JP5825879B2 - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート給送装置及び画像形成装置に関し、特にシート積載台に積載されたシートを給送する給送ローラを下方に付勢する構成に関する。

従来、プリンタ、複写機等の画像形成装置には、シートを積載するシート収納部である給紙カセットと、給紙カセットに収納されたシートを１枚ずつ分離して給送する給送部とを備えたシート給送装置が設けられている。このようなシート給送装置の一例として、シートを給送する給送ローラと、給送ローラと当接してシートを分離する分離ローラを備えたものがある。また、給紙カセットとしては、シートを積載したシート積載台を上下方向に移動可能に設け、このシート積載台をばねにより付勢してシートを給送ローラに圧接させて給送力を発生させるようにしている。

そして、シートを給送する場合には、給送ローラをシート積載台上に積載された最上位シートに圧接させて回転させることにより、最上位シートを送り出すようにしている。この後、送り出された最上位シートを給送ローラと、給送ローラに圧接するトルクリミッタが同軸上に設けられた分離ローラとのニップを通過させることにより、シートを１枚ずつ分離する。なお、このように１枚ずつ分離されたシートは、画像形成部へ向かう搬送路へ送り出される（特許文献１参照）。

特開２００９−７０８６号公報

ところで、近年、シートの補充頻度を少なくするために給紙カセットに収容できるシートの量（枚数）を多くすることが望まれている。しかしながら、バネによりシート積載台を給紙ローラに向けて押し上げる構成では、次のような問題が生じる。即ち、大きなサイズのシートと小さなサイズのシートとでは重量が異なる。そして、シート積載台上に積載されるシートの積載枚数を多くした場合には、最大積載時での大きなサイズのシートと小さなサイズのシートの重量差が大きくなってしまう。

このため、バネの設定を小さなサイズのシートの給紙圧（給紙ローラがシートの上面に当接する圧力）に設定すると、大きなサイズのシートを給送する場合、シートの重量が大きくなるために給紙ローラによる給紙圧が小さくなってシートの不送りが生じる。また、大きなサイズのシートに対応させてバネの力を大きく設定すると、小さいサイズのシートを収容した場合には、押圧力が大きくなり過ぎて給紙圧が過大となって重送が発生してしまう。

さらに、給紙圧の変動は、シートのサイズだけでなく、シートの密度や坪量によっても大きく影響を受ける。例えば、シートの種類によっては、倍以上密度が異なっているものもあり、また同一のサイズのシートであっても３０％程度密度が異なってしまう場合もある。そして、この密度の差によって、シートの積載枚数が多くなるほど給紙圧変動は大きくなる。

しかし、既述した従来のシート給送装置においては、シートサイズに応じて給紙圧を調整することは可能であるが、シートの密度や坪量に応じて給紙圧を調整することはできない。このため、画像形成装置が対応できるシートの種類を増やしていくと、さらにシート給送性能とシートの積載容量の大容量化の両立が難しくなる。

そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、シートの積載容量を大容量化した場合であっても安定してシートを給送することできるシート給送装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。

そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、シートの積載容量の大容量化した場合であっても安定してシートを給送することできるシート給送装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、シート給送装置において、シートを収納するシート収納部と、前記シート収納部に、シート給送方向における上流側を支点として回動自在に設けられ、シートが積載されるシート積載台と、前記シート積載台の上方に設けられ、前記シート積載台に積載されたシートを給送する給送ローラと、回動支点を中心として上下方向に回動自在に設けられ、回動端に前記給送ローラを回転自在に支持する支持部材と、前記支持部材を、前記給送ローラが前記シート積載台に積載されたシートに圧接する方向に付勢するローラ付勢部材と、前記給送ローラに圧接し、前記給送ローラにより送り出されたシートを前記給送ローラとの間で分離する分離部と、を備え、前記給送ローラが前記シート積載台に積載されているシートに圧接する状態で前記給送ローラの最下点の近傍に前記シート積載台に積載されたシートのシート給送方向における下流端が位置するように前記シート収納部が配置され、前記シート収納部内でのシートの積載状態に応じてシートと前記給送ローラの周面とが圧接する位置が、前記給送ローラの最下点に対してシート給送方向における上流側及び下流側の両方に位置することが可能となるように前記支持部材の回動支点を、シートの積載状態によって変化する前記給送ローラがシートと圧接する圧接位置のうち、シート給送方向に対して最上流の圧接位置での前記給送ローラの接線と、最下流の圧接位置での給送ローラの接線により挟まれたシート給送方向下流側の範囲内に設けることを特徴とするものである。

