JP4189589B2 - 給紙装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置において、積載された用紙から、用紙を一枚ずつ分離して、用紙搬送手段に送り出す給紙装置に関わる。

近年、複写機、プリンタ等の画像形成装置の開発においては、高速化を実現すると共に、設置面積の最小化を図ることが重要になっている。ところが、一般に、画像形成装置を小型にまとめると、内部に納められた各手段の動作が、他の手段の動作に影響を与える問題が生ずる。特に、熱、振動、及び電磁誘導に係わる相互の影響は大きい。

振動については、モータ等の駆動手段、歯車等の動力伝達手段、移動光学系、ローラ、ベルト、ファン等の機械的動きのある要素の作動により、特定周期の、もしくは断続的な振動が発生する。

画像形成装置内部には、各種の検知手段が取り付けられているが、これらのいくつかは、機械的な変位を電気的に取り込む検知手段である。このような検知手段は、機械的な変位や力に対応して動く可動部材（アクチュエータ）が振動の影響を受けるので、この影響を防止する工夫が必要となる。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体上に形成されたトナー画像を、転写手段により転写材である用紙に転写する。前記用紙は、給紙装置により用紙カセット、あるいは用紙トレイに積載して収容されている複数枚の用紙から１枚ずつ取り出されて、用紙搬送手段により搬送されて、感光体の近傍に設けられた、レジストローラにて先端が突き当てられ、感光体上に形成されているトナー画像の位置に合わせて、感光体に向けて送り出されている。

前記給紙装置に、積載されている用紙の上面には、上面の高さ位置を検知する上面検知手段が設けられ、積載された用紙を用紙搬送路に１枚ずつ送り出す際に、上面位置を常に一定の範囲に維持するための制御に使用する上面検知信号を得ている。前記上面検知手段は、使用される色々な用紙の特性を鑑みた結果、ごくわずかな押圧を用紙の上面に加える押圧部材をアクチュエータとして設け、この押圧部材の変位を光学的に検知する方法をとることが多い。

前記押圧部材の押圧は、強すぎると、積載した用紙の上面が押圧により変形し、給送時のジャムの原因となり、弱すぎると、画像形成装置内の各種手段の機械的作動により容易に振動して、押圧部材の変位を光学的に検知する光学センサに誤った信号を発生させる。

このような不都合に対応するために、検知信号の取り込みを、所定の手段の動作を基準にした特定の時間にのみ行い、他の時間には取り込みを行わないようにするという提案もある（例えば、特許文献１参照。）。また、上面検知手段に大きな影響を与える特定の手段の動作中、例えば、給紙装置、もしくは用紙の搬送手段の動作中は検知信号の取り込みを禁止する方法も広く採用されている。ところが、上述したような検知信号の取り込み制限が、検知のタイミングを逸する場合がある。検知のタイミングが遅れると、用紙上面が不適当な位置で給紙が実行され、ジャムを発生させたり、場合によっては、用紙上面が上昇しすぎて上部にある部材に接触する恐れも生ずる。
特開平９−７７３１２号公報（第２頁右欄−３頁左欄）

本発明は、上述のような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、用紙上面を検知する上面検知手段からの検知信号に含まれる機械的振動の影響を除去して、常時、用紙上面位置を検知する用紙上面位置制御を行うことによって、給紙安定性の高い給紙装置を提供することにある。

上記課題は、以下の項目を達成することにより達成される。
（１）画像形成装置に設けられ、積載された用紙から用紙を１枚ずつ用紙搬送手段に給送する給紙装置であって、
一端が軸を中心に回転し、他端が前記積載された用紙の上面を押圧するアクチュエータと、前記アクチュエータの変位を検知する光学センサを備え、前記積載された用紙の上面を検知する上面検知手段と、
前記上面検知手段の出力レベルが、ＬからＨ、もしくは、ＨからＬに変化した後、前記出力レベルが、予め設定した設定時間内に変化しなかった場合に、上面検知情報と認識する制御手段とを有し、
前記設定時間が前記画像形成装置または前記給紙装置の動作時機のそれぞれに対応した複数の予め定められた設定時間を有することを特徴とする給紙装置。
（２）画像形成装置に設けられ、積載された用紙から用紙を１枚ずつ用紙搬送手段に給送する給紙装置であって、
一端が軸を中心に回転し、他端が前記積載された用紙の上面を押圧するアクチュエータと、前記アクチュエータの変位を検知する光学センサを備え、前記積載された用紙の上面を検知する上面検知手段と、
前記上面検知手段の出力レベルを設定された周期で取り込み、取り込んだ出力レベルが、ＬからＨ、もしくは、ＨからＬに変動した時に、引き続き取り込んだ出力レベルが、予め設定した設定時間内に変化しなかった場合に、上面検知情報と認識する制御手段と
を有し、
前記設定時間が前記画像形成装置または前記給紙装置の動作時機のそれぞれに対応した複数の予め定められた設定時間を有することを特徴とする給紙装置。

