(57)【要約】【課題】  給紙トレイの装置本体への着脱性能を向上させて記録紙補給作業時にかかるユーザへの労力負担の軽減を図り、身障者への操作性の向上（ＵＤ対応）と騒音の少ないオフィス環境の実現を可能とした画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  収納部にスライド移動可能に収納される給紙トレイに載置された記録紙を給紙ローラ等の給紙手段により自動給紙して記録紙上に画像形成を行なう画像形成装置であって、給紙トレイと収納部の相対向するスライド面（底面又は側面）に、それぞれ磁力発生部材を配置してリニアモータ機構を構成し、当該リニアモータ機構を操作ボタンにより作動させて収納部に対する給紙トレイの自動引出及び自動挿入を簡易に行なう。【選択図】  図２
2005280918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納部にスライド移動して収納される給紙トレイに載置された記録紙を給紙手段により自動給紙して、前記記録紙上に画像形成を行う画像形成装置であって、
前記給紙トレイと前記収納部の相対向するスライド面に、それぞれ磁力発生部材を配置してリニアモータ機構を構成し、前記リニアモータ機構の作動により前記収納部に対する前記給紙トレイの自動引出及び自動挿入を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は操作ボタンを有し、前記操作ボタンの作動により前記リニアモータ機構を作動させて前記収納部に対する前記給紙トレイの自動引出及び自動挿入を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成装置は前記リニアモータ機構の動作速度を調整する速度選択手段を有し、前記給紙トレイの引出速度又は挿入速度を可変としたことを特徴とする請求項１又は請求項２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、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、より詳しくは装置本体内部に記録紙を載置する給紙トレイの収納部を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、画像形成に使用される記録紙を装置内部に収納された給紙トレイから給紙手段により一枚ずつ自動給紙し、感光体を中心とした画像形成部に搬送するように構成しているものが多い。またより多くのサイズの記録紙に画像形成を可能とする場合には、複数の給紙トレイを多段に構成された収納部に収納し、それぞれの給紙トレイに異なったサイズの記録紙を載置して選択給紙できるように構成している。
【０００３】
この給紙トレイは記録紙の補給等のために装置本体からスライドして移動が可能であり、従来は給紙トレイの引出・挿入動作の最初から最後までを手動で行っていた。給紙トレイの引出・挿入を手動で行なう場合には、載置する記録紙の重さや給紙トレイの固定手段によってユーザの労力が大きくなり、特に身障者にとっては容易ではない場合もある。
【０００４】
この問題に対しては、手動により給紙カセットを本体途中まで挿入すると、後は自動的に給紙カセットの挿入及び固定を行なう画像形成装置（特許文献１）や、類似技術として画像形成装置のメンテナンスを容易にするためステッピングモータを使用してプロセスカートリッジの自動装着を可能にした画像形成装置等が提案されている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９４４８３号公報（段落番号０００６）
【特許文献２】特開平５−１７３３７９号公報（段落番号００１２，００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、手動により給紙カセットを本体途中まで挿入すると、後は自動的に給紙カセットの挿入動作を行なう方法は、始動時及び引き出し時は依然として手動で行なうものであり、紙補給作業時にかかるユーザの労力負担の軽減には不十分である。また、車椅子に乗った身障者などへの操作性の向上に対する配慮も不十分である。ステッピングモータを使用してプロセスカートリッジの自動引き出しを可能にした方法はメンテナンスの容易化を目指したもので、身障者へのＵＤ（ユニバーサル・デザイン）対応性を十分に考慮したものではなく、さらにモータ駆動時の騒音が発生するため、オフィス環境への影響が懸念される。
