(57)【要約】【課題】  シートの厚みやサイズ等によって移動する被検出部材を非接触で精度よく検出することのできる位置検出機構及び給紙装置を提供することである。【解決手段】  被検出部材（従動ローラ）２７の位置を検出する位置検出機構３７であって、従動ローラ２７の移動に伴って伸縮するコイルバネ３４と、コイルバネ３４の伸縮状態を検出する誘導形近接センサと、を備え、誘導形近接センサの検出エリアＥにおけるコイルバネ３４の伸縮状態に基づく従動ローラ２７の位置を検出することでシートＳの厚みを判別する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出部材の位置を検出する位置検出機構であって、
前記被検出部材の移動に伴って伸縮するコイルバネと、コイルバネの伸縮状態を検出する誘導形近接センサと、を備え、
前記誘導形近接センサで検出された前記コイルバネの伸縮状態に基づいて前記被検出部材の位置を特定する位置検出機構。
【請求項２】
前記コイルバネは、一端部が固定され、他端部が前記被検出部材の移動に伴って伸縮可能に配置され、
前記誘導形近接センサは、前記コイルバネの一端部側で、且つ、前記コイルバネの外周の近傍に配置される請求項１に記載の位置検出機構。
【請求項３】
前記誘導形近接センサは、前記コイルバネにおける所定領域の巻線密度を検出し、この巻線密度に基づいて前記被検出部材の位置を特定する請求項１又は２に記載の位置検出機構。
【請求項４】
前記誘導形近接センサによって検出可能なコイルバネの伸縮範囲内に、コイルバネの伸縮に連動して移動する導電性の補助検出部材を設け、
前記誘導形近接センサによって、前記コイルバネにおける所定領域の巻線密度及び前記補助検出部材の所定領域の面積に対応する磁気損失を検出することで前記被検出部材の位置を特定する請求項１乃至３のいずれかに記載の位置検出機構。
【請求項５】
前記補助検出部材は、前記コイルバネの伸縮方向に沿って形状が変化する導電性部材によって形成されている請求項４に記載の位置検出機構。
【請求項６】
前記補助検出部材は、前記コイルバネの伸縮方向のいずれか一方を頂点、他方を底辺とする三角形状の金属板によって形成される請求項４又は５に記載の位置検出機構。
【請求項７】
シートを積載する積載トレイと、積載トレイ上のシートを給紙する給紙ローラと、給紙ローラのシート給紙方向下流側に配置され、シートを挟んで搬送する一対の搬送ローラと、一対の搬送ローラのいずれか一方の搬送ローラを回転自在に支持する軸受部材と、軸受部材を上下方向にスライド可能に保持する軸受ブラケットと、軸受部材に支持された一方の搬送ローラを他方の搬送ローラ側に付勢するコイルバネと、一方の搬送ローラの位置から一対の搬送ローラ間に挟まれたシートの厚みを検出するシート厚検出手段と、を備え、
前記シート厚検出手段は、前記コイルバネの伸縮方向と直交する方向の近傍に配置され、コイルバネが伸縮した際の形状変化を検出する誘導形近接センサを有し、誘導形近接センサによって検出されるコイルバネの形状変化に基づいて、前記軸受部材に支持された一方の搬送ローラの位置を特定する給紙装置。
【請求項８】
シートを積載する積載トレイと、積載トレイ上のシートを給紙する給紙手段と、シートに対して離接する方向に移動可能に設けられ、積載トレイ上のシートの一端を規制する規制板と、この規制板をシートに向けて付勢するコイルバネと、規制板の位置に基づいてシートのサイズを検出するシートサイズ検出手段と、を備え、
前記シートサイズ検出手段は、前記コイルバネの伸縮方向と直交する方向の近傍に配置され、コイルバネが伸縮した際の形状変化を検出する誘導形近接センサを有し、誘導形近接センサによって検出されるコイルバネの形状変化に基づいて、前記規制板の位置を特定する給紙装置。
【請求項９】
前記誘導形近接センサは、前記コイルバネの伸縮に伴うコイルピッチの変化を検出する請求項７又は８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、移動する被検出部材の位置を特定する位置検出機構及び給紙装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して、各種サイズの用紙（シート）を大量に積載して給紙することのできる給紙装置が用いられている。このような給紙装置は、大量のシートを収納可能な収納庫と、収納庫内で昇降可能な積載トレイと、積載トレイに積載されたシートを画像形成装置に向けて搬送させる給紙機構とを備えている。
