(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを積載し昇降可能なトレイと、
トレイに積載されたシートを送り出すシート給送部と、
前記トレイを付勢して、トレイに積載されているシートを前記シート給送部に加圧する加圧手段と、
前記トレイに積載されるシートの積載高さを検知する積載高さ検知手段と、
積載されたシートの重量を検知する重量検知手段と、を備え、
前記重量検知手段により検知された、給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期総重量と前記積載高さ検知手段により検知された、シートの給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期積載高さとから、積載されたシートの単位高さ当たりの重量を算出し、算出されたシートの単位高さ当たりの重量に基づき、前記トレイに積載されているシートの積載高さの変化に応じて前記加圧手段による加圧力を調整することを特徴とするシート給送装置。
【請求項２】
前記重量検知手段が、前記加圧手段による加圧力がシートの初期総重量と釣り合っている状態を検知する釣り合い状態検知手段と、加圧力を検知する加圧力検知手段とを有し、前記つり合い状態検知手段により釣り合った状態を検知したときに前記加圧力検知手段により加圧力を検知することで、前記トレイに積載されているシートの初期総重量を算出することを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
【請求項３】
前記釣り合い状態検知手段により、前記加圧力とシートの初期総重量が釣り合った状態を検知し、その釣り合い状態から所定量の加圧力をかけることによりシート給送前にシートと前記シート給送部との給紙圧を設定することを特徴とする請求項２に記載のシート給送装置。
【請求項４】
前記釣り合い状態検知手段は、前記トレイが前記加圧手段により持ち上げられてから、前記トレイに積載されたシート上面が前記シート給送部に当接するまでの過程で、シート上面が所定の高さに達したときに検知信号を発する検知手段であることを特徴とする請求項２または３に記載のシート給送装置。
【請求項５】
前記重量検知手段は、シートの給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期総重量を直接検知するための重量検知センサであることを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
【請求項６】
算出されたシートの単位高さ当たりの重量に基づいて、シートの給送により積載高さが一定量の減少したときの、シートと前記シート給送部との給紙圧の変化量を算出し、給紙圧の減少量に相当する加圧力を増加させるように前記加圧手段により加圧力を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシート給送装置。
【請求項７】
前記加圧手段が、前記トレイを持ち上げる方向に力を加えるバネと、前記バネを引っ張るモータと、を備え、バネの引っ張り量を大きくすることにより加圧力が増加するように配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート給送装置。
【請求項８】
前記積載高さ検知手段が、前記加圧手段に設けられ、回動して前記トレイを持ち上げる加圧アームの回転角度の検知を行う回転角度検知手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシート給送装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシート給送装置と、
前記シート給送装置から給送されるシートに画像を形成する画像形成部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積載されたシートを給送するシート給送装置及びシート給送装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機等の画像形成装置には、積載したシートを一枚ずつ分離して画像形成部に供給するためのシート給送装置を備えている。このシート給送装置には、シートが積載されたトレイをバネ等の加圧手段によって押し上げることで、シートを給紙ローラに押し当て、給紙ローラを回転させることによってシートを送り出す方式のものが主流となっている。
