JP4952564B2 - 給紙装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機、複合機等の画像形成装置に用いられる給紙装置に関し、特に、塗工紙等の用紙を確実に１枚ずつ分離して送り出すことができる給紙装置に関する。

上記の画像形成装置には、多数枚積層された用紙束から１枚ずつ給紙ローラ等で送り出す給紙装置が設けられている。このような給紙装置では、複数枚の用紙が重送されると、紙詰まりの原因になる。また、搬送力が小さいとミスフィードとなり易い。そのため、確実に１枚ずつ送り出せる工夫がなされている。即ち、給紙ローラと用紙との間の摩擦係数を大きくして積層された用紙の一番上の１枚を確実に送り出すことで、ミスフィードを防止している。また、用紙が２枚以上送り出されないように、捌きローラやパット捌き又は分離爪等による捌きにより、２板目以降を押し戻すようにして、一番上の１枚だけが送り出されるようにしている。

この方法は、通常の普通紙だけを使用している限りでは効果がある。しかし、最近、複写機やプリンタの用途が拡大し、塗工紙をはじめ多様な紙質の用紙が使用されるようになってきた。これらの用紙の中には、積層した場合の用紙相互間の密着力が強く、上記の給紙装置では、重送を確実に防止することが困難な場合が生じる。

そこで、積層された用紙の送り方向の前方に送風口を設け、この送風口から積層された用紙の上部の複数枚に向かってエアーを吹き付け、サクション吸引する方法が採用されている。前方からのエアーを用紙間に通過させて用紙を分離させ、分離された一番上の用紙をサクション吸引しつつ搬送するものである。また、用紙の前方からのエアーに加えて用紙の側方からエアーを吹き付けるものもある。このような構成によって、多様な紙質の用紙を１枚ずつに分離して給紙することができる。

しかし、用紙がエアーの吹き付けにより１枚ずつに分離しても、エアーの吹き付けを停止すると用紙によっては、再度密着するという問題がある。このような問題に対し、特許文献１（特開２００５−９６９９３号）では、用紙給送動作が行われてから所定の待機時間が経過しても用紙の給送が行われない場合は、送風手段で、所定の時間送風を行うことで、再密着を防止している。

また、特許文献２（特開昭６０−５６７３９号）では、吸引搬送手段が吸引を開始してから最も上の用紙が吸着されるまでの時間を計測し、この時間が基準時間より長い場合は、側方からのエアーの噴出を多くし、短い場合は、エアーの噴出を少なくする方法を提案している。

特許文献３（特開平５−２７０６７６号）には、吸着搬送手段で吸引するタイミングを、記録紙の寸法や厚みに応じて変化させる給紙装置が記載されている。

特許文献４（特開平６−４０５７９号）には、吸着搬送手段と用紙の最上面との距離を、用紙の厚さやサイズに応じて変更することができる給紙装置が記載されている。

特許文献５（特開２００１−１５１３６３号）には、吸着搬送手段に吸着した用紙を、用紙の先端側からエアーを吹き付けるノズルの直前で停止させ、エアーの吹き付けで確実に分離する給紙装置が記載されている。
特開２００５−９６９９３号公報 特開昭６０−５６７３９号公報 特開平５−２７０６７６号公報 特開平６−４０５７９号公報 特開２００１−１５１３６３号公報

上記特許文献１から５は、いずれも用紙の吸着状態の安定化についてのものであるが、用紙の分離性の向上については何ら記載がない。すなわち、吸着搬送手段に吸着された用紙が複数枚ある場合に、紙を分離するまでの条件が上記の特許文献１から５では、一律である。同じ紙種においても環境や経時変化等で分離性が変わり、それぞれの分離性に応じて対応しなければ、重送を防止できない、という問題がある。

