(57)【要約】【課題】簡易なユニバーサル方式として、大容量で種々のサイズ用紙に対応し、支障なく給紙することができる給紙装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る自動給紙装置は、複数の用紙が積載される中板と、前記中板を押し上げて積載されている用紙の最上位の用紙を給紙手段へ当接させる中板加圧バネと、異なるサイズの用紙の給紙方向に平行な端面を規制するために、移動可能に配設された２つの用紙サイズ規制板と、前記中板に対して移動可能に取り付けられた重り（バランサー）を備え、前記用紙サイズ規制板に連動させて前記重りの固定、移動の切り替えを行い、重りは移動モード時には中板の角度に連動して移動することで、最上紙の給紙ローラへの押し当て力を一定範囲に保つことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を給紙する給紙ローラと、複数の用紙が積載される中板と、前記中板を押し上げて積載されている用紙の最上位の用紙を給紙手段へ当接させるバネと、異なるサイズの用紙の給紙方向と平行な端面を規制するために、移動可能に配設された２つの用紙サイズ規制板と、前記中板に対して前記バネと逆方向に作用する負荷手段とを備え、前記中板に積載する用紙サイズによって前記負荷手段の作用を増減させ、その負荷手段は、前記中板に積載し、給紙可能な最小サイズ紙が満載されているときに最も作用することを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記負荷手段は前記用紙サイド規制板の位置に連動し、用紙サイド規制板間距離：Ｌが、距離：Ｍを境界として、Ｌ＞Ｍの場合には前記負荷手段は中板に対して固定され、中板への作用は一定であり、Ｌ＜Ｍの場合には前記負荷手段は中板に対して移動可能で、中板の角度変化に連動して移動することを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
【請求項３】
前記の距離Ｍは１８２ｍｍ〜２５７ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２記載の給紙装置。
【請求項４】
前記負荷手段は球形状の重りと、前記重りと中板を結合する弾性部材と、前記用紙サイド規制板の移動に連動して作用する重り規制部材によって構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の給紙装置。
【請求項５】
前記負荷手段は、タイヤ形状の重りと、前記重りと中板を結合する弾性部材と、前記用紙サイド規制板の移動に連動して作用する重り規制部材によって構成され、前記タイヤ形状の重りは、前記弾性部材を結合する本体部と、前記中板表面と回転可能に接触するローラ部と前記本体部とローラの間に設けたベアリング部から成ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の給紙装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成部へ用紙を順次送り出す給紙装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタの自動給紙装置として、簡易型のものは、図９に示すものが使用されていた。この自動給紙装置は、カセット１の底部に積載板２を支軸３を支点として上下に揺動自在に設置し、該積載板２の先端部をコイルばね５で押し上げ、用紙Ｐを給紙ローラ９に圧接させるように構成されている。又、図９中、６は後端規制板、７は側部規制板であり、何れも用紙サイズに合わせて規制位置が可変とされている。
【０００３】
ところで、前記自動給紙装置はユニバーサル方式であり、種々のサイズの用紙が装填される。給紙圧はばね５によって与えられるが、用紙はサイズが異なると積載枚数は同じでも重量が異なるため、給紙性能に悪影響が生じていた。詳しくは、給紙力Ｆ1 はばね５による給紙ローラ９への押し当て力Ｆ２と給紙ローラ９の摩擦係数μから式（１）で決定される。又、押し当て力Ｆ２はばね５の力量Ｆspとばね５に作用する用紙重量成分Ｆp
から式（２）で決定される。
【０００４】
Ｆ１＝Ｆ２×μ          …  （１）
Ｆ２＝Ｆsp−Ｆp        …  （２）