【０００３】
図８は従来のシート給送装置の一例で、給紙カセット５５内に、回動支点５６で回動可能なトレイ５１が設けられている。トレイ５１にはシートＳが積載され、トレイ５１をバネ５３の弾性力によって押し上げて積載されているシートＳの上面を給紙ローラ５４に押し当てる。この押し当てた状態で給紙ローラ５４を回転させることにより最上位のシートから順次給送される。
【０００４】
この種のシート給送装置において安定したシートの給送を行うためには、給紙圧（シートと給紙ローラとの圧接力）を積載されるシートのサイズや種類（坪量等）、積載量にかかわらずできる限り適正な範囲内に維持する必要がある。これは、給紙圧が高いほど複数枚のシートが一度に送られてしまう重送が起こりやすく、逆に、給紙圧が低いほどシートの給送がなされない不送りが発生しやすくなるためである。
【０００５】
シート給送装置における給紙圧Ｐは、トレイを上方に付勢して押し上げる加圧手段の加圧力をＦ、トレイに積載されているシートの初期総重量をＷとすると、
Ｐ＝ＦーＷ・・・・・・（１）
で表される。図８に示す構成の場合、シートが給送されることによりトレイ５１上のシートの積載量（高さ）が減少して、加圧力Ｆ及びシートの初期総重量Ｗは共に減少する。このときのＦとＷの変化量をそれぞれΔＦ、ΔＷとすると、給紙圧の変化量ΔＰは
ΔＰ＝ΔＦーΔＷ・・・・・（２）
で表される。ΔＦとΔＷが等しい場合、給紙圧は積載量が変化してもほぼ一定の値を保つことができる。しかし、通常は、トレイ上に積載されるシートのサイズや紙種（坪量）によって、シートの減少に伴って給紙圧が変化してしまう。
【０００６】
たとえば、同一紙種（厚さが同一）のＡ３サイズのシートとＡ５サイズのシートを同じ枚数だけトレイ上に積載したとする。どちらのサイズを積載した場合でも積載高さは等しいため、バネの長さ、すなわち加圧手段の加圧力は等しくなる。そして、Ａ３サイズのシートを積載した場合の給紙圧をＰＬ、総重量をＷＬとし、Ａ５サイズのシートを積載した場合の給紙圧をＰＳ、総重量ＷＳをとしたときのそれぞれの給紙圧ＰＬ、ＰＳはそれぞれ以下の式で表される。
ＰＬ＝Ｆ−ＷＬ・・・・・（３）
ＰＳ＝Ｆ−ＷＳ・・・・・（４）
この式（３）、（４）からわかるように、シートの総重量の差（ＷＬーＷＳ）が給紙圧の差を発生させてしまう。
【０００７】
そこで、シートのサイズや紙種（坪量）に応じてトレイを押し上げる加圧力の調整を行ってシートの給送を行うシート給送装置が提案されている。たとえば、一般的に、給紙カセットは積載されるシートの側端の位置を規制するサイドガイドが設けられている。そして、積載されたシートのサイズに応じて移動されるサイドガイドと連動させて加圧手段の加圧力を変えるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
また、シートのサイズや紙種（坪量）に応じて、モータによりトレイを押し上げる加圧手段であるバネを引っ張って加圧力を変更させるように構成されたシート給送装置が提案されている。このシート給送装置では、ユーザーからの紙種の入力に基づいて、あらかじめ記憶してあるデータテーブルからモータの回転量を選択してバネを引っ張ることで、加圧手段の加圧力の調整を行う（特許文献２参照）。
【０００９】
さらに、モータでトレイを押し上げる加圧手段であるバネを引っ張って加圧力を変更させるシート給送装置において、ユーザーの入力の代わりに、積載したシートのサイズ、紙種、積載枚数を検知するようにしたものが提案されている。そして、シートのサイズ、紙種、積載枚数の検知結果に対応したモータの回転量によりバネを引っ張ることで、加圧手段の加圧力の調整をする（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６ー８７５４０号公報
【特許文献２】特開２００６ー５６６８５号公報
【特許文献３】特開平９ー１９４９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１で提案されているサイドガイドに連動して加圧力を調整する構成では、シートのサイズのみに対応できる調整であり、紙種（坪量）、積載枚数の変化には対応することはできない。
