JP5979905B2 - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成部にシートを供給するシート給送装置及びシート給送装置を備える画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、複写機等の画像形成装置には、複数枚のシートを収納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。このシート給送装置の給送部の一例として、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板を上下方向に移動可能に設け、このシート積載板をばねによって付勢してシートを給送ローラに圧接させることにより給送力を発生させるようにしたものがある。この構成では、シートの給送と分離を１つの給送ローラで行うようにしている。

そして、このようなシート給送装置において、シートを給送する場合には、給送ローラをシート積載板上に積載された最上位シートに圧接させた状態で回転させることにより、最上位シートを送り出す。この後、送り出された最上位シートを給送ローラ及び給送ローラに圧接する分離ローラにより形成される分離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、このようなシートの給送と分離を１つの給送ローラで行う従来のシート給送装置において、給送ローラにより送り出されるシートはシート先端が分離ローラ等の分離部材に突き当たった後、屈曲しながら搬送される。このとき、シートには搬送方向と逆方向に抵抗力を加えられる。

このため、シートを搬送する場合、シートに対し、シートの先端突き当たりと屈曲により発生する抵抗力以上の搬送力を加える必要があるが、この抵抗力は搬送するシートの種類によって異なる。一般的に、坪量の大きいシートは剛度が高く大きな抵抗力を受けるため、坪量の小さいシートに比べて大きな搬送力を加える必要がある。したがって、坪量が大きいシートを送り出す場合に、シートに対して大きな搬送力を加えるためには、シートとローラの当接力を大きくする必要がある。

しかし、このようにシートとローラの当接力を大きく設定すると、坪量が小さいシート、すなわち抵抗力の小さいシートを搬送する際には複数枚のシートを一度に給送する重送が発生しやすくなる。

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あり、坪量が異なるシートを安定して給送することの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、シートを積載する昇降可能なシート積載板を有するシート収納部と、前記シート積載板の上方に昇降可能に設けられ、前記シート積載板に積載されたシートを給送する給送ローラと、前記給送ローラを付勢し、シート積載板上に積載されているシートに圧接させるばねと、前記給送ローラの下方に昇降可能に設けられ、前記給送ローラに圧接して前記給送ローラにより送り出されたシートを分離する分離部材と、前記分離部材を前記給送ローラに圧接させ、前記給送ローラが下降する際には前記給送ローラと一体的に下降させるよう前記分離部材を付勢するばねと、前記シート積載板を昇降させる昇降機構と、シートの坪量情報を入力する入力部と、前記シート積載板を上昇させる際、前記入力部からの坪量情報に基づき、前記シート積載板を、シートの坪量が大きいほど前記給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなる位置で停止させるよう前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、前記給送ローラを付勢するばねのばね定数をＫ _Ｄ 、前記分離部材を付勢するばねのばね定数をＫ _Ｃ 、前記給送ローラ及び前記分離部材の昇降方向に対する当接角度をθとしたとき、前記シート積載板の停止位置が高くなるほど前記給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなるよう、
Ｋ _Ｄ −Ｋ _Ｃ （１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ≧０
となる式を満たすように前記Ｋ _Ｄ 、前記Ｋ _Ｃ 及び前記θが設定されている場合、前記制御部は、坪量の大きいシートを積載した場合の前記シート積載板の停止位置の方が、坪量の小さいシートを積載した場合の前記シート積載板の停止位置に比べて高くなるように前記昇降機構を制御することを特徴とするものである。

本発明のように、シート積載板を上昇させる際、坪量情報に基づき、シート積載板を、シートの坪量が大きくなるほど給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなる位置で停止させることにより、坪量が異なるシートを安定して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シート給送装置を備えた画像形成装置の一例であるフルカラーレーザービームプリンタの概略構成を示す図。 上記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送ローラ位置検知センサを説明する図。 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シート給送動作制御を説明するフローチャート。 上記シート給送装置のリフトアップ完了時の違いを示す図。 上記シート給送装置における、給送ローラとシート間の総圧接力とシート最上面高さの関係を示した図。 上記シート給送装置のシート給送動作開始前のリフトアップ動作を説明するフローチャート。 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説明する図。 上記シート給送装置に設けられた給送ローラ位置検知センサを説明する図。

以下、図面を用いて本発明のシート給送装置の一例について詳細に説明する。まず、本発明のシート給送装置を備えた画像形成装置の全体構成を概略説明する。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フルカラーレーザービームプリンタの概略構成を示す図である。