【０００３】
給紙機構は、積載トレイに積載されている複数のシートの最上位のシートに当接する繰出ローラと、この繰出ローラによって繰り出されたシートを分離する分離ローラ及び給紙ローラと、この分離ローラ及び給紙ローラを経たシートを画像形成装置に向けて搬送する搬送ローラ対とを備えている。
【０００４】
搬送ローラ対は、駆動ローラと従動ローラとによって構成され、駆動ローラに従動ローラが弾性的に圧接されている。そして駆動ローラが駆動して従動ローラとの間にシートがニップされる際に、シートの厚みに応じて従動ローラが弾性的に搖動するように構成されている（特許文献１）。
【０００５】
搬送ローラ対によってニップされるシートの厚みを検出する手段としては、シートがニップされる際の搬送ローラ対の上下の搖動を機械的に検出する別機構の位置検出機構を設けた構成（特許文献２）や、搬送ローラ対の一方に接触して配置される変位センサからなる位置検出機構を設けた構成（特許文献３）等が知られている。
【０００６】
一方、積載トレイには、各種サイズのシートの長さ方向及び幅方向を規制する規制板を備えている。この規制板は、積載トレイに設けられている長溝に沿ってスライド可能に配置され、各種サイズのシートに合わせてスライドさせることによって、複数のシートの長さ方向や幅方向を揃えることができる。このようなシートサイズの検出手段としては、規制板のスライド方向に沿って、センサを配複数配置してなる位置検出機構を備えた積載トレイが開示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１８８２９２号公報
【特許文献２】特開２００２−０７２７７２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６６９１３号公報
【特許文献４】特開２００６−１０３９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のシートの厚みを検出する手段としては、特許文献２に開示されているように、シートの搬送機構とは別体の位置検出機構を設ける必要があるため、構成部品が増えると共に、給紙装置が大型化するといった問題があった。また、特許文献３に開示されているような接触式の変位センサからなる位置検出機構にあっては、シートの厚みに対応するような精度を得ることが難しく、また、搬送ローラのシャフト等に接触した配置されているため、振動などによって検出誤差が生じる場合があった。
【０００９】
一方、特許文献４に開示されているシートのサイズ検出手段にあっては、各種サイズのシート位置に合わせてセンサを複数配置しなければならないため、部品点数が多くなると共に、積載トレイを形成する際のコストが多く掛かるといった問題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、シートの厚みやサイズ等によって移動する被検出部材を非接触で精度よく検出することのできる位置検出機構及び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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の位置検出機構は、被検出部材の移動に伴って伸縮するコイルバネと、コイルバネの伸縮状態を検出する誘導形近接センサと、を備え、前記誘導形近接センサで検出された前記コイルバネの伸縮状態に基づいて前記被検出部材の位置を特定する。
【００１２】