【００１２】
さらに、特許文献２及び３に示されている構成で、次のような課題がある。多様なシートのサイズ、紙種（坪量）、積載枚数等に対応した精度のよい加圧力の調整を行うためには、積載されたシートのサイズ、紙種、積載量の全てを正確に、ユーザーが入力したり、もしくは検知したりすることが必要である。しかし、近年多くの種類のシートが使用されている状況で、全てのシートに対応させてデータテーブルを持ったり、全ての紙種を自動的に検知したりすることは実際には非常に困難である。
【００１３】
すなわち、特許文献２に記載したように、ユーザーにより紙種を入力して加圧力を調整する発明では、正確にシート密度、厚さを入力しなければならないため、ユーザーに煩雑な作業を強いることになる。さらに、高精度に適正な加圧力を設定しようとすると、予め膨大なデータを実験等量で求めておかなければならない。
【００１４】
サイズ、紙種、積載枚数を自動検知すると特許文献３に記載の構成でも、サイズと積載枚数（積載高さ）の検知方法については具体的な実施例が記載されているのに対し、紙種の自動検知方法については記載されていない。すなわち、紙種を含めた精度の高い加圧力の設定については提案されていない。
【００１５】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、シートのサイズや種類（坪量等）、積載量に応じて高精度に適正な加圧力を設定できるシート給送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】
【００１６】
本発明は、シートを積載し昇降可能なトレイと、トレイに積載されたシートを送り出すシート給送部と、前記トレイを付勢して、トレイに積載されているシートを前記シート給送部に加圧する加圧手段と、前記トレイに積載されるシートの積載高さを検知する積載高さ検知手段と、積載されたシートの重量を検知する重量検知手段と、を備え、前記重量検知手段により検知された、給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期総重量と前記積載高さ検知手段により検知された、シートの給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期積載高さとから、積載されたシートの単位高さ当たりの重量を算出し、算出されたシートの単位高さ当たりの重量に基づき、前記トレイに積載されているシートの積載高さの変化に応じて前記加圧手段による加圧力を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期総重量とシートの給送動作開始前に前記トレイに積載されたシートの初期積載高さとから、積載されているシートの単位高さ当たりの重量を算出する。この単位に高さ当たりの重量に基づいて、シートの給送により減少したシートの積載高さを検知することにより、サイズ、紙種の検知を行わずに給紙圧の変化量の算出が可能である。そのため、算出した給紙圧の変化量をにあわせて加圧力を調整することにより、高精度な給紙圧制御が可能となり、多様なサイズ、紙種、積載枚数に応じて給紙圧を所定の範囲内で変動を少なく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１を搭載した画像形成装置
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例１に係るシート給送装置の動作状態遷移を示す断面図
【図３】実施例１に係る給送装置の制御ブロック図
【図４】実施例１の動作を説明するフローチャート
【図５】実施例１に係るシート給送装置の積載高さと給紙圧の関係を示す一例
【図６】（ａ）、（ｂ）は実施例２に係る給送装置の動作状態遷移を示す断面図
【図７】実施例３に係る給送装置の断面図
【図８】シートが積載されたトレイを持ち上げて給紙圧を発生させる構成の一例
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明のシート給送装置の一例について詳細に説明する。まず、本発明のシート給送装置を備えた画像形成装置の全体構成を概略説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるフルカラーレーザービームプリンタの概略構成を示す図である。