図１において、１はフルカラーレーザービームプリンタ（以下、プリンタという）、１Ａは画像形成装置本体であるプリンタ本体、１Ｂはシートに画像を形成する画像形成部、２０は定着部である。２はプリンタ本体１Ａの上方に略水平に設置された上部装置である画像読取装置であり、この画像読取装置２とプリンタ本体１Ａとの間に、シート排出用の排出空間Ｇが形成されている。なお、３０はプリンタ本体１Ａの下部に設けられたシート給送装置、１５はトナーカートリッジである。

画像読取装置２によって読み取られた画像情報又は不図示のパソコン等の外部機器から入力された画像情報は画像処理された後、電気信号に変換されて画像形成部１Ｂのレーザスキャナ１０に伝送される。そして、画像形成部１Ｂでは、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム１２の表面をレーザスキャナ１０から射出されたイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック成分色の画像情報に対応するレーザ光により走査する。これにより、帯電器１３によって表面が所定の極性・電位に一様に帯電されている感光体ドラム１２の表面が順次露光され、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム上に、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの静電潜像が順次形成される。

この後、この静電潜像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色トナーにより現像して可視化すると共に、１次転写ローラ１９に印加した１次転写バイアスにより、各感光体ドラム上の各色トナー像を中間転写ベルト１６に順次重ね合わせて転写する。これにより、中間転写ベルト１６上にトナー画像が形成される。

一方、シート給送装置３０から送り出されたシートＳは、レジストレーションローラ対４０を通過し、駆動ローラ１６ａと２次転写ローラ１７とにより構成される２次転写部へ送られる。そして、２次転写部では画像形成部１Ｂで形成されたトナー像がシートＳ上に一括して転写される。次に、このようにトナー像が転写されたシートＳは、定着部２０に搬送され、定着部２０において熱及び圧力を受けてシートＳにカラーの画像として定着される。この後、画像が定着されたシートＳは、排紙ローラ対２５ａによって排出空間Ｇに排出され、排出空間Ｇの底面に突出された積載部２３に積載される。

なお、シートＳの両面に画像を形成する際は、定着部２０を通過した後、シートＳは不図示の切換部材の切換により、反転ローラ２２に搬送される。そして、この反転ローラ２２によるスイッチバックにより、シートＳは再搬送部１Ｄの再搬送通路Ｒを経てレジストレーションローラ対４０に搬送される。この後、シートＳは片面に対する画像形成と同じ処理を施されることにより、両面に画像が形成され、排紙ローラ対２５ａによって排出空間Ｇに排出される。

図２は、シート給送装置３０の構成を示す図である。シート給送装置３０は、シートＳが積載される中板５０を有し、シート給送装置本体を兼ねるプリンタ本体１Ａ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５１を備えている。中板５０は、回動支点５２を中心に昇降可能、言い換えれば回動支点５２を中心に先端側が上下方向に回動可能に給紙カセット５１の枠体に取り付けられている。また、シート給送装置３０は、シート積載板である中板５０の上方に設けられ、中板上（シート積載板上）のシートＳのシート給送方向下流側に当接してシートＳを給送する上下方向に移動可能な給送ローラ５６を備えている。

なお、図２において、６１は給送ローラ５６の下方に設けられると共に、給送ローラ５６に接離可能に圧接して分離ニップＢを形成し、給送ローラ５６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６１と給送ローラ５６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５０は、後述する図４に示すリフタモータ７３により軸５４を支点として回動するリフタレバー５５を備えた昇降機構５５Ａにより、軸５４を支点として上下方向に回動するリフタアーム５３により底面を支持されて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アーム５３を上方回動させて中板５０を上昇させ、また給紙カセット５１が引き出される際には、給紙カセット５１の引き出し動作に連動して中板５０をリフタアーム５３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が給送されて最上位シートＳ１の高さが低くなると、リフタモータ７３が駆動され、最上位シートＳ１の高さが、給送ローラ５６に所定の大きさの当接圧で当接する給送可能高さになるように中板５０を上昇させる。

給送ローラ５６は、給送ローラ軸５６ａを介して給送ローラ軸受け５７により回転自在に支持されている。ここで、この給送ローラ軸受け５７は、上下方向に沿って配置された不図示のガイドにより上下にスライド可能に支持されると共に、給送ローラ加圧バネ５８によって略下向きに付勢されている。つまり、本実施の形態において、給送ローラ５６は、給送ローラ軸受け５７を介して、給送ローラ加圧バネ５８により、略下向きに加圧された状態で上下に直線的にスライド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、給送ローラ５６は、シートのシート給送方向下流側に当接しながら、給送ローラ加圧バネ５８により付勢された給送ローラ軸受け５７と一体に徐々に下降する。

