(57)【要約】【課題】用紙の複数のサイズや紙種に対応して、使用者の用紙補給動作の負荷を軽減することが可能な用紙昇降装置を提供する。【解決手段】本発明の用紙昇降装置は、用紙Ｐが積載され、昇降可能な昇降板１１０と、昇降板１１０を昇降させる昇降機構と、昇降機構により昇降される昇降板１１０の変位に比例して、昇降板１１０に対して鉛直上方向に補助力を付与する補助機構と、を備える。補助機構は、昇降板１１０の変位と補助力との比例係数を複数設定可能である。【選択図】図２
2015107843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙が積載され、昇降可能な昇降板と、
前記昇降板を昇降させる昇降機構と、
前記昇降機構により昇降される前記昇降板の変位に比例して、前記昇降板に対して鉛直上方向に補助力を付与する補助機構と、
を備え、
前記補助機構は、前記昇降板の変位と補助力との比例係数を複数設定可能であることを特徴とする、用紙昇降装置。
【請求項２】
前記昇降機構は、
昇降プーリと、
一端が前記昇降プーリに固定され、他端が前記昇降板に固定されており、前記昇降板の昇降に応じて前記昇降プーリに巻回される昇降ワイヤと、
からなり、
前記補助機構は、
前記昇降プーリと同期して回転する補助プーリと、
補助ばねと、
一端が前記補助プーリに固定され、他端が前記補助ばねに固定されており、前記昇降プーリの回転に応じて前記補助プーリに巻回される補助ワイヤと、
からなり、
前記比例係数は、前記昇降プーリと前記補助プーリとの直径比を切り替えることにより複数設定可能であることを特徴とする、請求項１に記載の用紙昇降装置。
【請求項３】
前記昇降機構は、
昇降プーリと、
一端が前記昇降プーリに固定され、他端が前記昇降板に固定されており、前記昇降板の昇降に応じて前記昇降プーリに巻回される昇降ワイヤと、
からなり、
前記補助機構は、
前記昇降プーリの回転に伴って変速機構を介して回転する補助プーリと、
補助ばねと、
一端が前記補助プーリに固定され、他端が前記補助ばねに固定されており、前記昇降プーリの回転に応じて前記補助プーリに巻回される補助ワイヤと、
からなり、
前記比例係数は、前記変速機構の減速比を変化させることにより複数設定可能であることを特徴とする、請求項１に記載の用紙昇降装置。
【請求項４】
前記変速機構は、駆動ベルトにより連結された少なくとも一対の駆動プーリおよび被動プーリからなり、
前記駆動プーリおよび前記被動プーリの直径は変更可能に構成されることを特徴とする、請求項３に記載の用紙昇降装置。
【請求項５】
前記変速機構は、複数のギヤによって構成されることを特徴とする、請求項３に記載の用紙昇降装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の用紙昇降装置を給紙装置として備えることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項７】
前記給紙装置に収容された用紙サイズを設定する操作部と、
前記操作部から入力された用紙サイズ情報に基づいて、前記比例係数を調整する設定部と、
を備えることを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記給紙装置に収容された用紙坪量を設定する操作部と、
前記操作部から入力された用紙坪量情報に基づいて、前記比例係数を調整する設定部と、
を備えることを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙を積載させた昇降板を昇降させて給紙する用紙昇降装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザビリティを考慮して大量の用紙を給紙する給紙装置において、昇降する給紙台を自動的に降下させる機構を備える装置が提案されている。例えば特許文献１には、給紙台が自重により下降可能な状態と下降を制止する状態とを切換制御する切替式ブレーキ手段を備えるシート材給送装置が開示されている。かかる装置によれば、多量のシート材を給紙台に連続的に補給することができ、電気的制御を用いることなくシート材の補給作業に伴う操作の煩雑さを回避することが可能となる。
【０００３】
