2 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの断面図 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの斜視図 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの部分拡大図 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの固定部材の詳細図 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの部分断面図1 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの部分断面図2 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの底面図3 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの平面図1 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの平面図2 本発明によるひとつの実施形態である給紙カセットの側面図 本発明によるひとつの実施形態である画像形成装置の断面図
符号の説明
1・・・主容器
2・・・副容器
3・・・用紙後端ガイド
4・・・ベースプレート
5・・・回転軸
6・・・バネ
7・・・用紙サイズ検知手段
8、9・・・第一摺動部
10、11・・・第二摺動部
12a、12b・・・穴
13・・・長穴
14・・・固定部材
15・・・凹面
16(16a〜16c)・・・球状凹
17・・・円弧状凹
18・・・平面部
19、21・・・円弧面
20・・・爪部
22・・・球状凸
23・・・嵌合部
24、35・・・回転軸
25・・・嵌合穴
26・・・連続溝
27・・・凹凸部
28・・・センサー
29・・・ピン
30a、30b、59a、59b・・・用紙サイズ文字
31・・・突起部
32・・・切り欠き部
33・・・嵌合穴
34・・・上面カバー
37・・・画像形成装置本体
38、39、40、41・・・現像器
42・・・光学ユニット
43・・・帯電器
44・・・感光ベルト
45・・・中間転写ベルト
46・・・レジストローラ
47・・・転写ローラ
48・・・除電器
49・・・定着器
50・・・排紙ローラ
51・・・給紙カセット
52・・・用紙
53・・・給紙ローラ
54・・・排紙トレイ
55・・・主容器の底面カバー
56・・・副容器の底面カバー
57・・・取っ手
58・・・凹面

Claims (9)

  1. 複数枚の用紙が積載可能で伸縮可能な給紙カセットにおいて、前記給紙カセットは、主
    容器と、該主容器に摺動可能に設置された副容器とから成り、それぞれ該主容器と副容器の両側の側面用紙積層面に対して水平方向の上部と前記用紙積層面に対して垂直方向の二面の側壁からなるコの字状に形成された第一の摺動部を有し、前記用紙積層面は、前記主容器の前記第一の摺動部から続く用紙積層面からほぼ垂直に底に向かい再び用紙積層面に平行に前記側壁方向にそれぞれ張り出した主容器側摺動部と、前記副容器の前記第一の摺動部から前記主容器側摺動部と摺動する方向にほぼ垂直にそれぞれ張り出した副容器側摺動部とからなる第二の摺動部を有することを特徴とする給紙カセット。
  2. 前記主容器の両側の側面外側にはそれぞれ長穴が設けられ、前記長穴の用紙搬送方向前端部と後端部に円形が形成され、前記前端部と後端部の中間部が直線で形成され、前記前端部と後端部の円形と同心円状に球状凹が形成されていることを特徴とする請求項1記載の給紙カセット。
  3. 請求項2に記載の給紙カセットにおいて、前記主容器に対する前記副容器の伸縮方向の位置決めを行う固定手段を設け、前記固定手段の裏面には前記球状凹と嵌合する半球状の凸が設けられていることを特徴とする給紙カセット。
  4. 請求項1、2または3に記載の給紙カセットにおいて、前記固定手段は前記主容器に取
    り付ける時に弾性変形可能であることを特徴とする給紙カセット。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の給紙カセットにおいて、前記副容器には、用紙
    の後端を規制する用紙後端ガイドが設置され、前記用紙後端ガイドは前記副容器の伸縮方
    向と同一方向に摺動可能であるとともに、前記用紙後端ガイドの移動に連動して動作する
    用紙サイズ検知手段を設けたことを特徴とする給紙カセット。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の給紙カセットにおいて、前記用紙サイズ検知手
    段は、前記主容器および副容器の底裏部に設置され、用紙サイズ検知手段のさらに下部に
    は、前記主容器と副容器のそれぞれに独立した底面カバーが設置されていて、前記副容器
    の底面カバーは前記副容器とともに可動することを特徴とする給紙カセット。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の給紙カセットにおいて、前記副容器に取っ手が
    設けられていることを特徴とする給紙カセット。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の給紙カセットにおいて、前記副容器の左右上面
    に、前記副容器の上部開口部を覆うカバーを回動可能に支持できる回転軸を有することを
    特徴とする給紙カセット。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の給紙カセットを備えたことを特徴とする画像形
    成装置。
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