【００２０】
図１において、１はフルカラーレーザービームプリンタ（以下、プリンタという）、１Ａは画像形成装置本体であるプリンタ本体、１Ｂはシートに画像を形成する画像形成部、２０は定着部である。２はプリンタ本体１Ａの上方に略水平に設置された上部装置である画像読取装置であり、この画像読取装置２とプリンタ本体１Ａとの間に、シート排出用の排紙空間Ｓが形成されている。なお、３０はプリンタ本体１Ａの下部に設けられた本発明が適用されているシート給送装置、１５はトナーカートリッジである。
【００２１】
画像形成部１Ｂは、４ドラムフルカラー方式のものであり、レーザスキャナ１０と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー画像を形成する４個のプロセスカートリッジ１１を備えている。ここで、各プロセスカートリッジ１１は、感光体ドラム１２、帯電手段である帯電器１３、現像手段である現像器１４及び不図示のクリーニング手段であるクリーナを備えている。また、画像形成部１Ｂは、プロセスカートリッジ１１の上方に配された中間転写ユニット１Ｃを備えている。
【００２２】
中間転写ユニット１Ｃは、駆動ローラ１６ａ及びテンションローラ１６ｂに巻き掛けられた中間転写ベルト１６を備えている。また、中間転写ユニット１Ｃは、中間転写ベルト１６の内側に設けられ、感光体ドラム１２に対向した位置で中間転写ベルト１６に当接する１次転写ローラ１９を備えている。ここで、中間転写ベルト１６は、フィルム状部材で構成されると共に各感光体ドラム１２に接するように配置され、矢印方向に回転するようになっている。そして、この中間転写ベルト１６に１次転写ローラ１９によって各色トナー像が順次中間転写ベルト１６に多重転写され、中間転写ベルト上にはカラー画像が形成される。なお、中間転写ユニット１Ｃの駆動ローラ１６ａと対向する位置には、中間転写ベルト上に形成されたカラー画像をシートＳに転写する２次転写部を構成する２次転写ローラ１７が設けられている。さらに、この２次転写ローラ１７の上部に定着部２０が配置され、この定着部２０の左上部には第１排紙ローラ対２５ａ、第２排紙ローラ対２５ｂ及び反転排紙部である両面反転部１Ｄが配置されている。この両面反転部１Ｄは、正逆転可能なシート反転搬送ローラである反転ローラ対２２及び一面に画像が形成されたシートを再度、画像形成部１Ｂに搬送する再搬送通路Ｒ等が設けられている。
【００２３】
次に、このように構成されたプリンタ１の画像形成動作について説明する。画像読取装置２によって読み取られた画像情報又は不図示のパソコン等の外部機器から入力された画像情報は画像処理された後、電気信号に変換されて画像形成部１Ｂのレーザスキャナ１０に伝送される。そして、画像形成部１Ｂでは、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム１２の表面をレーザスキャナ１０から射出されたイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック成分色の画像情報に対応するレーザ光により走査する。これにより、帯電器１３によって表面が所定の極性・電位に一様に帯電されている感光体ドラム１２の表面が順次露光され、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム上に、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの静電潜像が順次形成される。
【００２４】
この後、この静電潜像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色トナーにより現像して可視化すると共に、１次転写ローラ１９に印加した１次転写バイアスにより、各感光体ドラム上の各色トナー像を中間転写ベルト１６に順次重ね合わせて転写する。これにより、中間転写ベルト１６上にトナー画像が形成される。
【００２５】
トナー画像形成動作に並行して図１のシート給送装置３０からシートＳが送り出されて、レジストローラ対４０に搬送される。シートＳは、レジストローラ対４０により斜行が補正されると共に、駆動ローラ１６Ａと２次転写ローラ１７とにより構成される２次転写部で中間転写ベルト上のトナー像とシートＳの位置を合わせるように２次転写部まで搬送される。この後、２次転写部にて、２次転写ローラ１７に印加した２次転写バイアスにより、トナー像がシートＳ上に一括して転写される。
