JP5369995B2 - 給紙装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置などに備えられた給紙装置に関し、特にトレイに複数枚積載されている最上面の用紙を吸引ベルトによって吸着して画像形成部に給紙する給紙装置に関するものである。

画像形成装置あるいは画像形成部に用紙を１枚ずつ高速で給紙するエアー吸引式の給紙装置が知られている。図１１は従来から実施されているエアー吸引式の給紙装置の概略構成を示す図である。このエアー吸引式の給紙装置は、底板６上に複数枚積載された用紙の前端面及び側端面に向かってブロワなどの送風機構１及び７からのエアーを送風口（図２及び図３参照）から吹き付け、このエアーによって用紙間に空気を送り込み、用紙を吸引ベルト２の高さまで浮上させ、用紙の最上面の１枚を吸引ベルト２によって吸着させている。その後、用紙は吸引ベルト２の搬送により画像形成部へと搬送され、画像形成が行われる。送風機構１及び７は、用紙間に空気を送り込んで所定の高さに浮上させるだけでなく、所定の高さ方向の領域にエアーを吹き付けて用紙捌きも行っている。

また、通紙した用紙によって減少する用紙の最上面位置と吸引ベルト２の距離ｈを常時一定とさせるために、用紙の最上面に当接して用紙の高さを検知する検知機構３が設けられている。検知機構３は、アクチュエータ４とアクチュエータの揺動を検知するセンサ５とを有し、用紙の減少によってアクチュエータ４が揺動し、この移動量をフォトセンサによって検知し、このフォトセンサの検知信号に基づいて昇降機構により底板６を上昇させ、最上面の紙面の位置を調整している。用紙はトレイ上で用紙のサイズに合わせるように、前端面を基準面として揃えている。アクチュエータ４の取り付け位置は、図１１に示すようにのように送風機構の送風の影響を受けにくい用紙後端近傍に設けられている。

このようなエアー吸引式の給紙装置としては、例えば特許文献１及び２に記載された発明が公知である。このうち特許文献１（特開２００１−２４７２２９号公報）には、給紙時における転写材の捌く量を厚みや単位面積当たりの重さの差に応じて転写材の最上面を検知する検知手段を昇降させることによって風を吹き付ける領域内で転写材の枚数をほぼ一定のものとして、常時安定した給紙を行うことができる給紙装置を提供することを目的として、転写材の厚みあるいは単位面積当たりの重量のデータを入力手段に入力し、このデータに基づいて検知手段が適宜な位置に昇降手段により昇降し、風が吹き付けられる領域内に露出した転写材は所定の領域内で捌かれ、最上面の転写材が吸引手段を備えた搬送ベルトにより搬送され、給紙によって減少する転写材の最上面の位置を検知手段が検知して所定の高さとなるように移動手段がスタッカーを移動させることを特徴とした給紙装置が開示されている。

また、特許文献２（特開２００７−０４５６３０号公報）には、安価な構成で、且つカール癖がついていたり給紙動作中に最上面シートが浮揚していても最上面シートを吸引装置により最上面シートを吸引可能かつ吸引に最適な鉛直方向位置として重送及び吸着ミスを解消することを目的として、給紙動作開始前に記憶装置は、積載トレイ上の最上面シートの一端の部分が吸引装置により最上面シートを吸引可能な鉛直方向位置に達したことを基準位置検出センサが検出したときに位置検出アナログセンサによって検出した鉛直方向位置を、積載トレイが基準位置にあることを示す基準位置データとして記憶し、給紙動作中には、位置検出アナログセンサが検出している積載トレイ上の最上面シートの他端の部分の鉛直方向位置と、基準位置データとの差の値が所定の値以上であるときに積載トレイを基準位置まで上昇させることを特徴とした給紙装置が開示されている。

ところで、用紙端面がカールしている場合には、図１２のように用紙中央部と用紙端部の高さが異なってしまう。上記した従来の給紙装置では、最上紙の位置を用紙後端で検出するため、用紙がカールしていると、用紙後端の高さを正として上面位置を確定してしまうため、用紙の最上面位置と吸引ベルト２の距離ｈ’は目標とする距離ｈより大きくなってしまい、吸着不良や捌き不足による重送を引き起こしてしまうことがあった。

