JP2008056408A - 給紙装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピックアップローラの駆動及び停止を繰り返すことによるロスを生じることなく、連続給紙時の紙間のばらつきを抑制することができる給紙装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ピックアップローラ３と給紙ローラ４との間に、反射型フォトセンサからなる給紙前センサ１８を配設し、連続給紙を行う際には、１枚目の記録用紙Ｐの給紙動作終了後、２枚目の記録用紙Ｐを給紙動作開始前に、給紙カセット２に積載されている最上位の記録用紙Ｐの前端を、給紙前センサ１８によって検出し、その検出結果に応じてピックアップローラ３を駆動させるタイミングを調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる、給紙カセットに収容された記録用紙を、画像形成部へと給送するための給紙装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、画像形成部へと用紙を給送するための給紙装置として、用紙が積載される給紙カセットと、この給紙カセットの上方に配設され、積載された用紙を最上位紙から順に送り出すピックアップローラと、ピックアップローラの用紙搬送方向下流に配設され、ピックアップローラによって複数枚の用紙が同時に送り出された場合に、これらの用紙を捌いて１枚のみ画像形成部へと搬送する分離手段とから構成される給紙装置が多く使用されている。

上記のように構成された給紙装置では、給紙動作時にピックアップローラは給紙カセットに積載されている最上位の用紙のみ送り出そうとするが、用紙間摩擦力が大きい場合等に２枚目以降の用紙が最上位紙に連なって搬送されることがあり、複数枚の用紙を連続して給紙する際に、送り出される用紙の搬送方向前端の位置が、ピックアップローラと分離手段との間でばらつくことがある。このような場合、ピックアップローラが一定の間隔で給紙動作を行うように構成されていると、用紙の前端位置のばらつきがそのまま紙間の変化につながってしまうこととなる。

ところで、近年では、画像形成装置の高速化が要求されており、上記したような給紙装置による用紙給紙時の用紙搬送速度を上げたり、連続給紙時の用紙の紙間を短くしたりすることによって、画像形成装置の高速化を図られている。しかし、給紙装置による用紙搬送速度を上げる場合には給紙のタイミングをシビアに設定する必要があるため、紙間を短くする方法が採用されることが多い。そのため、上述したような用紙の搬送方向前端の位置のばらつきが無視できないようになっている。

そこで、用紙の前端位置のばらつきを防止する種々の技術が提案されており、例えば特許文献１には、給紙カセットから用紙を送り出すピックアップローラと、用紙を分離して１枚ずつ給紙する分離手段との間に分離前センサを配設して、ピックアップローラに対し用紙の給送指令が与えられる前に、ピックアップローラを動作させて用紙が分離前センサによって検知される位置まで予め送り出すプレ給紙を行うように構成されたシート供給装置が開示されている。

このシート給送装置では、用紙の給送指令を受ける前に予め用紙を送り出してその搬送方向前端を分離手段に近接させておくことにより、ピックアップローラによって送り出される用紙の搬送方向前端の位置のばらつきを低減させることができ、これによって、連続給紙時の紙間のばらつきを抑制することができる。
特開２００５−２２７９２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のシート給送装置では、給送指令が与えられる前にプレ給紙を行うことによって最上位紙の搬送方向前端の位置のばらつきを防止する構成であるが、この構成ではプレ給紙時に用紙を分離前センサで検知された位置で一旦停止させる必要があり、ピックアップローラを駆動させるモータの駆動及び停止（若しくは電磁クラッチの接続及び切断）を繰り返す時間が必要となり、その分紙間を余分に取る必要があった。