また、用紙が積載される昇降板を昇降させる他の構成を備える給紙装置として、例えば昇降板を補助バネ機構で吊り上げて、特に用紙がなくなったときに使用者が用紙を補給しやすい位置に昇降板を移動させるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４１３５７０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような給紙装置において、後者のように昇降板を上昇させる場合に、電気的制御を用いることなく自動的に目標高さに昇降板を移動させるのは容易ではない。例えば、上記後者の給紙装置においては、用紙を積載するごとに給紙台は大きく沈み込むため、使用者は姿勢を低くして用紙補給する必要がある。また、用紙のサイズや紙種の変更によって、昇降板の沈み込みの程度も変化する。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、用紙の複数のサイズや紙種に対応して、使用者の用紙補給動作の負荷を軽減することが可能な、新規かつ改良された用紙昇降装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、用紙が積載され、昇降可能な昇降板と、昇降板を昇降させる昇降機構と、昇降機構により昇降される昇降板の変位に比例して、昇降板に対して鉛直上方向に補助力を付与する補助機構と、を備え、補助機構は、昇降板の変位と補助力との比例係数を複数設定可能であることを特徴とする、用紙昇降装置が提供される。
【０００８】
昇降機構は、昇降プーリと、一端が昇降プーリに固定され、他端が昇降板に固定されており、昇降板の昇降に応じて昇降プーリに巻回される昇降ワイヤと、からなり、補助機構は、昇降プーリと同期して回転する補助プーリと、補助ばねと、一端が補助プーリに固定され、他端が補助ばねに固定されており、昇降プーリの回転に応じて補助プーリに巻回される補助ワイヤと、からなり、比例係数は、昇降プーリと補助プーリとの直径比を切り替えることにより複数設定可能にしてもよい。
【０００９】
また、昇降機構は、昇降プーリと、一端が昇降プーリに固定され、他端が昇降板に固定されており、昇降板の昇降に応じて昇降プーリに巻回される昇降ワイヤと、からなり、補助機構は、昇降プーリの回転に伴って変速機構を介して回転する補助プーリと、補助ばねと、一端が補助プーリに固定され、他端が補助ばねに固定されており、昇降プーリの回転に応じて補助プーリに巻回される補助ワイヤと、からなり、比例係数は、変速機構の減速比を変化させることにより複数設定可能にしてもよい。
【００１０】
このとき、変速機構は、駆動ベルトにより連結された少なくとも一対の駆動プーリおよび被動プーリからなり、駆動プーリおよび被動プーリの直径は変更可能に構成してもよい。
【００１１】
あるいは、変速機構は、複数のギヤによって構成してもよい。
【００１２】
また、上記用紙昇降装置を給紙装置として備える、画像形成装置を提供することもできる。かかる画像形成装置は、給紙装置に収容された用紙サイズを設定する操作部と、操作部から入力された用紙サイズ情報に基づいて、比例係数を調整する設定部と、を備えてもよい。
【００１３】
あるいは、画像形成装置は、給紙装置に収容された用紙坪量を設定する操作部と、操作部から入力された用紙坪量情報に基づいて、比例係数を調整する設定部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、用紙の複数のサイズや紙種に対応して、使用者の用紙補給動作の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る給紙装置を備える画像形成装置の概略構成を示す概略構成図である。
【図２】同実施形態に係る給紙装置の概略構成を示す概略構成図であり、左側に昇降板に積載された用紙の重量が軽い場合を示し、右側に昇降板に積載された用紙の重量が重い場合を示す。
【図３】同実施形態に係る給紙装置における補助機構の補助バネ係数を説明するための説明図である。
【図４】補助プーリの小径部に補助ワイヤが巻回されるときの状態を示す概略側面図である。
【図５】補助プーリの大径部に補助ワイヤが巻回されるときの状態を示す概略側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る給紙装置の概略構成を示す概略構成図である。
【図７】同実施形態に係る給紙装置における補助機構の補助バネ係数を説明するための説明図である。
【図８】駆動プーリ半径が被動プーリ半径より大きく設定された状態を示す概略側面図である。
【図９】駆動プーリ半径が被動プーリ半径より小さく設定された状態を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
＜１．第１の実施形態＞
［１−１．画像形成装置の概略構成］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る給紙装置１０が接続される画像形成装置１の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る給紙装置１０を備える画像形成装置１の概略構成を示す概略構成図である。
