(57)【要約】給紙装置（４）は、用紙が積載される載置板（３４）と、前記用紙を搬送経路（２５）に送り出すピックアップローラー（７１）と、回転軸（４６）を中心として回転することで前記載置板（３４）を上昇させ、最上位置の前記用紙の前記搬送方向下流側の端部を前記ピックアップローラー（７１）に当接させるリフト部材（３６）と、前記回転軸（４６）を回転させる駆動ユニット（３７）と、前記回転軸（４６）の回転角度に応じて電気抵抗値が変化する回転型可変抵抗器（５４）と、該回転型可変抵抗器（５４）で計測された電気抵抗値から前記回転軸（４６）の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記用紙の量を検出する制御部（７７）と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙が積載される載置板と、
前記用紙を搬送経路に送り出すピックアップローラーと、
回転軸を中心として回転することで前記載置板を上昇させて、最上位置の前記用紙の前記搬送方向下流側の端部を前記ピックアップローラーに当接させるリフト部材と、
前記回転軸を回転させる駆動ユニットと、
前記回転軸の回転角度に応じて電気抵抗値が変化する可変抵抗器と、
該可変抵抗器で計測された電気抵抗値から前記回転軸の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記用紙の量を検出する制御部と、を備えることを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記電気抵抗値は前記回転角度に応じて直線的に比例して変化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】
前記ピックアップローラーを上下方向に移動可能に支持するホルダーと、
前記ピックアップローラーの高さを検知するセンサーと、を備え、
前記制御部は、前記センサーで検知される前記ピックアップローラーの高さが所定高さよりも低い場合に、前記リフト部材を回転させて前記載置板を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
【請求項４】
前記載置板を上昇可能に支持する給紙カセットを有し、
前記リフト板は、前記給紙カセットの底板と、前記載置板の前記搬送方向下流側の部分との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
【請求項５】
前記駆動ユニットは、
回転力を発生するモーターと、
前記回転軸と連結される出力軸と、
該出力軸に設けられた出力ギアと、
前記モーターと前記出力ギアとの間に介装されて前記回転力を前記出力軸に伝達する伝達ギアと、
前記モーターと前記出力軸と前記出力ギアと前記伝達ギアとが支持される取付部材と、を有し、
前記可変抵抗器は、
その回転角度に応じて電気抵抗値を変化させる入力軸と、
該入力軸に設けられて前記出力ギアと係合する入力ギアと、を有し、前記取付部材に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
【請求項６】
前記回転軸と前記出力軸とを、前記回転軸及び前記出力軸の軸方向に沿った所定の範囲内で接離方向に移動可能、且つ、一体回転可能に連結するジョイント部材を備えることを特徴とする請求項５に記載の給紙装置。
【請求項７】
前記入力ギアは、前記入力軸の回転を前記出力ギアに増幅して伝達することを特徴とする請求項５に記載の給紙装置。
【請求項８】
請求項１に記載の給紙装置を備えている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、画像形成される用紙を送り出す給紙装置及びこの給紙装置を備えた画像形成装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
プリンターや複写機などの画像形成装置においては、画像が形成される用紙は給紙装置から画像形成部へ搬送される。給紙装置では、給紙カセットに収容された用紙の搬送方向下流側の端部にピックアップローラーが当接して、ピックアップローラーの回転によって最上位置の用紙を画像形成部に送り出している。ピックアップローラーと最上位置の用紙が当接する給紙位置が変動しないように、用紙が積載された昇降板は、リフト部材によって傾斜するように支持されている。リフト部材は、駆動ユニットによって回転軸を中心として回動することで載置板を傾斜させるようになっている。【０００３】
また、給紙装置では、載置板に載置される用紙の量を検知して、必要に応じて用紙補給を知らせるように構成される場合がある。上述の載置板が傾斜する構成を有する給紙装置では、載置板に積載される用紙の量に応じて載置板の傾斜角度、すなわち、リフト部材の傾斜角度が変化することを利用して、リフト部材の回転軸の回転角度に基づいて用紙の残量を検知する機構が知られている。この残量検知機構について図６を参照して説明する。【０００４】