本発明においては上述の事情に鑑み、ピックアップローラの駆動及び停止を繰り返すことによるロスを生じることなく、連続給紙時の紙間のばらつきを抑制することができる給紙装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、複数の記録用紙が積載された給紙カセットから記録用紙を送り出すピックアップローラと、該ピックアップローラの下流側に配置され、前記ピックアップローラからの記録用紙を搬送する給紙ローラと、該給紙ローラに圧接されニップ部を形成して、複数の記録用紙から一枚の記録用紙を分離するための分離手段と、前記ピックアップローラ及び前記給紙ローラの駆動を制御する制御手段と、を備えた給紙装置において、前記ピックアップローラの搬送方向下流側且つ前記給紙ローラの搬送方向上流側には、前記給紙カセットに積載された最上位の記録用紙の搬送方向前端の位置を検出する検出手段が配設されており、前記制御手段は、前記検出手段により検出された記録用紙の前端位置に応じて、前記ピックアップローラの駆動のタイミングを調整することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の給紙装置において、前記検出手段には、搬送方向に沿って複数のセンサが備えられていることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の給紙装置において、前記検出手段に備えられるセンサは、発光素子および受光素子を備えた反射型フォトセンサであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、連続して給紙を行う場合には、１枚目の給紙動作時において、最上位紙に連なって２枚目以降の記録用紙が送り出される等により、給紙前の記録用紙の搬送方向前端の位置にばらつきが生じた場合であっても、２枚目の給紙動作開始前に検出手段によって検出された記録用紙の前端の位置に応じて、ピックアップローラを駆動させるタイミングを遅らせることにより、連続して給紙される記録用紙の紙間のばらつきを抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の給紙装置において、記録用紙の前端位置を検出する検出手段に複数のセンサを備えることにより、記録用紙の前端位置を段階的に検出することができ、ピックアップローラの駆動のタイミングを段階的に変化させることができるため、より簡単な構成で紙間のばらつきを抑制することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の給紙装置において、検出手段に、発光素子および受光素子を備えた反射型フォトセンサを用いることによって、記録用紙の前端が直前に給紙された記録用紙の後端と完全に重なっていない限り、記録用紙の前端位置を検知することができるため、より精度よくピックアップローラの駆動のタイミングを制御することができ、紙間のばらつきを抑制することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の給紙装置を画像形成装置に搭載することにより、ピックアップローラの駆動及び停止を繰り返すことによるロスを生じることなく、連続給紙時の紙間の変化を抑制することができる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る給紙装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。なお、本実施形態においては画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタを例示しているが、画像形成装置としてプリンタ以外の、例えば複写機、ファクシミリ装置等であっても適用できることはいうまでもない。

図１に示すように、画像形成装置１の下部には、画像形成装置１本体に対して着脱可能に構成された、記録用紙Ｐが収容される給紙カセット２が備えられている。そして、給紙カセット２の上方には、給紙カセット２に収容された記録用紙Ｐを送り出すピックアップローラ３が配置されており、このピックアップローラ３の用紙搬送方向下流には、送り出された記録用紙Ｐをさらに下流へと搬送する給紙ローラ４が配置されている。なお、これらのピックアップローラ３及び給紙ローラ４は駆動連結されており、給紙ローラ４に駆動が入力されることにより、ピックアップローラ３も連動するようになっている。

給紙カセット２の内部には、用紙搬送方向上流端部を給紙カセット２に回動自在に支持された用紙積載板５と、この用紙積載板５の下流端部を下方より押圧して持ち上げるリフタ６が備えられており、これらによって、積載された記録用紙Ｐがピックアップローラ３に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２には、分離手段である分離ローラ７が、前記給紙ローラ４に圧接されるように配設されている。

この分離ローラ７は、給紙用モータ２５（図３参照）とは駆動連結されておらず、その回転軸にはトルクリミッタが設けられており、ピックアップローラ３により記録用紙Ｐが１枚のみ送り出された場合には、トルクリミッタが作用して給紙ローラ４に従動回転するが、ピックアップローラ３により複数枚の記録用紙Ｐが送り出された場合には、トルクリミッタが作用せず、給紙ローラ４と分離ローラ７とのニップ部で捌くことにより、給紙ローラ４に接している最上位の記録用紙Ｐのみを下流側へと搬送するよう構成されている。