本発明は、この問題の解決を図ったもので、用紙の分離容易度を考慮して給紙することができる給紙装置と、この給紙装置を備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明の給紙装置は、複数枚の用紙からなる用紙束を積載する給紙トレイと、前記給紙トレイに積載された前記用紙束の側端にエアーを吹き付ける送風部と、前記給紙トレイに積載された前記用紙束の最上位の用紙を１枚ずつエアーの吸引により吸着して搬送する吸着般送部と、前記送風部からのエアーの送風を遮蔽する遮蔽部材と、前記吸着搬送部に前記用紙が吸着されたことを検知する吸着センサと、前記吸着搬送部から搬送された用紙を受け取って次工程に送る搬送ローラと、前記送風部、吸着般送部及び遮蔽部材を制御する制御部と、前記制御部に設けられた用紙の分離容易度を検知する分離容易度検知手段と、を有し、前記制御部は前記分離容易度検知手段による検知結果に基づいて送風部からのエアーの送風を停止する時間を変更することを特徴としている。

前記用紙搬送方向の先方から前記用紙束の搬送方向の先端にエアーを吹き付ける前方送風部を設けた構成としてもよい。

上記の目的を達成するために本発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成部、前記像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写部、前記転写部に前記用紙を搬送する給紙装置、トナー像が形成された前記用紙を加熱して定着する定着装置、とを有し、前記給紙装置が、前記のいずれかに記載の給紙装置であることを特徴としている。

以上に説明したように本発明によれば、以下の効果が得られる。

本発明では、用紙の１枚ごとに分離容易度を計測することができる。そして、分離しにくい用紙の場合は、吸着してから搬送するまでの時間を長くして、複数枚を吸着したときの２枚目以降の用紙の分離を確実にするので、重送を防止できる。あるいは、送風部からのエアーの送風を遮蔽する時間を遅くして、２枚目以降の用紙の分離を確実にするので、重送を防止できる。分離し易い用紙の場合は、吸着してから搬送するまでの時間を短くすることができる。あるいは、送風部からのエアーの送風を遮蔽する時間を短くすることができる。また、同じ紙質の用紙でも、使用する環境や、状態によって分離容易度が変化しても、対応することができる。また、各用紙について、最適な時間で給紙することができるので、高速給紙が可能になる。

以下に本発明の実施の形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られるものではない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［画像形成装置］
図１は、画像形成装置本体Ａ、画像読取装置ＳＣ、自動原稿送り装置ＤＦ、大容量の給紙装置ＬＴから構成された画像形成装置の全体構成図である。

図示の画像形成装置本体Ａは、像担持体である感光体１、帯電部２、露光装置３、現像装置４、転写部５、クリーニング部６等を有する画像形成部と、定着装置７及び用紙搬送部と、から構成されている。

用紙搬送部は、給紙カセット１０、第１給紙部１１、第２給紙部１２、排紙部１４、搬送路切換部１５、循環再給紙部１６、反転排紙部１７とから構成されている。

自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは給紙部により搬送され、画像読取装置ＳＣの光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が露光され、イメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部２０において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーデインク補正、画像圧縮処理等を行った後、露光装置３に画像信号を送る。

画像形成部においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。

画像形成部においては、感光体１表面が帯電部２により帯電され、露光装置３からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像装置４により静電潜像が顕像化されてトナー像となる。次いで、給紙カセット１０に収容された用紙Ｐが第１給紙部１１から搬送される。用紙Ｐは、レジストローラから成る第２給紙部１２でトナー像との同期がとられて搬送される。その後、用紙Ｐは、転写部５でトナー像が転写されてから定着装置７により定着される。

定着後の用紙Ｐは、排紙部１４により装置外に排出される。一方、クリーニング部６により感光体１上の転写残のトナーが除去される。なお、両面コピーの場合は、第１面に画像形成された用紙Ｐは、循環再給紙部１６に送り込まれて反転され、再び画像形成部において第２面に画像形成後、排紙部１４により装置外に排出される。反転排紙の場合は、通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙部１７においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙部１４により装置外に排出される。

本発明の給紙装置である大容量の給紙装置ＬＴは、画像形成装置本体Ａに接続されている。給紙装置ＬＴは、給紙装置本体３０、送風部４０、前方送風部５０、吸着搬送部６０等を有し、大量の用紙Ｐを収容して、画像形成装置本体Ａに用紙Ｐを１枚ずつ給送する。