図６に示されるように、リフト部材１００の回転軸１０１は駆動ユニット１０２によって駆動される。駆動ユニット１０２は、モーター１０３と、モーター１０３のモーター軸１０３ａと複数のギアを介して連結された出力軸１０４と、を有し、リフト部材１００の回転軸１０１と駆動ユニット１０２の出力軸とは、ジョイント部材１０５を介して一体回転可能に連結されている。リフト部材１００の回転軸１０１には、回転軸１０１の軸方向から見て略扇型状のアクチュエーター１０７が一体回転可能に設けられている。また、回転軸１０１の回転によるアクチュエーター１０７の回転軌跡内には、所定の角度を開けて上流側と下流側とに、アクチュエーター１０７を検出する２つのセンサー１０８、１０９が配置されている。アクチュエーター１０７の回動による２つのセンサー１０８、１０９のオンオフによって、回転軸の回転角度が段階的（例えば三段階）に検知される。【０００５】
また、特許文献１には、リフト部材の回転軸に設けたギアと複数のギアを介して連結された指示片を有し、回転軸の回転に連動して指示片の位置が変化することで用紙残量を指示するように構成された給紙装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３３０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６に示すアクチュエーターと２つのセンサーを使用した残量検知機構では、機構が大型化したり部品点数が増えたりするという問題がある。さらに、残量を大まかな段階的にしか検知できないので、より詳細な用紙残量情報を使用者に伝えることは困難である。また、上記特許文献１に記載の給紙装置では、指示片が給紙カセットの側面に設けられているので、使用者が用紙残量を確認し難いという問題がある。【０００８】
そこで本発明は上記事情を考慮し、用紙の残量を多段階で検知できる簡易な構成の検知機構を備えた給紙装置及びこの給紙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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の給紙装置は、用紙が積載される載置板と、前記用紙を搬送経路に送り出すピックアップローラーと、回転軸を中心として回転することで前記載置板を上昇させて、最上位置の前記用紙の前記搬送方向下流側の端部を前記ピックアップローラーに当接させるリフト部材と、前記回転軸を回転させる駆動ユニットと、前記回転軸の回転角度に応じて電気抵抗値が変化する可変抵抗器と、該可変抵抗器で計測された電気抵抗値から前記回転軸の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記用紙の量を検出する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型で簡易な構成によって、給紙カセットの用紙残量をより細かい段階で検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンターの概略を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る給紙装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る給紙装置において、給紙カセットを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る給紙装置において、駆動ユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る給紙装置において、用紙の残量を検出する制御部を示すブロック図である。
【図６】従来の給紙装置における駆動ユニットと用紙残量検知機構を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。
【００１３】
まず、図１を参照して、カラープリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るカラープリンター１の内部構造を模式的に示す断面図である。以下の説明では、図１の紙面手前方向をカラープリンターの正面側（前側）とし、左右方向はカラープリンターを前側から見た方向を基準とする。
【００１４】
カラープリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えている。プリンター本体２の上面には、用紙が排紙される排紙トレイ３が形成されている。プリンター本体２の前面の下方には、開口部２ａが形成されており、この開口部２ａの内側には用紙を給紙する給紙装置４が設けられている。給紙装置４の上方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が備えられている。