本発明のように、給送ローラを支持部材により回転自在に支持すると共に、シート積載台に積載されたシートに圧接する方向に付勢することにより、シートの積載容量が大容量化した場合であっても安定してシートを給送することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの概略構成を示す図。 上記カラーレーザプリンタのシート給送装置の構成を説明する図。 上記シート給送装置に設けられた給紙ローラの位置を検知する給紙ローラ位置検知センサの構成を説明する図。 上記シート給送装置の制御ブロック図。 上記シート給送装置の給紙カセットをプリンタ本体へ挿入した後、シートを上昇させるリフトアップ制御を示すフローチャート。 上記給紙ローラがシートと当接して上昇したときの状態を示す図。 上記シート給送装置の給紙動作制御及び給紙動作中のリフトアップ動作制御を示すフローチャート。 上記シート給送装置の積載状態と給紙ローラがシートと圧接する圧接位置との関係を説明する図。 上記シート給送装置の給紙圧のバラツキとシート給送性能の関係を示した図。 本発明の第２の実施の形態に係るシート給送装置の構成を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの概略構成を示す図である。図１において、１０はカラーレーザプリンタ、１０Ａはカラーレーザプリンタ本体（以下、プリンタ本体という）である。このプリンタ本体１０ＡにはシートＳに画像を形成する画像形成部１０Ｂと、中間転写部１０Ｃと、定着装置５と、画像形成部１０ＢにシートＳを給送するシート給送部１０Ｄが設けられている。なお、このカラーレーザプリンタ１０は、シートの裏面に画像を形成することができるようになっており、このため表面（一面）に画像が形成されたシートＳを反転させて再度、画像形成部１０Ｂに搬送する再搬送部１０Ｅが設けられている。

画像形成部１０Ｂは、略水平方向に配置され、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４色のトナー画像を形成する４つのプロセスステーション１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）を備えている。このプロセスステーション１６は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー像を担持すると共に不図示のステッピングモータにより駆動される像担持体である感光体ドラム１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）を備えている。

また、感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電装置１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）を備えている。さらに、画像情報に基づいてレーザビームを照射して一定速度で回転する感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）を備えている。また、感光体ドラム上に形成された静電潜像にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像装置１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）を備えている。そして、これら帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４等は感光体ドラム１１の周囲に回転方向に沿ってそれぞれ配されている。

シート給送部１０Ｄは、プリンタ本体下部に設けられ、シートＳを収納するシート収納部である給紙カセット６１〜６４に積載収納されたシートＳを送り出すシート給送装置７１〜７４を備えている。そして、画像形成動作が開始されると、シート給送装置７１〜７４によりシートＳは給紙カセット６１〜６４から一枚ずつ分離給送される。この後、一枚ずつ分離給送されたシートＳは、搬送縦パス８１を通過して搬送水平パス８８に達し、この後、搬送水平パス８８に設けられたレジストローラ７６に搬送される。

ここで、このレジストローラ７６は、シートＳが突き当られてループを作成することにより、シートＳの先端を倣わせ斜行を修正する機能を有している。また、シートＳへの画像形成のタイミング、即ち、後述する中間転写ベルト上に担持されたトナー像に合わせて、所定のタイミングにてシートＳを二次転写部へ搬送する機能を有している。なお、シートＳが搬送される際、レジストローラ７６は停止しており、このような停止状態のレジストローラ７６にシートＳを突き当てることにより、シートに撓みが形成される。そして、この後、シートＳの剛性により、シート先端がレジストローラ７６のニップに揃うようになることにより、シートＳの斜行が補正される。

中間転写部１０Ｃは、感光体ドラム１１の外周速度と同期して矢印に示す各プロセスステーション１６の配列方向に沿って回転駆動される中間転写ベルト３１を備えている。ここで、この中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３３、中間転写ベルト３１を挟んで二次転写領域を形成する従動ローラ３２及び不図示のばねの付勢力によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ３４に張架されている。

この中間転写ベルト３１は、内側には４個の、それぞれ感光体ドラム１１と共に中間転写ベルト３１を挟持し、一次転写部を構成する一次転写ローラ３５（３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ）が配されている。なお、これら一次転写ローラ３５は不図示の転写バイアス用電源に接続されている。そして、この一次転写ローラ３５から中間転写ベルト３１に転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム上の各色トナー像が順次中間転写ベルト３１に多重転写され、中間転写ベルト３１上にフルカラー画像が形成される。

また、従動ローラ３２に対向するように二次転写ローラ４１が配置されており、この二次転写ローラ４１は中間転写ベルト３１の最下方の表面に当接すると共に、レジストローラ７６により搬送されたシートＳを中間転写ベルト３１と共に挟持搬送する。そして、二次転写ローラ４１と中間転写ベルト３１のニップ部をシートＳが通過する際、この二次転写ローラ４１にバイアスを印加することにより、シートＳに中間転写ベルト上のトナー画像が二次転写される。定着装置５は中間転写ベルト３１を介してシート上に形成されたトナー画像をシートＳに定着させるものであり、トナー像を保持したシートＳは、この定着装置５を通過する際に熱及び圧力が加えられることによりトナー像が定着される。

