(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に着脱可能なカセットユニットと、該カセットユニット内に回動自在に配され用紙をセットするための圧板と、該圧板にセットされた用紙を給紙する給送ローラと、前記圧板を前記給送ローラに付勢するばねと、テーパ面を有し給紙方向と直交する方向に移動自在な付勢力調整用のレバー部材と、前記給送ローラの下流に配され用紙を検出するセンサと、を備え、前記給送ローラを回転しても前記センサが用紙を検出しないときは、前記レバー部材を移動させると共に該レバー部材を前記装置本体に対してロックすることにより前記ばねによる前記給送ローラから用紙への付勢力を強くする給紙装置であって、
前記カセットユニットを前記装置本体から抜くと、前記レバー部材のロックを解除して該レバー部材を前記給送ローラから用紙への付勢力の低い初期状態とすることを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記レバー部材に配されたギヤ部をモータで駆動することにより該レバー部材を移動することを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
【請求項３】
前記給送ローラは、中心部は両端に比べて外径が小さく、また用紙に対する摩擦抵抗が高いことを特徴とする請求項１または２に記載の給紙装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の給紙装置を備え、前記給紙装置より給紙された用紙に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ等の画像形成手段に適される給紙装置及び該装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、特開平５−８８７０号公報に開示されている従来の画像形成装置（プリンタ）用の給紙装置を示している。同図に示すように、装置本体２０に給紙ローラ３が回転自在に取り付けられており、また、装置本体２０の開口部にはカセットユニット２１が装着されている。カセットユニット２１のカセット桶６内には圧板台７が取り付けられており、圧板台７に設けられた圧板１がヒンジ部２４に回転自在に取り付けられている。そして、圧板１に用紙Ｐをセットし、ばね２で用紙Ｐを給送ローラ３の方向に押し付け、給送ローラ３を回転することにより用紙Ｐに搬送力をあたえ、分離爪４で用紙Ｐを分離して印字部２３へ搬送するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の給紙装置では以下に示すような問題点があった。
【０００４】
１．給紙時に給送ローラ３と記録媒体（用紙）Ｐとが接する圧力、いわゆる給紙圧が高すぎると２枚一緒に給紙してしまい、逆に給紙圧が低すぎると給紙ができない。このような給紙圧の許容範囲が、紙種によって差があり、すべての紙種において適切な給紙圧に設定するのが困難であった。
【０００５】
２．給紙しにくい紙種に適した許容範囲で給紙圧を設定すると、記録媒体表面に吸インク層を持つ、いわゆるコート紙等に対しては、給紙圧が高すぎるため、表面のコート層が給紙ローラによってつぶされ、印字品位が悪くなった。
【０００６】
３．環境の変化に伴い、積層した記録媒体間の摩擦抵抗力が増減し、あるいは記録媒体を一枚一枚に分離して給紙するための分離部材と記録媒体との間の摩擦力が増減するため、必要な給紙圧が変化する。このため、すべての環境において適切な給紙圧に設定するのが困難であった。
【０００７】
４．通算給紙枚数の増加に伴い給紙ローラ表面が削れたり系時変化したりするので給紙に必要な給紙圧が変化する。このため、装置本体の寿命を通して適切な給紙圧に設定するのが困難であった。
【０００８】
５．一般に給紙不良が発生した場合、自動的に再給紙を行う、いわゆるリトライ動作が行われている。しかしながら、給紙圧がそのままなので、何度も給紙動作を繰り返す場合が多く、無駄な時間を要した。
【０００９】