【００１８】
画像形成装置１は、その筐体内５に、画像形成部として表面に潜像が形成されるドラム状の感光体３０を有する。感光体３０の外周面に沿って、動作順に、感光体３０の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置と、感光体３０の表面上に静電潜像の書き込みを行う露光部と、感光体３０の表面に形成された潜像にトナーを転移させてトナー画像を形成する現像装置と、感光体３０が担持するトナー像を用紙に転写し、用紙を感光体３０から分離する転写分離装置、及び転写後の感光体３０の表面を清掃するクリーニング装置が配設されている。
【００１９】
画像形成装置１により出力される画像は、レーザースキャナ２０の感光体３０表面への露光により潜像として形成される。
【００２０】
露光に先立ち、感光体３０上には、帯電装置により所定の表面電荷が付与されているが、レーザースキャナ２０によるレーザ光の照射により露光部分の電荷が露光量に応じて減じられる。結果として、画像情報データに応じた静電潜像が感光体３０に形成される。静電潜像は、現像装置から供給された現像剤トナーにより可視化されてトナー画像となる。
【００２１】
感光体３０上に形成されたトナー画像は、用紙Ｐに転写された後、定着装置４０によって用紙Ｐに定着される。定着装置４０は、加熱ローラと加圧ローラとを備えてなる。定着装置４０は、用紙Ｐ上の未定着トナー画像を加熱ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップに挟みこんで溶融圧着し、安定したトナー画像を用紙Ｐ上に形成する。トナー画像の定着が完了した用紙Ｐは、画像形成装置１の外部に排紙される。
【００２２】
本実施形態に係る画像形成装置１の中央部側面には、機外から搬送路に連通を可能にする給紙路が設けられている。給紙路は、機外に設けられた給紙装置１０からの給紙や手差しでの給紙を可能にするために設けられている。給紙装置１０内には、用紙Ｐが積載される昇降板１１０と、昇降板１１０を昇降させる昇降機構、昇降板１１０に積載された用紙Ｐの最上面の用紙を画像形成装置１側へ搬送するために１枚ずつ取り出すピックアップロロール２等が設けられている。
【００２３】
画像形成装置１における給紙装置１０においては、使用者の用紙補給の利便性の向上が望まれている。ここで、用紙補給を行う動作は使用者が機械内部で行われるため、安全性の観点からモータ等の駆動源は用いないのが一般的である。このような制約下において、本実施形態に係る給紙装置１０は、用紙Ｐが積載される昇降板１１０の昇降機構によって、用紙Ｐの積載枚数に関わらず、積載された用紙Ｐの最上面が常に上部に位置させるようにする。これにより、使用者は深く腰を曲げるなどの姿勢を取ることなく、常に楽な姿勢で用紙補給をすることが可能となる。
【００２４】
以下、本実施形態に係る給紙装置１０の構成とその作用について詳細に説明する。
【００２５】
［１−２．給紙装置の構成］
図２に基づいて、本実施形態に係る給紙装置１０の構成を説明する。図２は、本実施形態に係る給紙装置１０の概略構成を示す概略構成図であり、左側に昇降板１１０に積載された用紙Ｐの重量が軽い場合を示し、右側に昇降板１１０に積載された用紙Ｐの重量が重い場合を示す。
【００２６】
本実施形態に係る給紙装置１０は、用紙Ｐが積載される昇降板１１０と、昇降板１１０を昇降させる昇降機構と、昇降機構により昇降される昇降板１１０の変位に比例して、昇降板１１０に対して鉛直上方向に補助力を付与する補助機構と、を備える。
【００２７】
昇降機構は、昇降プーリ１３０と、一端が昇降プーリ１３０に固定され、他端が昇降板１１０に固定される昇降ワイヤ１２０とからなる。昇降板１１０は、昇降ワイヤ１２０によって吊られた状態にある。昇降ワイヤ１２０は、例えば昇降板１１０の対向する一対の辺を支持するように固定され、各辺に固定された昇降ワイヤ１２０は支持ロール１２２、１２４を介して昇降プーリ１３０に固定されている。
【００２８】
昇降ワイヤ１２０は、昇降板１１０の昇降に応じて昇降プーリ１３０に巻き取りおよび繰り出しされる。すなわち、昇降機構は、昇降プーリ１３０を回転させることで昇降ワイヤ１２０を昇降プーリ１３０に巻回させて昇降板１１０を昇降させる。昇降機構は、昇降板１１０を昇降させて、昇降板１１０上に載置された用紙Ｐをピックアップロール２と当接させることで、給紙装置１０から画像形成装置１へ用紙Ｐが供給可能な状態にする。
【００２９】
本実施形態に係る給紙装置１０は、昇降機構１０により昇降板１１０を昇降させる際に鉛直方向上向きの補助力を付与する補助機構を備えている。補助機構は、昇降プーリ１３０と同期して回転する補助プーリ１４０と、補助ばね１５０と、一端が補助プーリ１４０に固定され、他端が補助ばね１５０に固定された補助ワイヤ１６０とからなる。補助ワイヤ１６０は、補助プーリ１４０と補助ばね１５０との間に設けられた従動プーリ１７０を介して配置されている。従動プーリ１７０は、補助プーリ１４０の鉛直方向下側に設けられている。
