JP4819712B2 - シート給送装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複数のシートが収納された収納庫からシートを１枚ずつ給送するシート給送装置、もしくはそのシート給送装置を備えたプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、複写機等の画像形成装置において、シートを１枚ずつ分離給送するために、種々のシート給送装置が提案されている。その中で、積載したシート束の上部の側端部にエアを吹き付けることで複数枚のシートを浮上させて捌き、捌かれた最上位のシートを搬送ベルトに吸着して搬送する、いわゆるエア分離方式のシート給送装置が提案されている。このエア分離方式のシート給送装置では、種々のシートの分離給送が確実に行えるため、ＰＯＤ（Print On Demand）などの分野での要望が高まってきている。

上記エア分離方式のシート給送機構にあって、シートの種類を設定し、設定されたシートの種類に応じて捌き用ファンの風量（風速）を可変させる技術が公開されている（特許文献１）。

このように、設定されたシートの種類に応じて最適な風量（風速）でシートを捌くことにより、確実なシートの分離給送が可能となる。

特開２００５−９６９９２号公報

しかしながら、このような画像形成装置で複写、プリントを行う場合、シートの種類をユーザが設定する必要がある。そのため、ユーザによるシートの種類の入力にミス又は入力忘れが生じた場合、確実なシートの分離、搬送ができなくなるおそれがある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成でシートの種類の判別を行い、シートの種類に応じたエアの吹き付け制御を行なうことができるシート給送装置を提供する。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、複数のシートを積載可能なトレイと、前記トレイに積載されている複数のシートを捌いて浮上させるためにエアを吹き付けるエア吹き付け手段と、浮上した最上位のシートを吸着して搬送する吸着搬送手段と、前記エア吹き付け手段によって浮上させた最上位シートの位置を検知するシート検知手段と、前記トレイを上下方向に移動させるトレイ移動手段と、前記トレイ移動手段によるトレイの移動量を検知するトレイ移動量検知手段と、を有し、前記エア吹き付け手段によるエア吹き付けによりシートを浮上させた後に、前記シート検知手段の検知に基づいて最上位のシートが給送位置に移動するように前記トレイ移動手段により前記トレイを下降させ、前記トレイ移動量検知手段によって検知した前記トレイの下降時の移動量に基づいて、シートの種類を判別することを特徴とする。。

本発明にあっては、エアを吹き付けてシートを捌く時に、トレイの移動量から、収納されているシートの種類を検出することができる。これにより、シート給送時にはシートの種類に応じた最適な捌き制御を行うことが可能となり、確実なシートの搬送が可能となる。

次に本発明の一実施形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。

[画像形成装置の全体構成]
図１は第１実施形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置１の概略断面図である。

この画像形成装置１の全体構成を画像形成動作に基づいて概略説明する。まず、原稿搬送部120により原稿が読取位置まで自動的に送られ、画像読取部130で画像情報が読み取られる。読み取られた画像情報は不図示のコントローラにより処理され、処理結果に基づいた信号によって、画像形成手段によりシートに画像が記録される。

すなわち、前記読取信号によって、レーザスキャナユニット111からレーザ光が発せられ、感光体ドラム112上に静電潜像が形成される。感光体ドラム上の静電潜像は現像器113により現像される。一方、収納庫11に収納された紙やＯＨＴ等のシートは吸着搬送ベルト21等を備えた給送装置により給送され、レジスト部117において感光体ドラム112上のトナー画像と同期を取り、転写部118において転写される。さらにシートは定着ローラ対114に導かれ、加熱、加圧処理されて永久定着された後、装置外へ排出される。

[シート分離構成]
次に前記収納庫11に収納したシートを１枚ずつ分離給送するための構成について分離動作とともに説明する。

装置本体内には、図２に示すように、複数のシートを収納可能な収納庫11が設けられている。この収納庫11はシート束が積載可能なトレイ12、トレイ１２に積載されるシートの搬送方向上流側（後側）を規制する後端規制板13、搬送方向と直交方向のシート幅方向を規制するサイド規制板14が設けられている。また、収納庫11と装置本体との間には収納庫11を装置本体から引き出し可能にするためのスライドレール15が設けられている。