【００２６】
次に、このようにトナー像が転写されたシートＳは、定着部２０に搬送され、定着部２０において熱及び圧力を受けてシートＳにカラーの画像として定着される。この後、画像が定着されたシートＳは、第１排紙ローラ対２５ａによって排出空間Ｓに排出され、排出空間Ｓの底面に突出された積載部２３に積載される。また、シートの両面に画像を形成する場合、片面に画像が形成されたシートは、定着部２０を通過した後、反転して再搬送通路Ｒに搬送されて、再びレジストローラ対４０へと搬送される。そして、再度裏面に対する画像形成及び定着がなされ、この後、第１排紙ローラ対２５ａによって排出空間Ｓに排出され、積載部２３上に積載される。
【００２７】
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１におけるシート給送装置の概略構成図である。図２に示すように、本発明に係るシート給送装置において、シートＳを積載するトレイ５１は箱状の給紙カセット５５内で回動支点５６を中心に回動して昇降可能に支持されている。また、トレイ５１に収納されたシート束の最上位のシートをピックアップして給送するシート給送部としての給紙ローラ５４と、給紙ローラ５４に圧接してその間でシートを分離搬送する分離ローラ３３と、を備えている。また、トレイ５１に積載されているシートの最上面を給紙ローラ５４に圧接させるために、トレイ５１を昇降させる加圧アーム５７が設けられている。本実施例１における本発明の特徴である加圧手段は、トレイ５１を下方からトレイ５１の下面に回動して当接する加圧アーム５７と、加圧アーム５７に連結されたバネ５８、バネ５８を引っ張るリフターモータ５９を備えている。この加圧手段は、リフターモータ５９を駆動してバネ５８を引っ張って加圧アーム５７回動させてトレイ５１の下面に当接してトレイ５１を上方に付勢するように機能する。
【００２８】
加圧アーム５７の回動軸６０と同軸上に、加圧アーム５７の回転量を検知する可変抵抗器（回転型ボリューム）６１が取り付けられており、リフターモータ５９の駆動軸上にはリフターモータ５９の回転量を検知するエンコーダ６２が取り付けられている。加圧アーム５７が回転することにより可変抵抗器６１が加圧アーム５７の回転量に応じた検知信号を出力する。また、エンコーダ６２は、リフターモータ５９の回転量に応じた検知信号を出力する。
【００２９】
さらに、回動軸６０にはバネ支持レバー５０が設けられており、バネ支持レバー５０とエンコーダ６２とにバネ５８が掛け渡されている。バネ支持レバー５０は加圧アーム５７の回転量と同じ回転量で回転する。なお、これらの可変抵抗器６１及びエンコーダ６２は、それぞれ回動軸６０の同軸上及びリフターモータ５９の駆動軸上に設けられているが、それぞれの回転量を検知できれば、同軸上に配置されていなくてもよい。トレイ５１上のシートＳの最上面が給紙ローラ５４に当接する位置の近傍にシートＳの最上位を検知する紙面検知センサ６３が設けられている。
【００３０】
リフターモータ５９でバネ５８を引っ張ることで、加圧アーム５７が回動してトレイ５１を付勢して押し上げるが、それらの回動は、トレイ５１上に積載されたシートＳの最上面が給送手段である給紙ローラ５４に当接することにより停止する。
【００３１】
次に、以上の構成を用いてシート給送動作開始前の給紙圧を、重送や不送りが発生しない適正な値に設定する方法について詳細に説明する。
【００３２】
図２（ａ）はユーザーがシートＳを給紙カセット５５のトレイ５１にセットした直後の状態でありシート給送前の状態を示している。このとき、加圧アーム５７はトレイ５１の下面に当接しており、トレイ５１に積載されているシートＳの最上面は給紙ローラ５４から離間している状態である。この状態からリフターモータ５９を回転させるとバネ５８が引っ張られて、加圧アーム５７がトレイ５１の下面に当接して加圧力を加える。リフターモータ５９が回転し続けると、加圧力がシートＳの重量と釣り合ってからトレイ５１は回動を始める。
【００３３】