なお、本実施形態においては、分離ローラ７を給紙用モータ２５と駆動連結させていないが、分離ローラ７を給紙用モータ２５と駆動連結させて、給紙ローラ４が記録用紙Ｐを搬送する方向と反対方向に記録用紙Ｐを搬送する方向に回転させるよう構成してもよい。また、分離手段には分離ローラ７以外に分離パッドを用いることも可能である。

また、給紙カセット２の内部の用紙搬送方向略中央部には、サイドカーソル８が備えられている。このサイドカーソル８は２個備えられており、用紙搬送方向に直交する用紙幅方向の両側から、用紙積載板５上に積載される記録用紙Ｐの側面に当接して、記録用紙Ｐの幅方向の位置決めを行う。なお、サイドカーソル８は、用紙幅方向に設けられた図示しない摺動溝に沿って変位させることができるよう構成されている。

そして、サイドカーソル８の近傍には、用紙サイズ検知手段９が備えられている。用紙サイズ検知手段９には、フォトインタラプタ等から構成される図示しない光センサが複数備えられている。これらの光センサは、給紙カセット２に所定のサイズ用紙が積載された際に、その用紙幅に対応する位置に配置されており、この光センサが、サイドカーソル８の位置を検知することにより積載された用紙のサイズを識別できるようになっている。

更に、画像形成装置１には、給紙カセット２から分離給送された記録用紙Ｐを搬送するフィードローラ対１０、レジストローラ対１１、電子写真感光体である感光体ドラム１２ａに画像を形成する画像形成手段１２、画像情報に基づいた情報光Ｄを感光体ドラム１２ａへ照射するスキャナユニット１３、感光体ドラム１２ａに形成された画像を記録用紙Ｐに転写する転写手段１４、転写された画像を記録用紙Ｐに定着する定着手段１５及び画像が定着された記録用紙Ｐを装置外へと排出する排出ローラ対１６が備えられている。

なお、画像形成手段１２は、上述の感光体ドラム１２ａと、少なくとも１つのプロセス手段とを備え、画像形成装置１に脱着可能なプロセスカートリッジとしてユニット化されている。プロセス手段としては、例えば、感光体ドラム１２ａを帯電させる帯電手段、感光体ドラム１２ａに形成される潜像を現像する現像手段、感光体ドラム１２ａの表面に残るトナーをクリーニングするためのクリーニング手段等がある。

このような構成の画像形成装置１では、画像情報に基づいた情報光Ｄをスキャナユニット１３から感光体ドラム１２ａへ照射し、感光体ドラム１２ａに静電潜像を形成し、この静電潜像を現像することにより感光体ドラム１２ａにトナー像を形成する。そして、このトナー像の形成と同期させて、記録用紙Ｐを１枚ずつ給紙カセット２から分離給送するとともに、フィードローラ対１０及びレジストローラ対１１によって画像形成手段１２へと搬送する。

記録用紙Ｐが所定の転写位置へと搬送されると、画像形成手段１２を構成する感光体ドラム１２ａに形成されたトナー像を、転写手段１４によって記録用紙Ｐに転写する。このトナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着手段１５へと搬送され、この定着手段１５によって転写トナー像が定着され、さらに排出ローラ対１６によって装置外に排出される。

続いて、図２を参照して本発明に係る給紙装置について詳細に説明する。図２は、本発明に係る給紙装置を側方から見た状態を示す模式図である。

図２に示すように、本発明に係る給紙装置には、給紙ローラ４とフィードローラ対１０との間には、フィード前センサ１７が配設されており、ピックアップローラ３と給紙ローラ４との間に、給紙カセット２に積載された最上位の用紙の搬送方向前端の位置を検知する給紙前センサ１８が配設されている。ここで、給紙前センサ１８には、第１センサ１８ａ、第２センサ１８ｂ及び第３センサ１８ｃの３つの反射型フォトセンサが備えられており、これらのセンサをピックアップローラ３側から用紙搬送方向に沿って順に配置することによって、記録用紙Ｐの前端位置を段階的に検知することができるようになっている。