次に、このように構成されたカラーレーザプリンタ１０の画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、まず中間転写ベルト３１の回転方向において一番上流にあるプロセスステーション１６Ｙにおいて、感光体ドラム１１Ｙに対し、露光装置１３Ｙによりレーザ照射を行い、感光体ドラム上にイエローの潜像を形成する。この後、現像装置１４Ｙにより、この潜像をイエローのトナーにより現像してイエローのトナー像を形成する。次に、このようにして感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が、高電圧が印加された一次転写ローラ３５Ｙにより、一次転写領域において中間転写ベルト３１に一次転写される。

次に、トナー像は中間転写ベルト３１と共に、プロセスステーション１６Ｙよりもトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像が形成される次のプロセスステーション１６Ｍの感光体ドラム１１Ｍと転写ローラ３５Ｍとにより構成される一次転写領域に搬送される。そして、中間転写ベルト上のイエロートナー像上に画像先端を合わせて次のマゼンタトナー像が転写される。以下、同様の工程が繰り返され、この結果、４色のトナー像が中間転写ベルト３１上において一次転写され、中間転写ベルト上にフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム上に僅かに残った転写残トナーは感光体クリーナ１５（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）により回収され、再び次の画像形成に備える。

また、このトナー画像形成動作に並行して給紙カセット６１〜６４に収容されたシートＳは、シート給送装置７１〜７４により一枚ずつ分離給送された後、搬送ローラ７７を経てレジストローラ７６まで搬送される。この時、レジストローラ７６は停止しており、停止状態のレジストローラ７６にシートＳを突き当てることにより、シートＳの斜行が補正される。また、斜行が補正された後、シートＳは、シート先端と中間転写ベルト３１に形成されたトナー像とが一致するタイミングで回転を開始するレジストローラ７６により、二次転写ローラ４１と中間転写ベルト３１とのニップ部に搬送される。そして、二次転写ローラ４１と中間転写ベルト３１により挟持搬送されると共に、二次転写ローラ４１と中間転写ベルト３１のニップ部を通過する際、二次転写ローラ４１に印加されるバイアスにより、シートＳに中間転写ベルト上のトナー画像が二次転写される。

次に、トナー像が二次転写されたシートＳは、定着前搬送装置４２により定着装置５へと搬送される。そして、定着装置５は、対向するローラ、もしくはベルト等による所定の加圧力と、一般的にはヒータ等の熱源による加熱効果を加えてシートＳ上にトナー像を溶融固着させる。ここで、本カラーレーザプリンタ１０は、シートＳの片面に画像形成する片面モードと、シートの表裏両面に画像形成を行う両面モードを有している。そして、片面モードの場合には定着画像を有するシートＳを排紙搬送パス８２に、両面モードの場合には定着画像を有するシートＳを反転誘導パス８３に搬送すべく不図示の切換部材による経路選択が行われる。

ここで、片面モードの場合には、定着画像を有するシートＳは排紙搬送パス８２を経て排紙ローラ８０により、排紙トレイ６５に排出される。また、両面モードの場合は、シートＳは反転誘導パス８３を経て第１反転ローラ対７８及び第２反転ローラ対７９によりスイッチバックパス８４へと引き込まれる。この後、シートＳは、第２反転ローラ対７９の正逆転によるスイッチバック動作により、先後端が反転した状態で両面搬送パス８５へと搬送される。

次に、両面搬送パス８５を搬送されたシートＳはシート給送装置７１〜７４により搬送されてくる後続ジョブのシートＳとのタイミングを合わせて搬送縦パス８１に合流し、同様に搬送水平パス８８からレジストローラ７６を経て二次転写部へと送られる。なお、この後の裏面（２面目）に対する画像形成プロセスに関しては、既述した表面（１面目）の場合と同様である。

図２は、シート給送装置７１の構成を示す図である。なお、他のシート給送装置７２〜７４も同様の構成を有している。シート給送装置７１は、シートＳを積載する昇降自在（上下方向に回動自在）なシート積載台である中板１１０を有し、シート給送装置本体を兼ねるプリンタ本体１０Ａに着脱自在に装着されるシート収納部である給紙カセット６１を備えている。また、シート給送装置７１は、中板１１０の上方に上下方向に移動可能に設けられ、中板１１０に積載されたシートＳを給送する給送ローラである給紙ローラ１０１を備えている。

なお、図２において、１０５は給紙ローラ１０１に接離可能に圧接し、給紙ローラ１０１により送り出されたシートを分離する分離部材である分離ローラである。そして、この分離ローラ１０５と給紙ローラ１０１とにより、シートを１枚に分離・給送する分離部が構成される。