６．プリンタ本体で給紙不可能な記録媒体を誤ってセットしてしまうと、リトライ動作のために、何度も高い給紙圧でその記録媒体の表面を給送ローラでこすることになるので、記録媒体表面に傷が付いてしまい、その記録媒体が使用不可になってしまった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、記録媒体に応じて給紙圧の変更を可能にし、信頼性の高い給紙を可能とした給紙装置及び該装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、装置本体に着脱可能なカセットユニットと、該カセットユニット内に回動自在に配され用紙をセットするための圧板と、該圧板にセットされた用紙を給紙する給送ローラと、前記圧板を前記給送ローラに付勢するばねと、テーパ面を有し給紙方向と直交する方向に移動自在な付勢力調整用のレバー部材と、前記給送ローラの下流に配され用紙を検出するセンサと、を備え、前記給送ローラを回転しても前記センサが用紙を検出しないときは、前記レバー部材を移動させると共に該レバー部材を前記装置本体に対してロックすることにより前記ばねによる前記給送ローラから用紙への付勢力を強くする給紙装置であって、前記カセットユニットを前記装置本体から抜くと、前記レバー部材のロックを解除して該レバー部材を前記給送ローラから用紙への付勢力の低い初期状態とすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記レバー部材に配されたギヤ部をモータで駆動することにより該レバー部材を移動することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記給送ローラは、中心部は両端に比べて外径が小さく、また用紙に対する摩擦抵抗が高いことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記のいずれかに記載の給紙装置を備え、前記給紙装置より給紙された用紙に画像を形成することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる給紙装置の実施の形態を説明する。なお、図１４と同一機能又は同一部材は同一符号で示している。
【００２１】
図１は本発明の給紙装置の一実施の形態を示す装置全体の断面図、図２はカセットユニット２１の上面図、図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であるである。
【００２２】
装置本体２０に断面略Ｄ字形の給紙ローラ３が回転自在に取り付けられており、不図示のモータにより駆動されるようになっている。また、装置本体２０の開口部にはカセットユニット２１が着脱可能に装着されている。カセットユニット２１から給紙・搬送されてきた紙は装置本体内のパス２２を通って印字部２３に到達するようになっている。
【００２３】
カセット桶６内には圧板台７が取り付けられており、圧板台７に設けられたヒンジ部２４に用紙Ｐをセットする圧板１が回転自在に取り付けられている。さらに、圧板台７にはサイドガイド１１と後端ガイド１２が設けられており、圧板台７上のラッチ部７ａ及び７ｂにより、任意の場所で固定できるようになっている。このサイドガイド１１と後端ガイド１２によって用紙Ｐを給紙時の定位置にセットするようになっている。
【００２４】
カセット桶６の給紙方向端部の用紙基準側には、基準側分離爪４ａが設けられており、また、サイドガイド１１の給紙方向の端部には非基準側分離爪４ｂが設けられている。用紙Ｐがないときは、後述のように圧板１の下にばね２ａ，２ｂが設けられているので、その付勢力により圧板１は分離爪４ａ及び４ｂに当接する。この構成により、どの用紙サイズでも分離爪４ａ及び４ｂが用紙Ｐの給紙方向の両隅に当たるようになっている。
【００２５】
圧板台７には、ガイド孔７ｃが形成されており、このガイド孔７ｃにばね受け８が摺動自在に嵌めこまれている。ばね受け８の下部には回転自在のコロ１０が取り付けられている。前記カセット桶６の底部には、上面にテーパ面９ａ，９ｂを有する圧調節レバー９が給紙方向と直交する方向に移動自在に配置されている。前記コロ１０は圧調節レバー９のテーパ面９ａ、９ｂに支えられ、この圧調節レバー９の移動に伴ってテーパ面９ａ、９ｂに沿って上下動できるようになっている。
【００２６】