【００１５】
露光器５の上方には、駆動ローラー６と従動ローラー７と間に複数のテンションローラーを介して中間転写ベルト８が架設されている。駆動ローラー６と中間転写ベルト８を挟んで対向するようにクリーニング装置９が配置され、従動ローラー７には、中間転写ベルト８を挟んで二次転写ローラー１０が対向して配置されて、二次転写部１１を形成している。
【００１６】
中間転写ベルト８の下部に沿って、４つの画像形成部１３が配置されている。各画像形成部１３には、感光体ドラム１４が回転可能に設けられており、感光体ドラム１４の周囲には、帯電器１５と、現像装置１６と、クリーニング装置１７と、除電器１８とが、一次転写のプロセス順に配置されている。現像装置１６とクリーニング装置１７との間には、一次転写ローラー１９が中間転写ベルト８を挟んで配置されて、一次転写部２０を形成している。各現像装置１６の上方には、各画像形成部１３と対応する４個のトナーコンテナ２１が、トナーの色ごと（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に備えられている。
【００１７】
さらに、プリンター本体２の内部には、二次転写部１１の上方に定着装置２３が備えられ、定着装置２３の上方には排紙部２４が備えられている。また、プリンター本体２の内部には、給紙装置４から二次転写部１１と定着装置２３を通って排紙部２４へ向かう用紙の搬送経路２５が設けられている。さらに、プリンター本体２の上部には、操作パネル２７が設けられており、種々の操作の入力やエラーの報知等が表示されるようになっている。
【００１８】
次に、このような構成を備えたカラープリンター１の画像形成動作について説明する。帯電器１５によって感光体ドラム１４の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光（矢印参照）により感光体ドラム１４に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１４の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１６により対応する色のトナー像に現像され、トナー像は一次転写部２０において中間転写ベルト８の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部１３が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト８上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム１４上に残留したトナーおよび電荷は、クリーニング装置１７よび除電器１８によって除去される。
【００１９】
一方、給紙装置４から送り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて搬送経路２５に沿って二次転写部１１へ搬送され、二次転写部１１において、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、搬送経路２５を下流側へと搬送されて定着装置２３に進入し、定着装置２３において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部２４から排紙トレイ３に排出される。中間転写ベルト８上に残留したトナーは、クリーニング装置９によって除去される。
【００２０】
次に、図２〜図５を参照して給紙装置４について説明する。図２は給紙装置の側面図、図３は給紙カセットの斜視図、図４は駆動ユニットの斜視図、図５は給紙装置のブロック図である。給紙装置４は、積載された用紙が収容される給紙カセット３０と、給紙カセット３０から用紙を送り出す給紙機構３１と、を備える。
【００２１】
給紙カセット３０は、図２及び図３に示されるように、用紙が収容される本体部３３と、本体部３３内において用紙が載置される載置板３４と、搬送方向と直交する用紙の幅方向にスライド可能に支持される一対のサイドカーソル３５と、載置板３４の下方に設けられたリフト部材３６と、リフト部材３６を駆動する駆動ユニット３７と、を備える。
【００２２】
本体部３３は、上面が開口した浅い箱状の形状であり、底板３３ａと、前後の側板３３ｂ、３３ｃ及び左右の側板３３ｄ、３３ｅを有する。前後の側板３３ｂ、３３ｃの内面には、搬送方向下流側の端部に、同軸上に設けられたピン４１が立設されている。
【００２３】
載置板３４は平板状の部材であり、搬送方向下流側の部分には、幅方向の中央の両側に、幅方向に沿ったスリットがそれぞれ形成されている。また、載置板３４には、前後の辺の搬送方向上流端部から、支持片４３がそれぞれ直交して連接されている。各支持片４３には、本体部３３の前後の側板３３ｂ、３３ｃに設けられたピン４１に係合可能な係合部４４が形成されている。載置板３４は、各係合部４４をそれぞれピン４１に係合させることで、ピン４１を中心として図２の反時計周り方向に回動可能となっている。