ここで、中板１１０は、後述する図４に示すリフタモータ１４０と不図示の駆動ギアによって構成される昇降機構により、リフタ軸１１１ａを支点として上下方向に回動するリフタ１１１により不図示の支点を中心に上下方向に回動する。なお、シートを給送する際にはリフタ１１１を上方回動させて中板１１０を上昇させ、給紙カセット６１が引き出される際には、給紙カセット６１の引き出し動作に連動して中板１１０をリフタ１１１と一体に自重又はシートの荷重により下降させる。さらに、シートＳが給紙されて最上位シートの高さが低くなると、リフタモータ１４０が駆動され、最上位シートの高さが給紙可能高さになるように中板１１０を上昇させる。

給紙ローラ１０１は、給紙ローラ軸１０１ａを介して給紙ローラ軸受け１０２により回転自在に支持されている。そして、この給紙ローラ軸受け１０２は、回動支点１０４ａを支点に上下方向に回動自在に設けられ、回動支点１０４ａに設けたねじりコイルバネ１０３により矢印Ｂで示す反時計回り方向に付勢されている給紙ローラ支持アーム１０４の回動端に支持されている。つまり、本実施の形態において、給紙ローラ１０１は、給紙ローラ軸受け１０２を介してねじりコイルバネ１０３により反時計回り方向に付勢されている支持部材である給紙ローラ支持アーム１０４の回動端に、上下方向に回動可能に支持されている。

これにより、後述するようにシートが順次給送されると、給紙ローラ１０１は、シートと当接しながら、ローラ付勢部材であるねじりコイルバネ１０３により付勢された給紙ローラ支持アーム１０４と一体に徐々に下方回動する。なお、給紙ローラ軸１０１ａには、図３に示すようにセンサフラグである突起部１０１ｂが設けられている。また、プリンタ本体１０Ａには、この突起部１０１ｂを検知するセンサ部である給紙ローラ位置検知センサ１３０が設けられており、給紙ローラ１０１が所定量下方回動すると、給紙ローラ位置検知センサ１３０は、この突起部１０１ｂを検知する。

そして、この給紙ローラ位置検知センサ１３０の検知信号は、図４に示すように、シート給送装置７１のシート給送動作を制御するＣＰＵ１４２に入力される。なお、このＣＰＵ１４２には、給紙ローラ位置検知センサ１３０、既述したリフタモータ１４０の他、給紙ローラ１０１を駆動させる給紙モータ１３１が接続されている。また、ＣＰＵ１４２には、プリンタ本体１０Ａに給紙カセットが装着されているかを検知するカセット有無検知センサ１４１が接続されている。また、不図示の外部ＰＣから給紙動作を開始される給紙信号が入力される。

そして、このように給紙ローラ１０１の位置を検知することにより、中板１１０に積載された最上位シートの高さを検知する紙面検知部である給紙ローラ位置検知センサ１３０から検知信号が入力されると、ＣＰＵ１４２は所定時間リフタモータ１４０を駆動する。これにより、中板１１０が上昇し、このように中板１１０が上昇することにより、給紙ローラ１０１はねじりコイルバネ１０３により、シートＳに圧接し、シートＳに対し給紙可能な加圧力が与えられる。

また、給紙ローラ１０１の下方に設けられている分離ローラ１０５は、不図示のトルクリミッタを内蔵している。そして、この分離ローラ１０５は給紙ローラ１０１の回転力に連れ回り、シートＳが分離ニップ１２０まで一枚だけ送り出されたときはそのまま連れ回る。また、シートＳが二枚以上送り出された場合には、トルクリミッタにより分離ローラ１０５の連れ回りが停止する。これにより、給紙ローラ１０１に摺接しているシートのみが送り出され、それ以外のシートは分離ローラ１０５により分離ニップ１２０で停止される。なお、本実施の形態ではトルクリミッタを備えた分離ローラを用いているが、この構成の代わりに摩擦パッドを用いた分離手段を用いてもよい。

なお、この分離ローラ１０５は、不図示の分離ローラ軸を介して図２に示す分離ガイド１０６により上下方向に移動可能に保持されると共に、分離ローラ加圧バネ１０７により給紙ローラ１０１に対し加圧されている。ここで、分離ガイド１０６は、プリンタ本体１０Ａに固定されている分離ローラ規制ガイド１０８により直線的にスライド可能に保持されている。つまり、分離ローラ１０５は分離ローラ規制ガイド１０８を介してプリンタ本体１０Ａに直線的にスライド可能に保持されている。

なお、分離ガイド１０６は、分離ローラ加圧バネ１０７により略上向きに付勢されているため、分離ローラ１０５は給紙ローラ１０１に圧接されて、給紙ローラ１０１との間に分離ニップ１２０が形成される。なお、ねじりコイルバネ１０３の弾性力は分離ローラ加圧バネ１０７の弾性力よりも大きく設定されている。これにより、後述するようにシートが順次給送され、最上位のシートの位置が低くなると、給紙ローラ１０１は、分離ローラ１０５を押し下げながら下降することができるようになっている。

次に、このように構成されたシート給送装置７１の、給紙カセット６１をプリンタ本体１０Ａへ挿入した後、シートＳを上昇させるリフトアップ制御について図５に示すフローチャートを用いて説明する。

