JP2006298515A - 給紙装置、これを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＲＲ方式の位置精度許容度等の設計的利点を崩すことなく、信頼性を維持したまま低給紙速度でプリントスピードを高速化できる給紙装置を提供する。
【解決手段】 用紙の先端検知手段１０を、底板９上に積載された用紙Ｐの先端からフィードローラ２のニップ部までの間の位置に設ける。通常の制御で、先端検知手段１０の検出周期をたとえば１０ミリ秒毎とすると、給送する用紙Ｐの後端が分離給送部を抜けるときに先端検知手段１０が用紙Ｐの有無を瞬時に検出できるよう、先端検知手段１０の検出周期をその半分程度、例えば５ミリ秒以下とし、次給紙動作開始を速めるとともに、次紙先端を先端検知手段１０で止める場合の精度も向上させ、紙間のバラツキを押さえる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の給紙装置と、これを用いた画像形成装置に関する。

図３は、電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。この画像形成装置は、その主な構成としては、原稿を読み取る読み取りユニット１１、画像を形成する画像形成部１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３、ＡＤＦ１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１４、給紙カセット１５ないし１８を備える給紙部１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ２０）により構成してある。

そして、ＡＤＦ１３の原稿台２１上に原稿Ｄをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２３の回転により、画像読み取りユニット１１に固定されたコンタクトガラス２４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス２４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１２とコンタクトガラス２４の間に位置する読み取り装置２５によって読み取る。読み取り装置２５は、コンタクトガラス２４上の原稿Ｄを照明する光源２６、原稿画像を結像する光学系２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子２８等を有している。画像読み取り終了後、原稿Ｄを搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して排紙トレイ１４上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス２４上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット１１によって読み取る。

一方、画像形成部１２の内部には、像担持体である感光体３０が配置してある。感光体３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書込ユニット３２からは、読み取り装置２５によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置３３を通るとき、対向する転写装置３４によって感光体３０と転写装置３４の間に給送された記録媒体である用紙Ｐに転写する。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３５によって清掃する。

画像形成部１２の下部に配置した複数の給紙カセット１５ないし１８には用紙Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１５ないし１８から用紙Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その用紙Ｐの表面に、上述のように感光体３０の表面に形成したトナー像を転写する。次に用紙Ｐを矢印Ｂ４で示すように画像形成部１２内の定着装置３６に通し、熱と圧力の作用によって用紙Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。定着装置３６を通った用紙Ｐを排出ローラ対３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ２０へ排出し、スタックする。

このような複写機等の画像形成装置において、用紙トレイ１から用紙を一枚ずつ給送する給紙装置として、図４に示すような給紙装置が周知である。すなわち、用紙Ｐの給送方向に回転するフィードローラ２と、このフィードローラ２に圧接して対をなすとともにトルクリミッタを介して給送方向とは逆方向に駆動力を付与されるセパレートローラ３とを有する摩擦分離ローラ方式（以下ＦＲＲ方式という）の給紙装置がよく知られている。

ＦＲＲ方式の給紙装置では、通常、フィードローラ２とギヤ連結された呼び出しローラ４で用紙Ｐを呼び出し、フィードローラ２により給送した用紙Ｐが、用紙搬送方向下流に設けたグリップローラ５に到達したならば、呼び出しローラ４を用紙Ｐの紙面から離間させ、用紙Ｐの後端がフィードローラ２のニップを越える前にフィードローラ２の駆動を停止するようになっている。もし、フィードローラ２が常時駆動されていると、次の用紙も連続して給送されてしまい、画像形成に支障を来すためである。フィードローラ２には一方向クラッチが設けてあり、駆動を停止してフィードローラ２の軸が回転しなくても、グリップローラ５による用紙Ｐの搬送に伴い、フィードローラ２も用紙Ｐの搬送方向に従動回転するようになっている。

このような給紙装置では、次の用紙Ｐの給紙スタートのタイミングは、用紙Ｐの挙動が安定（スリップ率が低下）するグリップローラ５下流に設けた用紙検知手段６による前送の用紙Ｐ１の先端検知をトリガとして、前送の用紙Ｐ１の後端に追突せずかつ所定のプリントスピードを満足する所定のタイミングで呼び出しローラ４、フィードローラ２の駆動をスタートさせていた。

ところで近年、複写機、プリンタ等では高画質化を狙って画像形成時の用紙速度を低く抑える傾向にある。またプリントスピードの高速化も同時に求められるため、給紙部での紙間を狭くして低給紙速度でプリントスピードを稼ぐようになってきている。