【０００７】
本願発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、給紙トレイの装置本体への着脱性能を向上させて記録紙補給作業時にかかるユーザの労力負担の軽減を図り、身障者への操作性の向上と騒音のないオフィス環境の実現を可能とし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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明にかかる画像形成装置は、収納部にスライド移動して収納される給紙トレイに載置された記録紙を給紙ローラ等の給紙手段により自動給紙して記録紙上に画像形成を行なう画像形成装置であって、給紙トレイと収納部の相対向するスライド面（底面又は側面）に、それぞれ磁力発生部材を配置してリニアモータ機構を構成し、当該リニアモータ機構の作動により給紙トレイの自動引出及び自動挿入を行なう。
【０００９】
本発明にかかる画像形成装置は操作ボタンを有し、操作ボタンの作動によりリニアモータ機構を作動させて収納部に対する給紙トレイの自動引出及び自動挿入を行なうように構成することが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る画像形成装置はリニアモータ機構の動作速度を調整する速度選択手段を有し、収納部に対する給紙トレイの引出速度又は挿入速度を可変とする構成を有する。上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明にかかる画像形成装置によれば、給紙トレイの挿入・引出動作の最初から最後までをリニアモータ機構の作動で行っているので、比較的頻繁に発生する記録紙補給にかかるユーザの労力負担の軽減となり、身障者などへのＵＤ対応性も向上する。また、リニアモータ機構の採用により給紙トレイと収納部には接触して摺動する部分がなく、また駆動モータを使用していないので騒音の発生が減少してオフィス環境の向上に役立つ。
【００１２】
また、画像形成装置が操作ボタンを有する場合には、操作スイッチを押す動作がリニアモータ機構の作動を開始するトリガとなり、以後の操作は不要となるので、給紙トレイの挿入・引出動作にかかるユーザの労力負担はさらに軽減する。
【００１３】
画像形成装置が速度選択手段を有する場合には、リニアモータ機構の発生磁界の進行速度を調整することにより給紙トレイの引出速度又は挿入速度を自由に調整することが可能である。その結果、給紙トレイの挿入・引出動作時における能率向上とけがなどの危険回避の選択を容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本願発明の実施の形態である画像形成装置１００の全体構成図である。但し、本願発明にかかる画像形成装置１００は下記に記載の実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１５】
この画像形成装置１００は、自動原稿搬送装置１０、画像読取部２０、図示しない画像処理部、画像形成部４０、給紙部５０、定着装置６０、排紙部７０、自動両面コピーのための再搬送路８０を備えて構成されている。画像形成装置１００の本体上部には画像読取部２０と、さらにその上に自動原稿搬送装置１０が搭載されている。
【００１６】
自動原稿搬送装置１０は、原稿台１１、排紙台１９、給紙機構１３を構成する原稿押圧板１２と複数のローラ群１４，１５，１６及び原稿搬送路から構成されている。給紙機構１３のローラ群１４，１５，１６は、原稿を原稿台１１から引き出すピックアップローラ１４、原稿搬送路に送り出すフィードローラ１５及び重送を防止する分離ローラ１６の３種類のローラを含んで構成されている。
【００１７】
原稿台１１は、原稿を複数枚セット可能な給紙皿を有し、この給紙皿には原稿の幅方向に位置決めを行なう一対の規制板１８が幅方向に移動可能に設けられている。原稿台１１上に記載面を上向きにして載置された原稿は、原稿押圧板１２により上方に付勢されてピックアップローラ１４に接触し、ピックアップローラ１４の回転により原稿台１１から排紙され、フィードローラ１５及び分離ローラ１６により一枚ずつ分離されて原稿搬送路に送り込まれる。