本発明の第１の給紙装置は、シートを積載する積載トレイと、積載トレイ上のシートを給紙する給紙ローラと、給紙ローラのシート給紙方向下流側に配置され、シートを挟んで搬送する一対の搬送ローラと、一対の搬送ローラのいずれか一方の搬送ローラを回転自在に支持する軸受部材と、軸受部材を上下方向にスライド可能に保持する軸受ブラケットと、軸受部材に支持された一方の搬送ローラを他方の搬送ローラ側に付勢するコイルバネと、一方の搬送ローラの位置から一対の搬送ローラ間に挟まれたシートの厚みを検出するシート厚検出手段と、を備え、前記シート厚検出手段は、前記コイルバネの伸縮方向と直交する方向の近傍に配置され、コイルバネが伸縮した際の形状変化を検出する誘導形近接センサを有し、誘導形近接センサによって検出されるコイルバネの形状変化に基づいて、前記軸受部材に支持された一方の搬送ローラの位置を特定する。
【００１３】
本発明の第２の給紙装置は、シートを積載する積載トレイと、積載トレイ上のシートを給紙する給紙手段と、シートに対して離接する方向に移動可能に設けられ、積載トレイ上のシートの一端を規制する規制板と、この規制板をシートに向けて付勢するコイルバネと、規制板の位置に基づいてシートのサイズを検出するシートサイズ検出手段と、を備え、前記シートサイズ検出手段は、前記コイルバネの伸縮方向と直交する方向の近傍に配置され、コイルバネが伸縮した際の形状変化を検出する誘導形近接センサを有し、誘導形近接センサによって検出されるコイルバネの形状変化に基づいて、前記規制板の位置を特定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の位置検出機構によれば、被検出部材の移動に伴って伸縮するコイルバネの伸縮状態を誘導形近接センサが検出することによって、被検出部材に接触することなく、移動した位置を精度よく特定することができる。
【００１５】
本発明の第１の給紙装置によれば、シートを挟む一対の搬送ローラのいずれか一方を被検出部材とし、この被検出部材を付勢するコイルバネが伸縮した際の形状変化を誘導形近接センサによって検出するので、搬送されるシートに接触することなくシートの厚みをリアルタイムに精度よく検出することができる。これによって、シートの厚みに応じたシート送りを行うことができ、搬送不良等を防止することができる。
【００１６】
本発明の第２の給紙装置によれば、積載トレイ上に積載されたシートを規制する規制板を被検出部材とし、この被検出部材をシート向けて付勢するコイルバネが伸縮した際の形状変化を誘導形近接センサによって検出するので、積載されたシートに接触することなくシートのサイズを正確に検出することができる。これによって、シートのサイズに応じたシート送りを行うことができ、搬送不良等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】給紙装置を備えた画像形成装置システムの全体構成を示す断面図である。
【図２】給紙装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】給紙装置の内部構造を示す概略断面図である。
【図４】給紙装置の内部構造を示す斜視図である。
【図５】搬送ローラ対の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図６】第１実施形態のシート厚検出手段の構成を示す斜視図である。
【図７】第１実施形態のシート厚検出手段のシートニップ前（ａ）及びシートニップ後（ｂ）の作用図である。
【図８】コイルバネのシートニップ前（ａ）及びシートニップ後（ｂ）の作用図である。
【図９】第２実施形態のシート厚検出手段のシートニップ前（ａ）及びシートニップ後（ｂ）の作用図である。
【図１０】シートサイズ検出手段を備えた積載トレイの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の給紙装置を備えた画像形成装置システムの全体構成を示したものである。画像形成装置システム１は、シートに画像を印刷する画像形成装置２、原稿を読み取る原稿読取装置３、シートを原稿読取装置２の読取部に搬送する原稿送り装置４、画像形成装置２にシートを供給する給紙装置５、画像形成装置２の排紙口に連結されて、画像形成装置２から排出されるシートを集積する集積装置６から構成されている。
【００１９】
