以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図1及び図2は本発明に係る給紙装置の一例を備えた画像形成装置を示す図であって、図1は、該画像形成装置の全体の構成を示す説明図であり、図2は、該画像形成装置の画像形成部分を示す部分詳細図である。
[画像形成装置の全体構成]
先ず、画像形成装置1A全体構成について図1及び図2を参照しながら説明する。図1に示す画像形成装置1Aは、本実施の形態では、電子写真方式の画像形成プロセスによって画像を形成するものである。画像形成装置1Aは、像担持体(ここでは感光体ドラム)3と、感光体ドラム3表面を帯電させるための帯電装置(ここでは帯電器)4と、感光体ドラム3上に静電潜像を形成するための露光装置(ここでは露光ユニット)1と、前記静電潜像を現像剤によって現像して感光体ドラム3上にトナー像を形成するための現像装置(ここでは現像器)2と、感光体ドラム3上のトナー像を記録用紙等のシート(以下、用紙という)Pに転写するための転写装置(ここでは転写ユニット)10と、用紙P上の転写画像を該用紙Pに定着するための定着装置(ここでは定着ユニット)6と、転写ユニット10によって転写されずに感光体ドラム3表面に残った残留トナーを除去するためのクリーニング装置(ここではクリーナユニット)5と、感光体ドラム3上の電荷を除電する除電装置41と、制御手段の一例として作用する主制御部54(図1では図示せず、後述する図3参照)とを備えている。
詳しくは、画像形成装置1Aは、原稿から読み取った画像データ、或いは、図示しない外部装置から受け取った画像データに基づき用紙Pにモノクロ(単色)画像を形成するものである。画像形成装置1Aは、その構成を大別すると、装置本体1A1及び自動原稿処理装置1A2からなっている。装置本体1A1は、画像形成部14、用紙搬送路59、用紙搬送部7及び給紙部8を備えている。
装置本体1A1の上面部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台21が設けられ、この原稿載置台21の上方には、自動原稿処理装置1A2が上方に向かい揺動開放自在に設けられている。
自動原稿処理装置1A2は、原稿(図示せず)を原稿搬送路Fに沿って搬送する自動原稿送り装置22aと、搬送されてきた原稿又は位置決めされた原稿の画像情報を読み取る原稿読み取り部として作用するスキャナ部22bとを備えている。
スキャナ部22bの下方には、画像形成部14及び用紙排出部(ここでは排紙トレイ)9が配設され、さらに、その下方には、複数の用紙Pを収納する給紙部8が配設されている。
画像形成部14は、画像データに基づいて画像を用紙Pに記録するものであって、既述の感光体ドラム3、帯電器4、露光ユニット1、現像器2、転写ユニット10、除電装置41、クリーナユニット5及び定着ユニット6を備えている。
感光体ドラム3は、ここでは円筒状を呈し、露光ユニット1の下方に配設され、図示しない駆動手段により所定方向(図中の矢印A方向)に回転するようになっている。この感光体ドラム3の外周面に沿って、画像転写終了後の位置を基準として感光体ドラム回転方向A下流側に向かい、用紙剥離爪31、クリーナユニット5、電界発生部として作用する帯電器4、現像器2、除電装置41がこの順に配置されている。
用紙剥離爪31は、ソレノイド32により感光体ドラム3の外周面に接離可能に配置されている。この用紙剥離爪31は、感光体ドラム3の外周面に当接した状態で、感光体ドラム3上の未定着トナー像を用紙Pに転写する際にその感光体ドラム3の表面に張り付いた用紙Pを剥離するものである。
なお、用紙剥離爪31の駆動手段として、ソレノイド32の換わりに駆動用モータ等を採用してもよく、その他の駆動手段の選択も可能である。
帯電器4は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段として作用するものであって、感光体ドラム3の上方でその外周面に近接して配置されている。帯電器4は、本実施の形態では、チャージャー型のものとされている。なお、帯電器4は、感光体ドラム3に接触するローラ型やブラシ型のものであってもよい。
露光ユニット1は、本実施の形態では、二つのレーザ照射部11,11及び二つのミラー群12,12を備えるレーザスキャニングユニット(LSU)とされている。この露光ユニット1は、画像処理部57(図1及び図2では図示せず、図3参照)から出力された画像データ(印字用画像情報)に応じてレーザ光を各レーザ照射部11,11からそれぞれ出射するようになっている。また、露光ユニット1は、レーザ照射部11,11からレーザ光を感光体ドラム3にミラー群12,12を介してそれぞれ照射して、帯電器4によって均一に帯電された感光体ドラム3表面を露光し、これにより、感光体ドラム3表面に静電潜像を形成するようになっている。露光ユニット1は、本実施の形態では、高速画像形成処理に対応するために二つのレーザ照射部11,11を備えた2ビーム方式が採用され、照射タイミングの高速化に伴う負担を軽減できるようになっている。なお、露光ユニット1として、レーザスキャニングユニットの代わりに、発光素子をアレイ状に並べたEL書き込みヘッドやLED書き込みヘッドを用いることもできる。
現像器2は、トナーを感光体ドラム3表面に供給して、静電潜像を現像し(顕像化し)、トナー像を感光体ドラム3表面に形成するものである。現像器2は、感光体ドラム3の回転方向Aにおいて帯電器4より下流側で略水平(図中で右側)に感光体ドラム3に近接した状態で配置されている。
感光体ドラム3上のトナー像は、転写ユニット10から感光体ドラム3上で顕像化された静電潜像が有する電荷の逆極性の電界が、搬送される用紙P上に印加されることで該用紙P上に転写される。