請求項１の発明によれば、上面検知手段からの上面検知信号が、前記画像形成装置または前記給紙装置の動作時機のそれぞれに対応した設定時間以上変化しなかった場合のみ、有効な上面検知情報として認識されるので、短時間に発生する機械的振動による誤検知が防止される。

請求項２の発明によれば、上面検知手段の上面検知レベルが、前記画像形成装置または前記給紙装置の動作時機のそれぞれに対応した設定時間内に実行される複数回のサンプリングにより変化しなかった場合のみ、有効な上面検知情報として認識されるので、短時間に発生する機械的振動による誤検知が防止される。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、画像形成装置Ｇを示す概略図である。

本画像形成装置Ｇは、デジタル式の複写機であり、自動原稿送り装置１、読み取り手段２、書き込み手段３、画像形成手段４、定着手段５、反転排紙手段６、再給紙手段７、用紙搬送手段８、給紙装置９、制御手段Ｃ等から構成されている。

自動原稿送り装置１は、原稿載置台１０の上に載置された原稿Ｄを１枚ずつ原稿搬送路１１に送り出し、原稿排紙台１２に排紙する。搬送中の原稿Ｄの画像面は、原稿読み取り位置１３にて読み取り手段２にて読み取りがなされる。原稿Ｄの両面の画像を読み取る場合には、第１面の読み取りがなされた原稿Ｄを反転手段１４により反転して、再度、原稿搬送路１１に送り出し、第２面の読み取りを行い、原稿排紙台１２に排紙する。

読み取り手段２は、光源２１、第１ミラーユニット２２、第２ミラーユニット２３、結像レンズ２４、ＣＣＤ２５等からなり、画像読み取り位置１３を走行する原稿Ｄの画像を走査して、その画像をＣＣＤ２５に結像させて、光学的情報である原稿画像情報を電気的情報に変換する。変換された原稿画像情報は、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理が施され、制御手段ＣのメモリＭに保存される。

書き込み手段３は、レーザ光源、シリンドリカルレンズ、Ｆθレンズ、ミラー、ポリゴン等で構成される走査光学系で、前記メモリＭから読み出された画像情報に対応して変化するレーザビームにて、画像形成手段４の感光体４１の表面を走査して、前記感光体４１の表面に潜像を形成する。

画像形成手段４は、感光体４１の表面に形成された潜像を、現像手段４２にて現像処理を行いトナー画像として顕像化するものである。前記トナー画像は、転写手段４３によりレジストローラ８１により送り出された用紙Ｐに転写される。トナー画像の転写を終えた感光体表面は、クリーニング手段４４により、残留トナーが除去されて、帯電手段４５により電荷が付与されて、次の潜像形成に供される。

定着手段５は、対向して配置された、熱ローラ５１と、加圧ローラ５２とによりトナー画像を担持した用紙Ｐを加熱加圧することにより、トナー画像を用紙Ｐに定着する。

画像定着を終えた用紙Ｐは、排紙ローラ５５により、排紙皿５６に排紙される。

用紙Ｐを反転させて排紙する場合には、排紙ガイド５７により用紙Ｐを下方に導き、反転手段の反転ローラ６１に前記用紙Ｐの後端を挟持させ、反転して排紙ローラ５５に送り出す。

用紙Ｐの両面に画像形成を行う場合には、排紙ガイド５７と複数のローラにより用紙Ｐを再給紙手段７に送り、再給紙手段７の反転ローラ７１により用紙Ｐを反転して、再度、用紙搬送手段８に送り出す。

用紙搬送手段８は、複数のローラと、ガイド部材とからなる用紙の搬送路で、給紙装置９から送り出された用紙Ｐを搬送して、用紙Ｐの先端をレジストローラ８１に突き当てた後、トナー画像を受容するために感光体４１に向けて送り出す。

給紙装置９は、小容量のトレイを有する第１給紙手段９１、大容量のトレイを有する第２給紙手段９２、第３給紙手段９３から構成される。前記各給紙手段は、各々のトレイに載置された用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送手段８に送り出す送り出しローラ９１６、９２６、９３６を有している。また、第２給紙手段９２、及び第３給紙手段９３には、積載された用紙の上面位置を検知する上面検知手段９２０、９３０が設けられ、前記検知手段からの上面検知信号を基に、制御手段Ｃは用紙Ｐを積載しているトレイの底面を上下させている。