またアクチュエータ４の取り付け位置をブロワの送風の影響を受けにくい用紙後端近傍に設けなければならないため、Ａ５サイズやハガキサイズなどの小サイズ用紙は用紙全域に送風機構１及び７からのエアーが行き渡り、用紙全体が浮上してしまうことがあった。そのため、従来の給紙装置の上面位置検知機構４で小サイズ用紙を給紙しようとすると、図１３のように用紙全体が浮上してしまい、用紙の最上面位置と吸引ベルト２の距離ｈ’は図１２の場合と同様に目標とする距離ｈより大きくなり、吸着不良やサバキ不足による重送を引き起こしてしまうことがあった。そのため、従来の給紙機構においては、小サイズ用紙の使用を禁止するなどの制約が必要であった。

しかし、前記特許文献１及び２記載の発明では、このような事象について配慮されておらず、当然、対処することはできなかった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、用紙がカールし、あるいは最上面用紙が浮上している状態でも、用紙上面位置を安定した位置で確定させ、吸着不良や重送などがない安定した給紙を常時行うことができるようにすることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、吸引ベルトによって用紙を吸着する用紙吸着部を有し、用紙を１枚ずつ用紙吸着部に吸着して搬送するエアー吸引式の給紙装置であって、積載された複数枚の用紙を載置可能な略水平な面を有し、鉛直方向に昇降する積載トレイと、前記用紙吸着部近傍に配置され、最上面用紙に接触して最上面用紙の高さに応じて上下に揺動するアクチュエータ、及び当該アクチュエータの上下位置を検出するセンサを含む用紙上面位置検出手段と、用紙上面位置検出手段により検出した検出位置に基づき前記積載トレイ上の最上面用紙高さが規定の高さになるように積載トレイを昇降させる駆動手段と、前記用紙上面位置検出手段のアクチュエータ上下位置を、用紙高さ検出位置及び用紙高さ非検出位置に切り替える切り替え手段と、を備えたことを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、吸引ベルトは符号２に、用紙吸着部は給紙ユニット２２に、給紙装置は符号１３に、積載トレイは底板６を含む給紙トレイ２１に、アクチュエータは符号３１に、センサはフォトセンサ３３に、用紙上面位置検出手段は用紙上面位置検出機構３０に、切り替え手段はアクチュエータ駆動機構３４に、それぞれ対応する。

本発明によれば、用紙がカールし、あるいは最上面用紙が浮上している状態でも、用紙上面位置を安定した位置で確定させ、吸着不良や重送などがない安定した給紙を常時行うことができる。

本発明の実施形態に係る給紙装置を備えた画像形成装置の全体的な構成を示す概略構成図である。 給紙装置の内部構成を示す斜視図である。 給紙装置から給紙ユニットを取り外した状態を示す斜視図である。 給紙ユニットを下から見た斜視図である。 用紙上面位置検出機構を拡大して示す要部斜視図で、アクチュエータが上位置にあり、用紙上面位置検出がＯＦＦの位置にある状態を示す。 用紙上面位置検出機構を拡大して示す要部斜視図で、アクチュエータが下位置にあり、用紙上面位置検出がＯＮの位置にある状態を示す。 吸引ベルトの近傍にアクチュエータを設けたときの用紙上面位置検出がＯＦＦの位置にある状態を示す図である。 吸引ベルトの近傍にアクチュエータを設けたときの用紙上面位置検出がＯＮの位置にある状態を示す図である。 給紙トレイ引き出し時のアクチュエータと給紙トレイとの関係を示す図で、アクチュエータ「上（用紙高さ非検出位置）」となっている状態を示す。 給紙トレイ引き出し時のアクチュエータと給紙トレイとの関係を示す図で、アクチュエータが「下（用紙高さ検出位置）」となっている状態を示す。 従来から実施されているエアー吸引式の給紙装置の概略構成を示す図である。 従来の問題点を示す図である。 従来の他の問題点を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る給紙装置を備えた画像形成装置の全体的な構成を示す概略構成図、図２は給紙装置の内部構成を示す斜視図である。

図１において、画像形成装置１１は、画像形成装置本体１２、及び画像形成装置本体１２の一側の側面に接続され、配置された給紙装置１３から構成されている。画像形成装置は複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはデジタル複合機などからなり、電子写真方式、液滴吐出方式などの公知の作像方式で用紙上に可視画像を形成するものである。