圧板１とばね受け８の間に２個のばね２ａ，２ｂが設けられており、圧板１を給送ローラ３の方向に付勢している。また、ばね２ａ，２ｂａは、カセット単独の状態で、圧調節レバー９が後述のようにロックされていない場合、ばね２ａ，２ｂの復元力によって圧調節レバー９が、矢印２６と反対方向に押され、ストッパ１３に規制されて停止する。従って、カセット単独の状態ではばね受け８は最下点まで下がっている。
【００２７】
図１に示すように、圧調節レバー９の給紙方向側の側部にはギヤ部９ｃが設けられ、このギヤ部９ｃに装置本体２０内に設置された圧調節モータ５のピニオンギヤ部５ａが噛み合っている。この構成により、圧力調節モータ５を回転すると圧調節レバー９が給紙方向に対して直角方向に動き、ばね２による圧板１を付勢する力を調整できるようになっている。
【００２８】
圧調節レバー９の給紙方向手前側には爪ラック９ｄが形成されており、装置本体２０の底部の弾性板２７に形成された爪２７ａがカセット桶６の孔部２８を通って爪ラック９ｄに噛み合うことにより、圧調節レバー９の矢印２６と反対方向へのスライドをロックするようになっている。この爪２７ａと爪ラック９ｄとの噛み合いはカセットユニット２１を装置本体２０から抜くことにより解除される。なお、装置本体２０内のセンサ１６により、用紙Ｐの最上位の紙が分離爪４ａ、４ｂにより分離され給紙できたかどうかが分かるようになっている。
【００２９】
図４は、給送ローラ３の正面拡大図を示す。複数の給送ローラ３はすべて回転軸４０に固定されている。この給送ローラ３は、中心部３０とその両側の弾性部材３１からなる。両側の弾性部材３１は肉厚３ｍｍ、硬度３５°のＥＰＤＭゴムで、中心部３０に比べ外径が１ｍｍ大きく形成されている。また、中心部３０は肉厚２ｍｍ、硬度２８°のＥＰＤＭゴムで、弾性部材３１に比べ用紙Ｐに対する摩擦抵抗が高いことが好ましい。ばね２が圧板１を付勢する力が小さいときは、弾性部材３１により給送ローラ３の中心部３０は用紙Ｐに接しないが、ばね２が圧板１を付勢する力がある値より大きくなると、弾性部材３１の弾性で給送ローラ３の中心部３０は用紙Ｐに接するようになっている。
【００３０】
図５に示すように、給送ローラ３の形状を、中心部３０及び弾性部材３１の端部にＲ形状２８，２９をほどこすと用紙Ｐヘのダメージが軽減される。また、弾性部材３１と中心部３０はＥＰＤＭゴム以外のゴムやエラストマや発砲ウレタンゴムなど、撓んで用紙Ｐに対して搬送力を得られるものであれば代用可能である。そして、摩擦係数が弾性部材３１よりも中心部３０の方が高ければ、中心部３０と弾性部材３１が同じ材料である必要はく、硬度に関しても弾性部材３１よりも中心部３０の方を低くする必要はない。また、弾性部材３１よりも中心部３０の方が摩擦係数が低い場合でも、中心部３０が用紙Ｐに接することにより用紙Ｐと給紙ローラ部３との接触範囲が広くなり、それにより搬送力が強くなるので、弾性部材３１と中心部３０の材質や硬度は限定されない。
【００３１】
図６、図７及び図８は、給送ローラ３の変形例である。
【００３２】
図６に示す給送ローラ３は、中心部３０の外径を小さくして、その外周に摩擦力の大きい別の素材３３をコーティングした構成である。
【００３３】
図７に示す給送ローラ３は、中心部３０が板状金属からなり、外周にぎざぎざの凹凸部３５が形成された形状でる。
【００３４】
図８に示す給送ローラ３は、弾性部材３１が軸４０に固定されたゴムローラで構成され、このゴムローラの弾性部材３１に挟まれるように剛体のコロローラからなる中心部３０が軸４０に対して回転自在に取り付けられた構成である。弾性部材（ゴムローラ）３１の外径は中心部（コロローラ）３０の外径よりも１．５ｍｍ程度大きく形成されており、ゴムローラ３１が用紙Ｐに接した状態でコロローラ３０が用紙Ｐの表面上で空回転しても、コロローラ３０、及びゴムローラ３１が用紙Ｐの表面に傷を付けない程度に調節されている。
【００３５】
図９は、本実施の形態の給紙装置の制御回路図である。同図において、用紙センサ１６は、用紙Ｐが１枚ずつ分離され給紙された際に、その先端及び後端を検知するフォトインタラプタである。制御装置１７は給紙及び印字プログラムが格納されており、さらに用紙センサ１６からの出力を受けて圧調節モータ５を駆動するプログラムが格納されたＲＯＭを備えている。圧調節モータ５は圧調節レバー９を動かすためのモータである(図１参照)。
【００３６】
次に、図１１のフローチャートを用いて動作を説明する。
【００３７】