転写ユニット10は、本実施の形態では、転写ベルト103、駆動ローラ101、従動ローラ102及び弾性導電性ローラ105を備えている。転写ベルト103は、これらのローラ101,102,105に架橋されている。転写ユニット10は、感光体ドラム3の下方で、転写ベルト103の表面が感光体ドラム3の外周面の一部と接触するように配置されている。この転写ベルト103により、用紙Pを感光体ドラム3に押圧しながら搬送するようになっている。
詳しくは、転写ベルト103は、これらのローラ101,102,105の回転によって表面が移動することで、その表面に載せられた用紙Pを搬送するようになっている。転写ベルト103は、所定の抵抗値(例えば、1×109〜1×1013Ω/cm)を有している。感光体ドラム3と転写ベルト103の接触部104には、駆動ローラ101及び従動ローラ102とは異なる導電性で転写電界を印加可能な弾性導電性ローラ105が配置されている。弾性導電性ローラ105は、転写ベルト103を介して感光体ドラム3表面に押し付けられている。これにより、転写ベルト103上の用紙Pを感光体ドラム3表面に押し付けることができる。この弾性導電性ローラ105には、感光体ドラム3表面のトナー像の電荷とは逆極性の転写電界が印加される。この逆極性の転写電界により感光体ドラム3表面のトナー像を転写ベルト103上の用紙Pに転写することができる。例えば、トナー像が(−)極性の電荷を有する場合は、弾性導電性ローラ105に印加される転写電界の極性が(+)極性とされる。この転写ユニット10では、弾性導電性ローラ105は、弾性ゴム、発泡性樹脂等の軟質材料により構成されている。この弾性導電性ローラ105が弾性を有することによって、感光体3と転写ベルト103が線接触でなく、所定の幅(いわゆる転写ニップと称される)104を有する面接触となる。これにより、搬送される用紙Pへの転写効率の向上を図ることができる。
更に、転写ベルト103の転写領域の用紙搬送方向(図中矢印X方向)下流側には、除電ローラ106が転写ベルト103の背面(用紙Pの搬送面とは反対側の面)に接触配置されている。除電ローラ106は、搬送される用紙Pが転写領域で印加された電界を除電し、次工程への搬送をスムーズに行うためのものである。また、転写ユニット10には、除電機構108が配置されている。除電機構108は、転写ベルト103上のトナーを除去するベルトクリーニングユニット107及び転写ベルト103の除電を行うものである。除電機構108に用いられる除電を行うための手法としては、装置を介して接地する手法、若しくは積極的に前記転写電界の極性とは逆極性を印加する手法がある。
転写ユニット10で用紙P上に転写された静電像(未定着トナー)は、定着ユニット6に搬送されて加圧及び加熱されることで未定着トナーが溶融されて用紙P上に定着される。
定着ユニット6は、用紙Pを加熱及び加圧して、該用紙P上のトナー像を加熱定着させるものである。詳しくは、定着ユニット6は、加熱ローラ6a及び加圧ローラ6bを備え、この加熱ローラ6a及び加圧ローラ6bにより用紙Pを挟持した状態で加熱ローラ6aを回転させ、加熱ローラ6aと加圧ローラ6bとの間に通過させることにより、用紙P上に転写されたトナー像を溶融して定着させるものである。
定着ユニット6の用紙搬送方向X下流側には、用紙Pを搬送する搬送ローラ16が設けられている。
加熱ローラ6aの外周面には、用紙剥離爪611、ローラ表面温度検出部材(サーミスター)612及びローラ表面クリーニング部材613が配置されている。加熱ローラ6a内側には、該加熱ローラ6a表面を所定温度(定着温度:概ね160〜200℃)に加熱するための熱源614が設けられている。また、加熱ローラ6aに対して加圧ローラ6bが所定圧で圧接されるように、加圧ローラ6bの両端に図示しない加圧部材が配置されている。この加圧ローラ6bには、ローラの両端部で加熱ローラ6aに対し所定圧量で加圧ローラ6bが圧接することが可能な加圧部材621が配置され、さらに、加圧ローラ6bの外周面には加熱ローラ6aの外周面と同様に、用紙剥離爪622、ローラ表面クリーニング部材623が配置されている。
この定着ユニット6は、加熱ローラ6aと加圧ローラ6bとの間の圧接部(いわゆる定着ニップ部と称される)600に用紙Pが搬送されてくると、これらのローラ6a,6bにより用紙Pが搬送されつつ、用紙P上の未定着トナー像が加熱溶融されて加圧されるようになっている。これにより、未定着のトナー像を用紙P上に定着することができる。
除電装置41は、感光体ドラム3の表面に形成されたトナー像を用紙Pに転写しやすくするために該感光体ドラム3の表面電位を低下させるための転写前除電手段とされている。除電装置41は、感光体ドラム回転方向Aで現像器2より下流側で該感光体ドラム3に近接した状態で配置されている。
なお、本実施の形態では、除電装置41は、除電電極を用いて構成されているが、除電電極の替わりに除電ランプを用いてもよいし、その他の方式により除電するようにしたものであってもよい。
クリーナユニット5は、現像、転写後に感光体ドラム3の表面に残留したトナーを除去して回収するものである。クリーナユニット5は、感光体ドラム3を挟んで現像器2と略対向する位置で感光体ドラム3の側方で略水平(図中で左側)に配置されている。
用紙搬送路59は、給紙部8における用紙収容部80から画像形成部14へ用紙Pを導くものである。詳しくは、用紙搬送路59には、用紙Pを搬送するための複数対の搬送ローラ84,…と、一対のレジストローラ15とが設けられている。一対のレジストローラ15は、複数対の搬送ローラ84,…からの用紙Pを感光体ドラム3上の静電潜像と同期をとって感光体ドラム3と転写ベルト103との間に搬送するように、図示しない駆動手段により動作するようになっている。一対のレジストローラ15は、用紙搬送方向Xにおいて感光体ドラム3より上流側且つ複数対の搬送ローラ84,…より下流側に配置されている。