画像形成装置２は、１００枚程度のシートを収納可能な２つの給紙カセット７ａ、７ｂを備えている。そして、２つの給紙カセット７ａ、７ｂと給紙装置５のいずれか１つからシートを取り出し、取り出したシートに原稿読取装置３から転送される画像データを印刷し、排紙ローラ対８によって集積装置６に排出する。
【００２０】
給紙装置５は、給紙カセット７ａ、７ｂよりも多い大量のシートＳが収納可能な収納庫９と、この収納庫９内で複数のシートＳを積載する積載トレイ１１と、画像形成装置２からの給紙指令に従って１枚毎にシートＳを画像形成装置２に供給する給紙部２１とを備えている。また、給紙装置５には、図２に示すように、シート厚検出手段３１と、シートサイズ検出手段５１とを備え、それぞれの検出手段において、シートＳに当接して移動する被検出部材の位置を特定することによって、シートＳの厚みやサイズの判別が可能な位置検出機構３７を有している。
【００２１】
図３及び図４に示すように、給紙部２１は、積載トレイ１１に積載されたシートＳの最上面に接触してシートＳを送り出す送出ローラ２２と、送り出されたシートＳを１枚に分離して給紙する分離ローラ２３及び給紙ローラ２４からなる分離機構と、この分離機構によって１枚に分離されたシートＳを画像形成装置２に搬送する搬送ローラ対２５と、積載トレイ１１を収納庫９内で昇降させるための昇降機構１３とを備えている。
【００２２】
分離ローラ２３は、その回転軸にトルクリミッタ（図示せず）が設けられている。これにより、この給紙ローラ２４と分離ローラ２３との圧接部でシートが２枚以上重なってニップされたときに停止して２枚目以降のシートの給紙を阻止するようになっている。
【００２３】
図５及び図６に示すように、搬送ローラ対２５は、搬送モータ（図示せず）によって回転駆動される駆動ローラ２６と、この駆動ローラ２６に従動して回転する従動ローラ２７とで構成されている。駆動ローラ２６は搬送モータに連結される第１シャフト２８に取り付けられ、従動ローラ２７は第１シャフト２８に対向して設けられる第２シャフト２９に回転自在に取り付けられている。シートＳは、駆動ローラ２６と従動ローラ２７との間にニップされた状態で送り出される。
【００２４】
給紙装置５内には、搬送ローラ対２５によってシートＳの搬送をガイドする下ガイド板３０ａ及び上ガイド板３０ｂが設けられている。下ガイド板３０ａ及び上ガイド板３０ｂには、搬送ローラ対２５の位置に合わせて開口部１２が複数設けられ、それぞれの開口部１２を介して駆動ローラ２６と従動ローラ２７とが当接している。
【００２５】
シート厚検出手段３１は、上ガイド板３０ｂに設けられ、駆動ローラ２６と従動ローラ２７とによってニップされるシートＳの厚みを検出するために、被検出部材となる従動ローラ２７の位置を検出する位置検出機構３７を備えている。位置検出機構３７は、従動ローラ２７の移動に伴って伸縮するコイルバネ３４と、コイルバネ３４の伸縮状態を検出する誘導形近接センサ（近接センサ）３５とを備え、近接センサ３５で検出されたコイルバネ３４の伸縮状態に基づいて従動ローラ２７の位置を特定する。シート厚検出手段３１には、第２シャフト２９の両端を軸支時する軸受部材３２と、軸受部材３２をスライド可能に保持する軸受ブラケット３３とを備え、軸受ブラケット３３内に配置されているコイルバネ３４によって、軸受部材３２を駆動ローラ２６側に付勢している。コイルバネ３４は、一端部が軸受ブラケット３３の上部に固定され、他端部が軸受部材３２の上下方向の移動に伴って伸縮可能に配置されている。近接センサ３５は、コイルバネ３４の一端部側で、且つ、コイルバネ３４の外周の近傍に配置されている。
【００２６】
軸受部材３２は、コイルバネ３４を介して上ガイド板３０ｂに付勢されている。軸受ブラケット３３は、軸受部材３２とコイルバネ３４とが収容可能な空間部を有して上ガイド板３０ｂ上に固定されている。
【００２７】
近接センサ３５は、コイルバネ３４の一端部側で、且つ、コイルバネ３４の外周であって、コイルバネ３４の伸縮方向と直交する方向の近傍に取付板３６を介して配置される。この近接センサ３５は、伸縮によって変動するコイルバネ３４の表面に発生する過電流による磁気損失を検出する。本実施形態では、コイルバネ３４の所定領域における巻線密度の変化に伴う磁気損失を近接センサ３５がリニアに検出することによって従動ローラ２７の位置が特定され、これによって搬送されるシートＳの厚みを判別することができる。そのため、コイルバネ３４には、導電性を有する金属材料が使用される。