図２において、給紙装置１３は、用紙束を積載する底板６を有する給紙トレイ（用紙収納部）２１と、用紙束の最上部の用紙を１枚ずつ取り出して画像形成装置本体１２側へ給紙する給紙ユニット（給紙手段）２２と、を備えている。給紙トレイ２１内には、底板６上に積載された用紙束の幅方向（給紙方向と直交する方向）側面をガイドするサイドフェンス２３が両側に設けられ、用紙束の後方には後端面を押さえるエンドフェンス２４が設けられている。サイドフェンス２３には用紙浮上及び用紙捌きを行うための送風機構（サイドエアーアウトレット）７が設けられている。

図３は給紙装置１３から給紙ユニット２２を取り外した状態を示す斜視図である。図のように給紙ユニット２２の直下に用紙浮上及び用紙捌きを行うための送風機構（サイドエアーアウトレット）１が設けられている。

図４は給紙ユニット２２を下から見た斜視図である。給紙ユニット２２には、吸引ベルト２とそれに連結された駆動モータ２６が配置されている。吸引ベルト２は予め設定されたそれぞれの給紙タイミングによって回転駆動される。吸引ベルト２の内部には吸引チャンバーが設けられ、吸引ベルト２に開けられた吸引穴２ａからエアーが吸引される。吸引チャンバーには吸引ダクト２７を介して吸引ブロワ２８が接続され、適正な吸引静圧を保つ構成となっている。吸引ベルト２は駆動プーリ２ｂと従動プーリ２ｃ間に張設され、吸引ベルト２及び両プーリ２ｂ，２ｃ間に空間に吸引チャンバー２ｄが設けられ、この吸引チャンバー２ｄに吸引ダクト２７が連通し、吸引ブロワ２８の吸引動作により吸引チャンバー２ｄ内を負圧にすることが可能となっている。

また、図４に示すように用紙上面位置検出機構３０は給紙ユニット２２の用紙搬送方向上流側に取り付けられていることが分かる。図５及び図６は用紙上面位置検出機構を拡大して示す要部斜視図であり、図５はアクチュエータが上位置にあり、用紙上面位置検出がＯＦＦ位置に、図６はアクチュエータが下位置にあり、用紙上面位置検出がＯＮ位置にある状態をそれぞれ示す。

図５に示すように用紙上面位置検出機構３０のアクチュエータ３１は支点３１ａ（図７）を介して揺動可能に取り付けられている。アクチュエータ３１の一端にはフィラー３２が設けられ、フォトセンサ３３はフィラー３２の位置を検出することによりアクチュエータ３１の位置を知ることができる。また、他端には用紙正面に当接し、アクチュエータ３１を揺動させる当接コロ３６が設けられ、当接コロ３６の高さ位置に応じてフォトセンサ３３はフィラー３２の位置を検出する。用紙の最上面位置は前記アクチュエータ３１及びフォトセンサ３３により検出し、給紙トレイ２１内の用紙の残量が少なくなっても用紙の給紙位置がばらつかないように底板６を上昇モータＭ（図２参照）によって上下動させることにより用紙の給紙位置を制御している。

またアクチュエータ３１にはその上下位置を「下」「上」と切り替えるためのアクチュエータ駆動機構３４が取り付けられている。本実施形態では、図５及び図６に示すようにアクチュエータ駆動機構３４はソレノイドによって構成されている。なお、アクチュエータ駆動機構３４は、給紙装置１３に備えられた制御装置によって駆動制御される。

前述のようにアクチュエータ３１は「上」及び「下」の位置を取り、用紙の最上面位置の検出は、アクチュエータ３１を「下」の状態としたときのみとし、「上」の状態では検出しないようにする。このように構成することにより、図７に示すように、用紙浮上時はアクチュエータ３１の位置を「上（用紙高さ非検出位置）」とし、用紙浮上に影響がないようにすることができる。

また、図８に示すように、用紙が吸引ベルト２に吸着され、搬送されて搬送ローラ３５のニップに到達した状態でアクチュエータを３１「下（用紙高さ検出位置）」とする。これにより、通紙する用紙に影響を与えることなく、給紙トレイ２１内の最上面用紙の高さの検出をすることができ、吸引ベルト２からの目標とする距離ｈを保ち続けることができる。

ところで、図６はアクチュエータ３１が「下（用紙高さ検出位置）」となっている状態である。このとき、アクチュエータ３１にスプリング３１ｂ等で下向きの力を与えてやることによって、アクチュエータ３１先端は適切な当接力で用紙を押さえることができる。これによってカールした用紙や用紙全体が浮上してしまった小サイズ用紙についても確実に用紙の最上面位置を検出することが可能で、前記目的とする距離ｈを保ち続けることができる。これにより、吸着不良や重送などを防止することができる。