【００３０】
補助プーリ１４０は、昇降プーリ１３０の回転軸と同軸上に設けられており、昇降プーリ１３０と同じ回転角度で回転する。補助プーリ１４０は昇降プーリ１３０の回転に応じて回転し、補助プーリ１４０の回転によって補助ワイヤ１６０が補助プーリ１４０に巻き取りあるいは繰り出しされる。補助ワイヤ１６０は、昇降ワイヤ１２０とは逆巻きに補助プーリ１４０に巻回される。これによって、補助ばね１５０のバネ力は昇降板１１０を鉛直方向上向きに持ち上げるように作用し、昇降板１１０が鉛直方向下向きに沈みこむ変位に比例して強く持ち上げる補助力が働く。すなわち、補助プーリ１４０、補助ばね１５０、および補助ワイヤ１６０により、昇降板１１０を弾性的に支持するように作用する補助バネ機構が構成される。
【００３１】
［１−３．補助機構による作用］
本実施形態に係る給紙装置１０は、上述したように、用紙Ｐの積載枚数に関わらず、積載された用紙Ｐの最上面が常に上部に位置するようにするため、昇降機構１０により昇降板１１０を昇降させる際に鉛直方向上向きの補助力を付与する補助機構を備える。これにより、図２左側に示すように昇降板１１０に積載された用紙Ｐの重量が軽い場合も、図２右側に昇降板１１０に積載された用紙Ｐの重量が重い場合も、用紙Ｐの最上面がほぼ同じ高さ位置となるようにすることができる。
【００３２】
（補助機構の原理）
ここで、図３に基づき、補助機構の理想的な姿を考える。以下において、補助機構における昇降板１１０の変位と付与力の比例係数を「補助バネ係数」と称する。給紙装置１０において、用紙Ｐの積載枚数に関わらず、積載された用紙Ｐの最上面が常に上部にあれば、使用者は深く腰を曲げるなどの姿勢を取ることなく、常に楽な姿勢で用紙補給をすることが可能である。これを実現するためには、用紙Ｐの厚みあたりの重量［ｋｇ／ｍｍ］と補助バネ定数［ｋｇ／ｍｍ］とが等しいときに両者はつり合い、積載された用紙Ｐの最上面が常に一定となる。
【００３３】
図３に示すように、昇降板１１０に鉛直下向きの力ΔＦを与え、昇降プーリ１３０および補助プーリ１４０がΔαだけ所定方向（図３において時計回り）に回転し、昇降板１１０がΔＸ下降し、補助ばね１５０がΔｘ伸びたとする。このとき、幾何的関係から式（１）が成立する。ここで、昇降プーリ１３０の半径をＲ、補助プーリ１４０の半径をｒとする。
【００３４】
Δα＝ΔＸ／Ｒ＝Δｘ／ｒ
→  Δｘ＝（ｒ／Ｒ）ΔＸ      ・・・（１）
【００３５】
一方、力ΔＦの付与により、昇降ワイヤ１２０の張力の増分をΔＴ、補助ワイヤ１６０の張力の増分をΔｔとすると、昇降プーリ１３０と補助プーリ１４０とは軸上でトルクが釣り合う。これより下記式（２）が成立する。
【００３６】
ＲΔＴ＝ｒΔｔ      ・・・（２）
【００３７】
力ΔＦは、つり合いの状態において昇降ワイヤ１２の張力の増分ΔＴと等しいことから、式（２）に基づき下記式（３）が導出される。
【００３８】
ΔＦ＝ΔＴ＝（ｒ／Ｒ）Δｔ      ・・・（３）
【００３９】
また、補助はね１５０のバネ定数をｋとしたとき、下記式（４）の関係が成立する。
【００４０】
Δｔ＝ｋΔｘ      ・・・（４）
【００４１】
上記式（１）、（３）、（４）より、補助バネ係数Ｋは下記式（５）で表すことができる。
【００４２】
ΔＦ＝（ｒ／Ｒ）ｋΔｘ
＝（ｒ／Ｒ）ｋ×（ｒ／Ｒ）ΔＸ
ΔＦ／ΔＸ＝（ｒ／Ｒ）２ｋ＝Ｋ      ・・・（５）
【００４３】
ΔＦ／ΔＸは昇降板１１０のバネ定数Ｋと考えることができる。すなわち、昇降板１１０を補助する補助バネ係数Ｋは、昇降プーリ１３０と補助プーリ１４０との半径比ｒ／Ｒの２乗に比例することが式（５）より明らかとなる。したがって、昇降プーリ１３０と補助プーリ１４０の半径比ｒ／Ｒを調整することで、補助機構の補助バネ係数Ｋを任意に調整することができる。
【００４４】
（補助機構の調整）
次に、図４および図５に基づいて、図３に示す給紙装置１０の昇降プーリ１３０と補助プーリ１４０の半径比ｒ／Ｒの調整について説明する。図４は、補助プーリ１４０の小径部１４２に補助ワイヤ１６０が巻回されるときの状態を示す概略側面図である。図５は、補助プーリ１４０の大径部１４４に補助ワイヤ１６０が巻回されるときの状態を示す概略側面図である。
【００４５】
本実施形態における補助プーリ１４０は、小径部１４２と大径部１４４との２つの異なる半径を持つプーリである。小径部１４２と大径部１４４との間には、補助ワイヤ１６０の軌道を規制するフランジ部１４６が設けられており、補助ワイヤ１６０の一端が固定されている。補助プーリ１４０は、上述したように昇降プーリ１３０の回転軸１３２と同軸上に設けられている。