【００１８】
原稿搬送路の先には画像読取部２０との境にスリットガラス１７が設けられ、さらに原稿台１１の下方には排紙台１９が設けられている。給紙機構１３により原稿搬送路に送り出された原稿はスリットガラス１７上を通過する時に画像読取部２０によってその画像が読み取られ、その後、排紙台１９上に排紙されて載置される。
【００１９】
画像読取部２０は原稿を照射する光源Ｌとミラー２２からなる走査ユニット２１、反射光をガイドする二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５、結像レンズ２６及びＣＣＤイメージセンサ２７（以下、ＣＣＤセンサという）から構成されている。画像読取部２０では、原稿が原稿搬送路中に設けられたスリットガラス１７上を通過する際に、スリットガラス１７の下方に停止した走査ユニット２１の光源Ｌが照射することにより原稿の画像データを読み取り、その反射光が二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５および結像レンズ２６を経てＣＣＤセンサ２７上に導かれ結像する。
【００２０】
ＣＣＤセンサ２７では、読み取った光画像を電子画像データに変換してシステム基板上に形成される画像処理部に送る。画像処理部は、この電子画像データにアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、ディジタル化した画像データの情報を画像形成部４０へ搬送する。
【００２１】
画像形成部４０は、表面に静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム１を中央に有しており、感光体ドラム１の外周面に沿って動作順に、この感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置４１、感光体ドラム１の表面上に静電潜像の書き込みを行なう露光装置４２、感光体ドラム１の表面に形成された静電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４３、感光体ドラム１が担持するトナー画像を記録紙Ｐに転写する転写分離装置４４及び転写後の感光体ドラム１の表面を清掃するクリーニング装置４５が配設されている。
【００２２】
画像形成部４０の露光装置４２では、ディジタル化された画像データ情報をもとに、半導体レーザを電気的に変調し、コリメータレンズを通して多面体反射鏡４２１（ポリゴンミラー）とレンズ群によって感光体ドラム１上に主走査を行なう。さらに感光体ドラム１を回転させることで副走査が行われ、静電潜像を感光体ドラム１上に再現する。
【００２３】
露光に先立ち、感光体ドラム１上には、帯電装置４１のコロナ放電により所定の表面電荷が付与されているが、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，結果として画像データ情報に応じた静電潜像がそれぞれの感光体ドラム１上に形成される。静電潜像は現像装置４３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。
【００２４】
画像形成装置１００本体の下部には、給紙部５０が設けられている。記録紙Ｐを収容する給紙カセット５１の底部には持ち上げ手段により上方向に持ち上げられる可動板５２が配置されている。記録紙Ｐの載置された可動板５２は給紙開始信号を受けて上限検知センサで限定される上限位置まで記録紙Ｐを持ち上げる。同時にピックアップローラ５３は落下し、載置された記録紙Ｐの最上位のものがピックアップローラ５３に接触するように構成されている。
【００２５】
ピックアップローラ５３に接触した記録紙Ｐは給紙カセット５１から給紙され、フィードローラ５４、分離ローラ５５によって一枚ずつ分離された後、複数の中間ローラ５６にガイドされてレジストローラ５７まで搬送される。記録紙Ｐはレジストローラ５７により記録紙Ｐの曲がり矯正と給紙タイミングの調整がなされて転写分離装置４４に搬送され、感光体ドラム１の表面上に形成されたトナー画像が転写分離装置４４において記録紙Ｐ上に一括転写される。
【００２６】