本実施の形態では、給紙部8には用紙収容部80及び給紙装置200が設けられている。用紙収容部80は、大容量給紙カセット(LCC)81、手差しトレイ82及び複数の給紙トレイ83,…からなっている。用紙搬送路59において、複数対の搬送ローラ84,…は、用紙Pを給紙トレイ83,…から給紙装置200によって受け取り、用紙Pの先端部がレジストローラ15に達するまで該用紙Pを搬送するようになっている。即ち、複数対の搬送ローラ84,…は、一時的に停止しているレジストローラ15に用紙Pの先端部が達して当接し、該用紙Pが撓むまで該用紙Pを搬送するようになっている。この撓んだ用紙Pの弾性力により、該用紙Pの先端部をレジストローラ15に対して平行に揃えることが可能となる。レジストローラ15は、この後、回転駆動されることにより、該用紙Pを画像形成部14の転写ユニット10へ搬送するようになっている。
用紙搬送部7は、画像形成部14にて画像形成された用紙Pを排紙ローラ17により排紙トレイ17へと搬送するようになっている。
なお、用紙搬送部7においては、記録紙Pの位置等を検出する用紙搬送検知装置170(図1及び図2では図示せず、図3参照)を構成する用紙検知センサ171が各所に配置されている。これにより、各センサにより検出された記録紙Pの位置に基づいて搬送ローラ84,…やレジストローラ15が駆動制御され、記録紙Pが搬送及び位置制御される。
給紙装置200は、用紙収容部80を構成する複数の給紙トレイ83,…に対応して設けられている。
各給紙トレイ83は、画像情報が出力(印字)される複数枚の用紙Pを蓄積しておくためのものであり、画像形成部14の下方における給紙部8に装着されるようになっている。
画像形成装置1Aは、本実施の形態では、高速画像形成処理を目的としているため、各給紙トレイ83は、例えばA4、A3やB4等の定型サイズの用紙Pを500〜1500枚収容可能な容積が確保されている。
また、画像形成装置1Aの側面には、大容量給紙カセット(LCC)81及び手差しトレイ82が設けられている。大容量給紙トレイ81は、複数種の用紙Pを多量に収容可能なものである。手差しトレイ82は、主として不定型サイズ及び/又は少量の用紙Pを供給するためのものである。
排紙トレイ9は、手差しトレイ82とは反対側の画像形成装置1Aの側面に配置されている。この画像形成装置1Aは、排紙トレイ9に代えて、排紙用紙の後処理装置(例えば、ステープル、パンチ処理等の後処理装置)や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能な構成となっている。
以上説明した画像形成装置1Aは、用紙搬送部7によって、用紙収容部80から供給される用紙Pを感光体ドラム3と転写ユニット10との間に一枚ずつ搬送し、該用紙Pに対して感光体ドラム3上に形成されたトナー像を転写する。そして、定着ユニット6にて該用紙Pに未定着トナー像を定着する。その後、トナー像が定着された用紙Pは、指定された処理モードに応じて処理されて排紙トレイ9に排出される。
[画像形成装置の制御系]
次に、図1及び図2に示す画像形成装置1Aの制御系について、図3を参照しながら説明する。図3は、図1及び図2に示す画像形成装置1Aの制御構成を概略的に示すブロック図である。
図3に示すように、画像形成装置1Aに備えられた主制御部54は、該画像形成装置1A全体の動作を制御するものであり、例えば、CPU等の中央処理ユニットからなっており、記憶部53に接続されている。記憶部53は、ROM(Read Only Memory)55、RAM(Random access Memory)56等の半導体メモリを含んでいる。
ROM55は、主制御部54が実行する処理の手順である制御プログラムを格納するものである。RAM56は、作業用のワークエリアを提供するものである。
主制御部54は、画像の読み取り処理、画像処理、画像形成処理、及び用紙Pの搬送処理等をROM55に予め記憶されたプログラムにしたがってRAM56等の一時的記憶手段を用いて実行するようになっている。
なお、ROM55やRAM56等の半導体メモリに代えてHDD(ハードディスクドライブ)などの記憶手段を用いることができる。
画像形成装置1Aにおいて、スキャナ部22bによって読み取った原稿の画像情報(原稿画像データ)、又は図示しない通信ネットワークに繋がれた各端末装置から送信された原稿画像情報は、通信処理部58を介して画像処理部57に入力されるようになっている。
画像処理部57は、RAM56等の記憶部53に記憶された原稿画像情報を印字(用紙Pへの画像形成)に適した印字用画像情報に上記のプログラムによって処理するものである。印字用画像情報は画像形成部14に入力される。
画像形成部14、用紙搬送路59等において用紙Pの各種検出・制御を行う用紙搬送部7、定着ユニット6、排紙ローラ17において用紙Pの各種の検出・制御を行う排紙処理部60は、各々の駆動制御部62と連動している。
用紙搬送部7によって搬送される用紙Pは、印字工程(画像形成部14での画像情報の印字処理)と、その後に、その印字処理された用紙に対する定着工程(定着ユニット6)を経て用紙排出部である排紙トレイ9に排出されるようになっている。
なお、用紙搬送部7には、レジスト前検知スイッチ596、用紙検知センサ171,…や図示しない定着検知スイッチ及び排紙検知スイッチ等の検出信号が主制御部54の入力系に入力されるようになっている。
レジスト前検知スイッチ596は、レジストローラ15に用紙Pが到達したか否かを検出するスイッチである。定着検知スイッチは、定着ユニット6に用紙Pが到達したか否かを検出するスイッチである。排紙検知スイッチは、用紙Pが排紙された否かを検出するスイッチである。また、用紙搬送路59よって搬送される用紙Pは、用紙検知センサ171,…によって搬送状態が検出される。
そして、主制御部54は、入力系に接続された各種センサやスイッチなどの部材からの入力信号に基づき、出力系に接続されたモータやソレノイド、ランプなどの部材のタイミング制御を行うようになっている。