【００４６】
補助プーリ１４０の昇降プーリ１３０と反対側には、昇降プーリ１３０の回転軸１３２と同軸に設けられた軸部１９２に規制ばね１９０が設けられている。規制ばね１９０は、軸部１９２に挿通された補助プーリ１４０の軸方向の位置を規制する部材である。規制ばね１９０の一端は補助プーリ１４０に当接し、他端はストッパ１９４によって固定されている。
【００４７】
このような補助機構において、補助プーリ１４０のうち小径部１４２を使用する場合、図４に示すように、従動プーリ１７０の上方に小径部１４２が位置するように補助プーリ１４０は配置される。このとき、規制ばね１９０によって補助プーリ１４０の位置は規制される。すなわち、補助プーリ１４０における補助ワイヤ１６０の固定部分に対して従動プーリ１７０が右側に配置され、補助ワイヤ１６０の巻き取り時には、補助ワイヤ１６０は小径部１４２に巻き取られるように誘導される。
【００４８】
一方、補助プーリ１４０のうち小径部１４２よりも直径の大きい大径部１４４を使用する場合、図５に示すように、従動プーリ１７０の上方に大径部１４４が位置するように補助プーリ１４０は配置される。例えば、図４の状態から、昇降プーリ１３０と補助プーリ１４０との間にスライダ１８０を挿入させることにより、規制ばね１９０を圧縮して補助プーリ１４０を昇降プーリ１３０から離隔する方向（図５の右側）に移動させることができる。この結果、補助プーリ１４０に固定された補助ワイヤ１６０の固定部分に対して左側に従動プーリ１７０が配置される。補助ワイヤ１６０の巻き取り時には、補助ワイヤ１６０は大径部１４４に巻き取られるように誘導される。
【００４９】
このように、図４と図５との状態を切り替えることで、補助プーリ１４０において補助ワイヤ１６０が巻回される部分の半径を調整することができる。なお、補助プーリ１４０に補助ワイヤ１６０が巻かれた状態で補助プーリ１４０を軸方向にスライドさせると、補助ワイヤ１６０がフランジ部１４６をまたいで絡まってしまう恐れがある。このため、スライダ１８０の操作は補助プーリ１４０に補助ワイヤ１６０が巻回されていない状態、すなわち昇降板１１０の高さ位置が上限位置にあるときに行うようにする。
【００５０】
このため、例えば昇降板１１０が上限位置にあることを検知する上限検知センサ（図示せず。）を給紙装置１０に設けてもよい。上限検知センサにより昇降板１１０が上限にあることを検知した状態でスライダ１８０の稼働を許可することで、補助ワイヤ１６０の絡まりを防止できる。また、昇降板１１０が上限にあるときは昇降板１１０に用紙Ｐが全く積載されていない状態である。したがって、上限検知センサは給紙装置１０内の用紙残量がゼロとなったことを検知するセンサとしても使用することができる。
【００５１】
例えば、給紙装置１０に、用紙サイズがＡ３またはＡ４の用紙Ｐを収容できるとする。Ａ３サイズの用紙はＡ４サイズの用紙に比べて２倍の面積があるため、その厚みあたりの重量はＡ４サイズの用紙の２倍となる。そこで、図４および図５に示した補助プーリ１４０の大径部１４４と小径部１４２との半径の比を√２：１とし、補助ワイヤ１６０をＡ３サイズの用紙のときに大径部１４４で巻き取り、Ａ４サイズの用紙のときに小径部１４２で巻き取るようにする。さらに、上記式（５）を考慮し、用紙の厚みあたりの重量と補助バネ機構の補助バネ係数Ｋとが等しくなるように補助ばね１５０のバネ定数ｋを調整すれば、使用者はＡ３、Ａ４いずれのサイズの用紙でも、昇降板１１０の積載枚数に関わらず所定の高さ位置で用紙Ｐを補給できる。
【００５２】
以上、第１の実施形態に係る給紙装置１０の構成とその作用について説明した。
【００５３】
＜２．第２の実施形態＞
次に、図６〜図９に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る給紙装置１０について説明する。本実施形態に係る給紙装置１０は、第１の実施形態に係る給紙装置１０と比較して、昇降バネ係数Ｋを連続的に調整可能な点で相違する。以下、本実施形態に係る給紙装置２０の構成とその作用について説明する。なお、本実施形態に係る給紙装置１０も第１の実施形態に係る給紙装置１０と同様に、図１に示した画像形成装置１に接続して使用されるものである。また、本実施形態に係る給紙装置１０において、第１の実施形態に係る給紙装置１０と同一の構成を有する構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
［２−１．給紙装置の構成］
図６に基づいて、本実施形態に係る給紙装置１０の構成を説明する。図６は、本実施形態に係る給紙装置１０の概略構成を示す概略構成図である。
【００５５】