トナー画像の転写された記録紙Ｐは、ほぼ垂直方向に形成された搬送路Ａを通って定着装置６０まで搬送されて定着処理される。定着処理のため加熱された記録紙Ｐは、冷却ファン７４により冷却され、排紙ローラ７１により記録紙排紙台７２上に排紙されて載置される。或いは排紙路切換板７３により再搬送路８０に送り込まれた片面画像処理済みの記録紙Ｐは、再び画像形成部４０において両面画像処理された後、排紙部７０の排紙ローラ７１により記録紙排紙台７２上に排紙される。
【００２７】
この画像形成装置１００には前述したように装置下段に給紙部５０が設けられており、この給紙部５０には２段にわたる給紙カセット５１が収納されている。図２は本願発明にかかる給紙カセット５１の動作を説明するための給紙部５０の全体構成図である。（ａ）は垂直断面図であり、（ｂ）は水平断面図である。図２中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わす。
【００２８】
給紙カセット５１は上部に開口部を有し、内部に記録紙Ｐを載置できるように箱型に形成され、同じく前面に開口部を有し上部にも開口部を有する箱型に構成された枠体３２に、装置本体前面より水平にスライド移動して収納されるように構成されている。給紙カセット５１に記録紙Ｐを載置する場合には給紙カセット５１を装置前面に引き出して給紙カセット５１の上部開口部より載置する。画像形成時には給紙カセット５１を装置内部に収納し、画像形成装置１００の本体に固定した状態にして使用する。
【００２９】
この給紙カセット５１には、挿入・引出方向の側面部と底面部に永久磁石３３，３４が埋め込まれている。給紙カセット５１の両側面部に埋め込まれた永久磁石３３は、図２（ｂ）に示すように、水平移動方向に一直線状にＳ極とＮ極が交互になるようにかつ等間隔に配置されている。また底面部に埋め込まれた永久磁石３４は給紙カセット５１の両側面に平行に２列に、磁石の極性を同一方向に揃えて配置されている。図２ではそれぞれの磁石をＮ極が下方にＳ極が上方になるように揃えて配置されている。
【００３０】
給紙カセット５１を収納する枠体３２には、給紙カセット５１の移動方向に沿って強磁性材料による複数の突出部（以下、歯３５という）が形成されており、この複数の歯３５は直線状にかつ等間隔に配置されている。この歯３５は給紙カセット５１の側面部に埋め込まれた永久磁石３３と相対する位置に永久磁石３３の間隔と同間隔で形成されている。この歯３５には一本の銅線で連続的に巻かれたコイルが形成され、コイル巻線は相隣り合う歯３５が交互に反対方向になるように構成される。その銅線の両端は図示しない交番電流を発生させる電源に接続される。
【００３１】
枠体３２の底部にも給紙カセット５１の底面部に対向する面に強磁性材料によって複数の歯３６が形成されており、歯３６も給紙カセット５１の引出・挿入方向に、２列直線状にかつ等間隔に配置されている。この歯３６は給紙カセット５１の永久磁石３４と相対する位置に配置され、またこの歯３６には一本の銅線ですべて同一の方向に巻かれたコイルが形成されている。銅線の両端は電源に接続され、直流電流が印加されるとコイルを貫いて磁束が発生し、歯３６の先端部にＮ極が生じる。このＮ極は給紙カセット５１の底面部に配置された永久磁石３４と反発しあうように構成されている。
【００３２】
枠体３２の側面部に設けられた歯３５及び底部に設けられた歯３６と給紙カセット５１に設けられた永久磁石３３，３４との間には磁気的な力が適度に働くように僅かなエアーギャップが設けられており、枠体３２のコイルが励磁された時には給紙カセット５１は枠体３２に接触することなく浮上し、かつ枠体３２の歯３５，３６をスライド移動のガイド部材として装置本体の前面に水平移動が可能に構成されている。
【００３３】
なお、図示しないが画像形成装置１００の本体前面には給紙カセット５１を自動で引き出し又は挿入するための操作ボタンが設けられている。設置する位置は限定しないが給紙部５０近辺か，又は操作パネル上に設けることが好ましい。また給紙カセット５１の引出挿入の速度を選択できるように速度選択スイッチが操作ボタン近辺に設けられている。なお、速度選択スイッチのかわりに操作ボタンを深く押したり、浅く押したりすることによって速度選択を行なうように構成することもできる。
【００３４】
以上のように構成した本願発明にかかる画像形成装置１００の給紙部５０の作動を給紙カセット５１の引出動作を行なう場合を例にして説明する。挿入動作はその逆の動作であるため動作原理は同じであり、詳しい説明は省略する。