また、画像形成装置1Aには、運転条件設定部77が設けられている。この運転条件設定部77は、操作スイッチ類76によって使用者が設定した画像形成要求または用紙Pの種類等の画像形成条件に応じて、画像形成装置1Aの画像形成、又は搬送条件等の運転条件を設定するものである。
また、画像形成装置1Aは、設定された前記運転条件にしたがって、原稿読取駆動部64、用紙搬送駆動部66、印字処理駆動部68、定着駆動部70、及び排紙駆動部72の動作を駆動制御部62の制御によって行うようになっている。かかる動作は、ROM55に記憶されたプログラムに基づく主制御部54の指令に従って同期して行うようになっている。
原稿読取駆動部64は、スキャナ部22bの駆動用アクチュエータである。用紙搬送駆動部66は、用紙搬送部7の駆動用アクチュエータであり、ここでは、用紙搬送部7の駆動用モータである。より具体的には、用紙搬送駆動部66は、用紙搬送路59より用紙搬送方向X上流側に配置された後述する給紙装置200の後述する呼込部材230及びレジストローラ15の駆動用モータである。印字処理駆動部68は、画像形成部14の駆動用アクチュエータであり、ここでは、感光体ドラム3の駆動用モータである。定着駆動部70は、定着ユニット6の駆動用アクチュエータであり、ここでは、定着ユニット6の加熱ローラ6a及び加圧ローラ6bの駆動用モータである。
排紙駆動部72は、排紙処理部60の駆動用アクチュエータであり、ここでは、排紙ローラ17などの駆動用モータである。
これらの各駆動部の駆動用モータは、それぞれ同じ又は異なるモータを駆動源として適宜に動力伝達機構を介して構成することができる。
さらに、画像形成装置1Aには、オプション構成74として、後処理装置(ステープル装置、パンチ装置、複数段排紙トレイ、シフター等々)、自動原稿読み取り装置(自動原稿処理装置1A2等)が配置可能であり、それらオプション構成74は画像形成装置1Aの主制御部54とは別に各々のオプション構成74内に制御部74aを持ちながら、装置とのタイミング調整を、通信処理部58を介して同期するように構成されている。
[給紙装置の構成]
次に、本発明の実施形態に係る給紙装置200について、図4及び図5を参照しながら説明する。なお、ここでは、用紙収容部80のうちの給紙トレイ83に対して給紙装置200を適用した場合を例にとって説明する。なお、図4及び図5において、後述するカール検知装置215等は図示を省略してある。
図4は、本発明の実施形態に係る給紙装置200及びそれが設けられた給紙トレイ83の概略構成を説明するための図であって、図4(a)は、カールしていない用紙Pが給紙トレイ83内で降下している状態を正面から視た透視側面図であり、図4(b)は、カールしていない用紙Pが給紙トレイ83内で上昇している状態を正面から視た透視側面図である。また、図5は、図4に示す給紙装置200及び給紙トレイ83の概略構成を説明するための図であって、図5(a)は、該給紙装置200及び給紙トレイ83の平面図であり、図5(b)は、該給紙装置200及び給紙トレイ83を背面から視た透視側面図である。なお、図5において、図4に示す上限位置検出装置270等は図示を省略している。
給紙トレイ83は、用紙Pを収容する収容容器831と、収容容器831に収容した用紙Pの用紙搬送方向X上流側端部(以下、後端部という)P3の後方への移動を規制する第1規制部材832と、収容容器831に収容した用紙Pの用紙搬送方向Xに直交する水平方向(図中矢印Y方向)の位置を規制する第2規制部材833a,833bとを備えている。
給紙装置200は、積載部材201を備えている。積載部材201は、複数の用紙Pを積載可能、且つ用紙搬送方向Xの少なくとも先端部P1を上下に昇降可能なものとされている。
本実施の形態では、積載部材201は、用紙搬送方向Xに直交する方向Yに沿った軸線回り回動可能な回転板とされている。詳しくは、収容容器831及び積載部材201(以下、回転板201という)は、何れも平面視四角形状のものとされており、回転板201は収容容器831内に収容されている。
給紙装置200は、さらに給紙機構220を備えている。この給紙機構220は、給紙トレイ83に収納されて回転板201に積載されている最上位の用紙Pを引き出す呼込手段として作用する呼込部材(ここでは、ピックアップローラ、以下ピックアップローラという)230と、ピックアップローラ230にて引き出された用紙Pを1枚ずつ搬送するための分離搬送手段として作用する分離搬送機構240と、回転板201の少なくとも先端部P1を上下に昇降させる昇降手段として作用する昇降装置280と、回転板201の上限位置を検知する上限位置検出装置270とを備えている。本実施の形態では、昇降装置280は、回転板201の先端部P1側を用紙搬送方向Xに直交する方向Yに沿って配置される回転軸Q1回りに上下に昇降させる昇降機構250と、昇降機構250を駆動する昇降駆動部260とを備えている。昇降駆動部260は、ここではリフトアップ駆動モータ等の昇降駆動用アクチュエータとされている。そして、給紙装置200は、昇降駆動部260の駆動によって昇降機構250にて上昇状態にある回転板201に載せられた用紙Pのうち最上部に位置する用紙Pをピックアップローラ230にて順に引き出して(ピックアップして)該用紙Pを分離搬送機構240にて捌くことで、用紙搬送路59に向けて1枚ずつ供給するようになっている。
ピックアップローラ230は、給紙トレイ83の用紙排出(用紙Pの先端部P1)側の上部に配置されている。分離搬送機構240は、ピックアップローラ230にて引き出される用紙Pの上面側に配置される給紙ローラ241と、該給紙ローラ241に対峙される分離部材(ここでは分離ローラ、以下分離ローラという)242とを備えている。