前記式（１）から明らかなように、給紙力Ｆ１は押し当て力Ｆ２の関数であり、図１０に示すように、押し当て力Ｆ２が小さいと（図１０中斜線を付した領域Ａ参照）、給紙力Ｆ１も低下して不送り（給紙せず）が発生する。逆に、押し当て力Ｆ２が大きいと（図１０中斜線を付した領域Ｂ参照）、２，３枚の用紙を同時に給紙する“重送”を生じてしまう。
【０００５】
ここで、用紙サイズと押し当て力Ｆにとの関係を考察すると、図１１に示すように、最小サイズでは用紙重量成分Ｆp が小さいことから押し当て力Ｆ２は相対的に大きくなって重送領域Ｂと重なる。一方、最大サイズでは用紙重量成分Ｆp が大きいことから押し当て力Ｆ２は相対的に小さくなって給紙ミス領域Ａと重なってしまう。
【０００６】
従って、小サイズから大サイズに対応可能な大容量カセットの場合は、図１１のグラフの傾きを小サイズと大サイズで変化させて図中の斜線部領域（給紙不能Ａ領域と重送領域Ｂ）を回避している。
【０００７】
この傾きを変える手段としては、ばねを複数配置し、用紙サイズに応じて複数のばね選択的に作用させたり（例えば、特許文献１参照）、ばね受け面の高さを移動可能にして用紙サイズに応じてばねによる押し当て力Ｆ２を変化させる方式（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１６０７３号公報
【特許文献２】特開昭６１−０２２６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記の複数のばねを設けて選択的に作用させる方式では一方のばねを作動させない時に用いるばね押え部材追加による装置の高さの増加、又、用紙後端規制板に連動させると、Ａ５の縦送り（短辺側を給紙方向に向ける）は後端規制板位置がＡ４横送り時と同じになるため、前記押し当て力Ｆが大きくなり、前記重送領域Ｂに入り、成り立たなくなってしまうという問題がある。
【００１０】
又、ばね受け面の高さを移動可能にする方式も装置の高さの増加や、受け面をユーザーに移動させた場合は操作性の悪化、用紙規制板に連動させた場合は連動機構が複雑になる等の問題がある。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するものであって、簡易なユニバーサル方式として、大容量で種々のサイズ用紙に対応し、支障なく給紙することができる給紙装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係る自動給紙装置は、複数の用紙が積載される中板と、前記中板を押し上げて積載されている用紙の最上位の用紙を給紙手段へ当接させる中板加圧バネと、異なるサイズの用紙の給紙方向に平行な端面を規制するために、移動可能に配設された２つの用紙サイズ規制板と、前記中板に対して移動可能に取り付けられた重り（バランサー）を備え、前記用紙サイズ規制板に連動させて前記重りの固定、移動の切り替えを行い、重りは移動モード時には中板の角度に連動して移動することで、最上紙の給紙ローラへの押し当て力を一定範囲に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、重りの給紙圧への作用力を変化させて給紙圧を一定範囲内に保つため、重り移動による作用力の変化を小サイズ紙給紙時に作動させることで従来生じていた、小サイズ紙満載時の給紙圧が高過ぎ現象を解消し、又、複雑な機構を用いることなく、給紙カセットのサイズも従来とほぼ同等のまま達成しており、小スペースを維持しながら、信頼性が高く、安定した給紙性能を提供できる５００枚給紙カセットを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
＜実施の形態１＞
以下、本給紙装置から不図示の画像形成装置本体へ至る給紙動作、用紙搬送シーケンス等は従来通りであるので省略する。
【００１６】
図１及び図２は本実施の形態に係る給紙カセットユニットの上面図及び側面方向の主断面図である。
【００１７】
図中、１００は給紙カセットであり、５００枚の用紙を収容可能である。給紙カセット１００に所望の用紙を収納し、不図示の画像形成装置本体へ装着すると、給紙カセット１００上方に配設した不図示の給紙ローラによって、最上位の用紙Ｐから順に１枚ずつ給紙させることができる。