また上述のＦＲＲ方式では用紙Ｐの分離性能が高く、用紙Ｐの先端位置とフィードローラ２の位置関係がラフでも分離性能に影響しないため、位置精度を上げるための余分なコストがかからず、近年主流となっているフロントローディングタイプの給紙トレイには好適な給紙方式となっている。

しかしながら、逆にＦＲＲ方式では給紙トレイ１上に積載された用紙Ｐの先端からフィードローラ２までの距離が給紙トレイ側壁７及び用紙ガイド８や用紙少積載時の底板９の上昇による先端退避によって１５〜３０ｍｍ程度要するため、前送の用紙Ｐ１との摩擦によって連れ出た次送紙Ｐ２の先端は、その給紙スタート時にはフィードローラ２に到達している場合もあり、そのためもあって用紙スタート位置にバラツキが生じていた。

次給紙スタートのタイミングは、このフィードローラ２の位置からスタートする用紙Ｐが前送紙Ｐ１の後端に追突しないタイミングで設定しなければならず、実際の紙間は最大３０ｍｍも狙いの紙間より大きくなってしまう場合も生じてしまい、プリントスピードの高速化を阻害する要因となっていた。

これに対し、フィードローラ２の用紙搬送方向下流に先端検知手段１０を設け、先端検知手段１０までは増速した速度で搬送し、用紙先端を検出したところで搬送を止めて用紙スタート位置を確定するという手段を用いるものもある。これは、搬送を一旦止めるタイムロスを補うため、かなりの増速を要する。したがってフィードローラ２、グリップローラ５ともにかなり大型のステッピングモータが必要となり、コストアップとなっていた。

またフィードローラ２及びグリップローラ５で駆動を兼用している場合には、フィードローラ部に電磁クラッチが必要となるが、クラッチのオフオンが通常より増えるため、クラッチの寿命低下につながり、信頼性を欠いていた。

本発明は、前述の問題にかんがみ、ＦＲＲ方式の位置精度許容度等の設計的利点を崩すことなく、信頼性を維持したまま低給紙速度でプリントスピードを高速化できる給紙装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る給紙装置は、積載された用紙束から用紙を繰り出す呼び出しローラと、繰り出された用紙を給送するフィードローラと、多枚の用紙が繰り出された場合にその２枚目以降の搬送を阻止するために前記フィードローラに圧接させたセパレートローラとからなる分離給送部を有する摩擦分離ローラ方式の給紙装置であって、積載された用紙先端から前記分離給送部までの間に用紙を検知する検知手段を設け、連続給紙をする際、給送される用紙後端が前記分離給送部を抜けるときに前記検知手段が紙無しを検知している場合、前記呼び出しローラの駆動を止めずに次給紙の繰り出しを行う給紙装置において、前記検知手段の前記検出の周期を通常制御時の半分程度の時間としたことを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１の給紙装置において、前記検知手段の前記検出の周期を５ミリ秒以下としたことを特徴とする。

同請求項３に係るものは、請求項１または２の給紙装置において、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を設定可能としたことを特徴とする。

同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかの給紙装置において、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を、通紙モード別に、デフォルト値として設定可能としたことを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から４のいずれかの給紙装置を備えることを特徴とする。

同請求項６に係るものは、請求項１または２の給紙装置を備え、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を設定可能な操作部を有することを特徴とする。

同請求項７に係るものは、請求項１から３のいずれかの給紙装置を備え、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を、通紙モード別に、デフォルト値として設定可能な操作部を有することを特徴とする。

本発明の給紙装置は、摩擦分離ローラ方式であって、連続給紙をする際に、給送する用紙後端が分離給送部を抜けるときに検知手段が紙無しを検知している場合、呼び出しローラの駆動を止めずに次給紙の繰り出しを行うものであり、検知手段は５ミリ秒以下の検出周期であるので、次給紙動作を速め、次紙先端検出精度も倍以上となり、さらに紙間のばらつきを低減できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

本発明の第１実施例を説明する。
積載された用紙先端から分離給送部までの間に用紙を検知する検知手段を設け、連続給紙をする際に給送する用紙後端が分離給送部を抜けるときに該検知手段が紙無しを検知している場合、呼び出しローラの駆動を止めずに次給紙の繰り出しを行う給紙装置の構成を図１に示す。図１において、全体的な構成は図４の従来例と同じである。また本発明は、例えば図３に示すような電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置において用いる。