本実施形態に係る給紙装置１０は、第１の実施形態と同様、用紙Ｐが積載される昇降板１１０と、昇降板１１０を昇降させる昇降機構と、昇降機構により昇降される昇降板１１０の変位に比例して、昇降板１１０に対して鉛直上方向に補助力を付与する補助機構と、を備える。
【００５６】
昇降機構は、昇降プーリ１３０と、一端が昇降プーリ１３０に固定され、他端が昇降板１１０に固定される昇降ワイヤ１２０とからなる。昇降機構は第１の実施形態と同様に構成することができる。昇降板１１０は、昇降ワイヤ１２０によって吊られた状態にあり、昇降ワイヤ１２０は、昇降板１１０の昇降に応じて昇降プーリ１３０に巻き取りおよび繰り出しされる。
【００５７】
昇降機構により昇降板１１０を昇降させる際に鉛直方向上向きの補助力を付与する補助機構は、昇降プーリ１３０の回転に伴って変速機構を介して回転する補助プーリ２４０と、補助ばね１５０と、一端が補助プーリ２４０に固定され、他端が補助ばね１５０に固定されており、昇降プーリ１３０の回転に応じて補助プーリ２４０に巻回される補助ワイヤ１６０と、からなる。補助ワイヤ１６０は、補助プーリ２４０と補助ばね１５０との間に設けられた従動プーリ１７０を介して配置されている。従動プーリ１７０は、補助プーリ２４０の鉛直方向下側に設けられている。
【００５８】
また、本実施形態に係る補助機構は、駆動プーリ２１０と、被動プーリ２３０と、変速ベルト２２０とを備える。変速ベルト２２０は駆動プーリ２１０および被動プーリ２３０に張架され、駆動プーリ２１０の回転による動力は変速ベルト２２０を介して被動プーリ２３０へ伝達される。被動プーリ２３０は、補助プーリ２４０と同軸上に備えられる。
【００５９】
駆動プーリ２１０は、昇降プーリ１３０の回転軸と同軸上に設けられており、昇降プーリ１３０と同じ回転角度で回転する。駆動プーリ２１０は昇降プーリ１３０の回転に応じて回転し、駆動プーリ２１０の回転によって変速ベルト２２０で連結された被動プーリ２３０を回転させる。被動プーリ２３０の回転により、これと同軸上にある補助プーリ２４０が回転し、補助ワイヤ１６０が補助プーリ２４０に巻き取りあるいは繰り出しされる。補助ワイヤ１６０は、昇降ワイヤ１２０とは逆巻きに補助プーリ２４０に巻回される。これによって、補助ばね１５０のバネ力は昇降板１１０を鉛直方向上向きに持ち上げるように作用し、昇降板１１０が鉛直方向下向きに沈みこむ変位に比例して強く持ち上げる補助力が働く。すなわち、駆動プーリ２１０、変速ベルト２２０、被動プーリ２３０、補助プーリ２４０、補助ばね１５０、および補助ワイヤ１６０により、昇降板１１０を弾性的に支持するように作用する補助バネ機構が構成される。
【００６０】
［２−２．補助機構による作用］
（補助機構の原理）
本実施形態に係る給紙装置１０も、用紙Ｐの積載枚数に関わらず、積載された用紙Ｐの最上面が常に上部に位置するようにするため、昇降機構１０により昇降板１１０を昇降させる際に鉛直方向上向きの補助力を付与する補助機構を備えている。ここで、図７に基づき、本実施形態に係る補助機構の補助バネ係数Ｋについて説明する。
【００６１】
図７に示すように、昇降板１１０に鉛直下向きの力ΔＦを与え、昇降プーリ１３０および補助プーリ１４０がΔα、補助プーリ２４０がΔβだけ所定方向（図７において時計回り）に回転し、昇降板１１０がΔＸ下降し、補助ばね１５０がΔｘ伸びたとする。このとき、幾何的関係から式（６）、（７）が成立する。ここで、駆動プーリ２１０の半径をＰ、被動プーリ２３０の半径をｐとする。
【００６２】
ΔＸ＝ＲΔα      ・・・（６）
Δｘ＝ｒΔθ      ・・・（７）
【００６３】
式（６）、（７）より、補助ばね１５０の伸び量Δｘは下記式（８）で表される。
【００６４】
ΔＸ／Δｘ＝（ＲΔα）／（ｒΔβ）
→  Δｘ＝（ｒ／Ｒ）（Δβ／Δα）ΔＸ      ・・・（８）
【００６５】
また、変速ベルト２２０の搬送量より、下記式（９）が成り立つ。
【００６６】
ＰΔα＝ｐΔβ
→  Δβ／Δα＝Ｐ／ｐ      ・・・（９）
【００６７】
式（８）に式（９）を代入すると、式（１０）となる。
【００６８】
Δｘ＝（ｒ／Ｒ）（Ｐ／ｐ）ΔＸ      ・・・（１０）
【００６９】
一方、力ΔＦの付与により、昇降ワイヤ１２０の張力の増分をΔＴ、補助ワイヤ１６０の張力の増分をΔｔとすると、両者は変速ベルトの張力の増分と釣り合う。これをΔτとすれば、下記式（１１）、（１２）が成り立つ。
【００７０】
ＰΔτ＝ＲΔＴ      ・・・（１１）
ｐΔτ＝ｒΔｔ      ・・・（１２）
【００７１】
上記式（１１）、（１２）を整理すると、昇降ワイヤ１２０の張力の増分ΔＴについての式（１３）が導出される。また、力ΔＦは、つり合いの状態において昇降ワイヤ１２０の張力の増分ΔＴと等しいことから、下記式（１３）はΔＦについての式としても表される。