図２は、本実施の形態における画像形成装置Ｇの制御関係を示すブロック図である。

制御手段Ｃは、ＣＰＵ、演算ユニット、メモリＭ、入出力Ｉ／Ｆ、通信手段、駆動回路等から構成されるコンピュータシステムである。各手段の制御は、予めメモリＭに記憶させてあるプログラムを実行させることによりなされる。なお、本発明においては、給紙装置９の制御手段は、前記制御手段Ｃに包含されている。また、本図では、本実施の形態にの説明に不要なブロックの記載は省略されている。

図３は、第３給紙手段９３の上面検知手段９３０の近傍を模式的に示す図である。

上面検知手段９３０は、回転軸９３１と、回転軸９３１を中心にして回転可能なアクチュエータ９３２と、アクチュエータ９３２にあけられた孔９３４を光学的に検知する透過型の光学センサ９３３とから構成されている。アクチュエータ９３２は図で示されるように、その下部が積載されている用紙Ｐの上面に接しており、用紙Ｐを軽く押圧している。

なお、アクチュエータ９３２には、用紙Ｐの上面に接する部分にローラを設ける場合もある。また、アクチュエータ９３２の位置を光学的に検知する方法は、上記の例に限定する必要はなく、適宜な方法を採用することができる。

第３給紙手段９３のトレイの底板９３５に積載され、一定の上面位置を維持して停止している用紙Ｐは、制御手段Ｃにより駆動が制御されている送り出しローラ９３６の回転により１枚ずつ矢印ａの方向にある用紙搬送手段８に送り出される。用紙搬送手段８の搬送ローラ８２、８３により用紙Ｐの搬送が開始されると、用紙搬送手段８による用紙Ｐの搬送の妨げにならないように送り出しローラ９３６は上方に移動する。

上部に載置された用紙Ｐが順次送り出されると、アクチュエータ９３２が用紙Ｐに接している位置は徐々に下降して、アクチュエータ９３２の孔が光学センサ９３３により検知される。この光学センサ９３３からの検知信号を受けた制御手段Ｃは、トレイの底板９３５を上下させるトレイ駆動手段（不図示）を駆動して、トレイを上昇させ、再度、孔が光学センサ９３３により検知されなくなるとトレイの上昇を停止させる。

なお、光学センサ９３３の出力は、ハイレベル（Ｈ）と、ローレベル（Ｌ）との２値の出力であり、本説明では、上面を検知している状態の時にＨを出力、検知していない状態の時にＬを出力するとしているが、逆の論理で上面検知手段９３０構成することも可能である。

ところが、上述したような上面検知手段９３０においては、アクチュエータ９３２が、振動すると、光学センサ９３３の出力レベルは、図４（ａ）で示すように、アクチュエータ９３２の振動に伴う変動を示す場合がある。この振動は、画像形成装置Ｇが備えている各種の手段の動作、例えば、モータ等の駆動手段、歯車等の動力伝達手段、移動光学系、ローラ、ベルト、ファン等の機械的動きを持つ要素の作動により引き起こされる。特に、上面検知手段９３０は、近接する用紙搬送手段８の動作と、それに伴う給送中の用紙Ｐの振動の影響を受ける。

この影響を取り除くもっとも簡便な方法は、用紙Ｐが用紙搬送手段８により搬送されている間は、光学センサ９３３からの信号を制御手段Ｃが受け付けないようにすることであるが、これにより積載された上面を常に最適位置に維持する制御が中断されることから、上面が下がりすぎ、あるいは、トレイの底板９３５の上昇を停止させる時機が遅れることにより上面が所定位置よりも高くなりすぎ、ジャム等の不都合をもたらすことがある。

本発明は、アクチュエータ９３２の振動による光学センサ９３３のレベル変動の周期を測定して、得られた周期よりも長い設定時間を設けて、光学センサ９３３のレベルが変動した時に、前記設定時間内に、再び、光学センサ９３３のレベルが変動したときには、振動の影響によるレベル変動と判断し、前記設定時間内に光学センサ９３３のレベル変動が無いときには、上面位置の変動によるレベル変動であると判断するものである。

例えば、実験に用いた画像形成装置Ｇにおいては、用紙搬送手段８に使用されているローラを駆動するために用いられている歯車は５０Ｈｚの振動の発生源となっており、歯車が回転している時に上面検知手段９３０のアクチュエータ９３２を振動させていた。この振動による光学センサ９３３からのレベル変動は、既に述べたごとく、図４（ａ）のようになる。この場合５０Ｈｚの振動により、周期ｔ１＝１０ｍｓのレベル変動が出力される。従って、設定時間Ｔ１をＴ１＝１５ｍｓのように設定すれば、最初のレベル変動（ｔ０）が起こってから、１５ｍｓ以内にレベル変動があった場合には上面検知情報ではないと判断する。また、図４（ｂ）のように、設定時間Ｔ１内に、レベルの変動がない場合には、上面検知情報であると判断する。