シートＳが積載された給紙カセット６１がプリンタ本体１０Ａに挿入されると、カセット有無検知センサ１４１がＯＮになり（Ｓ５０）、制御部としてのＣＰＵ１４２によりリフタモータ１４０が駆動を開始（ＯＮ）する（Ｓ５１）。そして、このリフタモータ１４０の駆動力は不図示の駆動ギアを介してリフタ１１１に伝達されてシートＳが積載されている中板１１０が上方回動し、シートＳをリフトアップする。

この後、最上位のシートＳが給紙ローラ１０１に当接する。ここで、給紙ローラ１０１は、既述したようにねじりコイルバネ１０３により略下向きに加圧されているので、シートＳが当接していない時は、図２に示すように回動可動領域の最下点に位置している。

これにより、給紙ローラ１０１は、シートが当接した後は、図６に示すように給紙ローラ支持アーム１０４を上方回動させながらねじりコイルバネ１０３の加圧力に抗して持ち上げられる。そして、このように給紙ローラ１０１が持ち上げられると、図３に示すように、給紙ローラ位置検知センサ１３０が突起部１０１ｂを検知してＯＮとなる（Ｓ５２）。

ここで、このように給紙ローラ位置検知センサ１３０がＯＮになると、ＣＰＵ１４２は、この後、所定時間が経過すると、リフタモータ１４０の駆動を停止（ＯＦＦ）する（Ｓ５３）。これにより、初期のリフトアップが完了する。なお、このようにリフトアップが完了したとき、ねじりコイルバネ１０３により、給紙ローラ１０１はシートＳに対し給紙可能な加圧力が与えられている。

次に、シート給送装置７１の給紙動作制御及び給紙動作中のリフトアップ動作制御について図７に示すフローチャートを用いて説明する。

初期のリフトアップ動作が完了した後、不図示の外部ＰＣ等から給紙信号を受け取ると、ＣＰＵ１４２は給紙モータ１３１の駆動を開始する。ここで、給紙モータ１３１の駆動力は給紙ローラ軸１０１ａを介して給紙ローラ１０１に伝達され、給紙ローラ１０１は図２に示す矢印Ｃ方向に回転する。これにより、シートＳは給紙ローラ１０１により送り出され、この後、給紙ローラ１０１と分離ローラ１０５で形成される分離ニップ１２０に搬送される。そして、この分離ニップ１２０を通過する際、シートＳは略分離ニップ１２０の位置にて１枚ずつ分離搬送される。その後、上述したように搬送縦パス８１へ送り出され、１枚の給紙動作が完了する。

このとき、給紙ローラ位置検知センサ１３０がＯＦＦでない場合（Ｓ６０のＮ）、すなわち給紙ローラ位置検知センサ１３０がＯＮの場合には、リフタモータ１４０は駆動せず、給紙モータ１３１をＯＮのままとする（Ｓ６１）。そして、１枚のシートの給紙が終了すると（Ｓ６２）、給紙モータ１３１をＯＦＦとする（Ｓ６３）。この後、ＪＯＢが終了したかを判断し（Ｓ６４）、ＪＯＢが終了していない場合には（Ｓ６４のＮ）、Ｓ６０〜Ｓ６４を繰り返す。

ところで、このように１枚のシートの給紙が終了する都度、最上位のシートの紙面位置はシート１枚分下がる。このとき、給紙ローラ１０１は、ねじりコイルバネ１０３の加圧力により最上位のシートの紙面位置に追従して下方に回動する。さらに、既述したように分離ローラ加圧バネ１０７のバネ力は、ねじりコイルバネ１０３のバネ力よりも小さく設定されているので、このように給紙ローラ１０１が下方回動すると、分離ローラ１０５及び分離ガイド１０６の位置も下がる。

そして、このように下方回動した給紙ローラ１０１が所定位置まで下がると、給紙ローラ位置検知センサ１３０がＯＦＦになる。このように給紙ローラ位置検知センサ１３０がＯＦＦになると（Ｓ６０のＹ）、リフタモータ１４０を駆動（ＯＮ）する（Ｓ６５）。これにより、中板１１０が上方回動し、シートＳをリフトアップする。この後、最上位のシートＳが給紙ローラ１０１に当接し、給紙ローラ１０１は、ねじりコイルバネ１０３の加圧力に抗して持ち上げられる。

次に、このように持ち上げられた給紙ローラ１０１の位置を検知して給紙ローラ位置検知センサ１３０がＯＮとなると（Ｓ６６）、所定時間経過してからリフタモータ１４０の駆動を停止する（Ｓ６７）。そして、このように制御することにより、リフトアップ動作は２〜３枚おきに行われシート給送動作中の中板１１０上に積載された最上位シートＳの上面位置は図６の高さに保たれる。