分離ローラ６１は、不図示の分離ガイドにより上下方向にプリンタ本体１Ａに対して直線的にスライド可能に保持されると共に、分離ローラ加圧バネ６２により給送ローラ５６に圧接して給送ローラ５６との間に分離ニップＢを形成している。ここで、分離ローラ６１は、不図示のトルクリミッタを内蔵している。このため、分離ローラ６１は、給送ローラ５６が回転すると従動回転し、またシートＳが分離ニップＢまで一枚だけ送り出されたときはそのまま従動回転するが、シートＳが二枚以上送り出された場合には、トルクリミッタの作用により従動回転を停止する。そして、このように分離ローラ６１が停止することにより、給送ローラ５６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６１により分離ニップＢで停止される。

なお、ローラ付勢部材である給送ローラ加圧バネ５８の弾性力は分離付勢部材である分離ローラ加圧バネ６２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、最上位シートＳ１の位置が低くなると、給送ローラ５６は、分離ローラ６１を一体的に押し下げながら下降する。

ところで、給送ローラ軸受け５７にはセンサフラグである突起部５７ａが設けられており、プリンタ本体１Ａには、図３に示すように、突起部５７ａを検知するセンサ部である下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂが設けられている。なお、本実施の形態において、この下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂと突起部５７ａとにより、中板５０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が構成される。

ここで、給送ローラ５６が給送ローラ軸受け５７と共に所定量下降すると、この突起部５７ａを下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂが検知する。そして、この下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂの検知信号は、図４に示すように、シート給送装置３０のシート給送動作を制御する制御部７０に入力される。なお、この制御部７０には、下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂ、既述したリフタモータ７３の他、給送ローラ５６を駆動させる給送モータ７２、シートの坪量等を入力するパソコンや画像形成部のモニタ等の入力部７４が接続されている。また、制御部７０には、不図示の外部ＰＣから給紙動作を開始させる給紙信号７１が入力される。

そして、制御部７０は、給紙信号７１及び中板５０に積載された最上位シートの高さを検知する下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂからの信号に基づいて各モータのＯＮ／ＯＦＦを制御する。例えば、下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂから検知信号が入力されると、制御部７０は所定時間リフタモータ７３を駆動する。これにより、中板５０が上昇し、このように中板５０が上昇することにより給送ローラ５６にシートＳが圧接する。この後、さらに中板５０が上昇すると、給送ローラ５６は給送ローラ加圧バネ５８に抗して上昇し、これによりシートＳに対して給送可能な加圧力が加えられる。

次に、このように構成されたシート給送装置３０の、給紙カセット５１をプリンタ本体１Ａへ挿入した後のシート給送動作制御について図５に示すフローチャートを用いて説明する。

給送動作が開始されると、制御部７０は、まずリフタモータ７３を所定時間駆動し、この後、給送ローラ位置検知センサ５９（５９ａ，５９ｂ）がＯＮとなっているかを判断する（Ｓ１０）。即ち、給紙カセット５１を挿入した後、中板５０が所定量上昇し、これに伴い給送ローラ５６が中板上のシートと当接して給送可能位置に移動しているかを判断する。ここで、給送ローラ位置検知センサ５９がＯＮである場合（Ｓ１０のＹ）、給送モータ７２をＯＮする（Ｓ１１）。この給送モータ７２の駆動力は給送ローラ５６に伝達され、給送ローラ５６は図２に示す矢印６０の方向に回転する。そして、この給送ローラ５６の回転により、シートＳは給送ローラ５６と分離ローラ６１で形成される分離ニップに搬送される。

このとき、分離ローラ６１は給送ローラ５６の回転力により従動回転している。そして、シートＳが分離ニップに１枚だけ送り出されたとき、分離ローラ６１は従動回転するが、２枚以上送り出された場合には、トルクリミッタの作用により分離ローラ６１は回転を停止し、これによりシートは分離ニップで１枚ずつ分離される。

次に、このように１枚ずつ分離されたシートは画像形成部に向けて搬送され、シート１枚の給送が完了する（Ｓ１２）。この後、給送モータ７２が停止する（Ｓ１３）。次に、ジョブが終了したかを確認し（Ｓ１４）、ジョブが終了しない場合（Ｓ１４のＮ）、すなわち次のシートを給送する場合には、Ｓ１０へと戻る。また、ジョブが終了した場合には（Ｓ１４のＹ）、給送動作を終了する。

一方、給送ローラ位置検知センサ５９がＯＮでない場合には（Ｓ１０のＮ）、制御部７０は、最上位のシートの位置が低いと判断し、リフタモータ７３の駆動を開始（ＯＮ）する（Ｓ１５）。そして、このリフタモータ７３の駆動力は、リフタレバー５５を介してリフタアーム５３に伝達されてリフタアーム５３が上方回動し、これに伴い中板５０が上方回動する。