詳しくは、ピックアップローラ230は、給紙ローラ241の軸線回りに旋回自在とされている。また、ピックアップローラ230は、給紙ローラ241と同方向に回転駆動されるようになっている。そして、ピックアップローラ230と給紙ローラ241との間には、ピックアップローラ230から給紙ローラ241へ用紙Pを円滑に案内するための搬送ガイド部材206が設けられている。この搬送ガイド部材206は、給紙ローラ241の軸線回りに旋回自在とされており、ピックアップローラ230を軸線回りに回転自在に支持している。
回転板201は、該回転板201の用紙排出側とは反対側端部において支持部材831a,831b(図5(a)参照)に回転軸Q1回り回動自在に支持されている。
詳しくは、支持部材831は、収容容器831の用紙搬送方向Xに直交する方向Y両側の側板とされており、該両側板831a,831bがそれぞれ回転軸Q1,Q1を支持している。回転板201は、用紙排出側とは反対側端部における用紙搬送方向Xに直交する方向Y両端部において上方に延びる係合支点部201a,201aを有している。この係合支点部201a,201aには、用紙搬送方向Xに直交する方向Yに貫通する貫通穴201b、201bが設けられている。そして、この貫通穴201b、201bに回転軸Q1,Q1が軸線回り回転自在に嵌入されている。これにより、回転板201は、回転軸Q1を介して両側板831a,831bに回転軸Q1回り回動自在に支持されるようになっている。
昇降機構250は、用紙排出側において回転板201を回転軸Q1回りに上下に昇降させる昇降部材251を備えている。
詳しくは、昇降部材251は、用紙搬送方向Xに直交する方向Yに沿って配置される回転軸Q2及び該回転軸Q2に支持された回動部251aを備え、回転板201と収容容器831の底板831cとの間に配置されている。回転軸Q2は、収容容器831の両側板831a,831bに軸線回り回転自在に支持されている。また、回転軸Q2は、収容容器831の一方の側板831aより外部に突出した突出部Q2aを有している。すなわち、収容容器831の一方の側板831aには、用紙搬送方向Xに直交する方向Yに貫通する貫通穴831a’が設けられている。そして、この貫通穴831a’に回転軸Q2が軸線回り回転自在に嵌入されている。
また、回転軸Q2の突出部Q2aには、昇降駆動部260の可動部260aに係合される係合部Q2bが相対回転不能に設けられている。なお、回転軸Q2の係合部Q2b及び昇降駆動部260の可動部260aは、少なくとも一方が回転軸Q2方向に沿って移動自在とされ且つ他方側へ向けて付勢されている。そして、回転軸Q2の係合部Q2bと昇降駆動部260の可動部260aとは、給紙トレイ83の給紙部8への装着時に、又は装着後に可動部260aが回転することにより、凹凸係合することで、可動部260aの回転に伴って係合部Q2bが回転するようになっている。
回動部251aは、回転軸Q2の周方向の一部において該回転軸Q2の径方向外方に向けて延設されている。回動部251aは、回転軸Q2の軸線回りの回転によって回転板201の底面201d’に当接しつつ摺動することで、回転板201が収容容器831の底板831cと平行状態となる下降姿勢と、回転板201の用紙排出側が上昇して回転板201が傾斜状態となる上昇姿勢とをとり得るようになっている。そして、昇降駆動部260は、可動部260aから係合部Q2bを介して回転軸Q2を回転させることで、回動部251aによって回転板201を用紙排出部側で回転軸Q1回りに上下に昇降させることができる。
上限位置検出装置270は、所定位置に固定された第1検知部材271と、昇降駆動部260の駆動によって昇降する部分に配設された第2検知部材272とを備えている。この上限位置検出装置270は、昇降駆動部260の駆動に伴う第2検知部材272の移動によって第1及び第2検知部材271,272が検知状態(ここではON状態)となることで回転板201の所定の基準上限位置を検知できるようになっている。ここで、基準上限位置とは、回転板201に積載されている正規の(カールしていない)用紙Pの最上位面から該最上位面に沿って延びる直線経路βが給紙ローラ241と分離ローラ242との間のニップ部γを通過するような位置をいう(図4(b)参照)。
ここでは、第1検知部材271は、給紙部8の所定位置に固設されたフォトセンサとされている。また、第2検知部材272は、ピックアップローラ230と給紙ローラ241との間に設けられた搬送ガイド部材206に配設された検知片とされている。かかる構成の上限位置検出装置270は、回転板201の上昇に伴う搬送ガイド部材206の移動によって第2検知部材272を第1検知部材271が検知することで、回転板201が前記基準上限位置に位置していることを検知することができる。この検知によって、主制御部54は、昇降駆動部260の作動を停止し、回転板201の上昇を停止するように構成されている。なお、主制御部54は、回転板201上の用紙Pが少なくなり、搬送ガイド部材206が下方に移動して、第2検知部材272による第1検知部材271の検知が解除されると、昇降装置280の昇降駆動部260を作動させ、第1及び第2検知部材271,272が検知状態になる位置に回転板201を上昇させるように構成されている。
[本発明の特徴部分の説明]
次に、本実施形態の給紙装置200の構成について図6及び図7を参照しながら説明する。
図6は、本実施形態に係る給紙装置200の構成を説明するための図であって、図6(a)は、カールしていない用紙Pが給紙トレイ83内で降下している状態の要部を正面から視た透視側面図であり、図6(b)は、カールしていない用紙Pが給紙トレイ83内で上昇後に搬送されている状態の要部を正面から視た透視側面図である。