図１の給紙装置は、図４の従来例でフィードローラ２とグリップローラ５までの間に設けられた先端検知手段１０を、底板９上に積載された用紙Ｐの先端からフィードローラ２のニップ部までの間の位置に設けている。

以下、動作に関して説明する。呼び出しローラ４で呼び出された用紙Ｐは、用紙Ｐの給送方向に回転するフィードローラ２と、このフィードローラ２に圧接され対をなすとともにトルクリミッタを介して給送方向とは逆方向に駆動力を付与されるセパレートローラ（分離部材）３とで形成される分離給送部に送られ、最上紙１枚のみを搬送する。

分離給送部より給送された用紙Ｐは、搬送方向下流に設けたグリップローラ５を通り、用紙検知手段６で先端を検知される。図示しない制御手段ではこの用紙検知手段６による用紙先端検知情報及び予め設定された用紙サイズ情報から、用紙Ｐの後端がフィードローラ２のニップを越える時間Ｔ１前にフィードローラ２の駆動を停止する。また、呼び出しローラ４は用紙先端がグリップローラ５のニップ部を通過してからこの用紙後端が呼び出しローラ４の接地部を通過する時間Ｔ２までの間で紙面から離間させる。

フィードローラ２には一方向クラッチが設置されており、駆動を停止してフィードローラ２の軸が回転しなくても、グリップローラ５により搬送される用紙に伴い、フィードローラ２は用紙の搬送方向に従動回転するようになっている。グリップローラ５で搬送された用紙Ｐは図示しないレジストローラで位置整合され、作像・定着部を経て画像形成装置外へ排紙される。

次に２枚以上のプリントを行う場合について説明する。１枚目の用紙Ｐ１搬送は上述同様である。次給紙スタートのタイミングは、用紙の挙動が安定（スリップ率が低下）するグリップローラ５下流に設けられた用紙検知手段６による前送紙Ｐ１の先端検知をトリガとする。これによって前送紙Ｐ１の後端に追突せずかつ所定のプリントスピードを満足する所定のタイミングで呼び出しローラ４およびフィードローラ２の駆動をスタートする思想は従来の画像形成装置と同様である。

次送紙Ｐ２が前送紙Ｐ１後端に追突しないタイミングであるが、搬送路上の用紙検知手段６で用紙の間隔が検出できないと追突が確認できないため、用紙検出のための紙間が必要となる。反射型センサでは８ｍｍ程度となる。またレジストローラでは用紙を撓ませて用紙先端をローラに付き当て斜行を補正している。したがって、レジストローラ直前の搬送ローラから用紙後端が抜けると、用紙後端はその弛み量分残るので、紙間が短縮することになる。弛み量は２〜６ｍｍ程度である。

また給紙スタート時の用紙先端はフィードローラ２のニップ部を越えることはないので、ここが給紙スタートの最下流位置となる。したがって前送紙Ｐ１の後端に追突しないタイミングは前送紙後端がフィードローラ２のニップ部を通過してから用紙検出のための紙間および弛み量分搬送した時点となる。実際はこれらの他に前送紙Ｐ１と次送紙Ｐ２のスリップの差を考慮するので、若干の余裕分を加える。本実施の形態では前送紙後端がフィードローラ２のニップ部を通過してから１５ｍｍ搬送後とする（Ｔ３）。

このタイミングで次送紙のスタートを行った場合、従来機構成では用紙スタート位置が０〜３０ｍｍまでバラツクので、プリントスピードとしては上記１５ｍｍ搬送分（Ｔ３）を加えた４５ｍｍの用紙間隔にレジスト部停止時間ｔを足した紙間に対応するものとなっていた。これに対し先端検知手段１０の位置を積載された用紙先端からフィードローラ２のニップ部までの間に設けている。

具体的にはフィードローラ２のニップ部の１２ｍｍ手前としている。動作としては前送紙Ｐ１の後端がフィードローラ２のニップ部を通過する直前Ｔ４に先端検知手段１０が、次送紙Ｐ２の先端が摩擦によって連れ出ることによる用紙有り検知をしていた場合、フィードローラ２の駆動を前送紙Ｐ１の後端通過前にストップし、上述した所定時間Ｔ３で次給紙をスタートさせる。逆に前送紙Ｐ１の後端がフィードローラ２のニップ部を通過する直前に先端検知手段１０が用紙無しを検知していた場合、フィードローラ２の駆動は止めずに呼び出しローラ４を後送紙Ｐ２の紙面に当接させる。