後端規制板13およびサイド規制板14はシートのサイズによって位置を任意に変えられるように構成されている。

前記トレイ12はトレイ移動手段によって上下方向に移動可能となっている。トレイ移動手段は、図3に示すように、トレイ11に一端が接続されたワイヤ200をプーリ202に掛け渡して、他端をトレイ昇降モータ201に接続した構成である。そして、トレイ昇降モータ201の回転方向に応じてワイヤ200を巻き取り又は巻き戻すことによりトレイ11が昇降する。そして、図３において、ユーザが収納庫11を引き出し、シート類をトレイ11上にセットして再度収納庫11を所定の位置に格納すると、プーリ202を経由してトレイ昇降モータ201の駆動によってトレイ12が図中Ａの方向に上昇する。そして、上昇するトレイ12はセットしたシート束の最上位と吸着搬送ベルト21との距離がＢになる位置で停止して、シートの給送を開始するための給送信号に備える。

上記トレイ12にセットされたシート束の上部には、エア吹き付け手段によりエアを吹き付けられて捌かれるように構成されている。具体的には、エア吹き付け手段は、図4に示すように、分離ファン31と、分離ファン31から吹き出されたエアが分離ダクト32を介して送られる捌きノズル33、分離ノズル34とを備えている。捌きノズル33は、シート束の上部側方からエアを吹き付けてシートを捌くためのものであり、分離ノズル34は、後述する吸着搬送ベルト21に吸着されたシートとそれ以外のシートとを分離するためのエアを吹き付けるためのものである。そして、図４において、画像形成装置が給送信号を受けると、分離ファン31が作動し、図中Ｃ方向へ空気を吸い込む。この空気は分離ダクト32を介して捌きノズル33、分離ノズル34からそれぞれ図中Ｄ、Ｅ方向からシート束に吹き付けられる。すると、シート束35のうち上方の数枚（35Ａ）は図４に示すように浮上する。

吸着搬送手段は、図5に示すように、吸着搬送ベルト21と、吸着搬送ベルト21に形成されている不図示の吸引穴を介してシートを吸着するための負圧を発生するための吸着ファン36とを有する。また、吸着搬送ベルト21と吸着ファン36との間のダクト内には吸着シャッタ37が設けられている。そして、図５において、給送信号を受けてから所定時間が経過し、上部のシート35Ａの浮上が安定してシート35Ａが十分に捌かれたところで、吸着シャッタ37を図中Ｇの方向に回転させて、ダクトを閉じた状態から開放する。これにより、ダクト内が負圧となり、吸着搬送ベルト21にあけられた不図示の吸引穴から図中Ｈ方向への吸引力が発生して、最上位の１枚のシートS0が吸着搬送ベルト21に吸着される。

図６において、吸着搬送ベルト21を回転させるためのベルト駆動ローラ41を図中Ｊ方向に回転させることで、最上位のシートS0は吸着搬送ベルト21に吸着された状態で図中Ｋ方向に搬送される。そして、シート搬送方向の下流側に設けられている引き抜きローラ対42にシートが渡されて、引き抜きローラ対42が図中Ｌ、Ｍ方向に回転することによってシートは次の搬送路へ送られる。

［制御部］
図７は、図１に示した画像形成装置１内の制御部１Ａと、収納庫11の制御部400Ａの構成を示すブロック図である。画像形成装置本体１内の制御部１Ａは、ＣＰＵ301、ＲＯＭ306、ＲＡＭ305、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）307、入出力ポート304、操作部303、画像処理部308、及び画像メモリ部302で構成されている。

ＣＰＵ301は、画像形成装置本体１の基本制御を行い、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ306、処理を行うためのワークＲＡＭ305、及び入出力ポート304がアドレスバスとデータバスにより接続されている。ＲＡＭ305の一部の領域は電源オフされてもデータが消去されないバックアップＲＡＭとなっている。入出力ポート304には、画像形成装置本体１が制御するモータやクラッチ等の各種不可装置や、シートの位置を検知するセンサ等の入力装置が接続されている。