また、図7は、本実施形態に係る給紙装置200の動作を説明するための図であって、図7(a)は、カールした用紙Pが給紙トレイ83内で降下している状態の要部を正面から視た透視側面図であり、図7(b)は、カールした用紙Pが給紙トレイ83内で上昇後に搬送されている状態の要部を正面から視た透視側面図であり、図7(c)は、カールした用紙Pが給紙トレイ83内で昇降位置が調整された後の状態の要部を正面から視た透視側面図である。なお、図6及び図7において、昇降機構250は図示を省略してある。後述する図9についても同様である。
給紙装置200は、用紙Pのカール量を検知するカール検知手段として作用するカール検知装置215をさらに備えている。そして、主制御部54は、カール検知装置215により検知した用紙Pのカール量に基づき回転板201に積載された用紙Pの最上位の昇降位置を変更するように昇降装置280を制御する昇降位置変更手段54aとして機能するように構成されている(図3参照)。
詳しくは、主制御部54は、カール検知装置215により検知した用紙Pのカール量に応じて昇降駆動部260によって昇降機構250の回動部251aを回転軸Q2回りに回転駆動することで、回転板201の先端部P1側を上下に昇降するようになっている。かかる構成を備えた給紙装置200では、用紙Pが正規の(カールしていない)状態において周囲の環境条件が変化する等により、たとえ用紙Pがカールしたとしても、用紙Pのカール量に応じて該用紙Pの最上位の昇降位置を変更することできる。従って、カールした用紙Pであっても、該用紙Pの先端部P1が給紙ローラ241と分離ローラ242との間のニップ部γに向かうように、ピックアップローラ230と用紙Pとの接触位置(ピックアップローラ230による用紙Pの給紙位置)を下げることができ、カールに起因する給紙遅れやJAM等の給紙不良を確実に防止することができる。
カール検知装置215は、本実施の形態では、主として用紙搬送方向Xにおいて中央部P2に比べ両端部P1,P3が次第に高くなるようにカールした用紙Pのカール量を検出するように構成されている。また、前記カール検知装置215は、ピックアップローラ230と給紙ローラ241との間の搬送ガイド部材206に設けられており、ピックアップローラ230にて回転板201から引き出された用紙Pのカール量を検知するようになっている。
詳しくは、カール検知装置215は、検知部位(後述する接触片215b’の用紙Pとの接触部位)δが仮想接線β’(図6(a)中鎖線参照)又は該仮想接線β’近傍に位置するときに検知状態となる一方、所定の基準量を超えたカール量の用紙Pにより検知部位δが仮想接線β’より所定量だけ上方(搬送ガイド部材206側)に移動すると非検知状態となるように構成されている。ここで、仮想接線β’は、ピックアップローラ230の用紙P搬送側と給紙ローラ241の用紙P搬送側とを結んだ接線のことである。
より具体的には、カール検知装置215は、検知部材215a(ここではフォトセンサ)と、用紙搬送方向Xに直交する方向Yに沿った回転軸Q3回りに揺動自在に支持された揺動部材215bとを備えている。なお、検知部材215aは、搬送ガイド部材206に設けられた支持部材(図示せず)の所定位置に固定されている。
揺動部材215bは、回転軸Q3を間にして一端部側がピックアップローラ230にて回転板201から引き出された用紙Pにピックアップローラ230と給紙ローラ241との間(好ましくは給紙ローラ241の近傍)で接触する接触片215b’とされ且つ他端部側が検知部材215aにて検知される検知片215b”とされている。さらに、揺動部材215bは、接触片215b’の用紙Pとの接触部位δが仮想接線β’又は仮想接線β’近傍に位置するときに、検知片215b” が検知部材215aにて検知状態となる一方、接触片215b’が用紙Pに接触するときに該用紙Pのカール量が所定の基準量を超えると、検知片215b” による検知部材215aの検知状態が解除されるように構成されている。
そして、主制御部54は、用紙Pのカール量が前記所定基準量を超え、検知片215b” による検知部材215aの検知状態が解除されている間(ここでは検知部材215aからの検知信号がOFF状態にある間)、昇降装置280の昇降駆動部260を作動させ、回転板201を下降させるように構成されている。
さらに具体的には、揺動部材215bは、接触部位δが仮想接線β’又は該仮想接線β’近傍に位置するとき、接触片215b’が自重により下方(搬送ガイド部材206側とは反対側)へ移動するようになっているため、カール検知装置215は、揺動部材215bにおける接触部位δの仮想接線β’又は該仮想接線β’近傍よりも下方への移動を規制する規制部材215cをさらに備えている。
回転軸Q3は、搬送ガイド部材206の用紙搬送方向X中央部よりも上流側上方に配置されている。そして、規制部材215cは、回転軸Q3よりも用紙搬送方向X上流側上方に位置することで、接触部位δの仮想接線β’又は該仮想接線β’近傍よりも下方への移動を規制するものとされている。
ここでは、検知部材215aは、ピックアップローラ230の上方近傍に配置されている。また、揺動部材215bは、回転軸Q3から接触片215b’側端部へ向かう途中で給紙ローラ241側に屈曲した形状とされている。
[給紙装置の動作]
図8は、本実施形態に係る給紙装置200の動作の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図8を用いて図6及び図7を参照しながら本実施形態の給紙装置の動作を説明する。