図２は上述した給紙装置の動作フローを説明するフローチャートである。上述したように、駆動を開始し（ステップ１）、フィードローラ２の駆動をオンにする（ステップ２）。呼び出しローラ４に当接し（ステップ３）、呼び出された用紙は分離給送部２、３より給送され、下流に設けられたグリップローラ５を通り、用紙検知手段６で用紙先端を検知する。用紙検知手段６で用紙先端が検知されると（ステップ４）、所定時間Ｔ２経過したかどうか判断し（ステップ５）、所定時間経過した場合には呼び出しローラ４を離間する（ステップ６）。

次に、所定時間Ｔ４に達したかどうか判断し（ステップ７）、そうであるならば先端検知手段１０により用紙有りかどうかを判断する（ステップ８）。用紙が無いならばジョブ枚数終了かどうかを判断し（ステップ９）、終了ならば、駆動を停止する（ステップ１４）。ステップ（ステップ８）で用紙有りならば、所定時間Ｔ１かどうか判断し（ステップ１０）、そうであるならばフィードローラ２の駆動をオフする（ステップ１１）。次に、ジョブ枚数終了かどうかを判断し（ステップ１２）、終了ならば、駆動を停止する（ステップ１４）。終了でないならば所定時間Ｔ３かどうかを判断し（ステップ１３）、所定時間Ｔ３であるならばフィードローラ２の駆動をオンする（ステップ２）に戻る。こうすることにより、先端検知手段１０が用紙有り検知の場合、最大で２７ｍｍ（１５ｍｍ＋１２ｍｍ）の用紙間隔にレジスト部停止時間ｔを加えた紙間隔に対応するプリントスピードになる。

用紙無し検知の場合は、最小でも１２ｍｍの用紙間隔に呼び出しローラ４の応答時間Ｔとレジスト部停止時間ｔを加えた紙間隔に対応するプリントスピードになる。また、最大で用紙積載位置〜フィードローラ２のニップ部間の３０ｍｍの用紙間隔に呼び出しローラ４の応答時間Ｔとレジスト部停止時間ｔを足した紙間に対応するプリントスピードになる。

呼び出しローラ４の応答時間Ｔを３ｍｍ搬送分の時間に設定すれば最少間隔１５ｍｍの設定を割ることはなく、このときのプリントスピードは３３ｍｍの用紙間隔にレジスト部停止時間ｔを足した紙間に対応するものとなる。したがって、従来装置の構成より１２ｍｍの紙間短縮となる。本形態では給紙速度を増速する必要がないので、駆動モータは通常の定速モータで十分である。また、次送紙の連れ出しは紙間摩擦係数にバラツキの多い粗悪な用紙束で頻発する程度なので、通常の用紙束での発生は希である。したがって、フィードローラ２の駆動オフ／オン回数が少なくなる。このためフィードローラ２およびグリップローラ５で駆動を兼用してフィードローラ部に電磁クラッチを使用している場合には、クラッチの寿命低下を軽減できるので、システムの信頼性もアップする。

なお以上及び以下において、ＦＲＲ給紙方式のみを例に取って説明しているが、セパレートローラに逆転駆動を掛けず、２枚目以降を阻止するだけの摩擦分離ローラ方式においても有効である。上記構成において、搬送紙後端がフィードローラ２のニップ部を抜ける直前に先端検知手段１０が用紙無しを検知したときに、呼び出しローラ４を紙面に当接させてから所定時間Ｔ５が経過しても先端検知手段１０が用紙検知しない場合、駆動を停止し、呼び出しローラ４を紙面から離間して、図示しない表示部にペーパエンド（紙無し）表示を行う。

上述した通常の制御で、先端検知手段１０の検出周期をたとえば１０ミリ秒毎とすると、給送する用紙Ｐの後端が分離給送部を抜けるときに先端検知手段１０が用紙Ｐの有無を瞬時に検出できるよう、先端検知手段１０の検出周期をその半分以下、すなわち５ミリ秒以下とし、次給紙動作開始を速めるとともに、次紙先端を先端検知手段１０で止める場合の精度も向上させ、紙間のバラツキを押さえる。

なお、先端検知手段１０の検出周期は通常時の半分以下であることが好ましいが、そうでなくてはならないというものではない。従って本明細書で言う検出周期が通常時の半分程度とは、通常時の半分の時間より長くても、あるいは短くてもどちらでも良く、所望の用紙搬送制御が可能であるものであれば良い。