なお、中板５０が上方回動を始めたとき、例えば給送ローラ５６にシートＳが当接していない場合、給送ローラ５６は、既述したように給送ローラ加圧バネ５８により略下向きに加圧されているので、図２に示すようにスライド可動領域の最下点に位置している。これにより、中板５０が上方回動すると、給送ローラ５６にシートが当接し、この後、給送ローラ５６は、給送ローラ加圧バネ５８の加圧力に抗して持ち上げられる。

次に、給送ローラ５６が持ち上げられると、やがて給送ローラ位置検知センサ５９が突起部５７ａを検知してＯＮとなる（Ｓ１６のＹ）。そして、このように給送ローラ位置検知センサ５９がＯＮになり、所定時間が経過すると、制御部７０は、リフタモータ７３の駆動を停止（ＯＦＦ）する（Ｓ１７）。これにより、給送ローラ５６を給送可能位置に移動させる初期のリフトアップが完了する。なお、このように初期のリフトアップが完了したとき、給送ローラ加圧バネ５８により、給送ローラ５６はシートＳに対し給送可能な加圧力が加えられている。そして、以後、給送モータ７２をＯＮとし（Ｓ１１）、以下、既述したＳ１２〜Ｓ１４の処理を繰り返す。

以上のように制御することにより、最上位シートＳ１の上面位置は略一定の高さに保たれるようになり、給送ローラ加圧ばね５８及び分離ローラ加圧ばね６２の加圧力は略一定となる。これにより、給送ローラ５６はシートＳの積載量が変化しても、初期のリフトアップ時に設定されたのと略同等の搬送力を最上位シートに加え続けることが出来る。

ところで、シートが分離ニップＢを通過する際、シートは、まず先端が分離ニップＢに突き当たり、この後、屈曲しながら分離ニップＢを通過する。そして、この際、シートには、先端突き当たりと、屈曲により抵抗力が発生するため、シートを給送するための給送力は、この抵抗力以上の大きさが必要となる。

ここで、この抵抗力の大きさは搬送するシートの種類（坪量）によって異なる。一般的に、坪量の大きいシートは剛度が高く大きな抵抗力を受けるため、坪量の小さいシートに比べて大きな給送力を加える必要がある。このため、坪量が大きいシートを送り出す場合には、シートＳと給送ローラ５６の当接力を大きくする必要がある。

そこで、本実施の形態においては、既述した図３に示すように、高さが異なる位置に設けられた下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂを坪量に応じて選択するようにしている。そして、選択した給送ローラ位置検知センサ５９を用いてリフタモータ７３の停止を制御することにより、シートＳと給送ローラ５６の当接力を変更するようにしている。

次に、使用する給送ローラ位置検知センサ５９を選択する基準及びその方法について説明する。本実施の形態に係るシート給送装置において、図６に示す給送圧（Ａ点の圧接力）をＰ、分離圧（Ｂ点の圧接力）をＮとすると、Ｐ、Ｎはそれぞれ以下の式で表わされる。
Ｐ＝Ｆ_ＳＤ―Ｆ_ＳＣ＋Ｗ_Ｄ＋Ｗ_Ｃ・・・・・（１）
Ｎ＝（Ｆ_ＳＣ−Ｗ_Ｃ＋Ｆ_Ｔｓｉｎθ）／ｃｏｓθ
＝（ｒＦ_ＳＣ−ｒＷ_Ｃ＋Ｔｓｉｎθ）／ｒｃｏｓθ・・・・・（２）

なお、上記（１）及び（２）において、Ｆ_ＳＤは給送ローラ加圧ばね５８の加圧力、Ｆ_ＳＣは分離ローラ加圧ばね６２の加圧力、Ｗ_Ｄは給送ローラ重量、Ｗ_Ｃは分離ローラ重量、Ｆ_Ｔはトルクリミッタが分離ローラ円周上で発揮するせき止め力である。また、ｒは分離ローラ半径、Ｔはトルクリミッタのトルク値、θは図６の（ａ）に示すように、給送ローラ５６及び分離ローラ６１の移動可能方向（昇降方向）に対する当接角度である。

そして、Ａ点及びＢ点で給送ローラがシートＳに加える搬送力Ｆ_Ｆは以下の式（３）で表わされる。なお、式（３）において、μは給送ローラ５６とシート間の摩擦係数である。
Ｆ_Ｆ＝μ（Ｐ＋Ｎ）・・・・・（３）