シートＳの最上面が給紙ローラ５４に当接するまでトレイ５１及び加圧アーム５７は回動し続けるが、この動作中に紙面検知センサ６３がトレイ５１上のシートＳの最上位を検知して出力信号がＯＦＦ（紙面を非検知）からＯＮ（紙面を検知）となる。すなわち、トレイ５１が上昇する過程で紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力するように紙面検知センサ６３が配置されており、紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力するタイミングは、トレイ５１の回動開始から回動停止までの間ならどこでもよい。
【００３４】
本実施例１ではシートＳの最上面が給紙ローラ５４に当接する直前にＯＮ信号（紙面を検知）を出力するように紙面検知センサ６３を配置している。この状態を示したのが図２（ｂ）である。このとき、給紙圧（シート上面が給紙ローラ５４に当接した状態での圧力）は実質的に０であり、バネ５８による加圧力と積載されたシートＳの重量が釣り合っている状態である。紙面検知センサ６３は本発明の釣り合い状態検知手段を構成する。
【００３５】
これは、図２（ｂ）の状態からバネ５８を引っ張る量によって給紙圧は設定される（図２（ｃ））。すなわち、紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力した後のバネ５８の伸び量で加圧アーム５７によるトレイ５１を加圧する加圧力が決まり、この加圧力が給紙圧となるため、必要な給紙圧が生じるための所定量でバネ５８を引っ張ればよい。そして、図２（ｂ）の状態からのバネ５８の引っ張り量を一定に設定することにより、給紙動作開始前の給紙圧は積載するシートの種類やサイズ、積載量にかかわらず一定にすることができる。
【００３６】
上記のシート給送前に行われる制御では、給紙動作開始前の給紙圧は一定にできるが、シート給送動作によりシートＳの積載枚数が減少することによる給紙圧の変化には対応することができない。そこで、シートＳの積載枚数が減少していくときに給紙圧を一定とするための制御について説明する。本実施例に挙げたような加圧手段にバネを用いた構成の場合、バネ定数をｋ、シート給送動作により減少したシートＳの積載高さをΔｔ、シートの単位厚さ当たりの重量をρ、加圧手段の加圧力Ｆの変化量ΔＦ、シートの総重量Ｗの変化量ΔＷ、とすると、
ΔＦ＝ｋΔｔ・・・・・（５）
ΔＷ＝ρΔｔ・・・・・（６）
となる。よって式（２）、（５）、（６）から、給紙圧の変化量ΔＰは以下の式で得られる。
ΔＰ＝（ｋーρ）Δｔ・・・・・（７）
【００３７】
この給紙圧の変化量ΔＰを抑えるための制御を、図２、図３に示す制御ブロック図、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
まず、図３に示す制御ブロック図を説明する。制御部（ＣＰＵ）６４には、メモリとしてＲＡＭ６５が接続されている。また、制御部６４には、可変抵抗器（回転型ボリューム）６１の検知信号、エンコーダ６２の検知信号、紙面検知センサ６３の検知信号がそれぞれ入力される。各検知信号に基づいて制御部６４はリフターモータ５９の動作を制御するように制御部６４とリフターモータ５９とが接続されている。
【００３９】
続いて、この制御ブロック図による制御を図４に示すフローチャートを用いて説明する。まず、Ｓｔｅｐ（ステップ）１で、リフターモータ５９を動作させて加圧アーム５７を回転させる。Ｓｔｅｐ２で、紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力（図２（ｂ）の状態）するまで、リフターモータ５９を駆動し続ける。次に、Ｓｔｅｐ３では、紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力したことをトリガーとして（Ｓｔｅｐ２のＹｅｓ）、可変抵抗器６１から加圧アーム５７の回転量に応じた検知信号が制御部６４に送られる。さらに、Ｓｔｅｐ４で、エンコーダ６２からリフターモータ５９の回転量に応じた検知信号が制御部６４に送られる。
【００４０】