すなわち、積載された用紙束から用紙を繰り出す呼び出しローラと、繰り出された用紙を給送するフィードローラ及び多枚の用紙が繰り出された場合にその２枚目以降の搬送を阻止する該フィードローラに圧接されたセパレートローラからなる分離給送部を有する摩擦分離ローラ方式の給紙装置であって、積載された用紙先端から分離給送部までの間に用紙を検知する検知手段を設け、連続給紙をする際に給送する用紙後端が分離給送部を抜けるときに該検知手段が紙無しを検知している場合、呼び出しローラの駆動を止めずに次給紙の繰り出しを行うことを特徴とする給紙装置において、該検知手段は例えば５ミリ秒以下という通常時の半分程度の検出周期とすることによって、次給紙動作を速め、次紙先端検出精度も倍以上となり、さらに紙間のばらつきを低減できる。また、検知手段の検出周期のみを上げるので、制御負荷増大も最小限で済む。

分離給送部より給送された用紙は、下流に設けられたグリップローラ５を通り、用紙検知手段６で用紙先端を検知する。図示しない制御手段ではこの用紙先端検知情報及び予め設定された用紙サイズ情報や搬送速度から、搬送紙後端が先端検知手段１０を通過する時間を予測し、先端検知手段１０を読みに行くが、実際には用紙固有のスリップによって、この通過時間が変動するため、場合によっては、次紙先端のつもりが、先送用紙Ｐ１の後端を誤検出してしまう場合がある。そこで、図示しない操作部よりこの先送用紙Ｐ１の後端通過予測時間を調整可能とし、使用する用紙に最適な設定を可能とする。すなわち、用紙後端が分離給送部を抜ける見込み時間を操作部から設定可能にすることにより、用紙固有のスリップに対応でき、用紙対応性が向上する。また検出周期の細かい検知手段の読み込み時間も紙種に合わせて短く設定できるので、制御負荷はさらに減ることになる。

またプリンタによっては紙種をある程度限定した通紙モードを設ける場合がある。通紙モードの例としては、例えば厚紙、薄紙、ＯＨＰ、封筒、ハガキ、ラベル紙等がある。このようなモードに対して上述の後端通過予測時間を専用のデフォルト値に設定しておくとよい。用紙後端が分離給送部を抜ける見込み時間を通紙モード別にデフォルト値を設定したことにより、通紙モード毎の設定の煩雑さが解消できる。

本発明の第１実施例の給紙装置の概念的断面図 図１の給紙装置の動作フローを説明するフローチャート 電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図 従来の給紙装置の概念的断面図

符号の説明

１：用紙トレイ
２：フィードローラ
３：セパレートローラ
４：呼び出しローラ
５：グリップローラ
６：用紙検知手段
７：給紙トレイ側壁
８：用紙ガイド
９：底板
１０：先端検知手段
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２：用紙
１５〜１８：給紙カセット

Claims (7)

1. 積載された用紙束から用紙を繰り出す呼び出しローラと、繰り出された用紙を給送するフィードローラと、多枚の用紙が繰り出された場合にその２枚目以降の搬送を阻止するために前記フィードローラに圧接させたセパレートローラとからなる分離給送部を有する摩擦分離ローラ方式の給紙装置であって、積載された用紙先端から前記分離給送部までの間に用紙を検知する検知手段を設け、連続給紙をする際、給送される用紙後端が前記分離給送部を抜けるときに前記検知手段が紙無しを検知している場合、前記呼び出しローラの駆動を止めずに次給紙の繰り出しを行う給紙装置において、前記検知手段の前記検出の周期を通常制御時の半分程度の時間としたことを特徴とする給紙装置。
2. 請求項１の給紙装置において、前記検知手段の前記検出の周期を５ミリ秒以下としたことを特徴とする給紙装置。
3. 請求項１または２の給紙装置において、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を設定可能としたことを特徴とする給紙装置。
4. 請求項１から３のいずれかの給紙装置において、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を、通紙モード別に、デフォルト値として設定可能としたことを特徴とする給紙装置。
5. 請求項１から４のいずれかの給紙装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１または２の給紙装置を備え、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を設定可能な操作部を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から３のいずれかの給紙装置を備え、用紙後端が前記分離給送部を抜ける見込み時間を、通紙モード別に、デフォルト値として設定可能な操作部を有することを特徴とする画像形成装置。