この式（３）から、給送ローラ５６のシートに対する総圧接力（Ｐ＋Ｎ）が大きいほどシートには大きな搬送力が加えられることがわかる。ここで、シート上面の位置が鉛直上方向にｙだけ変化し、突起部５７ａを、図６の（ａ）に示す下部給送ローラ位置検知センサ５９ａが検知する状態から、図６の（ｂ）に示す上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂが検知する状態となった場合について考える。このときの給送ローラ加圧ばね５８の加圧力（Ｆ_ＳＤ’）と分離ローラ加圧ばね６２の加圧力（Ｆ_ＳＣ’）は以下の式で表わされる。なお、式（４）及び（５）において、Ｋ_Ｄは給送ローラ加圧ばね５８のばね定数、Ｋ_Ｃは分離ローラ加圧ばね６２のばね定数である。
Ｆ_ＳＤ’＝Ｆ_ＳＤ＋Ｋ_Ｄｙ・・・・・（４）
Ｆ_ＳＣ’＝Ｆ_ＳＣ−Ｋ_Ｃｙ・・・・・（５）

ここで、給送ローラ５６、分離ローラ６１ともにばねで付勢されているために、シート最上面の高さ、すなわち給送ローラ５６及び分離ローラ６１の高さが変わると、給送ローラ加圧ばね５８及び分離ローラ加圧ばね６２の縮み量が変化する。この結果、シートに加えられる総圧接力が変化する。そして、この式（４）、（５）を式（１）、（２）、（３）に代入して得られる、この場合におけるシートに加えられる総圧接力の変化量（ΔＰ＋ΔＮ）は以下の式で表わされる。
ΔＰ＋ΔＮ＝ｙ（Ｋ_Ｄ−Ｋ_Ｃ（１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ）・・・・（６）

これにより、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを以下の式（７）を満たすように設定した場合、ｙ、すなわちリフトアップ停止位置が高くなるほど、シートに加える総圧接力は大きくなる。したがって、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを以下の式（７）を満たすように設定した場合、シートに加える総圧接力を大きくするには、リフトアップ停止位置を高く設定すれば良い。
Ｋ_Ｄ−Ｋ_Ｃ（１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ ≧ ０・・・・・（７）

逆に、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを以下の式（８）を満たすように設定した場合、リフトアップ停止位置が低いほどシートに加える総圧接力は大きくなる。したがって、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを以下の式（８）を満たすように設定した場合、シートに加える総圧接力を大きくするには、リフトアップ停止位置を低く設定すれば良く、このためには上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂの位置を低くすれば良い。
Ｋ_Ｄ−Ｋ_Ｃ（１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ ＜ ０・・・・・（８）

図７は上記式（７）を満たす構成の場合の、シートが給送ローラ５６から加えられる総圧接力と、リフトアップ停止時のシート最上面高さの関係を示したグラフである。一般的に、給送ローラのシートに対する総圧接力が大きくなるほど、複数枚のシートをいっぺんに送り出してしまう重送が発生しやすくなる。逆に総圧接力が小さくなるほど、シートを搬送することが不可能となる不送りが発生しやすくなる。そのため、確実に１枚ずつのシートを給送搬送するための適正な総圧接力の範囲が存在する。

しかし、図７に示すように、重送や不送りを発生させずに安定してシートを給送するために加えるべき総圧接力は、シートの坪量により異なる。ここで、本実施の形態では、坪量５０〜１８０ｇ／ｍｍ^２のシートを安定して給送するためにはシート給送装置３０の総圧接力を６．９Ｎ程度とするのが良く、坪量１８０〜２５０ｇ／ｍｍ^２のシートを安定して給送するためには８．８Ｎ程度とするのが良い。

さらに、図７において、安定給送可能領域と記載している、安定してシートを給送できる総圧接力の領域は、シートの坪量１８０ｇ／ｍｍ^２未満の場合、シートの坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上の場合ともに２．０Ｎ〜２．５Ｎ程度の幅である。したがって、給送ローラ５６がシートに加える総圧接力が坪量にかかわらず一定の構成で、坪量５０〜２５０ｇ／ｍｍ^２までのシートに対応するためには、総圧接力を非常に狭い範囲に収めなければならない。これは、ローラの摩耗や部品の誤差等を考えると非常に困難と言える。

そこで、本実施の形態においては、シートＳの坪量に応じてリフタモータ７３停止時の紙面位置を選択するよう既述したように下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂを設けている。次に、シートの坪量に応じて給送ローラ５６とシートの総圧接力を変えるよう、リフタモータ７３の駆動を制御する方法について説明する。

まず、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを既述した式（７）を満たすように設定した場合のリフタモータ７３の駆動を制御する方法について説明する。なお、積載しているシートの坪量情報はシート給送動作開始以前に、入力部７４を通してユーザにより入力される。