ＣＰＵ301は、ＲＯＭ306に格納された制御プログラムの内容に従って、入出力ポート304を介して順次入出力の制御を行い、画像形成処理を実行する。また、ＣＰＵ301には操作部500Ａが接続されており、ＣＰＵ301は操作部500Ａの表示部やキー入力部を制御する。使用者はキー入力を通じて、画像形成動作モードや表示の切り換えをＣＰＵ301に指示し、ＣＰＵ301は操作部500ＡのＵ表示部に対して、画像形成装置本体１の動作状態や、キー入力によって設定された動作モードの表示を行う。更にＣＰＵ301には、画像処理部308と、処理された画像を蓄積する画像メモリ部302とが接続されている。

なお、収納庫11の制御部400Ａは、図２から図６までを用いて説明した動作を実現するために、ＣＰＵ401、ＲＯＭ402、ＲＡＭ403、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）404、入出力ポート405で構成されている。ＣＰＵ401は、入出力ポート40を介して、後述するシート浮上下限センサ203、シート浮上上限センサ204、トレイ昇降モータＦＧセンサ205、トレイ昇降モータ201、分離ファン31、及び吸着ファン36へ駆動命令を出力する。

図８は、本実施形態の画像形成装置における操作部500Ａの構成を示す概略図である。

同図において、501は表示部であり、装置の動作状態やユーザへの作業指示といった各種メッセージや作業手順等が表示される。また、表示部501の表面はタッチパネルにより構成されており、表面に触れることにより選択キーとして働く。502はテンキーであり、数字を入力するためのキーである。503はスタートキーであり、このキーを押すことによりコピー動作を開始する。

次に、分離ダクト32を介して分離ファン31により捌かれた、トレイ12上シートの最上位シートＳ0を検知するシート検知手段の構成について図９を用いて説明する。

吸着搬送ベルト21内に光学式センサからなるシート浮上下限センサ（以下、単に「下限センサ」という）203及びシート浮上上限センサ（以下、単に「上限センサ」という）204が配置されている。この下限センサ203及び上限センサ204は、分離ファン31の風圧により浮上したシートの位置を検出するセンサである。下限センサ203は、吹き付けられたエアにより浮上されたシートの最上位のシートの下限位置を規定するためのもので、上限センサ204は、浮上された最上位のシートの上限位置を規定するためのものである。これら下限センサ203及び上限センサ204を用いて、浮上した最上位のシートが上限位置と下限位置との間に位置しているかを検知できる構成となっている。すなわち、下限センサ203及び上限センサ204による検知範囲内に最上位のシートがあれば、この最上位のシートを吸着搬送ベルト21に吸着させて搬送が可能となる。この検知範囲内の位置を最上位のシートを給送可能な給送位置とする。

本実施形態にあっては、最上位シートを給送するために最適な高さとするときにトレイ12の移動量を検知するトレイ移動量検知手段が設けられている。本実施形態におけるトレイ移動量検知手段は、図10に示すように、トレイ12を昇降する駆動源である昇降モータ201の回転量をエンコーダにより検知することにより移動量を検知するようにしている。

図10はプーリ202（図２）を経由してトレイ12に接続されるトレイ昇降モータ201の断面図と、モータの出力軸と一体に回転するエンコーダ206及び該エンコーダ206の出力を検知するトレイ昇降モータＦＧセンサ205を示している。

トレイ昇降モータ201が回転すると、その回転に応じてトレイ昇降モータＦＧセンサ205から信号(クロック)が出力される。ここで、１クロックあたりのトレイ12の移動量は、予め決められた所定値であるので、出力クロックを計測することで、トレイ12の総移動量を算出することができる。

[シートの種類判別]
次に、トレイ12の移動量からシートの種類を検出する方法を、図11乃至図13を用いて説明する。

ユーザが収納庫11を引き出し、シート類をセットして再度収納庫11を所定の位置に格納すると、トレイ昇降モータ201の駆動によってトレイ12が上昇し、図11ａに示すように、所定の位置で停止する。この停止位置は下限センサ203の検知可能下限から一定の位置であり、この場合では、トレイ12の位置は、下限センサ203の検知可能下限からＬ1となっている。