ところで、本実施の形態のように給紙ローラ１０１が給紙ローラ支持アーム１０４を介してねじりコイルバネ１０３により加圧されて回動する構成とした場合、給紙ローラ１０１がシートと圧接する位置はシートの積載状態によって変化する。

図８の（ａ）はシートＳが満載のときの状態を示している。このとき、シートＳの上面の角度は水平であり、給紙ローラ１０１が最上位のシートと当接する位置である圧接位置１５０は、給紙ローラ１０１の最下点位置、すなわち給紙ローラ１０１の下端位置となる。

図８の（ｂ）は、シートＳの積載枚数が少ない少載状態を示している。ここで、このような少載状態のとき、給紙ローラ１０１の圧接位置１５０は、最上位のシートの先端部分となる。つまり、少載状態のときの圧接位置１５０は、満載時の圧接位置１５０に比べて下流側となる。

図８の（ｃ）は、圧接位置１５０が最も上流側にある場合を示している。なお、このように圧接位置１５０が最も上流側に移動するのはシートＳが満載状態でかつ、給紙カセット内で、最もシート給送方向上流側に位置している場合である。通常、シートＳが給紙カセット６１に入らなくなることを防止するため、給紙カセット６１のシート収納部の長さはシート長より長くする必要があり、長くする量は、給紙カセット６１の部品寸法ばらつきを考慮して決めている。そして、本実施の形態では、給紙カセット６１のシート収納部の長さをシートの称呼長さに対して２ｍｍ隙間が生じるように設定されている。

また、シート自体の長さもばらつきがあり、このようなシート自体の長さのばらつきとしてはシート製造時の裁断工程で発生するシート裁断ばらつきと、シートの水分量によって変化する伸縮があり、合わせて最大で約±１ｍｍのシート長さ変動を見込んでいる。よって、２ｍｍの隙間と、最大で約±１ｍｍのシートの長さのばらつきにより、最大３ｍｍの先端位置ずれが発生することになる。

したがって、このようにシートの先端位置のずれが最大のとき、圧接位置１５０が最も上流（最上流）となる。そして、このような状態のとき、給紙ローラ１０１の圧接位置１５０は、満載時の圧接位置１５０に比べて上流側となり、このように圧接位置１５０が上流側になると、給紙ローラ１０１は満載時の圧接位置１５０に比べて高い位置でシートと圧接する。

ここで、このように圧接位置１５０の変化に伴って給紙ローラ１０１がシートと当接する高さ位置が変化すると、給紙ローラ１０１によりシートを給送する際の給紙圧が変化する。そして、この給紙圧の大きさが所定の範囲を超えると、重送や、不送りが発生し、シートを安定して給送することができなくなる。

そこで、このような給紙ローラ１０１の回動位置による給紙圧の変化を低減させるため、本実施の形態では、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置を、図８の（ｂ）に示すように圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線よりも下方としている。また、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置を、図８の（ｃ）に示すように圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線よりも上方としている。

次に、このように給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置を設定した場合のシートの積載状態に応じた給紙圧について図８を用いて詳細に説明する。シートＳが満載状態のとき、図８の（ａ）に示すように給紙ローラ１０１が回転してシートを給送すると、給紙ローラ１０１とシート上面との圧接位置１５０では給紙搬送力Ｆ１と同等の大きさの反力Ｆ２が発生する。なお、このような満載状態のとき、中板１１０は最も下方回動した状態となっている。

ここで、反力Ｆ２は、給紙圧をＰ１、シートＳの紙間摩擦力をμ１とすると、Ｆ２＝Ｐ１×μ１で表される。そして、本実施の形態において、Ｐ１が２．５Ｎのとき、μ１は０．３〜０．８程度ばらつく事が実験結果から得られている。したがって、シートＳが満載状態のとき、反力Ｆ２は０．７５Ｎ〜２．０Ｎの範囲で変動する。

シートＳが少載状態のとき、図８の（ｂ）に示すように圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線と、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａと圧接位置１５０を結ぶ線のとの間には角度差θ１が生じる。そして、反力Ｆ２の給紙圧Ｐ１に対しての変動成分をＰ２とすると、Ｐ２はＦ２ｓｉｎθ１で表される。

なお、図８の（ａ）に示す満載状態のとき、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａは、シート満載時の圧接位置１５０と平行に設けてあるので、この場合、θ１＝０°となる。このため、満載状態のときはＰ２＝０となり、給紙圧変動成分は発生しない。