本実施形態の給紙装置200において、画像形成装置1Aへのジョブ要求がなされると、上限位置検出装置270がONしたか否かを判断する(ステップS1)。図6(a)に示す状態では、用紙Pが降下しており、上限位置検出装置270がOFF状態であるので(ステップS1:No)、図6(a)に示す状態から昇降駆動部260によって回転板201をピックアップローラ230に近づくように回動させて回転板201上の用紙Pを上昇させる(ステップS2)。用紙Pがピックアップローラ230に接触し、第1検知部材271が第2検知部材272を検知するまで、用紙Pを上昇させると、図6(b)に示すように、上限位置検出装置270がONする(ステップS1:Yes)。そうすると、昇降駆動部260の駆動が停止して(ステップS3)回転板201の上昇が停止する。そして、ピックアップローラ230は、用紙Pを回転板201から給紙ローラ241と分離ローラ242との間へ向けて送り出し、用紙Pを1枚ずつ給紙し(ステップS4)、カール検知装置215の揺動部材215bの検知片215b”による検知部材215aの検知状態を判定し(ステップS5)、図6(b)に示すように、検知片215b”にて検知部材215aが検出状態にあり、カール検知装置215がON状態のままであると(ステップS5:No)、ステップS6へ移行する。
このとき、例えば、低温低湿(10℃ 20%RH)、又は高温高湿(30℃ 85%RH)の環境条件では、用紙Pにカールが発生しやすく、特に、用紙Pが腰の強い厚紙や光沢紙などの用紙のように秤量が100g/m2以上のある程度厚みがある用紙の場合には、図7(b)に示すように、カール状態の用紙Pが搬送ガイド部材206に当接しながら給紙されると、用紙Pと搬送ガイド部材206との当接部分での摩擦負荷による搬送力の不良、及び給紙ローラ241と分離ローラ242にニップ部γへの挿入角度が高くなることによる給紙不具合が発生することがある。なお、ピックアップの際に用紙Pに加わる力は、元々、用紙Pの重送防止との兼ね合いで低い搬送力(例えば、1.961N〜3.432N(200gf〜350gf))に設定されており、摩擦による搬送力の不良によってカールに起因する給紙不良の影響が出やすいという傾向にある。
この点、本発明の実施形態に係る給紙装置200では、ピックアップローラ230により用紙Pを給紙する際に、主制御部54は、検知片215b” による検知部材215aの検知が解除状態にあり、カール検知装置215がOFFすると(ステップS5:Yes)、用紙Pのカール量が前記所定基準量を超え、カールによる搬送負荷が大きいと判断し、上限位置検出装置270がOFFしていても回転板201の上昇を禁止し(ステップS7)、検知部材215aが揺動部材215bの検知片215b” を検知するまで、図7(c)に示すように、昇降駆動部260によって回転板201を下降させる(ステップS8〜ステップS10)。
ここで、主制御部54は、カール検知装置215にて検知した用紙Pのカール量が一旦前記所定基準量を超えたと判断した場合には、上限位置検出装置270がOFFしていても、回転板201の上昇は禁止されているので、回転板201が下降したままである。このため、給紙に伴い用紙Pの量が少なくなると、用紙Pの最上位の位置が下がってしまう。従って、ここでは、所定の枚数(例えば、10枚〜20枚程度)のサイクルで(ステップS11:Yes)、回転板201の上昇禁止を解除して(ステップS12)、ステップS1へ移行し、ステップS1〜ステップS11の処理を繰り返す処理を行う。
一方、ステップS13ではジョブが終了したか否かを判断し、継続するならば(ステップS13:No)、ステップS14で用紙を給紙し、ステップS8へ移行する。なお、1ジョブが終了した場合には、回転板201の上昇禁止を解除しておく(ステップS15)。そして、ステップS6では、ジョブが終了したか否かを判断し、継続するならば、ステップS1へ移行する。
このように本発明の実施形態に係る給紙装置200によれば、カール検知装置215により検知したカール量に応じて回転板201に積載された用紙Pの最上位の昇降位置を変更するように昇降装置280を制御するので、たとえ用紙Pがカールしていたとしても、用紙Pのカール量に応じて、ピックアップローラ230による給紙位置を下降させることで、用紙Pを給紙ローラ241と分離ローラ242との間のニップ部γに向けて搬送することができ、給紙不良の発生を有効に防止することが可能となる。
以上説明した給紙装置200の構成では、既述したように、主制御部54は、カール検知装置215にて検知した用紙Pのカール量が一旦前記所定基準量を超えたと判断した場合には、上限位置検出装置270がOFFしていても、回転板201の上昇は禁止され、所定サイクルで、回転板201の上昇禁止を解除して図8のステップS1〜ステップS11の処理を繰り返すが、そうすると、所定サイクル毎に回転板201を上昇させ、カール検知の処理を行わなければならず、用紙Pの搬送効率が低下する上、用紙Pの安定した搬送を確保し難い。
[他の実施形態]
そこで、給紙装置200は、図9に示すような構成とすることができる。図9は、給紙装置200の他の例を説明するための図であって、図9(a)は、カールした用紙Pが給紙トレイ83内で降下している状態の要部を正面から視た透視側面図であり、図9(b)は、カールした用紙Pが給紙トレイ83内で上昇後に搬送されている状態の要部を正面から視た透視側面図であり、図9(c)は、カールした用紙Pが給紙トレイ83内で昇降位置が調整された後の状態の要部を正面から視た透視側面図であり、図9(d)は、カールした用紙Pの昇降位置調整後に上限位置検出装置270aの検出位置が調整された後の状態の要部を正面から視た透視側面図である。
図9に示す構成では、図6及び図7に示す給紙装置200において、上限位置検出装置270に代えて、上下方向に位置変更可能な検出位置で回転板201の上限位置を検出する上限位置検出装置(上限位置検出手段の一例)270a(図3では符号270の後括弧参照)を備えると共に、上限位置検出装置270aの前記検出位置を変更させる検出位置変更駆動部(検出位置変更手段の一例)290(図3では一点鎖線部参照)をさらに備えている。
そして、主制御装置54は、カール検知装置215により検知した用紙Pのカール量に応じて(すなわち昇降装置280にて下降した回転板201の変化量に応じて)上限位置検出装置270aの前記検出位置を変更するように検出位置変更駆動部290を制御する上限位置変更手段54b(図3では二点鎖線参照)として機能するように構成されている。