この場合、坪量が、例えば１８０ｇ／ｍｍ^２未満であるシートを積載しているときは、図６の（ａ）に示すように、下部給送ローラ位置検知センサ５９ａにより、給送ローラ軸受けの突起部５７ａを検知してからリフタモータ７３を停止する。また、坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上のシートを積載しているときは、既述したようにシートに加える総圧接力を大きくしなければならないので、リフトアップ停止位置を高く設定する必要がある。したがって、この場合は、図６の（ｂ）に示すように、上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂで給送ローラ軸受けの突起部５７ａを検知してからリフタモータ７３を停止する。

次に、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを既述した式（８）を満たすように設定した場合のリフタモータ７３の駆動を制御する方法について説明する。この場合、坪量が、例えば１８０ｇ／ｍｍ^２未満であるシートを積載しているときは、図６の（ｂ）に示すように、上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂにより、給送ローラ軸受けの突起部５７ａを検知してからリフタモータ７３を停止する。また、坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上のシートを積載している場合には、既述したようにシートに加える総圧接力を大きくしなければならないので、リフトアップ停止位置を低く設定する必要がある。したがって、この場合は、図６の（ａ）に示すように、下部給送ローラ位置検知センサ５９ａで給送ローラ軸受けの突起部５７ａを検知してからリフタモータ７３を停止する。

以上のように制御することにより、積載されたシートの坪量に応じてシート最上面の位置、すなわち中板５０の停止位置を変更することができ、給送ローラ５６とシート間の総圧接力を安定給送に適した値にすることができる。

なお、下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂの高さ方向の相対位置は、式（６）に、構成により決まるパラメータ（Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θ）と所望の総圧接力の変化量（ΔＰ＋ΔＮ）を代入することによって求められるｙの値から得られる。なお、本実施の形態では、変化量（ΔＰ＋ΔＮ）は２．０Ｎである。

次に、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを既述した式（７）を満たすように設定した場合におけるシート給送動作開始前のリフトアップ動作について図８に示すフローチャートを用いて説明する。リフトアップがスタートすると、制御部７０は、まずリフタモータ７３を回転させ（Ｓ２０）、中板５０を上昇させる。これにより、中板５０上のシートＳは中板５０と共に上昇して給送ローラ５６に当接し、この後、給送ローラ加圧ばね５８の加圧力に抗して給送ローラ５６を持ち上げる。

次に、制御部７０は、積載シートの坪量が１８０ｇ／ｍｍ^２未満かを判断する（Ｓ２１）。ここで、積載シートの坪量が１８０ｇ／ｍｍ^２未満の場合には（Ｓ２１のＹ）、下部給送ローラ位置検知センサ５９ａが給送ローラ軸受け５７の突起部５７ａを検知してＯＮとなるのを待つ。そして、下部給送ローラ位置検知センサ５９ａがＯＮとなると（Ｓ２２のＹ）、所定時間経過後にリフタモータ７３の駆動を停止（ＯＦＦ）し（Ｓ２３）、リフトアップ動作を終了する。

また、積載シートの坪量が１８０ｇ／ｍｍ^２以上の場合には（Ｓ２１のＮ）、上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂが給送ローラ軸受け５７の突起部５７ａを検知してＯＮとなるのを待つ。そして、上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂがＯＮとなると（Ｓ２４のＹ）、所定時間経過後にリフタモータ７３の駆動を停止（ＯＦＦ）し（Ｓ２３）、リフトアップ動作を終了する。

なお、Ｋ_Ｄ、Ｋ_Ｃ、θを既述した式（８）を満たすように設定した場合は、積載シートの坪量が１８０ｇ／ｍｍ^２未満の場合には（Ｓ２１のＹ）、上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂが給送ローラ軸受け５７の突起部５７ａを検知してＯＮとなるのを待つ。そして、上部給送ローラ位置検知センサ５９ｂがＯＮとなると、所定時間経過後にリフタモータ７３の駆動を停止し、リフトアップ動作を終了する。

また、積載シートの坪量が１８０ｇ／ｍｍ^２以上の場合には（Ｓ２１のＮ）、下部給送ローラ位置検知センサ５９ａが給送ローラ軸受け５７の突起部５７ａを検知してＯＮとなるのを待つ。そして、下部給送ローラ位置検知センサ５９ａがＯＮとなると、所定時間経過後にリフタモータ７３の駆動を停止（ＯＦＦ）し、リフトアップ動作を終了する。

以上説明したように、本実施の形態においては、高さ位置の異なる下部及び上部給送ローラ位置検知センサ５９ａ，５９ｂを設け、中板５０上に積載されたシートＳの坪量に応じて使用する給送ローラ位置検知センサ５９を選択するようにしている。これにより、坪量の大きいシートには坪量の小さいシートに比べて大きい搬送力を加え、幅広い坪量のシートを安定して搬送することができる。