【００２４】
一対のサイドカーソル３５は、載置板３４に形成されたスリットを通って、互いに接近・離間する方向にスライド可能に底板３３ａに支持されており、用紙の幅方向の両側縁に当接することで、用紙の幅方向位置を規制する。
【００２５】
リフト部材３６は、図２に示されるように、底板３３ａの上面と載置板３４の搬送方向下流側の部分の下面との間に配置されている。リフト部材３６は、搬送方向下流側の端縁に沿って設けられた回転軸４６を有している。回転軸４６は、本体部３３の後側板３３ｃを貫通して後方に突き出している。
【００２６】
駆動ユニット３７は、図４に示されるように、モーター５１と、モーター５１が支持される取付部材５２と、取付部材５２に回転可能に支持される出力軸５３と、入力軸の回転角度に応じて電気抵抗値が変化する回転型可変抵抗器５４と、を有する。
【００２７】
取付部材５２は、底板と、底板の周縁から立設された周壁と、を有する浅い箱状の形状を有し、モーター５１は、モーター軸５１ａが底板に沿う方向に延びるように底板に支持されている。モーター軸５１ａには、ウォームギア５６が同軸上に固定されている。
【００２８】
出力軸５３は、取付部材５２の底板を貫通して、底板に回転可能に支持されている。出力軸５３の基端部には、出力ギア５７が同軸上に固定されている。出力ギア５７の外周面の一部には扇型のギア５８が同軸上に固定されている。出力軸５３の先端部は、リフト部材３６の回転軸４６にジョイント部材６０を介して同軸上に連結されている。ジョイント部材６０は、回転軸４６と出力軸５３とを、回転軸４６及び出力軸５３の軸方向に沿った所定の範囲内で接離方向に移動可能、且つ、一体回転可能に連結している。
【００２９】
出力ギア５７と、モーター軸５１ａに固定されたウォームギア５６との間には、底板に立設された軸にそれぞれ回転可能に支持された第１〜第３ギア６１、６２、６３が介装されている。第１ギア６１は、同軸上に設けられた大径部６１ａと小径部６１ｂとを有し、大径部６１ａには、モーター軸５１ａに固定されたウォームギア５６と噛み合うウォーム歯が形成されている。第２ギア６２は、同軸上に設けられた大径部６２ａと小径部（図示省略）とを有し、大径部６２ａは、第１ギア６１の小径部６１ｂと噛み合っている。第３ギア６３は、同軸上に設けられた大径部６３ａと小径部６３ｂとを有する。第３ギア６３の大径部６３ａは第２ギア６２の小径部と噛み合っており、小径部６３ｂは出力軸５３に固定された扇型のギア５８と噛み合っている。
【００３０】
モーター軸５１ａの回転は、第１〜第３ギア６１、６２、６３を介して減速されて出力ギア５７に伝えられて、出力軸５３と共にリフト部材３６の回転軸４６を所定の方向に回転させる。
【００３１】
回転型可変抵抗器５４は、入力軸５４ａの回転角度に比例した電気抵抗値を出力するせる部品である。入力軸５４ａには、扇型の入力ギア６５が同軸上に固定されている。回転型可変抵抗器５４は、取付部材５２の底板上に支持されており、入力ギア６５は、出力ギア５７と噛み合っている。これにより、出力ギア５７の回転が入力ギア６５を介して回転型可変抵抗器５４の入力軸５４ａに増幅して伝えられ、回転型可変抵抗器５４は、入力ギア６５の回転角度、すなわち、出力ギア５７の回転角度に比例した電気抵抗値を出力する。
【００３２】
給紙機構３１は、図２に示されるように、プリンター本体２の開口部２ａ（図１参照）の右上隅に対応するように設けられており、搬送方向の上流側から順に配置されたピックアップローラー７１と給紙ローラー７２、給紙ローラー７２に対向して配置される分離ローラー７３と、を有する。
【００３３】
ピックアップローラー７１と給紙ローラー７２とは、ホルダー７４にそれぞれ回転可能に支持されている。ホルダー７４は、給紙ローラー７２の回転軸を支点として上下方向に揺動可能に支持されている。ホルダー７４の位置は、位置センサー７５（例えばＰＩセンサ等）で検知される。分離ローラー７３は、給紙ローラー７２の回転方向と同じ方向（図２の反時計方向）に回転可能に支持されている。
【００３４】
図５に示されるように、操作パネル２７と、駆動ユニット３７と、回転型可変抵抗器５４と、位置センサー７５とは、制御部７７と電気的に接続されている。制御部６７には、駆動軸の回転角度と載置板に載置された用紙の量との関係を示すデータ等が記憶されたメモリ６８が備えられている。
【００３５】
上記構成を有する給紙装置４において、用紙残量を検知する方法について説明する。給紙カセット３０に用紙が満載されている場合は、載置板３４は傾斜しておらず、用紙は水平な姿勢で積載されている。ピックアップローラー７１には、最上位置の用紙の搬送方向下流端部が圧接している。ピックアップローラー７１と給紙ローラー７２とが回転すると、最上位置の用紙は、ピックアップローラー７１で送り出され、給紙ローラー７２と分離ローラー７３との間で捌かれた後、搬送経路２５に送り出される。