なお、給紙前センサ１８を構成する第１センサ１８ａ、第２センサ１８ｂ及び第３センサ１８ｃには、遮光片と透過型フォトセンサとから構成されるフォトインタラプタ等の他のセンサを用いることも可能であるが、発光素子および受光素子を備えた反射型フォトセンサを用いることによって、記録用紙Ｐの前端が直前に給紙された用紙の後端と完全に重なっていない限り、記録用紙Ｐの前端位置を精度よく検知することができるため、給紙前センサ１８には反射型フォトセンサを用いることが好ましい。

続いて、図３を参照して、本発明に係る給紙装置の制御系の構成について説明する。図３は本発明に係る給紙装置の制御系の構成を示すブロック図である。本発明に係る給紙装置の制御系には、主制御部２０が備えられており、この主制御部２０には、インターフェース２１、用紙サイズ検知手段９、フィード前センサ１７、給紙前センサ１８、ＲＯＭ２２、モータ制御回路２３及びクラッチ制御回路２４が接続されている。

インターフェース２１は、例えば、図示しないパソコン等のホスト装置とデータの送受信を行い、主制御部２０へと印刷枚数等の情報を入力する。ＲＯＭ２２は、記録用紙Ｐをピックアップローラ３から、給紙ローラ４まで用紙を送るのに要する時間や給紙ローラ４からフィードローラ対１０まで用紙を送るのに要する時間、及び、ピックアップローラ３を駆動させるタイミング等を記憶している記憶手段である。

モータ制御回路２３には、ピックアップローラ３等を回転駆動させる給紙用モータ２５が接続されており、主制御部２０からの出力信号により給紙用モータ２５を駆動させて、ピックアップローラ３等を回転駆動させるものである。クラッチ制御回路２４には、給紙ローラ４に設けられた第１クラッチ２６、及びフィードローラ対１０に設けられた第２クラッチ２７が接続されており、主制御部２０からの出力信号によって第１クラッチ２６及び第２クラッチ２７を制御して、ピックアップローラ３及び給紙ローラ４並びにフィードローラ対１０のＯＮ・ＯＦＦを制御する。

そして、主制御部２０は、インターフェース２１を介して受信された画像データに基づいて各種制御回路に制御信号を出力するものであり、特に、複数枚の連続印刷が入力された場合には、２枚目以降の給紙前に給紙前センサ１８によって、記録用紙Ｐの搬送方向前端の位置を検出して、その結果に応じてピックアップローラ３及び給紙ローラ４を駆動させるタイミングを調整するようになっている。

次に、本発明に係る給紙装置の給紙動作について、図１〜図５を参照し、図６のステップに従って説明する。図４及び図５は、連続給紙時のピックアップローラ３及びフィードローラ対１０の動作、並びにフィード前センサ１７及び給紙前センサ１８の検知状態を示すタイミングチャートであり、図４は最上位紙のみ給送された場合を図示しており、図５は２枚目以降の用紙が連なって給送された場合を図示している。図６は、本発明の給紙装置の動作を示すフローチャートである。

先ず、インターフェース２１から給紙指令が入力されると、主制御部２０は用紙サイズ検知手段９によって、給紙カセット２に積載されている記録用紙Ｐのサイズを検出し（ステップＳ１）、その記録用紙Ｐの搬送に要する時間等をＲＯＭ２２から呼び出す。用紙サイズを検出すると、給紙動作が開始され（ステップＳ２）、主制御部２０はモータ制御回路２３へ制御信号を出力して給紙用モータ２５を駆動させた後、クラッチ制御回路２４へ制御信号を出力して第１クラッチ２６を連結させて、ピックアップローラ３を駆動させる（ステップＳ３）。