なお、本発明の回転角度検知手段を構成する可変抵抗器６１からの検知信号及び本発明の重量検知手段を構成するエンコーダ６２からの検知信号に基づいて、トレイ５１に積載されたシートの初期積載高さｔとシートの初期総重量Ｗとが算出される。これを説明すると、リフターモータ５９の回転を開始して、加圧アーム５７が回転が開始されてから紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力してリフターモータ５９が停止したときまでの加圧アーム５７の回転量からトレイ５１上のシートＳの初期積載高さｔが得られる。これは、加圧アーム５７の回動軸６０からトレイ５１の下面に当接する先端までの距離と、可変抵抗器６１からの信号に基づいて算出される加圧アーム５７の回転角度から幾何学的に算出することができる。可変抵抗器６１と紙面検知センサ６３などから、トレイ５１に積載されたシートの高さを検知する、本発明の積載高さ検知手段が構成される。
【００４１】
また、リフターモータ５９の回転量からトレイ５１上のシートの初期総重量Ｗが得られる。これは、リフターモータ５９が回転を開始してから紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力してリフターモータ５９が停止したときまでのバネ５８の伸び量からシートの初期総重量Ｗが算出される。これは、本発明の加圧力検知手段を構成するエンコーダ６２からバネ５８の引っ張り量が分かることによりバネ５８の実質的な伸び量が幾何学的に算出され、この伸び量にバネ定数を掛けることによりバネ５８の弾性力が算出される。そして、バネ５８の弾性力からシートの初期総重量Ｗが得られる。エンコーダ６２と紙面検知センサ６３とで、本発明の重量検知手段が構成される。
【００４２】
したがって、トレイ５１上に積載されたシートの単位高さ当たりの重量ρは次式によって得られる。
ρ＝Ｗ／ｔ・・・・・（８）
この式にもとづいてシートの単位高さ当たりの重量ρを制御部６４で算出する（Ｓｔｅｐ５）。シートの積載高さがΔｔ変化した場合の給紙圧の変化量ΔＰは式（７）で表されるので、この給紙圧の変化量ΔＰを打ち消すためのバネの長さ変化量をΔｘとすると、以下の式が成り立つ。
（ｋーρ）Δｔ＝ｋΔｘ  ・・・・・（９）
Δｔ＝ｋΔｘ／（ｋーρ）・・・・・（１０）
【００４３】
なお、バネ定数ｋは装置の設計時に決定されている。また、トレイ５１上に積載されたシートの単位高さ当たりの重量ρは式（８）により得られている。そのため、あらかじめΔｘを設定しておけば、加圧力の調整を行うべきシートの積載高さ変化量Δｔが決定できる（Ｓｔｅｐ６）。すなわち、シートの積載高さがΔｔ減少した場合に、バネ５８をΔｘ伸ばすことにより、給紙圧の減少量に相当する加圧力を増加させてシート給送前に設定した給紙圧に戻すことが可能となる。なお、実際の装置では、動作時の誤差などにより、給紙圧を同じ値に戻すことはできないが、給紙圧の変動を小さく抑えることができる。そして、このようにして算出されたΔｔをＲＡＭ６５に格納する。
【００４４】
リフターモータ５９は紙面検知センサ６３がＯＮ信号を出力したタイミング（図２（ｂ））を基準として、一定量回転してあらかじめ設定されている給紙圧が得られた状態で停止する（Ｓｔｅｐ７）。このときのモータの一定量の回転量は、バネ定数と設定されている給紙圧とからあらかじめ決定されている。このときの状態を図２（ｃ）に示す。
【００４５】
この設定された給紙圧で給紙ローラ５４にシートＳが当接した状態でシートの給送を開始する（Ｓｔｅｐ８）。シートを１枚給送するごとに加圧アーム５７の回転量を読み取り、積載量がΔｔ減少するまでバネ５８の引っ張り量を変化させることなくシートの給送を行う（図２（ｄ））。Ｓｔｅｐ９でシートＳの積載量がΔｔ減少したかどうかを判断する。そして、シートＳの積載量がΔｔ減少したと判断されたら（Ｓｔｅｐ９のＹｅｓ）、Ｓｔｅｐ１０で、シート給送開始前に決定していたΔｘの量でばね５８が引っ張られるようにリフターモータ５９を駆動させることで加圧力の調整を行う（図２（ｅ））。
【００４６】
そして、Ｓｔｅｐ１１で全てのジョブが終了するまで、積載量の変化量を監視し、積載量にΔｔの変化があった場合にはリフターモータ５９を回転させてバネ５８をΔｘ伸ばすことにより加圧力の調整を行う。そして、この加圧力の調整の制御を繰り返すことにより、シートＰが減少しても給紙圧はほぼ一定の値（変動の少ない範囲）に保つことができる。
【００４７】