給紙装置本体３０は、給紙トレイ３１、先端規制部材３２、後端規制部材３３、ガイドレール３４を有する。給紙トレイ３１は３段に構成され、各給紙トレイ３１は、ガイドレール３４により給紙装置ＬＴから引き出し可能に構成されている。給紙装置ＬＴの最大給紙量は約１０３００枚である。

図２は本発明の給紙装置ＬＴの要部を示す斜視図、図３は給紙装置ＬＴの正面断面図、図４はその平面図、図５は側面図である。

これらの図において、積層された用紙Ｐは、給紙トレイ３１の上に載置され、図示しない機構により昇降可能に収容されている。側部規制部材４１は、用紙幅方向に移動自在になっており、積層された用紙Ｐの用紙幅に対応して、用紙Ｐの両側に軽く押圧して用紙Ｐの両側位置を規制する。側部規制部材４１は、頂部に段差があり、用紙Ｐの送り方向の上流側の面４１ａが高く、下流側の面４１ｂが低くなっている。上流側の面４１ａには、図示しないが、側部規制部材４１の上端を支持する支持部材が取り付けられる。下流側の面４１ｂは、後述する吸着搬送部６０と、用紙搬送方向（図２の矢印Ｘ方向）上で重なっている。そして、給紙時に給紙トレイ３１を図２の矢印Ｙ方向に引き出したとき、下流側の面４１ｂが吸着搬送部６０の下を通過できるようにしている。

先端規制部材３２は、用紙Ｐの搬送方向の先端位置を規制している。後端規制部材３３は、用紙Ｐの搬送方向に移動自在で、用紙Ｐの搬送方向の後端位置を規制している。

また、図３に示すように、後端規制部材３３には、最上部の用紙Ｐの高さを検知する高さ検知センサＰＳ３が配置されている。

給紙トレイ３１上に積載された用紙束の高さが、エアーの吹き付け、及び用紙Ｐの吹き付けを行う最適な高さを維持するために、後述の制御部が、図７に示す高さ検知センサＰＳ３の検知結果に基づいて、図示しない昇降モータを駆動させ、給紙トレイ３１を上昇させる制御を行う。

図３に示すように、用紙Ｐの送り出し方向先端近傍には、吸着搬送部６０が配置されている。吸着搬送部６０は、駆動源に接続する大ローラ６１と２個の小ローラ６２を巻回して回動する吸着ベルト６３を有する。吸着ベルト６３は多数の小径の貫通孔が穿設されている。吸着ベルト６３の内方には吸引ダクト６４が配置されていて、吸着ベルト６３を介して用紙Ｐを吸引しながら搬送する。

吸着ベルト６３が用紙Ｐを吸引しながら回動すると、給紙トレイ３１上に収容された用紙束の最上層の用紙Ｐが図示の矢印Ｘの方向に進み、画像形成装置本体Ａへ送りだされる。

吸着ベルト６３の吸着面の近傍に配置された吸着センサＰＳｌは、用紙Ｐの最上面が吸着ベルト６３に吸着されたことを検知する。

給紙トレイ３１の用紙搬送方向下流側の吸着ベルト６３の近傍に配置された給紙センサＰＳ２は、給送される用紙Ｐの通過を検知する。給紙センサＰＳ２を通過した用紙Ｐは、搬送ローラ６５に達し、ここで上下の搬送ローラ６５間にニップされる。この後は、吸着ベルト６３ではなく、搬送ローラ６５により画像形成部へと送り込まれることになる。搬送ローラ６５が用紙Ｐをニップすると、搬送センサＰＳ４が用紙Ｐを検知する。

給紙トレイ３１の用紙搬送方向下流側の吸着ベルト６３の先端近傍には、前方送風部５０が給紙装置本体３０に固定されている。前方送風部５０は電動ファン等により構成されている。なお、前方送風部５０は、給紙装置本体３０に取り付けて、ダクトを介して用紙束の先端部に送風するように構成してもよい。