なお、図６ではアクチュエータ３１に下向きの力を与えるためにスプリング３１ｂを用いているが、このほかに錘、空気圧、磁力などを用いることもできる。

また、アクチュエータ３１は、図４及び図８に示したように吸引ベルト２の近傍に設けている。吸引ベルト２に用紙を吸着させるときに重要となるパラメータとして、用紙の最上面位置と吸引ベルト２の距離ｈがある。従来の給紙装置では用紙後端で最上面位置を検知していたため、大サイズ用紙などではベルトの位置と最上面検出位置が大きく離れ、吸引ベルト２との距離ｈの精度が悪いなどの不具合があった。しかし、本実施形態では、アクチュエータ３１は吸引ベルト２の近傍で最上面位置の検出を行うため、用紙サイズの大小によらず安定した精度で目標とする距離ｈを保ち続けることができる。

また、図４に示すように、アクチュエータ３１先端には当接コロ３６が回転可能に設けられている。これにより用紙搬送中にアクチュエータ３１が用紙を押さえても、アクチュエータ３１先端の当接コロ３６は回転して用紙に対して動摩擦力を付与しないので、用紙にかかる負荷は小さくて済み、用紙上面位置検出機構３０が用紙搬送に悪影響を与えることはない。また、用紙表面をこすることもないので、コート紙など用紙表面に光沢があるような用紙に対しても、加傷の虞は最小限のものとなり、用紙品質に悪影響を与えることがない。

アクチュエータ３１の先端の当接コロ３６は高さ検出時には、用紙上面に接触しており、給紙トレイ２１は用紙補給時に給紙装置１３から引き出す場合には、当接コロ３６を含むアクチュエータ３１を給紙トレイ２１の引き出し軌跡（給紙トレイ２１の最上部の軌跡）から退避させる必要がある。図９及び図１０は、給紙トレイ引き出し時のアクチュエータ３１と給紙トレイとの関係を示す図で、図９は「上（用紙高さ非検出位置）」となっている状態、図１０はアクチュエータ３１が「下（用紙高さ検出位置）」となっている状態である。図のとおり給紙トレイ２１は吸引ベルト２の直下の高さとなっている。

図１０から分かるように、給紙トレイ２１は用紙補給時に給紙装置１３から引き出す構成となっている。そのため図１０に示すようにアクチュエータ３１が「下（用紙高さ検出位置）」で給紙トレイ２１を引き出そうとすると、アクチュエータ３１と給紙トレイ２１の上端部２１ａが干渉してしまい、機器の破損を招いてしまう。そこで、本実施形態では、図９に示すように給紙トレイ２１の引き出し、及び押し込み時には、用紙上面位置検出手段については、図９に示すように、アクチュエータ３１が「上（用紙高さ非検出位置）」のときに吸引ベルト２の下面２ｅより高い位置に来るよう配置しているので、給紙トレイ２１を引き出しとき機器の破損を招くことはない。

また、さらなる保護手段として、電源ＯＦＦ時及びトレイ引き出し時にアクチュエータ３１が「上（用紙高さ非検出位置）」になるような機構を設けると良い。このような機構は、カム機構やリンク機構を用い、アクチュエータ３１の退避を給紙トレイ２１の引き出し動作、及び押し込み動作と連動させるようにすれば良い。これにより、機器の破損を確実に防止することができる。

このような給紙装置は図１に示すように画像形成装置の前段に設置されて使用されることから、このような給紙装置を備えた画像形成装置では、安定した給紙が可能となり、本来の高速製を発揮した状態で、底板６上に積載された用紙の最初から最後まで効率的な画像形成が可能になる。