かかる構成では、用紙Pの搬送に伴って回転板201上の用紙Pが減少しても、図6及び図7に示す構成のように、所定サイクル毎に回転板201を上昇させる必要がなく、効率的且つ安定した用紙Pの搬送を実現することが可能となる。
詳しくは、上限位置検出装置270aは、用紙搬送方向Xに直交する方向Yに沿って配置された回転軸Q4に支持されるカム形状のカム部材273と、カム部材273の外周面に摺動されると共に搬送ガイド部材206の上方で給紙ローラ241の軸線回りに旋回自在とされた摺動部材274と、摺動部材274をカム部材273の外周面に向けて付勢する付勢部材(ここではコイルバネ)275と、摺動部材274に配設された第1検知部材271と、摺動部材274の下方で給紙ローラ241の軸線回りに旋回する搬送ガイド部材206に配設された第2検知部材272とを備えている。そして、検出位置変更駆動部290は、カム部材273を回転軸Q4回りに回転駆動するものとされている。検出位置変更駆動部290は、ここでは駆動モータ等の回転駆動用アクチュエータとされており、回転軸Q4を直接的又は駆動伝達機構を介して間接的に回転駆動することでカム部材273を回転させるようになっている。
カム部材273は、回転中心から外周までの距離が1回転する間に初めの半周で次第に短くなる一方、残りの半周で次第に長くなるように構成されたものであり、摺動部材274の上面に摺動されるようになっている。また、摺動部材274は、付勢部材275によってカム部材273へ付勢されると共に、検出位置変更駆動部290の駆動に伴ってカム部材273が回転することによって、該カム部材273の外周面に沿って摺動しつつ給紙ローラ241の軸線回りに旋回するものとされている。上限位置検出装置270aは、この摺動部材274の旋回によって、第1及び第2検知部材271,272が検知状態となることで回転板201の上限位置を検知できるようになっている。
なお、カム部材273は、摺動部材274の旋回範囲内で第1及び第2検知部材271,272が回転板201の上限位置を検出できるように構成されている。また、検出位置変更駆動部290は、初期状態では、回転板201が第1及び第2検知部材271,272にて前記基準上限位置(図9(b)参照)に位置することを検知できるような回転位置にカム部材273を位置させることができるようになっている。
そして、上限位置変更手段54bは、カール検知装置215にて検知された用紙Pのカール量が前記所定基準量を超えたと判断して回転板201を下降した後、第1及び第2検知部材271,272にて回転板201の上限位置が検知されていないときに、検出位置変更駆動部290を作動させ、第1及び第2検知部材271,272にて回転板201の上限位置を検知するまで摺動部材274を下方へ給紙ローラ241軸線回りに旋回させるように構成されている。
第1検知部材271は、ここでは、フォトセンサとされており、搬送ガイド部材206に対向するように摺動部材274に設けられている。第2検知部材272は、第1検知部材271を検知(ここでは遮光)する検知片とされており、搬送ガイド部材206の第1検知部材271に対応する位置に設けられている。また、付勢部材275は、ここでは、一端部が摺動部材274に且つ他端部が図示しない支持部材に固定されたコイルバネとされている。
図10は、本実施形態に係る給紙装置200の他の例の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
図10に示すフローチャートは、図8に示すフローチャートにおいて、ステップS11〜ステップS15に代えてステップS11’〜ステップS14’を設けてある。以下、図8に示すフローチャートと共通するステップについての説明は省略する。
主制御部54は、ステップS11’にて上限位置検出装置270aがONしたか否かを判断する。上限位置検出装置270aがOFF状態の場合には(ステップS11’:No)、図9(c)に示すように、検出位置変更駆動部290によって摺動部材274を下降させることにより、用紙Pがカールした分だけ降下した回転板201の変化量に対応して上限位置検出装置270aの検出位置を下降させる(ステップS12’)。図9(d)に示すように、上限位置検出装置270aがON状態になると(ステップS11’:Yes)、検出位置変更駆動部290の駆動を停止し(ステップS13’)、回転板201の上昇禁止を解除して(ステップS14’)、ステップS6へ移行する。
かかる構成では、回転板201に積層される用紙Pが減り、上限位置検出装置270aがOFF状態となっても、従来通りに上限位置検出装置270aがONするまで、回転板201を上昇させることが可能となる。これにより、図8に示す処理に比べ、用紙Pの搬送効率を向上させることができる上、図9(d)に示すように、カールした用紙Pを、搬送ガイド206に衝突させることなく、給紙ローラ241と分離ローラ242との間のニップ部γに向けて円滑に給紙することができる。
このように、回転板201の上限位置を用紙Pのカール量に応じて変更することで、用紙Pの搬送に伴って回転板201上の用紙Pが減少して該用紙Pの最上位置が低下しても、カールに起因する給紙遅れやJAM等の給紙不良を確実に防止することが可能となる。
なお、上限位置検出装置270aの検出位置をカム部材273によって変更したが、それに限定されるものではなく、上限位置検出装置270aの検出位置を変更できるものであれば、何れのものを用いてもよい。
また、本発明の実施形態に係る給紙装置は、ここでは、給紙トレイ83に適用した場合について例示したが、例えば、本実施の形態の画像形成装置1Aに備えられた大容量給紙カセット81や手差しトレイ82に適用してもよい。