前方送風部５０の電動ファン５１は送風口５３を上向きにして取り付けられている。上向きに吹き付けられたエアーは、ガイド板５２により向きを変えられ、斜め上方に送風口５３から吹き出され、吸着搬送部６０の吸着ベルト６３の近傍に送風する。

前方送風部５０は、用紙Ｐの種類に応じて駆動が制御される。即ち、ＯＨＰフイルム、トレース用紙、表面が平滑な塗工紙、ミシン目や筋押し等の加工が施された用紙、オフセット印刷済みの用紙に打ち粉が塗布されている場合などで用紙間にエアーを吹き込んで分離を確実にする。

図２、図５に示すように、用紙Ｐの搬送方向に直交する側方から給紙トレイ３１内に積層された用紙Ｐの上部にエアーを吹き付ける送風部４０を給紙トレイ３１の両側面に配置した。送風部４０は、用紙Ｐの撤送方向に直交する両側方の送風口４４から用紙Ｐの上部にエアーを吹き付ける電動ファン４２を有する。

送風部４０は側部規制部材４１内に配置されている。電動ファン４２は送風口４４を上向きにして取り付けられている。上向きに吹き付けられたエアーは、導風路４３により９０゜向きを変えられ、水平方向に送風口４４から吹き出される。送風口４４は側部規制部材４１の上端近くに開口している。送風口４４の幅は、送風部４０の吹出口の幅とほぼ同じになっている。最上層の用紙Ｐが送風口４４の上下端のほぼ中央に来るような位置関係が望ましい。送風部４０を側部規制部材４１内に取り付けているので、用紙Ｐのサイズが変更された場合でも、側部規制部材４１を移動することによって、送風部４０もー諸に移動できることになる。なお、送風部４０と送風口４４は、この実施例では、用紙Ｐの両側に設けられているが、片側だけでもよい。

送風部４０が駆動されると、送風口４４からエアーが排出され、積層された用紙Ｐの上部にある数枚にエアーが吹き付けられる。エアーは用紙Ｐの一方の端部から用紙間を通り抜けて他方の端部に向けて吹き付けられる。これによって用紙Ｐの上部数枚は１枚ずつに分離される。吸着搬送部６０は、こうして分離された用紙Ｐから一番上の用紙Ｐだけを取り出して確実に下流側に送り出す。

図２、図３に示すように、送風部４０の吸気口は、遮蔽部材によって遮蔽され、開閉自在である。即ち、遮蔽部材である板状のシャッタは軸４６により軸支され、ソレノイドＳＯＬによって開閉される。制御部は、シャッタ４５を開閉自在に制御して送風部４０によるエアー吹付の実施と非実施を切り換えるように制御する。

図６は、送風部４０と前方送風部５０による用紙の吸着搬送過程を示す断面図であ
る。

図６（ａ）は用紙の吸着過程を示す。送風部４０により吹き上げられる第１送風Ｖ１（図示の白抜き矢印）によって、給紙トレイ３１上に積載された用紙束の上層の少数枚の用紙Ｐが用紙の自重に抗して持ち上げられ、吸着ベルト６３の負圧による吸気Ｖ３（図示の白抜き矢印）により吸着される。前方送風部５０により吹き上げられる第２送風Ｖ２（図示の白抜き矢印）は、吸着ベルト６３の前方底部近傍を吹き付けている。

図６（ｂ）は、用紙の分離過程を示す。シャッタ４５が送風部４０の吸気口を遮蔽して送風を停止すると、前方送風部５０のみによる送風が、最上層の用紙Ｐ１と、その下方の用紙Ｐ２の紙間を通過する。最上層の用紙Ｐ１は吸着搬送部６０の吸気Ｖ３によって吸着され、最上層の用紙Ｐ１を除く用紙束の用紙Ｐから分離される。分離された最上層の用紙Ｐ１の下方の用紙Ｐ２は、用紙Ｐ２の自重によって矢印方向に下降し、用紙Ｐの上に収容される。