【００１８】
次に、給紙カセット１００の構成を詳細に説明する。
【００１９】
１１はカセット本体で、カセット前カバーと結合若しくは一体形成されており、左右にレール面１１ａ，１１ｂを備えており、画像形成装置に配設したレールに係合して給紙カセット１００の把手１２により引き出し動作を機能させたものである。カセット本体１１の用紙収容部には収容する用紙の側端を規制するサイド規制板１３，１４及び用紙後端を規制する後端規制板１５を有している。
【００２０】
サイド規制板１３，１４は、収容する用紙幅に応じて一体的に移動するために、ピニオンギア１６と噛み合うラック部を備えている。又、後端規制板１５は、用紙後端に合わせて移動できるようにカセット本体１１にスライド可能に配設している。１７は用紙積載板（以下、「中板」と称する）であり、両端に設けたボス２２，２３を支点として回動可能に支持されている。中板１７の下面には、押し上げ部材としての中板バネ１８が設けられ、中板１７を上方に付勢して最上位紙と前記給紙ローラとの間に給紙圧を発生させる構成である。
【００２１】
次に、本発明の特徴である中板加圧構成を図１〜図５を用いて詳細に説明する。
【００２２】
中板１７上には給紙圧を調整するためにバランサー（重り）２４，２５が配置されている。バランサー２４，２５には引っ張りバネ２６，２７が配置されていて、バランサー２４，２５は引っ張りバネ２６，２７の作用により図中の搬送方向に引張力を受けている。又、前記サイド規制板１３，１４にバランサー２４，２５の移動を規制するためのロックリブ１３ａ，１４ａがそれぞれ設けてある。
【００２３】
以下に中板17に載置する紙サイズ、枚数によって変動するバランサー２４，２５の位置について説明する。
【００２４】
図１のサイド規制板１３，１４は、用紙サイズが積載可能な最大サイズであるＡ３サイズ時の位置を示しているが、この時バランサー２４，２５は、ロック壁１３ａ，１４ａにより規制されていて図１に示す位置にある。図３（ａ），（ｂ）は用紙サイズがＡ３の満載時とラスト紙（１枚積載）での側面図であるが、このとき、バランサー２４，２５は前記のようにロック壁１３ａ，１４ａにより固定されているので、図中の位置（第１の位置）に固定されている。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る給紙カセット１００に収容し得る最小サイズであるＢ５Ｒサイズにセットしたときの状態の上面図及び側面図を図４、図５に示す。
【００２６】
図５に示すように、Ｂ５Ｒ時ではサイド規制板１３，１４が中央方向へ移動するため、バランサー２４，２５のロックが外れる。
【００２７】
Ｂ５Ｒサイズ紙満載時には、図５（ｂ）のように中板角度θがほぼ０度になるので、バランサー２４，２５は、バネ２６，２７の作用で図５中の右方向に移動し、図５（ｂ）の位置で釣り合う。このときのバネ圧とバランサーの釣り合いは次式で表される。
【００２８】
μＭ＝ｋＬ１      …  （１）
ここでμ；中板とバランサーとの静止摩擦係数、Ｍ；バランサー重量、ｋ；引張りバネのバネ定数、Ｌ１；図５（ｂ）状態での引張りバネ長さである。
【００２９】
次に、Ｂ５Ｒサイズラスト紙時について図５（ａ）を用いて述べる。
【００３０】
図のようにラスト紙給紙状態ではバランサー２４，２５は、図中の位置で釣り合い、この位置は前記Ａ３積載時の位置と同じになるように設定してある。この時のバネ圧とバランサーの釣り合いは次式で表される。
【００３１】
Ｍｓｉｎθ＝ｋ（Ｌ２−Ｌ１）    …  （２）
ここで、θ；中板角度、Ｌ２；図５（ａ）状態での引張りバネ長さである以上のように前記ロック壁１３ａ，１４ｂが解除される小サイズ紙セット時にはバランサー２４，２５は、中板角度θの増加に伴い、図５（ｂ）の位置から図５（ａ）の位置へ滑らかに移動する。
【００３２】
満載時の中板回転中心からバランサー２４，２５までの距離をｒとし、給紙ローラと最上位紙とのニップまでの距離をｒ１とすると、バランサー２４，２５の給紙圧への作用力Ｆは次式で表される。
【００３３】
Ｆ＝ｒ／ｒ１・Ｍｃｏｓθ        …  （３）
従って、給紙圧Ｑは次式から得られる。
【００３４】
Ｑ＝Ｐ−Ｗ−Ｆ                …  （４）
ここでＰ；中板バネ１８による作用力