図５は、実施例１の構成で加圧アーム５７の角度が一定量変化した際に、一定量リフターモータ５９を回転させて加圧力の調整を行った場合の、シートの積載高さに対する給紙圧の変化を示している。また、比較対象として、従来の加圧力の調整を行わなかった場合の給紙圧の変化も破線で示す。シートの積載量は満載から徐々に減っていくため、横軸左を満載、右を少数枚とした。加圧力の調整を行わない場合、満載と０枚積載で１０００ｇＦ程度の給紙圧の差が発生してしまっている。それに対し、本実施例１における加圧力の調整を行った場合には給紙圧の変化は２００ｇＦ程度の範囲内に納まっていることがわかる。
【００４８】
また、実施例１の構成及び制御では、給紙圧を任意の値に設定することができる。すなわち、ユーザー使用のシートが特殊なもの（通常の給紙圧では重送、又は不送りになりやすいシート）の場合でも、シートに合わせて予め最適な給紙圧を実験等により求めておけば、その給紙圧に設定することにより確実なシートの給送が可能となる。
【００４９】
なお、実施例１では加圧力とシートの総重量が釣り合っていることを検知する手段として紙面検知センサ６３を用いたが、これを可変抵抗器（ボリューム）６１を用いることにより省略することもできる。具体的には、可変抵抗器６１によってトレイ５１の回動の停止の検知を行う。トレイ５１の回動が停止する直前、すなわちシートＳと給紙ローラ５４が当接する直前、給紙圧は０であり、加圧力とシート総重量が釣り合っている状態であると言える。以上のように、可変抵抗器６１を用いてバネ力とシート総重量が釣り合っている状態が検知可能となるため、紙面検知センサ６３を省略することができる。
【００５０】
（実施例２）
図６（ａ）に、本発明の実施例２におけるシート給送装置の概略断面図を示す。実施例１ではリフターモータ５９でバネ５８を引っ張ることで、トレイ５１が回動してシートＳを給紙ローラ５４に当接させていたが、実施例２ではトレイ５１は垂直方向に移動しシートＳを給紙ローラ５４に当接させる。
【００５１】
そのため、リフターモータ５９の回転量を読み取るエンコーダ６２と、シートＳが給紙ローラ５４に当接する直前（図６（ｂ））を読み取る紙面検知センサ６３は本実施例においても実施例１と同様に取り付けられている。実施例１に対して、本実施例では、加圧アーム５７の代わりにトレイ５１の上昇に連動するレバー６６がトレイ５１に取り付けられている。また、可変抵抗器（回転型ボリューム）の代わりに、レバー６６の位置によって出力が変化するスライドボリューム等の積載高さ検知センサ６７を設けている。
【００５２】
本実施例の構成においても、制御は実施例１と同様とすることで、給紙圧をほぼ一定（変動の少ない範囲内）にすることができる。
【００５３】
（実施例３）
図７に本発明の実施例３におけるシート給送装置の概略断面図を示す。本実施例３は、ひずみゲージ等の重量検知センサ６８が給紙カセット５５に取り付けている点で実施例１と異なっている。実施例１では可変抵抗器６１、エンコーダ６２、紙面検知センサ６３を組み合わせることによって、シートの初期総重量Ｗを算出していたが、本実施例においては直接シートの初期総重量Ｗを検知する。ユーザーがシートをセットした直後においてトレイ５１は回動支点５６と重量検知センサ６８によって支えられている。すなわち、このときの重量検知センサ６８の出力からシートの初期総重量Ｗを直接検知することができる。
【００５４】
本実施例において給紙動作開始前の給紙圧を積載されたシートのサイズ、紙種、積載枚数にかかわらず一定にする制御は実施例１と同様である。すなわち、紙面検知センサ６３がＯＦＦからＯＮになった時点からバネ５８を引く量を一定とする。また、給紙動作により積載枚数が減少した際の給紙圧の変化を抑える制御についても実施例１と同様である。すなわち、重量検知センサ６８の検知に基づくシートの初期総重量Ｗと初期積載高さｔを得て、式（８）、（９）、（１０）からΔｔを制御部により算出し、シート積載高さがΔｔ減るごとに加圧力の調整を行うことで、給紙圧の変化を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５５】
５１  トレイ
５４  給紙ローラ
５７  加圧アーム
５８  加圧バネ
５９  リフターモータ
６１  可変抵抗器（回転型ボリューム）
６２  エンコーダ
６３  紙面検知センサ
６７  スライドボリューム
６８  重量検知センサ
Ｓ  シート
【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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