このように送風部４０の送風を繰り返すことにより、用紙束の上部の数枚の用紙Ｐ２の浮き上がりが送風口４４、５３のほぼ全面に拡がり、各用紙間の隙間がほぼ同じ間隔になる。そして、この隙間をエアーが通過していく。これによって、用紙Ｐ１の分離が良くなり、用紙Ｐ１を送り出し易くなる。これにより、用紙Ｐ１の浮揚が大きくなりすぎて用紙を傷めたり、複数枚の用紙が密着したまま纏まって浮揚して、分離できなかったりする問題が解消される。

用紙Ｐ２からの用紙Ｐ１の分離が終了した後、吸着搬送部６０の図示しない駆動部が駆動を開始し、吸着ベルト６３に吸着された１枚の用紙Ｐ１が搬送される。

図７は、給紙装置の制御の構成を示すブロック図、図８は、給紙装置の制御を示すフローチャート、図９は、給紙装置の制御を示すタイミングチャートである。これらの図により給紙の方法を以下に説明する。ただし、以下の給紙方法は一例であり、これに限定されるものではない。

制御手段７０より給紙の開始が指示されると、送風部４０と前方送風部５０が送風を開始する（＃１０１）。ほぼ同時に吸引ダクト６４が吸引を開始する（＃１０３）。用紙束の上の数枚の用紙に送風部４０のエアーが吹き付けられ、１枚ずつに分離され、一番上の用紙Ｐが吸着ベルト６３に吸着される。すると、吸着センサＰＳ１がＯＮになる（＃１０５）。

吸着センサＰＳ１がＯＮになると、前方送風部５０の送風により、一番上の吸着された用紙と２枚目以降の用紙とが分離される。吸着センサＰＳ１がＯＮになって所定の時間（図９に示すｄの時間）が経過後（＃１０６）に、吸着ベルト６３が用紙の搬送を開始する（＃１０７）。用紙Ｐは矢印Ｘ方向に進行し、先端が給紙センサＰＳ２に達すると（＃１０９）、給紙センサＰＳ２はＯＮとなり、遮蔽部材４５を閉じて送風部４０からの送風を停止する（＃１１１）。

用紙Ｐはさらに進み、先端が搬送センサＰＳ４に達して搬送センサＰＳ４に検知され、搬送ローラ６５にニップされる（＃１１３）。すると、吸着ベルト６３は停止し（＃１１５）、以後、用紙Ｐは搬送ローラ６５により搬送される。吸着ベルト６３が停止したら、吸引ダクト６４の吸引も停止する。

用紙Ｐがさらに進み、用紙の後端が給紙センサＰＳ２を通過すると、給紙センサＰＳ２はＯＦＦとなり（＃１１７）、＃１０１に戻り、送風部４０が次の用紙Ｐを吸着させるためにエアーの吹き付けを開始する。以下、給紙が終了するまで繰り返す。

制御手段７０には、分離容易度検知手段７１が設けられている。この分離容易度検知手段７１は、給紙センサＰＳ２が、用紙Ｐの後端の通過を検知したときから、次の用紙Ｐを吸着するまでの時間（図９に示すａの時間）を計測する。あるいは、用紙Ｐの後端が吸着センサＰＳ１を通過して吸着センサＰＳ１がＯＦＦになった時から、次の用紙Ｐを吸着するまでの時間（図９に示すｂの時間）を計測する。

ａ又はｂの値は、複数枚の用紙を吸着した場合、最も上の１枚目の用紙Ｐと２枚目以降の用紙Ｐとの分離がし易い場合は、短くなり、分離しにくい場合は長くなる。分離しにくい場合に、吸着ベルト６３の搬送を早期に始めると、２枚目以降が離れていないことがあり、重送となる可能性が高くなる。そこで、ａ又はｂの値と、予め設定された標準の数値と比較し、ａ又はｂの値が、標準の数値より大きい場合は、吸着センサＰＳ１が用紙Ｐの吸着を検知してから、吸着ベルト６３で搬送を開始するまでの時間（図９に示すｃの時間）を長くする。こうすることで、次の用紙の搬送開始時期を調整することができ、複数枚吸着したときの２枚目以降の用紙が確実に分離してから搬送を開始することができるので、重送を防止できる。