この状態で、分離ダクト32を介して分離ファン31よりエアを吹き付けると、図11ｂに示すように、シート束の上部が浮上する。ここで浮上したシート束は、シート同士が密接しているため、最上位シートが下限センサ203と上限センサ204の検知範囲を超えて上限センサ204の検知可能な上限から上方に吹き上げられる。そこで、最上位のシートを下限センサ203と上限センサ204の検知範囲内（給送位置）に戻す必要があるため、トレイ12を下降させる。

次に、図11ｃに示すように、トレイ12を下降させることにより、シート間に空気層ができやすくなり、浮上するシート間が略均一になる。この状態で最上位のシートが下限センサ203と上限センサ204の検知範囲に存在すれば、給送可能となる。

ここで、分離ファン31の風量が一定の場合、シートの種類（坪量）によりシート間にできる空気層の厚みが変わるという特性がある。すなわち、シートが薄紙のように坪量の小さい軽いシートでは浮き上がりやすく、厚紙のように坪量の大きい重いシートでは浮き上がりにくいため、薄紙と厚紙とでは浮き上がっているシートの間隔が異なる。

具体的には、エアを吹き付けてトレイ12上のシート束のうち上部のシートを浮上させてシートの間に空気層ができるようにすると、空気層（シートの間隔）はシートの種類、例えば薄紙のように軽い場合は厚くなり、厚紙のように重い場合は薄くなる。したがって、エアの吹き付けにより浮上されるシートは、シートの種類によって最上位のシートの高さ方向の位置が異なり、薄紙の場合に高くなり、厚紙の場合には低くなる。そして、最上位のシートが前記下限センサ203と上限センサ204との間の給送可能な給送位置になるようにトレイ12を下降させる。そして、トレイ12の下降時の移動量ΔＬ1により、シートの種類を判別可能となる。すなわち、シートの坪量が大きくなるほど最上位シートを下降させる量が少なくなる。

図12に上記方法によりシートの種類を判別した実験結果を示す。分離ファン31はＰＷＭ（pulse width modulation）制御で駆動が制御される。図12は、分離ファン31の駆動ＰＷＭをパラメータにし、そのときシートの坪量によって収納庫11内のトレイ12がどのくらい移動するかをグラフ化したものである。この図12を用いて、作成したテーブルが図13に示す「分離ファン駆動ＰＷＭ別トレイ移動量表」である。

図12、図13の結果からわかるように、所定のＰＷＭで分離ファン31を駆動させた時、シートの種類によってトレイ12の移動量が異なる。よって、トレイ12の移動量からシートの種類を判別することが可能となる。

本実施形態では、薄紙から最厚口までの４種類のシートを検出するために、図13における分離ファンの駆動ＰＷＭは100％時の表を使用して検出する。例えば、トレイ12の移動量が８mmであったら積載シートは「普通紙」、５mmだったら積載シートは「厚紙」ということになる。

尚、図示していないが、坪量−トレイの移動量の関係は、環境によって特性が変わることがわかっている。今回説明を省略したが、不図示の環境センサにより温度、湿度を検知して検知した結果から最適な、テーブル（図13に相当する表）を使用してトレイ12の移動を算出する。また、本実施形態では、トレイ12の移動量からシートの種類を判別したが、トレイ昇降モータ201の速度が一定であれば、移動時間を計測してその計測時間からシートの種類を判別することも可能である。

次にシートの種類入力と、そのときの分離ファン31の駆動ＰＷＭについて説明する。まず、ユーザが収納庫11を引き出し、シート類をセットして再度収納庫11を所定の位置に格納すると、プーリ202を経由してトレイ昇降モータ201の駆動によってトレイ12が上昇し所定の位置で停止する。トレイ12が所定位置で停止後、操作部500Ａに、図14に示すようなシートの種類入力画面が表示される。シート種類入力手段を構成するシート種類入力画面には、「薄紙」、「普通紙」、「厚紙」、「最厚紙」のシートの種類に対応したボタン207〜210と、マテリアル（シートの種類）を自動で設定するかマニュアルで設定するかを選択するボタン212，213が設けられている。そして、図15に示すように、この種類入力画面において、ユーザは、シートのマテリアルマニュアル設定212を選択後、トレイ12にセットしたシートのマテリアルに相当するシート種類を選択してボタンを押し、その後、ＯＫボタン211を押す。