ピックアップローラ３及び給紙ローラ４によって記録用紙Ｐが搬送され、フィード前センサ１７が記録用紙Ｐを検知すると、主制御部２０はクラッチ制御回路２４へ制御信号を出力して第２クラッチ２６を連結させて、フィードローラ対１０を駆動させる。フィード前センサ１７が記録用紙Ｐを検知してから所定の時間ｔ１が経過した後、すなわち、記録用紙Ｐがフィードローラ対１０に挟持されるのを待って、主制御部２０はクラッチ制御回路２４へ制御信号を出力して第１クラッチ２６を切断して、ピックアップローラ３の駆動を停止させる（ステップＳ４）。

そして、１枚目の給紙動作が終了すると、主制御部２０によってインターフェース２１から連続給紙が指定されているか否かが判断され（ステップＳ５）、連続給紙が指定されていない場合には、ピックアップローラ３の駆動が停止された後、所定時間経過後に、主制御部２０はクラッチ制御回路２４へ制御信号を出力し第２クラッチ２６を切断して、フィードローラ対１０の駆動を停止させた後、モータ制御回路２３へ制御信号を出力し第１クラッチ２５を切断して、給紙用モータ２５の駆動を停止させ給紙動作を終了する。

一方、ステップＳ５において連続給紙が指定されている場合には、主制御部２０は、１枚目の記録用紙Ｐの給送時にピックアップローラ３を停止させた後、所定の時間ｔ２が経過した後、すなわち、１枚目の記録用紙Ｐの後端が給紙前センサ１８を通過する時間が経過した後に、給紙前センサ１８によって給紙カセット２に積載されている最上位紙の搬送方向前端の位置を検出する（ステップＳ６）。

ここで、本発明に係る給紙装置では、連続給紙時において、２枚目以降の給紙動作開始前の給紙カセット２に積載されている最上位の記録用紙Ｐの前端の位置が、所定の位置よりも用紙搬送方向前方へと送り出されている場合、すなわち、記録用紙Ｐが給紙前センサ１８に備えられた第１センサ１８ａによって検知されている場合には、ピックアップローラ３を駆動させるタイミングを調整するよう構成されている。

従って、２枚目の給紙動作開始前に、主制御部２０によって第１センサ１８ａが記録用紙Ｐを検知しているか否かが判断され（ステップＳ７）、図４に示すように、２枚目の給紙動作開始前に、第１センサ１８ａが記録用紙Ｐを検知していない場合には、主制御部２０は、１枚目に給送された記録用紙Ｐと２枚目に給送される記録用紙Ｐとの間に所定の紙間が形成されるように、１枚目の記録用紙Ｐの給送時にピックアップローラ３を停止させてから所定の時間Ｔが経過した後、ピックアップローラ３を駆動させる（ステップＳ９）。

一方、ステップＳ７において、少なくとも第１センサ１８ａが記録用紙Ｐを検知している場合には、主制御部２０は、記録用紙Ｐの搬送方向前端の位置に応じてピックアップローラ３を駆動させるタイミングを遅らせる。すなわち、１枚目の給紙動作時において、最上位紙に連なって２枚目以降の記録用紙Ｐが送り出されて、給紙ローラ４と分離ローラ７とのニップ部で分離されて、例えば、図５に示すように、２枚目の給紙動作開始前に、第１センサ１８ａ、第２センサ１８ｂ及び第３センサ１８ｃが記録用紙Ｐを検知していた場合には、主制御部２０は、１枚目の記録用紙Ｐの給送時にピックアップローラ３を停止させてから、所定の時間Ｔ＋Ｔ３が経過した後、ピックアップローラ３を駆動させる。

このように、１枚目の給紙動作時において、最上位紙に連なって２枚目以降の記録用紙Ｐが送り出されている場合であっても、２枚目の給紙動作開始前に検出された記録用紙Ｐの前端の位置に応じて、ピックアップローラ３を駆動させるタイミングを遅らせることにより、給紙前の記録用紙Ｐの搬送方向前端の位置にばらつきが生じても、連続して給紙される記録用紙Ｐの紙間のばらつきを抑制することができる。