電源ＯＮすると（ステップＳ１、以下、ステップの文字を省略）、記録信号が制御装置１７に送られ（Ｓ２）、制御装置内のプログラムに従って給送ローラ３が図１の矢印４５方向に回転する（Ｓ３）。このとき、給送ローラ３の弾性部材３１の円弧面が用紙Ｐに当接することにより、カセットユニット２１から装置本体２０へ用紙Ｐの最上位の紙が給紙される。
【００３８】
用紙が分離・給送されたとき、センサ１６より出力がされなかった場合（Ｓ４）、分離された用紙は印字され（Ｓ５）、排紙される（Ｓ６）。次ページの印字がなければ（Ｓ７）、給紙は終了する（Ｓ８）。
【００３９】
何らかの理由により用紙が分離・給送されなかったとき、センサ１６から制御装置１７に信号が送られる（Ｓ４）。その信号を受け、制御装置１７が圧調節モータ５を所定量回転させ（Ｓ９）、圧調節レバー９を図３の矢印２６方向に動かし（Ｓ１０）、この動作によりコロ１０が圧調節レバー９のテーパ面９ａ、９ｂを登る。このとき、圧調節レバー９の爪ラック９ｄに本体底部の爪２７ａに噛み合うことにより、圧調節レバー９の位置は固定される。その結果、ばね受け８と圧板１との距離が縮まり、給送ローラ３から用紙Ｐへの付勢力が強くなり、次回の用紙Ｐの給紙はし易くなる。
【００４０】
ここで、再び給送ローラを回転させ（Ｓ３）、再度給紙を試みる。用紙Ｐの給紙ができないうちは、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ９、Ｓ１０の動作を繰り返すことで給送ローラ３から用紙Ｐへの付勢力をさらに強くして給紙を試みることができる。また、給送ローラ３から用紙Ｐへの付勢力が所定の値を超えると給送ローラ３の弾性部材３１が圧接されて潰れ、この結果、給送ローラ３の中心部３０が用紙Ｐに接することになる。弾性部材３１よりも中心部３０の摩擦力を強くしておくと、給送ローラ３と用紙Ｐとの接触面の増加と、中心部３０の摩擦力の増加により、さらに用紙Ｐへの搬送力がアップし、この動作により、それまで給紙、搬送できなかった用紙が給紙、搬送できるようになる。給紙ができたあとは前述と同様にステップＳ４〜Ｓ８の動作をする。
【００４１】
また、用紙Ｐを交換するためにカセットユニット２１を装置本体２０から抜くと、爪２７ａが圧調節レバー９の爪ラック９ｄからはずれ、ばね２の付勢力により圧調節レバー９は矢印２６と反対方向に動かされ、ばね受け８と圧板１との距離が最大に離れる位置に戻され、給送ローラ３から用紙への付勢力は初期状態と同様になる。このため、用紙交換後は必ず給送ローラ３から用紙への付勢力が最も低い状態にあり、用紙表面が給送ローラ３からの圧力で傷が付くのを防ぐことができる。
【００４２】
図１２は、図１１に示した動作に加えて圧調節レバーの移動量を判断するようにした動作のフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ１からＳ９までの動作は図１１のフローチャートと同様で、用紙センサ１６の出力を制御装置１７が受け取り、圧調節モータ５を所定量回転させ（Ｓ９）、回転後、圧調節レバー９の移動量が最大値に達しているかどうかを判断し（Ｓ１０）、最大値でなければ再度給紙を試みるため、給送ローラ３を回転させる（Ｓ３）。
【００４４】
しかし、例えば用紙Ｐが仕様外で、圧調節レバー９の移動量が最大値になっても記録媒体の給紙が行われなかったとき、圧調節レバー９が最大値になったことを検知し（Ｓ１０）、エラー表示をする（Ｓｌｌ）。
【００４５】
この圧調節レバー９が最大値になる過程において、はじめのうちは給送ローラ３の中心部（コロローラ）３０が用紙Ｐに触れないので、付勢力が強くなるにしたがい弾性部材（給送ローラゴム）３１から用紙Ｐへの接触圧が上がり、用紙Ｐが給送ローラゴム３１に表面を擦られる強さが増していく。しかし、最終的にはコロローラ３０が用紙Ｐに触れることになり、その時点から圧調節レバー９の移動量が最大値になるまで、給送ローラゴム３１が用紙Ｐの表面を擦る強さは変化しない。このため、仕様外の用紙Ｐに傷が付くのを防ぐことができる。
【００４６】
図１０は、図９の制御回路に加えて、用紙Ｐの種類を制御手段１７に指示する媒体指示手段１８と、装置本体２０内の温湿度を計測する温湿度センサ５０とを設けたものである。
【００４７】
次に、図１３のフローチャートを用いて図１０の制御回路の動作を説明する。
【００４８】