【００２８】
図７（ａ）はシートＳをニップする前、（ｂ）はシートＳをニップしたときのシート厚検出手段３１の断面構成を示したものである。（ａ）に対して（ｂ）は駆動ローラ２６と従動ローラ２７との間にシートＳがニップされているため、このシートＳの厚みによって軸受部材３２がコイルバネ３４に抗して軸受ブラケット３３を上方にスライドする。近接センサ３５では、コイルバネ３４の所定の伸縮方向を検出エリアＥとして設定する。
【００２９】
図８（ａ），（ｂ）は、図７（ａ），（ｂ）に対応するコイルバネ３４の伸縮に伴う形状変化を検出エリアＥ内で示したものである。図７に示したように、駆動ローラ２６と従動ローラ２７との間にシートＳがない状態（ａ）では、コイルバネ３４が伸張してコイルピッチＰ１が広がるため、巻線密度が低くなり、その結果近接センサ３５の出力も低くなる。そして、駆動ローラ２６と従動ローラ２７との間にシートＳがニップされると、このシートＳの厚みによってコイルバネ３４が圧縮してコイルピッチＰ２が狭まるため、巻線密度が高くなり、その結果近接センサ３５の出力も高くなる。このようなコイルピッチの粗密状態に伴う巻線密度を近接センサ３５が検出することで、搬送されるシートＳの厚みをリアルタイムに判別することができる。
【００３０】
搬送可能なシートＳは、普通紙、薄紙、厚紙の３種類に大きく分類され、それぞれの厚みとコイルバネ３４のコイルピッチＰ１，Ｐ２との関係を予め計測した対応テーブルを用意することで、シートの厚み検出作業を効率良く、且つ正確に行うことができる。
【００３１】
上述したシート厚検出手段３１によれば、検出されたシートＳの厚みに基づきシートの送り出し、給紙、搬送の速度を制御することで、シート詰まりやシートの破損をなくすことができる。また、検出されたシートＳの厚さが搬送不可能な厚さである場合は、自動的にシートの送り出し、給紙、搬送を停止させるなどの適切な措置をとることもできる。
【００３２】
上記実施形態では、シート厚検出手段３１が検出した厚みに基づいてシートを普通紙、薄紙、厚紙に分類したが、シート厚検出手段３１によって検出されたシートの厚みが所定以上の場合は、シートが重送していると判断し、シートの送り出し、給紙、搬送を停止させ、搬送不良であることを報知するようにしてもよい。
【００３３】
図９は、第２実施形態のシート厚検出手段４１の構成を示したものである。この実施形態は、第１実施形態のシート厚検出手段３１の構成に加えて、コイルバネ３４による検出を補助するために、近接センサ３５によって検出可能なコイルバネ３４の伸縮範囲内に、コイルバネ３４の伸縮に連動して移動する導電性の補助検出部材４２を設けたものである。コイルバネ３４における所定領域の巻線密度及び補助検出部材４２の所定領域の面積に対応する磁気損失を検出することで、従動ローラ２７の位置を特定することができる。
【００３４】
補助検出部材４２は、軸受部材３２の上面からコイルバネ３４の伸縮方向に沿って形状が変化する各種形状の金属板等の導電性部材によって形成されている。この金属板は、近接センサ３５の検出エリアＥにおいて、横幅又は厚みがリニアに変化するような形状となっている。その形状は、コイルバネ３４の伸縮に対応して設定され、コイルバネ３４が伸張した状態ではセンサ出力が低くなるように、横幅を狭くまたは厚みを薄くし、コイルバネ３４が圧縮した状態では、センサ出力が高くなるように、横幅を広くまたは厚みを厚くする。このような形状として図９に示したように、コイルバネ３４の伸縮方向のいずれか一方を頂点、他方を底辺とする三角形状の金属板を使用することができる。
【００３５】
補助検出部材４２の形状を三角形状パターンとすることで、図８に示したコイルピッチと同様な粗密状態を設定することができる。これによって、コイルバネ３４の伸縮変化だけでは十分なセンサ出力変化が得られない場合であっても、補助検出部材４２のパターン変化によって近接センサ３５での検出感度を高めることが可能となる。