【００７２】
ΔＴ＝（ｒ／Ｒ）（Ｐ／ｐ）Δｔ＝ΔＦ      ・・・（１３）
【００７３】
さらに、補助ばね１５０のバネ定数をｋとしたとき、補助ワイヤ１６０の張力の増分Δｔは、下記式（１４）で表される。
【００７４】
Δｔ＝ｋΔｘ      ・・・（１４）
【００７５】
上記（１０）、（１３）、（１４）より、補助バネ係数Ｋは下記式（１５）で表すことができる。
【００７６】
ΔＦ＝（ｒ／Ｒ）（Ｐ／ｐ）×ｋ×Δｘ
＝（ｒ／Ｒ）２（Ｐ／ｐ）２ｋ×ΔＸ
ΔＦ／ΔＸ＝（ｒ／Ｒ）２（Ｐ／ｐ）２ｋ＝Ｋ      ・・・（１５）
【００７７】
ΔＦ／ΔＸは昇降板１１０のバネ定数Ｋと考えることができる。すなわち、昇降板１１０を補助する補助バネ係数Ｋは、昇降プーリ１３０と補助プーリ２４０との半径比ｒ／Ｒの２乗と減速比に相当するＰ／ｐの２乗に比例することが式（１５）より明らかとなる。したがって、昇降プーリ１３０と補助プーリ２４０の半径比ｒ／Ｒおよび減速比Ｐ／ｐを調整することで、補助機構の補助バネ係数Ｋを任意に調整することができる。以上より、駆動プーリ２１０の半径Ｐおよび被動プーリ２３０半径ｐを調整して減速比Ｐ／ｐを無段階に調整できれば、補助バネ係数Ｋを無段階に調整することができる。
【００７８】
（補助機構の調整）
次に、図８および図９に基づいて、図７に示す給紙装置１０の駆動プーリ２１０の半径Ｐおよび被動プーリ２３０半径ｐによる減速比Ｐ／ｐの調整について説明する。図８は、駆動プーリ２１０の半径Ｐが被動プーリ２３０の半径ｐより大きく設定された状態を示す概略側面図である。図９は、駆動プーリ２１０の半径Ｐが被動プーリ２３０の半径ｐより小さく設定された状態を示す概略側面図である。
【００７９】
本実施形態において、昇降プーリ１３０の回転軸１３２の同軸上には、駆動プーリ２１０が設けられている。駆動プーリ２１０は、昇降プーリ１３０の回転に伴って同一角度で回転する。駆動プーリ２１０は、図８に示すように、軸方向に対向する一対のフランジ部材２１２、２１４とからなり、対向する内面はそれぞれ略円錐形状になっている。第１のフランジ部材２１２の回転中心には貫通孔が形成されており、第２のフランジ部材２１４の回転中心に設けられた軸部２１５が挿通される。軸部２１５は、昇降プーリ１３０の回転軸１３２と同軸上に設けられる。
【００８０】
第１のフランジ部材２１２と第２のフランジ部材２１４とが対向する内面には、被動プーリ２３０とともに張架される変速ベルト２２０が配置される。ここで、駆動プーリ２１０の第１のフランジ部材２１２は、第２のフランジ部材２１４に対して軸方向に移動可能である。第１のフランジ部材２１２の軸方向の移動により、フランジ部材２１２、２１４間の距離は変化する。したがって、第１のフランジ部材２１２の軸方向における位置を変化させることで、変速ベルト２２０の径方向における位置が変化する。
【００８１】
一方、補助プーリ２４０の回転軸と同軸上に設けられた被動プーリ２３０も、駆動プーリ２１０と同様に構成されている。すなわち、被動プーリ２３０は、図８に示すように、軸方向に対向する一対のフランジ部材２３２、２３４とからなり、対向する内面はそれぞれ略円錐形状になっている。第１のフランジ部材２３２の回転中心には軸部２３５が設けられており、第１のフランジ部材２３４の回転中心には貫通孔が形成されている。第２のフランジ部材２３４の貫通孔には、第１のフランジ部材２３２の軸部２３５が挿通される。軸部２３５は、補助プーリ２４０の回転軸と同軸上に設けられる。したがって、補助プーリ２４０は、被動プーリ２３０の回転に伴って同一角度で回転する。
【００８２】
第１のフランジ部材２３２と第２のフランジ部材２３４とが対向する内面には、駆動プーリ２１０とともに張架される変速ベルト２２０が配置される。ここで、被動プーリ２３０の第２のフランジ部材２３４は、第１のフランジ部材２３２に対して軸方向に移動可能である。第２のフランジ部材２３２の軸方向の移動により、フランジ部材２３２、２３４間の距離は変化し、変速ベルト２２０の径方向における位置が変化する。なお、軸部２３５の補助プーリ２４０と反対側の端部には、第２のフランジ部材２３４の軸方向の移動を規制するストッパ２３７が設けられている。
【００８３】
このように、本実施形態に係る補助機構では、駆動プーリ２１０と従動プーリ２３０との対向間隔を変化させることで、各プーリ２１０、２３０における変速ベルト２２０の径方向の位置を調整できる。すなわち、駆動プーリ２１０の半径Ｐと被動プーリ２３０の半径ｐとを調整でき、減速比Ｐ／ｐが任意に調整可能となる。
【００８４】