電源ＯＮすると（Ｓ２１）、記録信号が制御装置１７に送られ（Ｓ２２）、温湿度センサ５０から装置本体が置かれている場所の温湿度情報が制御装置に入力される（Ｓ２３）。ユーザーが媒体指示手段１８よりセットされている用紙の種類情報を制御装置に入力し（Ｓ２４）、さらに、カウンタ１９から装置本体が給紙した枚数の情報が制御装置に入力される（Ｓ２５）。
【００４９】
制御装置１７に入力された温湿度情報、用紙種類情報、給紙枚数情報に従って、圧調節モータ５が回転され（Ｓ２６）、圧調節レバー９が条件に適した位置に移動する（Ｓ２７）。
【００５０】
これにより、様々な媒体使用条件や環境条件に合わせた給紙圧で給紙することができ、給紙不良を少なくすることができる。なお、ステップＳ２８〜Ｓ３５は図１１のフローチャートのステップＳ３ないしＳ１０と同様に動作する。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、本発明は、圧接手段による記録媒体の給送ローラに対する接触圧を可変にする圧力可変手段を備えたので、紙種、装置周りの温湿度、給紙枚数等、様々な記録媒体使用条件や環境条件等の条件に応じて給紙圧を最適値に設定することができ、これにより、長期間安定した給紙性能を維持でき、また、給紙ができなかったときに給紙圧を上げてリトライ動作をすることができるので、給紙不良率を下げることができる。
【００５２】
また、記録媒体収納部を画像形成装置本体から分離した際に、圧接手段がテーパ面の最下部に位置して接触圧を最小値にするようにしたので、例え給紙ができなかったとしても接触圧が低いので用紙に傷が付くことがない。これにより、信頼性の高い給紙装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である給紙装置を適用したプリンタの全体の縦断側面図である。
【図２】カセットユニットの上面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】給送ローラの正面拡大図である。
【図５】給送ローラの第１の変形例を示す正面拡大図である。
【図６】給送ローラの第２の変形例を示す断面図である。
【図７】給送ローラの第３の変形例を示す断面図である。
【図８】給送ローラの第４の変形例を示す側面図である。
【図９】給紙装置の制御回路図である。
【図１０】給紙装置の他の制御回路図である。
【図１１】本発明の給紙装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の給紙装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の給紙装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来の給紙装置を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１      圧板
２      圧板ばね（圧接手段）
３      給送ローラ
５      圧調節モータ
６      カセット桶（記録媒体収納手段）
９      圧調節レバー（圧力可変手段）
９ａ    テーパ面
１６      用紙センサ
１７      制御装置
１８      媒体指示手段
１９      カウンタ
２０      装置本体
２２      パス
２１      カセットユニット
３０      中心部
３１      弾性部材
５０      温湿度センサ
【図１】
0003667277.tif 000002
【図２】
0003667277.tif 000003
【図３】
0003667277.tif 000004
【図４】
0003667277.tif 000005
【図５】
0003667277.tif 000006
【図６】
0003667277.tif 000007
【図７】
0003667277.tif 000008
【図８】
0003667277.tif 000009
【図９】
0003667277.tif 000010
【図１０】
0003667277.tif 000011
【図１１】
0003667277.tif 000012
【図１２】
0003667277.tif 000013
【図１３】
0003667277.tif 000014
【図１４】
0003667277.tif 000015