以上のように、本実施形態によれば、
１）用紙上面位置検出機構３０のアクチュエータ３１上下位置を「下（用紙高さ検出位置）」「上（用紙高さ非検出位置）」と切り替えるアクチュエータ駆動機構を備えているので、用紙浮上時はアクチュエータ３１の位置を「上（用紙高さ非検出位置）」とし、用紙浮上に影響がないようにすることができる。
２）用紙が吸引ベルト２に吸着され、搬送ローラ３５位置に到達した状態でアクチュエータ３１を「下（用紙高さ検出位置）」とすることにより、通紙する用紙に影響を与えることなく、最上面用紙高さの検出をすることができる。これにより、吸引ベルト２と用紙の最上面高さ（位置）との距離を目標距離ｈに保持することができる。
３）アクチュエータ３１が「下（用紙高さ検出位置）」の状態の際、適切な当接力で用紙上面を押さえつけるので、カールした用紙や用紙全体が浮上してしまった小サイズ用紙についても確実に用紙の最上面位置を検出することができる。その結果、吸引ベルト２と用紙の最上面高さ（位置）との距離を目標距離ｈに保持することが可能となり、吸着不良や重送を防止することができる。
４）アクチュエータ３１を用紙吸着部の近傍に配置したので、用紙サイズの大小によらず安定した精度で吸引ベルト２と用紙の最上面高さ（位置）との距離を目標距離ｈに保ち続けることができる。
５）アクチュエータ３１の先端に、回転可能な当接コロ３６を配置したことにより、用紙搬送中にアクチュエータ３１が用紙を押さえても、用紙にかかる負荷は小さくて済む。これにより、搬送が阻害されることはない。
６）アクチュエータ３１が「上（用紙高さ非検出位置）」の状態では、用紙吸着部より上面に退避するので、給紙トレイ２１を引き出すときにアクチュエータ３１等の機器が破損することがない。
７）給紙が難しかったカール紙、小サイズ用紙などの給紙が可能となり、機器としての搬送品質を高めることができるとともに、これらの用紙に対する画像形成も容易に実行することができる。
等の効果を奏する。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想に含まれる技術的事項の全てが、本発明の対象となることは言うまでもない。

１ 送風機構
２ 吸引ベルト
２ｅ 下面
６ 底板
１１ 画像形成装置
１２ 画像形成装置本体
１３ 給紙装置
２１ 給紙トレイ
２１ａ 上端部
２２ 給紙ユニット
３０ 用紙上面位置検出機構
３１ アクチュエータ
３１ｂ スプリング
３３ フォトセンサ
３４ アクチュエータ駆動機構

特開２００１−２４７２２９号公報 特開２００７−０４５６３０号公報

Claims (8)

1. 吸引ベルトによって用紙を吸着する用紙吸着部を有し、用紙を１枚ずつ用紙吸着部に吸着して搬送するエアー吸引式の給紙装置であって、
   積載された複数枚の用紙を載置可能な略水平な面を有し、鉛直方向に昇降する積載トレイと、
   前記用紙吸着部近傍に配置され、最上面用紙に接触して最上面用紙の高さに応じて上下に揺動するアクチュエータ、及び当該アクチュエータの上下位置を検出するセンサを含む用紙上面位置検出手段と、
   用紙上面位置検出手段により検出した検出位置に基づき前記積載トレイ上の最上面用紙高さが規定の高さになるように積載トレイを昇降させる駆動手段と、
   前記用紙上面位置検出手段のアクチュエータ上下位置を、用紙高さ検出位置及び用紙高さ非検出位置に切り替える切り替え手段と、
   を備えた給紙装置。
2. 請求項１記載の給紙装置であって、
   前記用紙上面位置検出手段は、前記アクチュエータが前記用紙高さ検出位置に位置しているとき、前記アクチュエータを付勢し、予め設定された圧力で前記アクチュエータを前記用紙に当接させる付勢手段と、前記センサによって検知されるフィラーと、をさらに備え、
   前記切替え手段がソレノイドからなることを特徴とする給紙装置。
3. 請求項１又は２に記載の給紙装置であって、
   前記アクチュエータ先端であって、前記用紙に当接する部分に回転可能なコロを配置したことを特徴とする給紙装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記アクチュエータは、前記用紙高さ非検出位置に位置している状態では、前記アクチュエータの最下部が前記積載トレイの移動軌跡よりも上側に退避することを特徴とする給紙装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記積載トレイは用紙の前端面及び側端面に向かって送風する送風機構を備え、
   前記用紙上面位置検出手段が前記用紙吸着部の幅方向の中央部に設置されていることを特徴とする給紙装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記積載トレイは装置本体に対して引出し、押し込み可能であり、
   前記アクチュエータは、前記用紙高さ非検出位置に位置している状態では、前記積載トレイの上端よりも上側に退避することを特徴とする給紙装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記アクチュエータは、前記用紙高さ非検出位置に位置している状態では、前記アクチュエータの最下部が用紙吸着部の下面より上側に退避することを特徴とする給紙装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の給紙装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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