このような補助機構において、例えば、図８に示すように駆動プーリ２１０の半径Ｐを被動プーリ２３０の半径ｐより大きくすると、補助バネ係数Ｋを大きくすることができる。一方、図９に示すように駆動プーリ２１０の半径Ｐを被動プーリ２３０の半径ｐより小さくすると、補助バネ係数Ｋを小さくすることができる。このとき、例えば、昇降板１１０上に積載された用紙Ｐの重量が大きい場合には、このように補助バネ係数Ｋを大きくする方向に調整し、昇降板１１０上に積載された用紙Ｐの重量が小さい場合に、このように補助バネ係数Ｋを小さくする方向に調整する。そうすると、上記式（１５）を考慮し、用紙の厚みあたりの重量と補助バネ機構の補助バネ係数Ｋとが等しくなるように補助ばね１５０のバネ定数ｋを調整すれば、給紙装置１０に収容される用紙のサイズや種類、その積載枚数に関わらず、使用者は所定の高さ位置で用紙Ｐを補給できるようになる。
【００８５】
なお、本実施形態では、変速機構を、駆動プーリ２１０、変速ベルト２２０、および被動プーリ２３０によって構成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば変速機構を、複数のギヤを用いて構成したり、チェーンとスプロケットを用いて構成してもよく、これらの場合にも本実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００８６】
本実施形態の変速機構の設定、すなわち、駆動プーリ２１０の半径Ｐおよび被動プーリ２３０の半径ｐは、上述したように用紙Ｐの厚みあたりの重量に応じて決定される。用紙Ｐの厚みあたりの重量は、用紙サイズや紙種（すなわち、用紙坪量）によって決定する。
【００８７】
一般に、画像形成装置１では給紙トレイの用紙サイズや紙種をオペレーションパネルなどの操作部から設定することができる。そこで、本実施形態に係る画像形成装置１に、この用紙サイズ情報や用紙坪量情報等の設定情報に基づいて補助バネ係数Ｋを自動調整する設定部をさらに備えてもよい。
【００８８】
この場合、画像形成装置１あるいは画像形成装置１と接続可能な記憶媒体に、予め取得された用紙サイズと用紙坪量の組み合わせから用紙の厚みあたりの重量を情報テーブルとして保持する。そして、設定部は、操作部から入力された設定情報に基づいて情報テーブルを参照し、上記式（１５）に基づいて現在の昇降板Ｐの昇降機構に必要な減速比を演算する。設定部は、演算した減速比となるように、駆動プーリ２１０の半径Ｐおよび被動プーリ２３０の半径ｐを調整する。これにより、使用者は常により使い易い状態で給紙装置１０に用紙補給をすることができる。
【００８９】
以上、第２の実施形態に係る給紙装置１０の構成とその作用について説明した。
【００９０】
＜３．まとめ＞
上述の本発明の実施形態に係る給紙装置１０によれば、用紙Ｐが積載され、昇降可能な昇降板１１０と、昇降板１１０を昇降させる昇降機構と、昇降機構により昇降される昇降板の変位に比例して、昇降板１１０に対して鉛直上方向に補助力を付与する補助機構と、を備え、補助機構は、昇降板１１０の変位と補助力との比例係数を複数設定可能な給紙装置１０により、使用者は給紙動作を容易に行うことができるようになる。
【００９１】
また、上記給紙装置１０として備える画像形成装置１において、給紙装置１０に収容された用紙サイズや用紙坪量を設定する操作部と、操作部から入力された用紙サイズ情報や用紙坪量情報に基づいて、比例係数を調整する設定部と、を備えることにより、使用者は多くの手順を踏むことなく給紙動作を容易に行うようにセッティングすることができる。
【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９３】
１                画像形成装置
１０              給紙装置
１１０            昇降板
１２０            昇降ワイヤ
１３０            昇降プーリ
１４０、２４０    補助プーリ
１５０            補助バネ
１６０            補助ワイヤ
１７０            従動プーリ
１８０            スライダ
１９０            規制ばね
２１０            駆動プーリ
２２０            変速ベルト
２３０            被動プーリ
【図１】
2015107843.tif 000003
【図２】
2015107843.tif 000004
【図３】
2015107843.tif 000005
【図４】
2015107843.tif 000006
【図５】
2015107843.tif 000007
【図６】
2015107843.tif 000008
【図７】
2015107843.tif 000009
【図８】
2015107843.tif 000010
【図９】
2015107843.tif 000011