尚、本実施形態では、最適なシートの分離、搬送のため、分離ファン駆動ＰＷＭは、薄紙は25％、普通紙は50％、厚紙は75％、最厚口は100％としている。

次にシート給送前の前捌き時に、シートの種類を検出して最適な分離ファン31制御に設定する手順について、図16のフローチャートを参照して説明する。なお、前捌きとは、シート給送信号を受ける前でシートが収納庫11に装填された後に、予めシート束を捌いておくことにより、シート給送動作を開始した後に確実なシートの分離給送ができるようにするために行なわれる。

前述したように、シート束をトレイ12にセット後、トレイ12が所定位置で停止したら、操作部500Ａに、図14で示すシートマテリアル入力画面が表示される。この種類入力画面において、ユーザは、図17に示すように、マテリアル自動設定213を選択し、ＯＫボタン211を押す。

次に駆動ＰＷＭ100％で分離ファン31を駆動させる（Ｓ101）。次に分離ファン31駆動後、ＣＰＵ401は、ファンの回転数が一定になる所定時間経ったかどうかを判別し（Ｓ102）、所定時間経ったら、トレイ昇降モータ201を駆動させる（トレイ12を下降：Ｓ103）。その後、ＣＰＵ401が、最上位シートが給送可能となる状態であると検知したら（最上位シートが給送可能位置にあると検知）トレイ12が停止する（Ｓ104）。

次に、ＣＰＵ401が算出したトレイ12の移動量（Ｓ105）と、ＲＯＭ402に格納している坪量−移動量テーブルと照らし合わせて収納庫11に収納しているシートの種類（マテリアル）を検出する（Ｓ106）。そして、ＣＰＵ401は、検出したシートの種類に合う最適な分離ファン駆動ＰＷＭを自動設定する（Ｓ107）。

次に前捌き時に、シートの種類を検出して実際に設定されているシート種と一致しない時、その旨報知し、自動で設定を変更する手順について、図18のフローチャートを参照して説明する。

まず、ユーザが収納庫11を引き出し、シート類をセットして再度収納庫11を所定の位置に格納すると、プーリ202を経由してトレイ昇降モータ201の駆動によってトレイ12が上昇し所定の位置で停止する。トレイ12が所定位置で停止後、操作部500Ａに、図14で示すシート種類入力画面が表示される。このシート種類入力画面において、ユーザは、マテリアルマニュアル設定212を選択後、トレイ12にセットしたシートのマテリアルに相当するシート種を選択してボタンを押し、その後、ＯＫボタン211を押す。

次に駆動ＰＷＭ100％で分離ファン31を駆動させる（Ｓ201）。次に分離ファン31駆動後、ＣＰＵ401は、ファンの回転数が一定になる所定時間経ったかどうかを判別し（Ｓ202）、経ったら、トレイ昇降モータ201を駆動させる（トレイ12を下降：Ｓ203）。

その後、ＣＰＵ401が、最上位シートが給送可能となる状態であると検知したらトレイ12を停止する（Ｓ204）。次に、ＣＰＵ401が算出した移動量（Ｓ205）をＲＯＭ402に格納している坪量−移動量テーブルと照らし合わせて収納庫11に収納しているシートの種類を検出する（Ｓ206）。

そして、シートの種類を比較する比較手段となるＣＰＵ401は、前記検出したシートの種類と操作部500Ａの表示部501を通じてユーザが設定したシートの種類と同じかどうか比較して判別し（Ｓ207）、違っていたら、表示部501に、その旨表示する（Ｓ208）。その後、図19に示すように、検出したシートの種類に応じた分離ファン駆動ＰＷＭ値へ設定を変更する（Ｓ209）。