つまり、中板５０を上昇させる際、坪量情報に基づき、中板５０を、シートの坪量が大きくなるほど給送ローラ５６がシートと圧接する圧接力が大きくなる位置で停止させることにより、シートの坪量に応じてシートに加える搬送力を変化させることができる。これにより、坪量が異なるシートを安定して給送することができる。

ところで、これまでは２つ（複数）の給送ローラ位置検知センサを用いて、リフタモータ７３停止時の紙面位置を制御する場合について説明したが、本発明は、これに限らない。例えば、給送ローラ軸受け５７に２つの突起部を設け、この突起部を１つの給送ローラ位置検知センサにより検知するようにしても良い。

次に、このような給送ローラ軸受け５７に２つの突起部を設け、この突起部を１つの給送ローラ位置検知センサにより検知するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、本実施の形態に係るシート給送装置の構成を説明する図である。なお、図９において、既述した図２と同一符号は、同一又は相当部分を示している。

図９において、５７ｂは給送ローラ軸受け５７の上部に設けられた上部突起部であり、５７ｃは給送ローラ軸受け５７の下部に設けられた下部突起部である。そして、本実施の形態においては、この上部及び下部突起部５７ｂ，５７ｃを、１つの給送ローラ位置検知センサ５９Ａにより検知するようにしている。

ここで、給送ローラ５６及び分離ローラ６１の移動可能方向に対する角度、給送ローラ加圧ばね５８のばね定数、分離ローラ加圧ばね６２のばね定数が既述した（７）の関係となるように設定した場合について述べる。この場合、坪量が、例えば１８０ｇ／ｍｍ^２未満であるシートを積載しているときは、図１０の（ａ）に示すように、給送ローラ位置検知センサ５９Ａが給送ローラ軸受け５７の上部突起部５７ｂを検知してからリフタモータ７３を停止する。

一方、坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上のシートを積載しているときは、既述したようにシートに加える総圧接力を大きくしなければならないので、リフトアップ停止位置を高く設定する必要がある。このため、給送ローラ位置検知センサ５９Ａが上部突起部５７ｂを検知した後、図１０の（ｂ）に示すように、下部突起部５７ｃを検知してからリフタモータ７３を停止する。つまり、坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上のシートを積載している場合には、リフトアップ停止位置を高くするため、給送ローラ位置検知センサ５９Ａが突起部を２度検知してからリフタモータ７３を停止する。

次に、給送ローラ５６及び分離ローラ６１の移動可能方向に対する角度、給送ローラ加圧ばね５８のばね定数、分離ローラ加圧ばね６２のばね定数が既述した（８）の関係となるように設定した場合について述べる。この場合、坪量１８０未満のシートが積載されているときは、図１０の（ａ）に示すように給送ローラ位置検知センサ５９Ａが上部突起部５７ｂを検知した後、図１０の（ｂ）に示すように、下部突起部５７ｃを検知してからリフタモータ７３を停止する。

一方、坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上のシートが積載されているときは、既述したようにシートに加える総圧接力を大きくしなければならないので、リフトアップ停止位置を高く設定する必要がある。このため、図１０の（ａ）に示すように給送ローラ位置検知センサ５９Ａが給送ローラ軸受け５７の上部突起部５７ｂを検知してからリフタモータ７３を停止する。つまり、坪量１８０ｇ／ｍｍ^２以上のシートが積載されている場合には、給送ローラ位置検知センサ５９Ａが突起部を１度検知してからリフタモータ７３を停止する。

以上の説明したように、本実施の形態においては、１つの給送ローラ位置検知センサ５９Ａにより、リフタモータ７３停止時の紙面位置を制御することができる。これにより、センサを複数設けることなく、わずかな形状変更のみで既述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。

ところで、これまで説明した第１及び第２の実施の形態においては、給送ローラ位置検知センサとしてＯＮ、ＯＦＦ信号を発生するセンサを用いたが、本発明は、これに限らず、例えば、ボリューム検知のような連続的な値を出力できるセンサを用いても良い。そして、このようなセンサを用いた場合は、より細かくシート最上面の位置を制御することができるので、シート給送性能が向上する。また、ユーザが設定した坪量に合わせて給送ローラ位置検知センサの位置を変化させることでシート最上面の位置を変化させてもよい。

また、給送ローラの位置そのものを検知することも必須ではなく、別の検知部材によりシートの最上面位置を検知し、リフタモータを制御してもよい。このように構成することにより、結果的に給送ローラ位置が変化し、給送ローラがシートに加える総圧接力が変化する。さらに、既述した第１及び第２の実施の形態では分離手段としてトルクリミッタが内蔵された分離ローラを取り上げたが、分離ローラの代わりに摩擦係数の高いパッドを用いてもよい。