このようにして検知情報を得ることにより、常時上面の検知をすることが可能となり、より正確な上面位置制御が可能となる。

図５は、上述した制御を行うためのプログラムである上面検知信号判定手段の流れを示すフローチャートである。

光学センサ９３３の出力レベルがＨからＬ、もしくはＬからＨに変動すると、制御手段Ｃはレベル信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりから、レベル変動があったことを検知する（ステップＳ１）。レベル変動を検知すると、プログラムとして作られているソフトタイマー（Ｔ）に、予め設けてある設定時間であるＴ１を設定する（ステップＳ２）。設定を終えるとタイマーが計時を開始する（ステップＳ３）。前記タイマー（Ｔ）が計時を行っている間に、もし、光学センサ９３３からのレベル変動信号が検知された場合には（ステップＳ４：Ｙ）、ステップＳ１にて検知したレベル変動は、上面検知情報と認識せず、一方、タイマー（Ｔ）が設定時間Ｔ１に到達する間に光学センサ９３３からのレベル変動信号が検知されなかった場合には（ステップＳ５：Ｎ、ステップＳ６：Ｙ）、ステップＳ１にて検知したレベル変動は上面検知情報であると認識する。

なお、上述の例では、光学センサの９３３レベル変動を制御手段Ｃへの割り込み信号として取り込み、上面検知情報を得るためのプログラムである上面検知信号判定手段を起動させたが、制御手段ＣのＣＰＵが持つタイマー割り込み機能により、光学センサ９３３のレベルを周期的に取り込み、取り込んだレベルに変動があった時に、上面検知情報判断手段を起動させても良い。

また、上述の例では、用紙Ｐの搬送によるアクチュエータ９３２の振動の影響について述べたが、他の影響、例えば、光学系の往復運動を始め、アクチュエータ９３２の振動に影響するものが特定される場合には、振動測定の結果を基に、その動作に係わる特定なタイミングでのみ有効な固有の設定時間を設けても良い。この場合には、図５のフローチャートのステップＳ１とＳ２の間に、画像形成装置Ｇの各手段の動作状況、もしくは給紙装置の動作状況を確認するステップを設け、次に、ステップ３にて予め前記の動作状況に合わせてテーブルとして設けてある複数の設定時間から、該当する設定時間を選択してタイマー（Ｔ）に設定するようにしてもよい。

画像形成装置の概略図である。 画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。 上面検知手段の近傍を示す図である。 光学センサのレベル変動と設定時間を示す図である。 上面検知信号判定手段の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 自動原稿送り装置
２ 読み取り手段
３ 書き込み手段
４ 画像形成手段
５ 定着手段
６ 反転排紙手段
７ 再給紙手段
８ 用紙搬送手段
９ 給紙装置
９３ 第３給紙手段
９３０ 上面検知手段
９３１ 回転軸
９３２ アクチュエータ
９３３ 光学センサ
９３４ 孔
９３５ 底板
９３６ 送り出しローラ
Ｃ 制御手段
Ｇ 画像形成装置
Ｄ 原稿
Ｐ 用紙
Ｔ１ 設定時間

Claims (2)

1. 画像形成装置に設けられ、積載された用紙から用紙を１枚ずつ用紙搬送手段に給送する給紙装置であって、
   一端が軸を中心に回転し、他端が前記積載された用紙の上面を押圧するアクチュエータと、前記アクチュエータの変位を検知する光学センサを備え、前記積載された用紙の上面を検知する上面検知手段と、
   前記上面検知手段の出力レベルが、ＬからＨ、もしくは、ＨからＬに変化した後、前記出力レベルが、予め設定した設定時間内に変化しなかった場合に、上面検知情報と認識する制御手段とを有し、
   前記設定時間が前記画像形成装置または前記給紙装置の動作時機のそれぞれに対応した複数の予め定められた設定時間を有することを特徴とする給紙装置。
2. 画像形成装置に設けられ、積載された用紙から用紙を１枚ずつ用紙搬送手段に給送する給紙装置であって、
   一端が軸を中心に回転し、他端が前記積載された用紙の上面を押圧するアクチュエータと、前記アクチュエータの変位を検知する光学センサを備え、前記積載された用紙の上面を検知する上面検知手段と、
   前記上面検知手段の出力レベルを設定された周期で取り込み、取り込んだ出力レベルが、ＬからＨ、もしくは、ＨからＬに変動した時に、引き続き取り込んだ出力レベルが、予め設定した設定時間内に変化しなかった場合に、上面検知情報と認識する制御手段と
   を有し、
   前記設定時間が前記画像形成装置または前記給紙装置の動作時機のそれぞれに対応した複数の予め定められた設定時間を有することを特徴とする給紙装置。

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