これに対し、圧接位置１５０が満載時の圧接位置１５０に比べてシート給送方向下流側となる図８の（ｂ）に示す少載状態のときは、圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線は傾斜しているので、θ１は０にならない。ここで、圧接位置１５０が最も下流（最下流）にある場合の給紙ローラ中心線とシート先端位置との距離Ｌ２は２ｍｍ、給紙ローラの直径は３２ｍｍであり、このときθ１は１１．５°となる。なお、このように圧接位置１５０が最も下流になる場合は、中板１１０が最も上方回動した場合である。したがって、反力Ｆ２の給紙圧Ｐ１に対しての変動成分Ｐ２の最大値はＦ２＝２．０Ｎの時であり、このときＰ２は約０，４Ｎ（＝２．０Ｎ×Ｓｉｎ１１．５°）となる。また、このときの変動成分Ｐ２の方向は図中下向きで給紙圧を増大させる方向に作用する。

圧接位置１５０が最もシート給送方向上流にある場合、図８の（ｃ）に示すように、給紙ローラ中心線とシート先端位置との距離Ｌ２は１ｍｍとなる。また、このとき圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線は傾斜しているので、θ１は５．７５°となる。この状態での変動成分Ｐ２は約０．２Ｎ（＝２．０Ｎ×Ｓｉｎ５．７５°）となる。なお、このときの変動成分Ｐ２の方向は図中上向きで給紙圧を減少させる方向に作用する。

このように、本実施の形態においては、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置を図８の（ｂ）に示すように給紙ローラ１０１の接線よりも下方とし、図８の（ｃ）に示すように給紙ローラ１０１の接線よりも上方としている。これにより、シート給送時に発生する反力による給紙圧変動を、最大でも−０．２Ｎ〜＋０．４Ｎの範囲に収めることができる。

なお、図９は、このような給紙圧のバラツキとシート給送性能の関係を示したものである。図９から明らかなように、給紙圧Ｐ１を２．５Ｎと設定した場合、重送が発生しない領域は給紙圧Ｐ１が３．５Ｎよりも小さい時である。また、不送りが発生しない領域は１．７Ｎよりも大きい時である。したがって、上記のように給紙圧Ｐ１を２．５Ｎに設定したとき、重送と不送りのない良好な給紙性能を発揮できるのは給紙圧Ｐ１が１．７Ｎ〜３．５Ｎの範囲である。

ところで、給紙圧のばらつき要因としては既述したように給紙時に発生する−０．２Ｎ〜＋０．４Ｎの給紙圧変動（図中Ｍ１）以外に、最上位シートの高さばらつきによって発生する給紙圧変動Ｍ２がある。ここで、既述したように、積載されているシートＳの最上位シートの上面の高さは一定高さになるように制御しているが、部品精度やシートのカール等によってばらつくので、給紙圧変動が発生する。そして、本実施の形態において、この給紙圧変動を±０．３Ｎ（図中Ｍ２）と見込んでいる。

したがって、既述した−０．２Ｎ〜＋０．４Ｎの給紙圧変動（図中Ｍ１）と、±０．３Ｎの給紙圧変動（図中Ｍ２）を足し合わせると、給紙圧Ｐ１は称呼の圧２．５Ｎを中心として−０．５Ｎ〜＋０．７Ｎの間でばらつくことになる。しかし、このような給紙圧ばらつきＭ１、Ｍ２を含めても、本実施の形態における給紙圧Ｐ１は２．０Ｎ（＝２．５Ｎ−０．５Ｎ）〜３．２Ｎ（＝２．５Ｎ＋０．７Ｎ）となる。つまり、給紙圧ばらつきＭ１、Ｍ２を含めても本実施の形態における給紙圧Ｐ１は、図８に示すように良好な給紙性能が発揮できる給紙圧１．７Ｎ〜３．５Ｎに対して±０．３Ｎのマージンが確保できる。

以上説明したように、本実施の形態において、給紙ローラ１０１を回動自在に支持すると共に、中板１１０に積載されたシートに圧接する方向に付勢している。さらに、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置を、圧接位置１５０が最下流となるときの給紙ローラ１０１の接線よりも下方にしている。また、圧接位置１５０が最上流にあるときの給紙ローラ１０１の接線よりも上方としている。

つまり、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置を、圧接位置１５０が最下流となるときの給紙ローラに対する接線と、圧接位置１５０が最上流側にあるときの給紙ローラ１０１の接線とにより挟まれた範囲内に設定している。そして、このように設定することにより、給紙ローラ１０１の圧接圧の変動を少なくすることができる。これにより、シートの積載容量が大容量化した場合であっても、重送や、不送りの発生を防ぐことができ、安定してシートを給送することができる。

ところで、これまでの説明においては、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａを、シート満載時の圧接位置１５０と平行な位置に設けた場合について説明したが、回動支点１０４ａを、この位置よりも高い位置に設けるようにしても良い。

次に、このような本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は、本実施の形態に係るシート給送装置の構成を示す図である。なお、図１０において、既述した図８と同一符号は、同一又は相当部分を示している。