ｃの時間を調整するのに代えて、送風部４０からのエアーの送風を遮蔽する時間を調整してもよい。送風部４０からのエアーの吹き付けを停止する時間は、たとえば、図８の＃１１０及び、図９のｄに示すように、給紙センサＰＳ２が用紙の先端を検知してからの時間を調整することとしてもよい。ｄの時間を調整する場合は、ｃの時間は一定の時間とすることができるが、ｃ、ｄ双方の時間を調整してもよい。図９ではｄの時間を、給紙センサＰＳ２が用紙の先端を検知した時間から計測しているが、吸着センサＰＳ１が吸着を検知してから計測したり、吸着ベルト６３が搬送を開始した時から計測するなどしてもよい。

このように用紙の側方からのエアーの吹き付け時間を長くすることで、複数枚吸着した場合の２枚目以降の分離を確実なものにすることができる。

なお、本発明の給紙装置は、画像形成装置本体Ａに接続した大容量の給紙装置ＬＴについて説明したが、画像形成装置本体Ａ内に配置された給紙カセット１０にも適用可能である。

画像形成装置本体、画像読取装置、自動原稿送り装置、大容量の給紙装置から構成された画像形成装置の全体構成図。 本発明の給紙装置の要部を示す斜視図。 給紙装置の正面断面図。 給紙装置の平面図。 給紙装置の側面図。 送風部と前方送風部による用紙の吸着搬送過程を示す断面図。 給紙装置の制御の構成を示すブロック図。 給紙の仕方を示すフローチャート。 給紙装置の制御を示すタイミングチャート。

符号の説明

３０ 給紙装置本体
３１ 給紙トレイ
３２ 先端規制部材
３３ 後端規制部材
４０ 送風部
４１ 側部規制部材
４２ 電動ファン
４３ 導風路
４４ 送風口
４５ 遮蔽部材（シャッタ）
４６ 軸
５０ 前方送風部
５１ 電動ファン
５２ ガイド板
５３ 送風口
６０ 吸着搬送部
６３ 吸着ベルト
６５ 搬送ローラ
Ａ 画像形成装置本体
ＬＴ 給紙装置
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 用紙
ＰＳｌ 吸着センサ
ＰＳ２ 給紙センサ
ＰＳ４ 搬送センサ
ＳＯＬ ソレノイド
Ｖｌ 第１送風
Ｖ２ 第２送風
Ｖ３ 吸気

Claims (3)

1. 複数枚の用紙からなる用紙束を積載する給紙トレイと、
   前記給紙トレイに積載された前記用紙束の側端にエアーを吹き付ける送風部と、
   前記給紙トレイに積載された前記用紙束の最上位の用紙を１枚ずつエアーの吸引により吸着して搬送する吸着般送部と、
   前記送風部からのエアーの送風を遮蔽する遮蔽部材と、
   前記吸着搬送部に前記用紙が吸着されたことを検知する吸着センサと、
   前記吸着搬送部から搬送された用紙を受け取って次工程に送る搬送ローラと、
   前記送風部、吸着般送部及び遮蔽部材を制御する制御部と、
   前記制御部に設けられた用紙の分離容易度を検知する分離容易度検知手段と、
   を有し、前記制御部は前記分離容易度検知手段による検知結果に基づいて送風部からのエアーの送風を遮蔽する時間を変更することを特徴とする給紙装置。
2. 前記用紙搬送方向の先方から前記用紙束の搬送方向の先端にエアーを吹き付ける前方送風部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
   前記転写部に前記用紙を搬送する給紙装置と、
   トナー像が形成された前記用紙を加熱して定着する定着装置と、
   を有し前記給紙装置が請求項１又は２に記載の給紙装置であることを特徴とする画像形成装置。

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