【００３５】
ユーザにより操作ボタンが操作されると、枠体３２の底部に配置された歯３６に設けられたコイルに直流電流が流れ、歯３６を形成する強磁性部材を垂直に貫く磁束が発生して歯３６の先端にＮ極を生じさせる。このＮ極は給紙カセット５１の底部に埋め込まれた永久磁石３４のＮ極と反発しあって給紙カセット５１を上昇させ、歯３６の間にエアーギャップを生じさせることにより給紙カセット５１と枠体３２との間の摺動による摩擦抵抗が除かれる。
【００３６】
一方、枠体３２の両側面部に配置された歯３５のコイルにも交番電流が流れるが、複数のコイルの巻き方向が交互に異なっているため歯３５の先端に生じる磁極はＮ極とＳ極が交互に現れる。図２（ｂ）に示すように、コイルの起磁力がＮ極の場合には給紙カセット５１に配置されたＮ極と反発しあい、その隣に配置されたＳ極と吸引しあう。Ｓ極は給紙カセット５１のＳ極と反発しあい、その隣に配置されたＮ極と吸引する。その結果、給紙カセット５１は吸引力及び反発力の作動方向成分を推力として前進する。
【００３７】
歯３５のＮ極と給紙カセット５１のＳ極が十分に吸引し合い、給紙カセット５１が前進した時に歯３５のコイルに供給される電流方向が逆転するため、いままでＮ極であった歯３５の部分がＳ極となり、またＳ極がＮ極となって給紙カセット５１をさらに前進させる推力を発生させることができる。給紙カセット５１が最終引出位置まで引き出されたときは、枠体３２の側面に設けられたマイクロスイッチ（図示しない）をオフすることにより交番電流の供給を遮断する。これにより、給紙カセット５１の移動を停止させることができる。
【００３８】
給紙カセット５１を収納部に挿入する場合には、歯３５により反対方向に推力を生じる交番磁界を発生させればよい。給紙カセット５１の進行方向の決定は永久磁石３３の磁束と歯３５に形成されたコイルの起磁力との合成によって推力の方向を決定することが可能である。給紙カセット５１が完全に収納位置まで移動したときは、枠体３２の深部側面に設置されたフォトセンサ３７が感知してすべての電源供給を遮断すれば、給紙カセット５１の底面部に配置された永久磁石３４が枠体３２の底部に配置された歯３６を吸引するので、給紙カセット５１はその吸着力により、その場に固定される。
【００３９】
なお、リニアモータ機構は入力信号に同期して前進するので開ループ制御が可能であるが、磁界の方向が反転するときには同期はずれが起きやすいし、また磁界の周波数と給紙カセット５１の移動速度が同期しない場合には脈動が生じやすいので、これらを防止するため、交番電流を発生させる電源に閉ループ制御方法を採用することが好ましい。
【００４０】
本実施例では給紙カセット５１側を永久磁石３３により固定磁界とし、枠体３２の側を電磁石により変動磁界としているが、これは相対的なものであり、いずれを変動磁界としてもいい。また両方とも変動磁界として構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の画像形成装置１００は給紙カセット５１の挿入・引出動作の自動化による記録紙補給作業時におけるユーザ労力負担軽減を目的としているが、給紙部５０に限らず装置内のプロセスユニットの引出・挿入動作にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本願発明の実施の形態である画像形成装置の全体構成図である。
【図２】給紙カセットの動作を示す給紙部の全体構成図である。（ａ）は垂直断面図であり、（ｂ）は水平断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１          感光体ドラム
１０        自動原稿搬送装置
２０        画像読取部
３２        枠体
３３，３４  永久磁石（磁力発生部材）
３５，３６  歯（磁力発生部材）
３７        フォトセンサ
４０        画像形成部
４２        露光装置
４３        現像装置
５０        給紙部
５１        給紙カセット（給紙トレイ）
６０        定着装置
１００      画像形成装置
Ｐ          記録紙
【図１】
2005280918.tif 000003
【図２】
2005280918.tif 000004