また、給紙前センサ１８には、３つのセンサが備えられているため、上記のように全てのセンサが記録用紙Ｐを検知している場合には、ピックアップローラ３を駆動させるタイミングをＴ３遅らせ、第１センサ１８ａ及び第２センサ１８ｂが検知している場合には、Ｔ３よりも遅らせる時間を短くし、また、第１センサ１８ａのみが記録用紙Ｐを検知している場合には、駆動を遅らせる時間をさらに短くするというように、記録用紙Ｐの前端位置に応じて駆動タイミングを段階的に変化させることにより、より紙間のばらつきを抑制することができる。

そして、ピックアップローラ３及び給紙ローラ４によって記録用紙Ｐが搬送され、フィード前センサ１７が記録用紙Ｐを検知してから所定の時間ｔ１が経過した後、主制御部２０は、ピックアップローラ３の駆動を停止させる（ステップＳ１０）。なお、連続給紙時には、フィードローラ対１０は、１枚目の記録用紙Ｐを給送する際に駆動された後、この１枚目の記録用紙Ｐがレジストローラ対１１に到達し、画像形成手段１２へのトナー像の形成と同期させるために、レジストローラ対１１に合わせて一旦停止された後、直ちに駆動が再開され、２枚目以降の給送に備えるよう構成されている。

最後に、主制御部２０によって給紙動作が終了したか否かが判断され（ステップＳ１１）、処理が継続している場合はステップＳ６に戻って同様の手順を繰り返す（ステップＳ６〜Ｓ１１）。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、３つの反射型フォトセンサを備えた給紙前センサ１８を用いているが、これは２つ以下又は４つ以上の反射型フォトセンサを備えた給紙前センサを用いることも可能である。また、上記実施形態においては、給紙カセット２に積載された記録用紙Ｐのサイズを検出する用紙サイズ検出手段９を設けたが、これは用紙サイズ検出手段９を設けず、例えば、操作パネルから用紙サイズを入力するよう構成することも可能である。

本発明は、プリンタ、複写機及びファクシミリ等の画像形成装置に備えられる、給紙カセットに収容された記録用紙を、画像形成部へと給送するための給紙装置に利用することができる。

は、本発明に係る給紙装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 は、本発明に係る給紙装置を側方から見た状態を示す拡大模式図である。 は、本発明に係る給紙装置の制御系の構成を示すブロック図である。 は、最上位紙のみが給送された場合を示す、連続給紙時のピックアップローラ及びフィードローラ対の動作等を示すタイミングチャートである。 は、２枚目以降の用紙が連なって給送された場合を示す、連続給紙時のピックアップローラ及びフィードローラ対の動作等を示すタイミングチャートである。 は、本発明の給紙装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 給紙カセット
３ ピックアップローラ
４ 給紙ローラ
５ 用紙積載板
６ リフタ
７ 分離ローラ（分離手段）
８ サイドカーソル
９ 用紙サイズ検知手段
１０ フィードローラ対
１７ フィード前センサ
１８ 給紙前センサ（検出手段）
２０ 主制御部（制御手段）

Claims (4)

1. 複数の記録用紙が積載された給紙カセットから記録用紙を送り出すピックアップローラと、該ピックアップローラの下流側に配置され、前記ピックアップローラからの記録用紙を搬送する給紙ローラと、該給紙ローラに圧接されニップ部を形成して、複数の記録用紙から一枚の記録用紙を分離するための分離手段と、前記ピックアップローラ及び前記給紙ローラの駆動を制御する制御手段と、を備えた給紙装置において、
   前記ピックアップローラの搬送方向下流側且つ前記給紙ローラの搬送方向上流側には、前記給紙カセットに積載された最上位の記録用紙の搬送方向前端の位置を検出する検出手段が配設されており、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された記録用紙の前端位置に応じて、前記ピックアップローラの駆動のタイミングを調整することを特徴とする給紙装置。
2. 前記検出手段には、搬送方向に沿って複数のセンサが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 前記検出手段に備えられるセンサは、発光素子および受光素子を備えた反射型フォトセンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給紙装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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