Ｗ；中板上の負荷（バランサーを除く中板重量の和と積載用紙重量の和）である。
【００３５】
図６は本実施の形態におけるＡ３サイズにおける満載〜ラスト紙までの給紙圧設定の推移を示したものである。
【００３６】
前述のようにＡ３サイズ紙ではバランサー２４，２５は固定されているので、バランサーの作用力は右下がりのなだらかな曲線で表される。
【００３７】
図７は本実施の形態におけるＢ５Ｒサイズにおける満載〜ラスト紙までの給紙圧設定の推移を示したものである。
【００３８】
前記のようにＢ５Ｒサイズ紙ではバランサー２４，２５は満載時の第２の位置からラスト紙の第１の位置まで中板１８の角度θに応じて連続的に移動するので、バランサーの作用力は右下がりの曲線で表され、上記Ａ３サイズ紙の場合より傾きは大きくなる。この満載時とラスト紙でバランサーの作用力の差を設けることによってＡ３〜Ｂ５Ｒまでの全サイズにおいて適正給紙圧を満足している。
【００３９】
従って、図示していないが、Ｂ４，Ａ４等、収容可能なその他の紙サイズにおいても、適正給紙圧を満たしていることは言うまでもない。
【００４０】
以上により複雑な機構を用いることなく、又、給紙カセットのサイズも殆ど拡大することなく、大サイズ〜小サイズまで給紙圧を一定範囲に保ち、安定した給紙性能を提供できる５００枚給紙カセットを実現している。
【００４１】
＜実施の形態２＞
図８は実施の形態２の主断面図である。
【００４２】
本実施の形態は、前記実施の形態１とバランサーの構成と引張りバネのバネ定数のみが異なるため、それ以外の部分についての説明は省略する。
【００４３】
バランサーは、引張りバネ３３との接続部である本体部３２と回転可能なローラ部３１、ローラ部３１と本体部３２に設け、殆ど抵抗なくローラ部が回転できるようにしたベアリング部３３とで構成されている。本実施の形態におけるバランサー構成では、ベアリング部３３の効果により前記実施の形態１と比べてバランサーの給紙ローラ部３１と中板１７との摩擦係数が大幅に小さくなる。
【００４４】
従って、前記実施の形態１で述べた式（１）よした張りバネ３３のバネ定数ｋを小さくすることができ、引張りバネ３３のバネ圧を弱く設定ことができる。これにより前記式（２）より満載時からラスト時までのバランサーの移動量を多くすることが可能である。又、それにより給紙圧Ｑを一定範囲内に保つことが容易となり、本発明を実現するための設計の自由度も広がる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る給紙カセットの上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る給紙カセットの主断面図である。
【図３】発明の実施の形態１に係る給紙カセットのＡ３サイズ紙使用時を示す主断面図である。
【図４】発明の実施の形態１に係る給紙カセットのＢ５Ｒ紙使用時を示す上面図である。
【図５】発明の実施の形態１に係る給紙カセットのＢ５Ｒ紙使用時を示す主断面図である。
【図６】発明の実施の形態１に係る給紙カセットのＡ３サイズ紙使用時の給紙圧を示すグラフである。
【図７】発明の実施の形態１に係る給紙カセットのＢ５Ｒサイズ紙使用時の給紙圧を示すグラフである。
【図８】発明の実施の形態２に係る給紙カセットを示す主断面図である。
【図９】従来の自動給紙装置を示す断面図である。
【図１０】従来の自動給紙装置における給紙圧を示すグラフである。
【図１１】従来の自動給紙装置における用紙サイズと押し当て力の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１１        中板
１３，１４    サイド規制板
１３ａ，１４ｂ  ロック壁
１８        中板バネ
２４，２５    バランサー（重り）
２６，２７    引張りバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006248714.tif 000009
【図８】
2006248714.tif 000010
【図９】
2006248714.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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