【００３６】
載置板３４に積載された用紙の量が少なくなると、最上位置の用紙の高さが低くなるので、ピックアップローラー７１が最上位置の用紙に当接するまでホルダー７４が図２の反時計周り方向に揺動して、ピックアップローラー７１が下降する。用紙量が減少してピックアップローラー７１が所定の高さまで下降したことが位置センサー７５で検知されると、位置センサー７５から制御部７７に検知信号が送信される。制御部７７は検知信号を受け取ると、リフト部材３６を回転するように駆動ユニット３７に制御信号を送信する。制御信号が受け取られると、駆動ユニット３７はモーター５１を駆動させて回転軸４６を回転させる。これにより、リフト部材３６によって載置板３４が持ち上げられてピン４１を支点として上方に回動する。そして、載置板３４に載置されている用紙によってピックアップローラー７１が持ち上げられ、ホルダー７４は図２の時計周り方向に揺動する。ピックアップローラー７１が給紙位置まで持ち上げられたことが位置センサー７５で検知されると、位置センサー７５から制御部７７に検知信号が送信される。制御部７７は検知信号を受け取ると、回転軸４６の回転を停止するように駆動ユニット３７に制御信号を送信する。このような制御により、給紙位置は常に一定範囲に保たれる。
【００３７】
一方で、駆動ユニット３７においては、回転軸４６の回転は出力ギア５７と入力ギア６５とを介して回転型可変抵抗器５４の入力軸５４ａに増幅して伝えられる。そして、この入力軸５４ａの回転角度に対応する電気抵抗値が回転型可変抵抗器５４から出力され、この電気抵抗値が制御部７７に送信される。制御部７７では、回転型可変抵抗器５４から出力された電気抵抗値から入力軸５４ａの回転角度、すなわち、回転軸４６の回転角度を算出する。さらに、メモリ６８に保存されている、回転軸４６の回転角度と載置板３４に載置された用紙の量との関係を示すデータを基にして、算出された回転角度から用紙の量を判定する。判定された用紙残量は、プリンター本体２に設けられた操作パネル２７に表示される。
【００３８】
上記説明したように本発明の給紙装置４においては、リフト部材３６が回転する毎に、すなわち、用紙残量の変化に伴う載置板３４の傾斜角度が変わる毎に、給紙カセット３０内の用紙の残量を回転型可変抵抗器５４で検出して操作パネル２７に表示するので、より多くの段階において用紙の残量検知が可能となる。したがって、より詳細な残量情報を表示することができる。
【００３９】
また、回転型可変抵抗器５４は、回転角度に応じて電気抵抗値が直線的に比例するように構成されているので、正確な回転角度を得ることができる。さらに、回転型可変抵抗器５４と、回転型可変抵抗器５４の入力軸５４ａと同軸上に固定される入力ギア６５とを、駆動ユニット３７の取付部材５２に取り付けたので、用紙残量を検出する機構をコンパクト化できる。このため、図６で説明した構成では、駆動ユニット１０２とセンサー１０８、１０９との位置合わせなどが必要であるが、本発明ではそのような位置合わせが不要であり、駆動ユニット３７の取り付けが容易になる。
【００４０】
また、リフト部材３６の回転軸４６と駆動ユニット３７の出力軸５３とをジョイント部材６０で連結させるようにしたので、リフト部材３６を給紙カセット３０に支持させることができる。リフト部材３６を給紙カセット３０とは別に設けた場合は、給紙カセット３０の本体部３３の底板３３ａにリフト部材３６を通過させるための開口を形成する必要があり、この開口から異物が侵入する等の不具合が発生する場合があったが、リフト部材３６を給紙カセット３０に支持させることで、底板３３ａに開口を形成する必要がなくなる。このように、給紙装置４の設計の自由度を高めることができる。
【００４１】
本発明の実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のカラープリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
【００４２】
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る給紙装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【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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【国際調査報告】
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2016158021.tif 000010
2016158021.tif 000011
2016158021.tif 000012