１…フルカラーレーザービームプリンタ、１Ａ…プリンタ本体、１Ｂ…画像形成部、３０…シート給送装置、５０…中板、５１…給紙カセット、５５Ａ…昇降機構、５６…給送ローラ、５７ａ…突起部、５７ｂ…上部突起部、５７ｃ…下部突起部、５８…給送ローラ加圧バネ、５９ａ…下部給送ローラ位置検知センサ、５９ｂ…上部給送ローラ位置検知センサ、５９Ａ…給送ローラ位置検知センサ、６１…分離ローラ、６２…分離ローラ加圧バネ、７０…制御部、Ｓ…シート

Claims (7)

1. シートを積載する昇降可能なシート積載板を有するシート収納部と、
   前記シート積載板の上方に昇降可能に設けられ、前記シート積載板に積載されたシートを給送する給送ローラと、
   前記給送ローラを付勢し、シート積載板上に積載されているシートに圧接させるばねと、
   前記給送ローラの下方に昇降可能に設けられ、前記給送ローラに圧接して前記給送ローラにより送り出されたシートを分離する分離部材と、
   前記分離部材を前記給送ローラに圧接させ、前記給送ローラが下降する際には前記給送ローラと一体的に下降させるよう前記分離部材を付勢するばねと、
   前記シート積載板を昇降させる昇降機構と、
   シートの坪量情報を入力する入力部と、
   前記シート積載板を上昇させる際、前記入力部からの坪量情報に基づき、前記シート積載板を、シートの坪量が大きいほど前記給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなる位置で停止させるよう前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
   前記給送ローラを付勢するばねのばね定数をＫ _Ｄ 、前記分離部材を付勢するばねのばね定数をＫ _Ｃ 、前記給送ローラ及び前記分離部材の昇降方向に対する当接角度をθとしたとき、前記シート積載板の停止位置が高くなるほど前記給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなるよう、
   Ｋ _Ｄ −Ｋ _Ｃ （１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ≧０
   となる式を満たすように前記Ｋ _Ｄ 、前記Ｋ _Ｃ 及び前記θが設定されている場合、前記制御部は、坪量の大きいシートを積載した場合の前記シート積載板の停止位置の方が、坪量の小さいシートを積載した場合の前記シート積載板の停止位置に比べて高くなるように前記昇降機構を制御することを特徴とするシート給送装置。
2. シートを積載する昇降可能なシート積載板を有するシート収納部と、
   前記シート積載板の上方に昇降可能に設けられ、前記シート積載板に積載されたシートを給送する給送ローラと、
   前記給送ローラを付勢し、シート積載板上に積載されているシートに圧接させるばねと、
   前記給送ローラの下方に昇降可能に設けられ、前記給送ローラに圧接して前記給送ローラにより送り出されたシートを分離する分離部材と、
   前記分離部材を前記給送ローラに圧接させ、前記給送ローラが下降する際には前記給送ローラと一体的に下降させるよう前記分離部材を付勢するばねと、
   前記シート積載板を昇降させる昇降機構と、
   シートの坪量情報を入力する入力部と、
   前記シート積載板を上昇させる際、前記入力部からの坪量情報に基づき、前記シート積載板を、シートの坪量が大きいほど前記給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなる位置で停止させるよう前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
   前記給送ローラを付勢するばねのばね定数をＫ_Ｄ、前記分離部材を付勢するばねのばね定数をＫ_Ｃ、前記給送ローラ及び前記分離部材の昇降方向に対する当接角度をθとしたとき、前記シート積載板の停止位置が低くなるほど前記給送ローラがシートと圧接する圧接力が大きくなるよう、
   Ｋ_Ｄ−Ｋ_Ｃ（１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ＜０
   となる式を満たすように前記Ｋ_Ｄ、前記Ｋ_Ｃ及び前記θが設定されている場合、前記制御部は、坪量の大きいシートを積載した場合の前記シート積載板の停止位置の方が、坪量の小さいシートを積載した場合の前記シート積載板の停止位置に比べて低くなるように前記昇降機構を制御することを特徴とするシート給送装置。
3. 前記シート積載板に積載された最上位シートが、前記給送ローラがシートの坪量に応じた所定の圧接力で圧接する高さとなったことを検知する紙面検知部を備え、
   前記制御部は、前記紙面検知部からの検知信号に基づいて前記シート積載板を停止させるよう前記昇降機構を制御す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一体に移動することを特徴とする請求項３記載のシート給送装置。
5. 前記センサ部を異なる高さに複数設けたことを特徴とする請求項４記載のシート給送装置。
6. 前記センサフラグを複数設け、１つの前記センサ部により複数の前記センサフラグを検知することを特徴とする請求項４記載のシート給送装置。
7. 請求項１乃至６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る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。

Images