なお、ここで説明した前捌き時は、シートをトレイ12にセット後、すぐに行う処理であるが、実コピー時の実際にシートを給送する直前に行う捌き時に行っても構わない。

実施形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置の概略断面図である。 収納庫の説明図である。 収納庫を移動させる構成説明図である。 エアを吹き付けてシートを捌いて分離給送する構成説明図である。 エアを吹き付けてシートを捌いて分離給送する構成説明図である。 エアを吹き付けてシートを捌いて分離給送する構成説明図である。 画像形成装置本体とシートデッキの制御部の構成を示すブロック図である。 画像形成装置における操作部の構成を示す概略図である。 最上位シートの最適位置を説明する図である。 トレイ昇降モータの構成を説明する図である。 トレイ移動量からシートの種類を検出する方法を説明する図である。 トレイ移動量からシートの種類を検出する方法を説明する図である。 トレイ移動量からシートの種類を検出する方法を説明する図である。 分離ファンの駆動ＰＷＭをパラメータにした時の、坪量−移動量の特性図である。 分離ファン駆動ＰＷＭ別トレイ移動量表である。 シートの種類入力画面の説明図である。 シートの種類入力画面の説明図である。 シートの種類を検出、自動設定する手順を示すフローチャートである。 シートの種類入力画面の説明図である。 シートの種類を検出し、設定した種類と異なる場合に報知する手順を示すフローチャートである。 シートの種類入力画面の説明図である。

符号の説明

１ …画像形成装置
１Ａ …制御部
11 …収納庫
12 …トレイ
13 …後端規制板
14 …サイド規制板
15 …スライドレール
21 …吸着搬送ベルト
31 …分離ファン
32 …分離ダクト
33 …捌きノズル
34 …分離ノズル
36 …吸着ファン
37 …吸着シャッタ
41 …ベルト駆動ローラ
42 …ローラ対
111 …レーザスキャナユニット
112 …感光体ドラム
113 …現像器
114 …定着ローラ対
117 …レジスト部
118 …転写部
120 …原稿搬送部
130 …画像読取部
201 …トレイ昇降モータ
202 …プーリ
203 …下限センサ
204 …上限センサ
206 …エンコーダ
212 …マテリアルマニュアル設定
213 …マテリアル自動設定
400Ａ …制御部
500Ａ …操作部
501 …表示部
502 …テンキー
503 …スタートキー

Claims (5)

1. 複数のシートを積載可能なトレイと、
   前記トレイに積載されている複数のシートを捌いて浮上させるためにエアを吹き付けるエア吹き付け手段と、
   浮上した最上位のシートを吸着して搬送する吸着搬送手段と、
   前記エア吹き付け手段によって浮上させた最上位シートの位置を検知するシート検知手段と、
   前記トレイを上下方向に移動させるトレイ移動手段と、
   前記トレイ移動手段によるトレイの移動量を検知するトレイ移動量検知手段と、
   を有し、
   前記エア吹き付け手段によるエア吹き付けによりシートを浮上させた後に、前記シート検知手段の検知に基づいて最上位のシートが給送位置に移動するように前記トレイ移動手段により前記トレイを下降させ、前記トレイ移動量検知手段によって検知した前記トレイの下降時の移動量に基づいて、シートの種類を判別することを特徴とするシート給送装置。
2. 前記トレイ移動量検知手段によって検知した移動量を基づいて判別されたシートの種類に合わせて前記エア吹き付け手段によるエアの吹き付け量を変更することを特徴とする請求項１記載のシート給送装置。
3. シートの種類を入力するシート種類入力手段と、
   前記シート種類入力手段によって入力されたシートの種類と前記トレイ移動量検知手段の検知に基づいて判別されたシートの種類とを比較する比較手段と、
   を有し、
   前記比較手段によって比較された結果、前記シート種類入力手段によって入力されたシートと前記トレイ移動量検知手段によって判別されたシートが異なる場合、その結果を報知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート給送装置。
4. 前記比較手段によって比較された結果、前記シート種類入力手段によって入力されたシートと前記トレイ移動量検知手段によって判別されたシートが異なる場合には、その結果を報知するとともに、前記トレイ移動量検知手段によって判別されたシートの種類に応じた前記エア吹き付け手段のエア吹き付け量に変更することを特徴とする請求項３記載のシート給送装置。
5. シートを給送して画像を形成する画像形成装置において、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシート給送装置と、
   給送されたシートに画像を形成する画像形成手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。