【００３６】
次に、シートサイズ検出手段５１の構成を図１０に示す。このシートサイズ検出手段５１は、シートＳを積載する積載トレイ１１と、積載トレイ１１上のシートＳを給紙する給紙手段と、シートＳに対して離接する方向に移動可能に設けられ、積載トレイ１１上のシートＳの一端を規制する第１規制板５２及び第２規制板５３（被検出部材）と、第２規制板５３をシートＳに向けて付勢するコイルバネ３４とを備え、第２規制板５３の位置に基づいてシートＳのサイズを検出するものである。第２規制板５３は、収納庫９の底部に形成されたスライド溝５４に移動可能に設けられており、シートＳのサイズに応じて移動して積載トレイ１１上に積載されたシートＳの後端部を規制して、先端部を搬送ローラ対２５側に整合させる。
【００３７】
シートサイズ検出手段５１には、前述したシート厚検出手段３１と同様な構成からなる位置検出機構３７を備えている。この位置検出機構３７は、収納庫９の一端と第２規制板５３との間に配置されるコイルバネ３４と、このコイルバネ３４の伸縮方向と直交する方向の近傍に配置され、コイルバネ３４の形状変化に基づいて、第２規制板５３の位置を特定する近接センサ３５とによって構成されている。コイルバネ３４と近接センサ３５の構成は第１及び第２実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００３８】
積載トレイ１１に所定サイズのシートＳを載置し、一対の第１規制板５２で幅方向を規制した後、第２規制板５３をスライドさせてシートＳの後端を規制する。第２規制板５３をスライドさせることで、コイルバネ３４が伸張し、このときのコイルバネ３４のコイルピッチの幅によって巻線密度が変化する。この巻線密度の変化を近接センサ３５が所定の検出エリアＥ内で検出することで、第２規制板５３の位置が検出され、シートサイズを判別することができる。
【００３９】
シートＳが小サイズであればコイルピッチが広くなり、シートＳが大サイズであればコイルピッチが狭くなる。このようなコイルピッチの変化を検出する近接センサ３５の出力値と、シートサイズとの関係を予め測定して記憶させることで、積載トレイ１１にセットされ、第２規制板５３によって規制されたシートのサイズを判別することができる。また、図９に示したシート厚検出手段４１のように、コイルバネ３４の伸縮方向に沿って補助検出部材４２を併設することによって、シートサイズの判別をより確実に行うことができる。
【００４０】
上述したシートサイズ検出手段５１によれば、検出されたシートサイズに応じてシートの送り出し、給紙、搬送を適切に制御することで、シート詰まりやシートの破損をなくすことができる。また、検出されたシートのサイズが搬送不可能なサイズである場合は、自動的にシートの送り出し、給紙、搬送を停止させ、未然に搬送不良を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｅ  検出エリア
Ｓ  シート
１  画像形成装置システム
２  画像形成装置
３  原稿読取装置
４  原稿送り装置
５  給紙装置
６  集積装置
７ａ，７ｂ  給紙カセット
８  排紙ローラ対
９  収納庫
１１  積載トレイ
１２  開口部
１３  昇降機構
２１  給紙部
２２  送出ローラ
２３  分離ローラ
２４  給紙ローラ
２５  搬送ローラ対
２６  駆動ローラ
２７  従動ローラ（被検出部材）
２８  第１シャフト
２９  第２シャフト
３０ａ  下ガイド板
３０ｂ  上ガイド板
３１  シート厚検出手段
３２  軸受部材
３３  軸受ブラケット
３４  コイルバネ
３５  近接センサ（誘導形近接センサ）
３６  取付板
３７  位置検出機構
４１  シート厚検出手段
４２  補助検出部材
５１  シートサイズ検出手段
５２  第１規制板
５３  第２規制板（被検出部材）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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