図１０の（ａ）は、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａを、給紙ローラ１０１の最下流の圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線上に設けている。このような位置に回動支点１０４ａを設けた場合、圧接位置１５０での給紙ローラ１０１の接線と、回動支点１０４ａと圧接位置１５０を結ぶ線の角度差をθ１とし、反力Ｆ２の給紙圧Ｐ１に対しての変動成分をＰ２と定義するとＰ２はＦ２ｓｉｎθ１で表される。しかし、このとき、θ１＝０°であるので反力Ｆ２の給紙圧Ｐ１に対しての変動成分Ｐ２は０となる。

一方、図１０の（ｂ）に示すように圧接位置１５０が最も上流にある場合は、θ１＝１７．２５°となる。この場合、反力Ｆ２の給紙圧Ｐ１に対しての変動成分Ｐ２は約０．６Ｎ（＝２Ｎ×ｓｉｎ１７．２５°）となる。

このように、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａの位置が図１０の（ａ）及び（ｂ）に示す位置の場合、シート給送時に発生する反力による給紙圧変動は０Ｎ〜＋０．６Ｎとなり、給紙圧変動幅は、既述した第１の実施の形態と同じく０．６Ｎである。したがって、第１の実施の形態と同等の給紙圧変動幅にすることができ、給紙性能も同等になる。

なお、このように給紙圧変動幅が最小値になるのは、給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａが給紙搬送力Ｆ１の方向の範囲内にある場合である。つまり、圧接位置１５０が図１０の（ａ）に示すように最も下流にある場合のＦ１方向と、圧接位置１５０が図１０の（ｂ）に示すように最も上流にある場合のＦ１方向の間の角度範囲である。そして、本実施の形態において、上記角度範囲は１７．２５°となり、この範囲内（角度内）に給紙ローラ支持アーム１０４の回動支点１０４ａを設ければ、給紙圧変動Ｍ１の幅は変わらないので良好な給紙性能を発揮できる。

１０…カラーレーザプリンタ、１０Ａ…カラーレーザプリンタ本体、１０Ｂ…画像形成部、１０Ｄ…シート給送部、３１…給紙ローラ、６１〜６４…給紙カセット、７１〜７４…シート給送装置、１１０…中板、１０１ｂ…突起部、１０２…給紙ローラ軸受け、１０３…ねじりコイルバネ、１０４…給紙ローラ支持アーム、１０４ａ…回動支点、１０５…分離ローラ、１３０…給紙ローラ位置検知センサ、１４２…ＣＰＵ、Ｓ…シート

Claims (6)

1. シートを収納するシート収納部と、
   前記シート収納部に、シート給送方向における上流側を支点として回動自在に設けられ、シートが積載されるシート積載台と、
   前記シート積載台の上方に設けられ、前記シート積載台に積載されたシートを給送する給送ローラと、
   回動支点を中心として上下方向に回動自在に設けられ、回動端に前記給送ローラを回転自在に支持する支持部材と、
   前記支持部材を、前記給送ローラが前記シート積載台に積載されたシートに圧接する方向に付勢するローラ付勢部材と、
   前記給送ローラに圧接し、前記給送ローラにより送り出されたシートを前記給送ローラとの間で分離する分離部と、を備え、
   前記給送ローラが前記シート積載台に積載されているシートに圧接する状態で前記給送ローラの最下点の近傍に前記シート積載台に積載されたシートのシート給送方向における下流端が位置するように前記シート収納部が配置され、前記シート収納部内でのシートの積載状態に応じてシートと前記給送ローラの周面とが圧接する位置が、前記給送ローラの最下点に対してシート給送方向における上流側及び下流側の両方に位置することが可能となるように前記支持部材の回動支点を、シートの積載状態によって変化する前記給送ローラがシートと圧接する圧接位置のうち、シート給送方向に対して最上流の圧接位置での前記給送ローラの接線と、最下流の圧接位置での給送ローラの接線により挟まれたシート給送方向下流側の範囲内に設けることを特徴とするシート給送装置。
2. 前記シート給送方向に対して最上流の圧接位置は、満載状態のシートが前記シート収納部の最もシート給送方向上流側に位置したときに前記給送ローラがシートと圧接する位置であり、前記シート給送方向に対して最下流の圧接位置は、前記シート積載台が最も上方に回動したときに前記給送ローラがシートと圧接する位置であることを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
3. 前記シート積載台を昇降させる昇降機構と、
   前記シート積載台に積載された最上位シートの高さを検知する紙面検知部と、を備え、
   前記紙面検知部からの検知信号に基づいて前記昇降機構を制御し、前記給送ローラに所定の圧力でシートを圧接させるように前記シート積載台を上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載のシート給送装置
4. 前記紙面検知部は、センサ部とセンサフラグを備え、
   前記センサフラグは前記給送ローラと同期して移動することを特徴とする請求項３に記載のシート給送装置。
5. 前記分離部は、分離ローラを有し、分離ローラは直線的に上下にスライド可能に支持され、バネにより前記給送ローラに圧接可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート給送装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシート給送装置と、前記シート給送装置から給送されたシートに画像を形成する画像形成部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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